金属加工のワンポイント講座

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切削加工とは|切削加工の種類と特徴

切削加工とは、金属や樹脂などの材料を主に工作機械を用いて削ったり穴を開けて加工する加工技術のことです。切削加工は大きく分けると直線切削と回転切削の2種類あります。前者は加工物を高速回転させ、工具を直線的にあてて形状を作っていく加工で、後者は回転する工具を加工物にあてて表面を削っていく加工や中ぐり加工などが当てはまります。

この記事では切削加工とは何か、切削加工にはどういった内容の加工があるかを解説します。

切削加工とは|切削加工の種類と特徴

代表的な切削加工

切削加工の代表的な加工には、大きく分けて旋削加工(ターニング加工)、フライス加工(ミーリング加工)、穴あけ加工(ドリリング加工)の3種類があります。

旋削加工

旋削加工は、回転している加工物に工具を当てて移動させ、目的の形状や寸法に加工する方法です。基本的にはボルトやシャフトなどの丸状の部品を製作する目的で使用します。

フライス加工

フライス加工は旋削加工とは逆に加工物を固定して、工具を回転させて加工する方法です。旋削加工が丸い素材を扱うのに対して、フライス加工は四角い素材の加工が中心です。材料が固定されているテーブルに回転中の刃を移動させて削ります。表面を平面や曲面に加工することができます。

穴あけ加工

工具を回転させて素材に穴をあける加工です。テーブルの役割をするボール盤、穴をあけるためのドリル、穴をあけた後に穴の精度を整えたり表面をきれいにするリーマという工具が使われます。

切削加工機械一覧

切削加工は主に下記のような工作機械を用いて行います。加工機によって対応する加工、得意不得意な加工があります。

マシニングセンタ

マシニングセンタは工具マガジンに様々な切削工具を内蔵しており、工程順に自動で取り替えながらデータ通りに加工できます。フライス加工、穴開け、タップ等の高精度な金属加工を1台で行うことができ、多品種、小ロットの生産に適しています。自動工具交換機能を備えた全行程が自動化された工作機械により、より正確な切削加工が可能です。

NC旋盤

主に丸棒の材料に対する加工方法です。材料を機械に固定しそれを回転させ、工具刃物(バイト)を当てて削る金属加工を行います。 NC旋盤は無段変速が採用されており、プログラムによって主軸の回転速度を指定できるようになっています。バイトの当て具合や送り運動加減の調節次第で、穴あけや溝入れ、ねじ切りなどの様々な金属加工に対応可能です。
外形削り、内径削り、溝入れ、穴あけ、ローレット加工、芯押し加工にも対応しています。

同時5軸

5軸加工機でX軸・Y軸・Z軸と回転軸・傾斜軸を同時に動作させ、自由曲面形状加工やアンダーカットが必要な複雑形状の切削加工に対応します。高精度な加工ができるだけでなく、一度のチャッキングでワーク段取りの全工程が完了するため時間短縮ができ、加工治具の省略によってコストダウンが図れます。

切削加工を行う上で気をつけるべき点

切削加工と抵抗

加工する際には工具と加工物が触れあうために摩擦しあって抵抗が生じます。抵抗力の大きさは加工物の材質や工具との接地面積、回転速度や工具の種類によっても変わります。特に切削面積は抵抗力に大きく関係するので、注意が必要です。SUSなどの難削材と呼ばれるものはこの抵抗力が強く、削りにくいだけでなく工具の摩耗も激しい金属です。工具にも高価なものが多いため、加工の際には適切な条件になるように調整が必要です。

切削加工と速さ

加工現場では全ての製品の納期を厳守するためにも、作業効率が重要な課題です。機械加工では、工具の速度を上げることで作業速度が上がり、効率の向上になります。しかし、速度が増せば加工物と工具の間の抵抗も強くなり、熱変形が生じる可能性もでてきます。材質や工具、加工内容によって適切な速度があるためそれを考慮しつつ速度を上げる必要があります。

切削加工と温度

切削加工では加工時に、加工物と工具との摩擦で高温の熱が生じます。この熱によって加工物が変形するなどの加工精度への影響が出ることもあります。
加工速度が速いほど熱が発生し、加工面積が大きいほど摩擦が大きくなりやすいため、この条件に当てはまる際には温度が高くなりすぎないように注意が必要です。そのために機械加工には切削油を使います。これは加工物と工具との摩擦を減らし、熱、切り粉の除去の役割もあります。

Point

切削加工は、金属や樹脂などの材料を主に工作機械を用いて削ったり穴を開けて加工する加工技術です。マシニングセンタや、NC旋盤、同時5軸などを用いて、加工物を削り取り、図面通りの形状に加工します。切削加工は機械で高速回転する工具や加工物を接触させて行うもののため、摩擦による抵抗や回転の速さ、温度の管理に注意する必要があります。

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