旋盤加工について専門家が解説！加工の種類・加工機の種類がこの1記事でわかります！

金属の製品を作るときに欠かせない製造方法でもある旋盤加工。

自動車や機械の部品はもちろん、調理器具やアウトドア用品など、私たちの身の回りにも旋盤加工によって作られた製品はたくさんあります。

旋盤加工はミクロン単位で精度を出すこともできる加工方法ですので、きっちりと寸法が決まっている製品を製作するときに検討したい製造方法でもあります。

そこで本記事では、旋盤加工における加工方法の種類から、加工機の種類まで細かくご紹介しますので、金属加工の方法をお探しであれば、ぜひ読み進めて行ってください!

旋盤加工とは

旋盤加工とは、バイトと呼ばれる切削工具を使用して対象物を削り取る切削加工の一種で、回転する対象物を固定したバイトによって削り取る加工方法のことをそう呼んでいます。

反対に対象物を固定し、回転する切削工具を使って削り取る加工方法のことを「フライス加工」と呼びます。

参考記事

切削加工の種類については以下の記事で詳しく解説していますので、ご覧ください。

⇒切削加工の種類【専門家が解説】フライス加工、旋盤加工について詳細をお伝えします!

旋盤加工は、加工物を回転する爪に固定するため、丸物の製品を作ることができます。対象物が回転し、ブレることなく製品を作り出せますので、寸法精度が出しやすいという特徴があります。

旋盤を構成している主な部品

• 主軸(チャック)・・・工作物を固定し、回転させる部分
• 心押し台・・・工作物を反対側から保持する部分
• 往復台・・・工具を水平に移動させる部分
• ベッド・・・旋盤本体を構成し、往復台をスライドさせる部分

主軸の回転数や回転方向も任意で変えられ、加工したい形状や材料によって切削工具も自由に交換できるようになっています。

そのため様々な加工方法を組み合わせることで、より複雑な形状の製品を作り出せます。

旋盤加工の種類

旋盤加工は専用バイトに交換することによって、様々な形状に加工することができます。

ここでは、旋盤加工でよく用いられる代表的な以下五つの加工方法について順にご紹介します。

代表的な加工方法

1. 外径加工
2. 内径加工
3. ねじ切り加工
4. 穴あけ加工
5. 突切り加工

1.外径加工

回転している対象物に、外側からバイトを当てて外径を加工していく方法です。

りんごの皮むきのように、表面を綺麗に慣らす仕上げ加工に用いられたり、大きく削り落として任意の形状を成形したりと、最も多く用いられる方法です。

切削加工では必ず発生する「切りくず」は外側に飛ばされ、バイトに絡まってしまうこともあるため、注意が必要です。

切りくずがバイトに絡まると精度が狂う場合もありますので、あらかじめバイトの角度を調整し、切りくずが絡まらないように配慮する必要があります。

2.内径加工

回転している対象物に内側からバイトを当てて内径を加工する方法です。

加工距離に比例してバイトの長さも必要ですが、長い突き出し量のバイトは「たわみ」と「びびり」が発生しやすく、精度が狂いやすい特徴があります。

また、切りくずも内部に溜まりやすい特徴がありますので、頻繁に切りくずを除去しなければ、バイトの刃に詰まって切削できなくなります。

そのため刃の形状や加工速度を変え、切りくずが上手く加工物の外に排出されるような対策も講じられます。

3.ねじ切り加工

回転する対象物にバイトの刃を当て、ねじ山を作る加工のことを言います。

専用のバイトを付け替えることで、おねじとめねじ両方の加工が可能です。

• おねじの製作…「おねじ切りバイト」を外側から当て、一定のスピードでバイトを送っていく
• めねじの製作…「めねじ切りバイト」を内側から当て、一定のスピードでバイトを送っていく

ねじのピッチは等間隔であるため、バイトの移動は手送りで行うよりも、「自動送り機能」が用いられることが多いようです。

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4.穴あけ加工

「ドリルチャック」と呼ばれるドリル刃を固定するための工具を用いて穴を開ける加工方法です。

回転する対象物に固定したドリル刃を押し当てて穴を開けます。

穴あけ加工は、内径加工を行う時に必要なバイトの刃が入るスペースを確保するために用いられたり、タップを切る下準備に行ったりと、様々な加工方法と組み合わせられます。

5.突切り加工

回転する対象物に外側から徐々にバイトを押し当て、不要な部分を切り落とす加工です。

陶芸などで最後に粘土から切り落とす工程と同じ方法で、加工面が綺麗に仕上がる特徴があります。

ただし突切りで使用するバイトは刃が細く、切断には手から伝わってくる振動や音などで確認しながら作業をしたりと、ある程度の技術が必要となります。

また、固い金属を切り落とす時は刃が折れないように工夫する必要があります。

例えば靱性(粘り)の高い刃を使用したり、回転数を落として切削油を給油しながら摩擦を小さくするなどの対策があります。

旋盤加工機について

一言で旋盤加工と言っても、たくさんの加工の種類があることがわかりました。

そのため、加工する材料の大きさや、作りたい製品の形状によって最適な加工機を選択する必要があります。

代表的な旋盤加工機は次の6種類があります。

代表的な旋盤加工機

1. 汎用旋盤(普通旋盤)
2. NC旋盤
3. 卓上旋盤
4. 正面旋盤
5. 立旋盤
6. タレット旋盤

それぞれの特徴を詳しく見ていきましょう。

1.汎用旋盤(普通旋盤)

旋盤加工機の基本的な構造をしており、「旋盤」と言えばこちらを指すことが多いように思います。

工作物を主軸台で固定し、往復台上のバイトを押し当てて削ります。

心押し台にバイトやドリルチャックを取り付けたり、補助工具を組み合わせれば、様々な加工方法が行えます。

様々な加工方法ができる万能な旋盤のようにも見えますが、バイトの脱着を全て手作業で行わなければいけないため、加工に時間がかかる欠点があります。

そのため一つの製品に対して工数が必要な「試作品の製作」や、「オーダーメイド部品の製作」など、少量生産に使われることが多いようです。

2.NC旋盤

縦・横・高さの座標軸を設定し、あらかじめプログラムした手順通りにバイトを動かして自動的に加工する旋盤機です。

コンピュータによって制御管理を行うため、高精度な加工ができるのはもちろんですが、バイトの動きはサーボモーターで制御するため、正確かつ高速で製品を作り出すことができます。

一度材料をセットすれば、簡単に同じ製品を作ることができますので、大量生産の現場で活躍します。

また、加工物の材料や目的の形状に応じて回転速度やバイトを自由に調整できるため、急な形状変更にも迅速に対応できます。

近年工業製品の主流になりつつあるNC旋盤は、車や飛行機の部品をはじめ、ミシンや医療機器など、私たちの生活に関わる幅広い製品を製作しています。

3.卓上旋盤

基本的な構造は汎用旋盤と同じですが、別名「ベンチレース」とも呼ばれるくらいサイズが小さく、作業台の上にも設置できる特徴があります。

サイズ的にボルトの作成などと言った小物部品の加工が中心となります。

また、加工物を固定するチャック部分は、スクロールチャックからコレットチャックに変更すれば、薄肉の製品でも変形させず綺麗に加工できます。

汎用旋盤でも用いられるスクロールチャックを、コレットチャックに交換します。

コレットチャックを使用すれば、加工物をワンタッチで着脱できるため、作業効率が良く、大量生産の現場でも活躍します。さらに金属だけでなく、プラスチックなどの加工も可能であるため、汎用性が高い工作機械とも言えます。

置き場所の自由度も高いことから、個人で購入して設置することも可能ですので、最も手軽に使用できる旋盤機とも言えるでしょう。

4.正面旋盤

汎用旋盤の加工物固定部に面盤を取り付けた旋盤で、大きな製品でも加工することができます。

巨大な加工物をセットする時に精度が出しにくい欠点があるため、代わりに立旋盤の方が多く用いられます。

しかし正面旋盤は切りくずが下方に落ち、加工時に切りくずで傷を付けにくくなるため、立旋盤より連続加工がしやすいというメリットがあります。

5.立旋盤

一般的な旋盤は横向きで加工を行いますが、立旋盤は立向きで垂直方向に加工を行います。チャック部分は面盤になっており、比較的大きな製品でも加工ができます。

また、加工物を下方向に置いてセットするため、重量物や大きなものでも重力によって中心がズレることなく装着できます。

そのため汎用旋盤では加工できないような大型の製品を加工することもできます。

6.タレット旋盤

汎用旋盤でバイトや切削工具の脱着を行う時は、毎回付け替えをしなければいけませんでした。

しかしタレット旋盤では、心押し台の代わりに「タレット」と呼ばれる旋回式の刃物台が装着され、形状や材料によってタレットを回してワンタッチで刃物を変えることができます。

これによって複数の切削工具を使用して加工する時に、工具交換をせずに加工が行えますので、同一製品を複数作る時に活躍します。

現在では工具の交換やバイトの動きも自動で制御できるNC旋盤が普及してきたため、あまり目立たなくなってしまいましたが、試作部品や小ロットの製品を手作業で製作するシーンではまだまだ重宝される旋盤機です。

まとめ

旋盤加工の種類や、製作現場で多く使われる旋盤機についてご紹介しました。

旋盤加工で作られた製品は精度も高く、私たちの生活を支えている身近なものの中にもたくさん使用されています。旋盤加工は図面の読み方や工具の扱い方など、様々な専用知識が必要ですので、熟練した技術者でなければ加工ができません。また、NC旋盤などは特殊な数値制御も使用しているため、知識も持ち合わせていなければいけません。

そのため作りたい製品があっても、「旋盤加工で製作しよう」とすぐに決められないこともあると思います。

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