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2025-01-15
更新
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さっそくですが、皆さんは金属を削って加工していく様子を見たことがあるでしょうか。
切削加工の様子を見たことがない方は硬い金属ということから、削りにくく長い時間をかけてゆっくり加工していく光景を想像されるかもしれませんね。
しかし、実際に加工しているところを見てみると、実は驚くほど滑らかに削れていくんです。
この記事ではそんな硬い素材でも溶かすように削っていく切削加工について、分かりやすく解説していきたいと思います。
「切削加工を依頼したいけれど、初めてでどこに頼めばいいかわからない……」
「他の工場で断られてしまって、依頼先に困っている……」
探す中で、こんなお悩みを抱えている方もいらっしゃるのではないでしょうか。
その他にも、「小ロットでの発注を断られてしまった……」といったお悩みや、あるいは「いつも依頼している工場に小ロットで発注するのが申し訳ない……」とお悩みの方もいるでしょう。
まずは読み方から、『切削』は『せっさく』と読みます。
意味は漢字の通り、金属や木材、またはプラスチックなどを切ったり削ったりして加工することですね。
加工というだけあってだいたいは機械を使って切削しますが、中には人力で加工する方法もあります。
皆さんは美術の授業で彫刻刀を用いた作品を作ったことはあるでしょうか。
意外かもしれませんが、あれも切削加工の一つなんですね。
他も木材を使ったもので言えば、カンナでシャッシャとやったり、のみで削ったりするのも切削加工になります。
もっと意外でところで言うと、リンゴの皮を包丁で剥いたり、大根おろしを使ったりするのも切削加工に入ります。
『加工』の意味を辞書で調べると「原料や素材に手を加えて新しい物を作ること」とあります。
言葉からしてどうしても金属やら木材やらを想像してしまいますが、実は工業や建築に限った意味ではないんですね。
ただ食材を扱う場合、言葉の使い方として適切なのはやはり『料理』。
あまり加工加工と言っても衛生上よろしくないかもしれないので、言葉の意味を知るのはこの辺までにして、次は本題の金属加工の説明に移りましょう。
切削加工は単刃工具と多刃工具を使う方法があり、大きく分けて旋削加工(ターニング)、フライス加工(ミーリング)、穴あけ加工(ドリリング)の3種類があります。
単刃工具、多刃工具とは切削作業をするための道具のことで、その違いは言葉そのまま、刃が一つか複数かの違いですね。
単刃工具にも多刃工具にも様々な種類があり、それぞれ加工方法に合った工具を使う必要があります。
では、切削加工でよく使われる3種類の加工方法を見ていきましょう。
読み方は旋削(せんさく)加工です。
旋削加工(ターニング)とは、素材を機械で回転させて、回転させた素材に切削工具を当てて削る方法です。
使う道具は「旋盤(せんばん)」という素材を固定し回転させる機械と、素材を削る「バイト」という工具を使って加工をします。
バイトは刃が一つの単刃工具で、その種類は下の画像の通りいくつもあります。
引用元:Tech Note
どれを使おうかより取り見取りという感じですが、それぞれ使う目的が決まっており、加工法も様々です。
これらバイトを高速で回転している素材に当てて削っていきます。
金属という硬い素材にもかかわらず、まるでプリンでも削っているかのように容易に削れていくのが何とも気持ちいいですよ。
引用元:モノタロウ
上の画像以外にもまだまだ多くの加工方法があり、その様々な旋削加工によりボルトやシャフトなどの製品が作られます。以下、旋削加工で作った製品になります。
引用元:丸物・旋盤加工.COM
切削加工と聞くと、削ることから表面が荒くなりそうな加工方法に思えますが、上の画像を見ると驚くほど綺麗に仕上がっていますね。
あまり馴染みのない部品が多いですが、私たちが普段使っている製品にも、これらの部品が所狭しと組み込まれているのでしょう。
それと、お気づきの方もいらっしゃられるかもしれませんが、上の部品は丸みを帯びた加工品ばかりなのが見てとれると思います。
旋盤で作られるものはその形状から「丸物」と呼ばれ、旋削加工は丸物加工とも呼ばれます。
加工の方法から円柱の形にならざるを得ないんですね。
そのため、丸物以外の製品を作りたい場合は以下の別の加工方法を使います。
フライス加工は旋削加工とは逆に刃の方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担当と言ったところでしょうか。
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、滑らせるように素材を削ります。
こちらも豆腐を包丁で切るように金属が容易に削られていきます。
フライス加工で使っている機材はフライス盤という多刃工具です。
フライス盤には正面フライス、平フライス、エンドミルなどの工具の種類があります。
引用元:オレンジ工具通販.com 工作機械のイロハ SUMITOMO
止まっている状態ではそれほどでもありませんが、こんなのが高速で回転していると考えると恐ろしいですね。
硬い金属と言えど豆腐のように削られていくのも納得です。
・フライス盤は正面スライスなら平面加工。
・平スライスならT溝加工やあり溝加工。
・エンドミルなら段差・側面加工やキー溝加工。
という具合に、加工方法に応じて工具を使い分けます。
引用元:Tech Note
画像を見ると丸い素材もありますが、やはりだいたいは四角い素材のようですね。
加工の方法によって工具が一つ一つ違うのも特徴的でしょうか。
使用する工具や加工の技術など覚えなければならないことが多く、職人として一人前になるのが目に見えて大変そうです。
これらの加工技術を駆使して作った部品の例がこちらになります。
引用元:株式会社 山技
想像以上に複雑な形状をしていて、加工中にどこか失敗したらと思うとゾッとしますね。
画像のは一部で、この他いろいろな部品が作られ、日々私たちの生活を支えてくれているのです。
ドリリング加工だけ何とも名前に無理やり感がありますが、そういう名称です。
言葉通り工具を回転させて素材に穴をあける加工ですね。
使用される工具には、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。
引用元:amazon 旭ダイヤモンド工業株式会社
見た目としてはドリルもリーマもエンドミルに似ているものが多いですね。
ですがそれぞれ一つ一つの工具にしっかりと役割があり、穴あけ加工に欠かせないものばかりです。
またドリルやリーマは多刃工具になります。エンドミルと似ている形状なので当然と言えば当然でしょう。
切削油(せっさくゆ)とは、加工する部分を円滑にするのと素材の冷却、そして金属を削った後の切りくずが残らないようにする目的があります。
切削油ではなく余ったエンジンオイルが使われることも多く、スポイトで直接塗りつけるよりも筆やはけでドリルに塗った方が効果的です。
穴あけ加工で作られる製品には、ねじやボルト、シャフトホルダーなどがあります。
引用元:株式会社 パーツ精工
いたる所に大きさの違う穴があけられています。
シャフトホルダーとは画像の一番左上にある製品です。
日常で使われていそうなものから見たこともない製品もあって、実に様々な種類が作られていることが分かります。
切削加工に限りませんが、技術者たちの努力や苦労、そして高いレベルの技術力には本当に感服します。
良い製品を作るうえで重要なことは知識や技術だけではありません。
工具のケアや身の安全のために切削加工でも気をつけなければならないことがいくつもあります。
今回はその中でも特に大事な注意点を見ていきましょう。
金属を加工する時、刃が素材に当たることで、互いが摩擦し合って抵抗力が生じます。
抵抗力の大きさは素材の種類や面積、工具の回転速度によって変わり、工具と素材の相性が合わないと製品の品質が悪くなったり工具の耐久性がガクッと落ちてしまうなど、製品や工具に悪影響が出てしまいます。
そのため、抵抗力を軽減するために素材の特徴や適切な回転速度などを把握し、抵抗力への配慮をしっかりすることが大切ですね。
消耗品とは言え工具代や材料費もバカになりませんので、なるべく工具を長持ちさせ、効率の良い加工を日々追及していきたいものです。
素材を削る際、工具と素材が激しくぶつかることで熱が生じ、素材や工具に影響して熱変形を起こすことがあります。
熱変形は素材の面積が大きく、削る速度が速いほど摩擦が激しくなって生じやすくなります。
また長時間にわたる作業により機材が熱に耐えられなくなることでも起こるので、加工に時間が掛かりそうな時は休憩をして、工具や素材を冷ましながら作業をしなければいけません。
切削油やエンジンオイルを使って工具を冷やすことも大切ですね。
切削加工では素材や工具、そして室内の温度管理を常に心掛ける必要があるのです。
仕事においても本人の加工技術が上達することにおいても、作業スピードをあげることは重要な務めです。
仕事が早ければそれだけ会社は助かって評価が上がりますし、逆に遅くなってしまうとその分評価は下がってしまいます。
特に納期に遅れるなんてことは会社としても本人としても是が非でも避けたいですよね。
そうはならないための作業スピードをあげる単純な方法として、工具の回転速度を上げるという方法があります。
回転速度を上げれば当然加工速度も速くなるのですが、だからと言って無理に上げるのはナンセンスです。
回転速度には工具と素材に合った適切な速度がありますし、急ぐとミスが増えて加工精度が落ちることが多くなってしまいます。
品質が落ちる上により時間が掛かっては元も子もありませんね。
また、急ぎすぎると注意力も散漫になりケガの原因になることだってありえます。
最悪大きなケガに繋がってしまうこともあるので、機械だけに頼ったスピードアップをせず自分自身の加工技術を上げて作業効率を向上させていきましょう。
言うまでもなく、素材を切ったり削ったりする作業には細心の注意が必要です。
近年の安全意識の向上により、きちんと危険を理解していれば事故が起きないよう徹底されていますが、加工の現場では気の緩みや油断が一瞬で指の切断や失明になどの大事故に繋がってしまうこともありえます。
切りくずが飛んできてもいいように保護眼鏡をかける、機材への布の巻き込み防止のため軍手は着用しないなどの安全マニュアルを徹底して守り、安全に気を付けて事故を未然に防ぐことが加工作業をするうえで何よりも大切です。
仕事なので急いでいる時や気持ちが落ち込んでいる時もあるかと思いますが、大ケガをしてからでは手遅れなのでどんな時でも安全第一を心掛けられるようにしましょう。
これにて、今回の切削加工の記事は終了です。
この記事で紹介できたのは切削加工のほんの一部ではありますが、技術者たちの高レベルの技術力は、金属加工に詳しくない方にも十分わかっていただけたのではないかと思います。
切削加工だけでなく、金属加工は危険と隣り合わせという側面を持ちながら、作業の難易度も高く大変です。
そんな中でも日々働いてくれることに感謝し、これからの躍進を応援していきたいですね。
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