切削加工とは

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切削加工のイメージ

切削加工とは、素材を削り取って形状を作りだす加工方法の総称です。基本的にはフライス系(汎用フライス、NCフライス、マシニングセンタ)と旋盤系(汎用旋盤、複合旋盤等)に分かれます。フライス系は主にブロック状のがっちりした形状に良く使われます。旋盤系は、基本的には同心形状の部品加工に使われます。

フライス系と旋盤系の違いは、ざっくりと言うと工具(刃物)を回すか、材料を回すかの違いです。フライス系は、材料をテーブルに固定しておいて、刃物を回しながら削ります。旋盤系は、材料を回しておいて、刃物を当てて削っていきます。

フライス系

ここではまず、フライス系の切削加工(フライス加工)についてご説明いたします。フライス系は、大きく汎用フライス、NCフライス、マシニングセンタと分かれます。基本原理は同じです。

汎用プライス

汎用フライスは、作業者がハンドルを自分で操作します。機械に操作用のハンドルが付いていて、これを手でぐるぐる回すと、テーブルや刃物がついているヘッドが動きます。素材を置いてそのまま加工に移せますので、大変スピーディに加工を始めることができます。

NCフライス

NCフライスは、汎用フライスを数値制御化したものですNC = Numerical Control(数値制御)という意味です。数値制御と言われても、、、一体何でしょうか。

数値制御というのは、作業者が”目盛を見て””ハンドルを回して”加工する代わりに、センサで位置を数値化して読み取り、コンピュータによって指令された数値通りに機械を動かすということです。あらかじめ動きをプログラムしておけば、その通りに自動で機械が加工してくれます。一般的には加工の精度も汎用フライスよりも良くなります。

マシニングセンタ

NCフライスに更に自動刃物交換機能を加えたものがマシニングセンタと呼ばれます。NCフライスは刃物の種類を変えるごとに、①機械を止めて、②刃物を入れ替えて、③刃物の情報を計測・入力して、④プログラムを入れ替える、といった段取りが必要になります。

自動で刃物を交換できるようになると、これらの段取りを最初にまとめて行えるため、1度スタートボタンを押せば後は自動で刃物を取り替えながら加工を継続してくれるわけです。

汎用フライス、NCフライス、マシニングセンタは、加工の内容、難易度、数量などによって使い分けられます。

マシニングセンタの構成

マシニングセンタの構成を下図に示します。

材料を置く部分がテーブルと呼ばれます。刃物(エンドミル)を取付けて回転する部分が主軸(スピンドル)と呼ばれます。一般的に、立型マシニングセンタと横型マシニングセンタという2つのタイプに分かれます。主軸の向きが上から下に向いているのが立型、横方向に突き出ているのが横型と呼ばれています。主軸やテーブルが動いて、材料と刃物の相対位置が変化する事で、素材を好きな形に削っていくわけです。

一般的には、マシニングセンタ1台1台に制御盤と呼ばれるものがついています。制御盤はマシニングセンタの頭脳とも呼べる部分です。格納されたプログラムにしたがって主軸やテーブル、その他機能を制御する指令が制御盤から送られることにより、マシニングセンタが動きます。

一見すると現在の加工の状況を表示するモニタがついていたり、手動で動かすボタンやハンドルといった操作ボタンが並んでいます。この制御盤で簡単なプログラムを作ることもできますが、複雑なプログラムですと、外部のコンピュータで作成したプログラムをLANケーブルを経由したり、記憶媒体にコピーして入力されます。

 マシニングセンタによる切削加工では、刃物や加工プログラムの組み合わせ方で様々な形状を実現する事が可能です。身の回りの電化製品や自動車のパネル類などのプラスチック部品も、元は金型と呼ばれる型に樹脂を流し込んで作ります。この金型を作り出すのも主にマシニングセンタの仕事です。鋳物などの2次加工(基準面を削ったり、穴を開けたりする加工)にも使用されます。

また、航空機の構造部品や、医療、半導体など、様々な分野の精密部品にも、マシニングセンタで削った部品がそのまま使われたりします。こういった部品は、「削り出し部品」と呼ばれたりします。単なる四角い素材から、余分な部分が刃物で削られていって、必要な部品の形状が出てくる、そんなイメージから「削り出す」「削り出し部品」という呼ばれ方をしているのだと思います。

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