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2023-11-07
旋盤加工（ターニング加工）には、水平方向の軸を中心に材料を回転させる通常の旋盤加工とは異なる、水平面内で回転するテーブルに材料を乗せて加工する縦旋盤加工があります。
縦旋盤加工は、航空機のエンジンや船舶の部品、発電所のタービンなどの巨大な部品の製作に用いられ、エネルギー効率を上げるために近年ますます需要が高まっています。
今回の記事では、通常の旋盤加工と縦旋盤加工を併せてご紹介すると共に、その違いについても解説してきます。ターニング加工のメリット・デメリットについても説明しますので、ぜひご覧ください。
旋盤加工とは、旋盤やNC旋盤と呼ばれる工作機械を用いる加工法です。回転する工作物にバイトと呼ばれる刃物状の工具を当て、工具を送ることで切削します。なお、NC旋盤は、工具の移動距離や送り速度などを数値制御して、自動化した旋盤のことです。
工作物を回転させながら削るため、主に円筒形状の材料が加工対象となり、完成品の形状も回転対称となります。ただし、旋盤から工作物を一度取り外して再度取り付け、軸を変えて削れば、より複雑な形状に加工可能です。また、多軸旋盤では、工作物を取り外すことなく、複雑な形状を実現できます。
旋盤加工は、工作物の回転軸の向きにより、横旋盤加工と縦旋盤加工に分けることができます。
横旋盤加工は、回転軸が水平方向の旋盤（普通旋盤）を用いる加工法で、旋盤加工と言われると普通こちらを指します。
一方、垂直方向の回転軸を持った旋盤を用いる方法が縦旋盤加工です。縦旋盤加工では、水平面内で回転するテーブルに工作物を取り付け、テーブルごと工作物を回転させます。これに、上下左右に移動できる工具を当てることで切削します。このような旋盤を縦旋盤や立旋盤などと呼び、これらの加工機を使用した加工法を縦旋盤加工や立旋盤加工、ターニングなどと呼ぶことがあります。
普通旋盤は、主に以下のような部分から構成されています。
普通旋盤を構成している主要要素主軸（チャック）：工作物を固定して回転させる部分心押し台：主軸の反対側から工作物を保持したり、穴あけ加工などができる工具を取り付けたりする部分往復台：工具を工作物の軸方向に送る部分送り台：往復台の上に置かれ、様々な方向に動かして工具を送る部分刃物台：往復台の上に置かれ、工具を取り付ける部分ベッド：往復台をスライドさせる部分
主軸の回転数や回転方向を変えたり、往復台や送り台を移動して工具を送ったり、往復台に取り付ける工具を交換したりすることで多様な形状を削り出せるようになっています。
下図では、緑色の部分が心押し台、赤色の部分が送り台と刃物台、青色の部分が往復台に当たります。
続いて、下図右上のタレット旋盤は、タレットと呼ばれる旋回式の刃物台が装着された旋盤です。タレットを旋回させることで工具を切り替えることが可能で、工具交換の時間を短縮することができます。
引用元：コトバンク
一方、縦旋盤は、主に以下のような部分から構成されます。
縦旋盤（上図中で立て旋盤と記載）を構成している主要要素テーブル：工作物を取り付け回転させる部分正面刃物台：工作物を保持するセンタを取り付けたり、穴あけ加工などができる工具を取り付けたりする部分横刃物台：外径加工などができる工具を取り付ける部分クロスレール：正面刃物台を水平方向にスライドさせる部分コラム：クロスレールや横刃物台を垂直方向にスライドさせる部分
コラム上でクロスレールをスライドさせたり、クロスレール上で正面刃物台をスライドさせたりすることで、工具の位置決めと送りを行うことができます。また、横刃物台は、コラム上をスライドさせることで垂直方向に移動し、工具を送ることが可能です。
上図では、緑色の部分が正面刃物台、上部に配置された青色の部分がクロスレールです。正面刃物台とクロスレールの間の赤色の部分は、サドルと呼ばれる部品です。下部に配置されている赤色と青色の部分は、横刃物台に当たります。また、正面刃物台と横刃物台のそれぞれに矢印が描かれていますが、これは、これらの刃物台が工具の送り機能も備えていることを示しています。
Mitsuriでは、多様な旋盤加工機を保有しているメーカーをご紹介できます。幅広いニーズにお応えできますので、ぜひご相談ください。
引用元：株式会社キーエンス
続いて、旋盤加工で用いられる図面記号について説明します。
まず、図面では、面（曲面を含む）について上図の3種類の記号があります。中央の図は加工する必要があることを示しますが、左の記号は加工してもしなくてもよく、右の記号は加工してはならないことを示します。左と右の記号は、素材の面をそのまま残す場合などに用いられる記号です。
加工を要する記号の場合、加工方法や加工による筋目の方向、加工面の粗さなどを以下のように記述します。
引用元：機械設計エンジニアの基礎知識
加工方法には、外丸削りや面削りなどの加工方法の名称をそのまま記述するか、もしくは以下の記号を記述します。
旋盤加工の加工方法の記号旋削：L外丸削り：Lテーパ削り：LTP面削り：LFCねじ切り：LTH突切り：LCT心立て：LCN逃げみぞ切り：LRC丸み付け：LRNスカイビング仕上げ：LSK皮むき：LSC穴あけ：Dリーマ仕上げ：DRタップ立て：DT中ぐり：B
工作機械の種類の種類も示したいときは、加工方法の記号の後にハイフンを用いて以下の工作機械の種類を表す記号を続けます。
旋盤加工機の種類を表す記号旋盤：L普通旋盤：LE または L卓上旋盤：LBNタレット旋盤：LT倣い旋盤：LCO自動旋盤：LA縦旋盤：LV
例えば、縦旋盤で面削りを行う場合は、「LFC-LV」と記述します。
参考記事そのほか、筋目方向や加工面の粗さなどについては、旋盤加工に限ったものではなく、以下のサイトに詳細がありますので、ぜひご参照ください。⇒除去加工について専門家が解説！【製品事例についても掲載】
旋盤加工には、図面記号をご紹介したときに挙げたような様々な加工方法あります。これらの加工法は、工具を交換することで実現できます。例えば、外丸削りには片刃バイトや真剣バイトなどが用いられますし、ねじ切りにはおねじ切りバイトやめねじ切りバイト、穴あけにはドリルなどが使用されます。
参考記事旋盤加工の種類については、以下のサイトで詳しく解説していますのでご覧ください。⇒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！
旋盤には、普通旋盤や縦旋盤など、数種類の加工機がありますが、これらを用いた加工方法にはどのような違いがあるのでしょうか。
普通旋盤などについて詳しく知りたい方は先ほどの参考記事をご参照ください。ここではまず、比較的まだ知られていない縦旋盤加工のメリットを説明していきます。
縦旋盤加工は、工作物の自重だけで回転テーブルに密着するので、大型の製品を安定して加工することができます。テーブルの大きさに収まる直径の工作物まで加工可能で、直径20mもの材料を加工できるものがあります。
また、普通旋盤のように、チャックで固定するわけではなく、テーブルに置いて安定させてから固定するため、大物の材料でも安心して着脱することができます。
大型部品を必要とする航空エンジンや発電用タービンなどの加工に引き合いがあります。
異形状の製品の加工にも有利です。バランスの取りづらい形状でも、テーブルと製品の間にシムスペーサーなどを挟めば安定させることができます。
重力方向を基準に工作物を固定できるため、重力や遠心力による振れが少なくなり、普通旋盤と比べて加工の精度が良くなります。
加工機の平面的な大きさは、テーブルの大きさとほぼ同等の加工可能な最大のサイズとなるため、加工対象となる製品の大きさを考慮すると省スペースであると言えるでしょう。
一方で、縦旋盤加工のデメリットは、以下の3点が挙げられます。
長物の加工は、苦手としています。縦旋盤加工では、軸方向に長い加工物ほど、テーブルに設置した際に不安定となります。また、軸方向の工具の送りは、重力に反して行うためにエネルギーを必要とし、垂直方向の工具の移動範囲もそれほど大きくありません。
加工時、普通旋盤であれば、切り屑は自然とはけてくれますが、縦旋盤ではそうはいきません。特に穴あけや中ぐりなどをするときは、穴に切り屑が溜まっていってしまうため、定期的な切り屑の排出が必要となります。
機械が大きく、工作物も大きいものを対象とするため、工具の交換時間や工作物の着脱に時間がかかってしまいます。そのため、機械の稼働率は、どうしても普通旋盤より低くなります。
しかし、最近の縦旋盤では、工具交換に関しては、自動的に交換できたり、複数の工具を取り付け可能であったりするものが多くあります。
縦旋盤加工は、通常の旋盤加工に比べれば、それほど知られていない加工法です。ですが、その需要は安定的に存在しており、縦旋盤加工機も進化を続けています。コンピュータによる数値制御はもちろん、マシニングセンタの機能も備えた加工機も販売されており、大型かつ高精度な部品製造を実現しているメーカーもあります。
Mitsuriでしたら、最新の縦旋盤を保有し、高度な旋盤加工技術を要したメーカーをご紹介できます。
Mitsuriは、日本全国250社以上の協力企業と提携しており、複数社からの相見積りをご提供できます。
ターニング加工をご依頼したい方は、ぜひMitsuriにお申し付けください！
2023-11-07
旋盤加工（ターニング加工）には、水平方向の軸を中心に材料を回転させる通常の旋盤加工とは異なる、水平面内で回転するテーブルに材料を乗せて加工する縦旋盤加工があります。
縦旋盤加工は、航空機のエンジンや船舶の部品、発電所のタービンなどの巨大な部品の製作に用いられ、エネルギー効率を上げるために近年ますます需要が高まっています。
今回の記事では、通常の旋盤加工と縦旋盤加工を併せてご紹介すると共に、その違いについても解説してきます。ターニング加工のメリット・デメリットについても説明しますので、ぜひご覧ください。
旋盤加工とは、旋盤やNC旋盤と呼ばれる工作機械を用いる加工法です。回転する工作物にバイトと呼ばれる刃物状の工具を当て、工具を送ることで切削します。なお、NC旋盤は、工具の移動距離や送り速度などを数値制御して、自動化した旋盤のことです。
工作物を回転させながら削るため、主に円筒形状の材料が加工対象となり、完成品の形状も回転対称となります。ただし、旋盤から工作物を一度取り外して再度取り付け、軸を変えて削れば、より複雑な形状に加工可能です。また、多軸旋盤では、工作物を取り外すことなく、複雑な形状を実現できます。
旋盤加工は、工作物の回転軸の向きにより、横旋盤加工と縦旋盤加工に分けることができます。
横旋盤加工は、回転軸が水平方向の旋盤（普通旋盤）を用いる加工法で、旋盤加工と言われると普通こちらを指します。
一方、垂直方向の回転軸を持った旋盤を用いる方法が縦旋盤加工です。縦旋盤加工では、水平面内で回転するテーブルに工作物を取り付け、テーブルごと工作物を回転させます。これに、上下左右に移動できる工具を当てることで切削します。このような旋盤を縦旋盤や立旋盤などと呼び、これらの加工機を使用した加工法を縦旋盤加工や立旋盤加工、ターニングなどと呼ぶことがあります。
普通旋盤は、主に以下のような部分から構成されています。
普通旋盤を構成している主要要素主軸（チャック）：工作物を固定して回転させる部分心押し台：主軸の反対側から工作物を保持したり、穴あけ加工などができる工具を取り付けたりする部分往復台：工具を工作物の軸方向に送る部分送り台：往復台の上に置かれ、様々な方向に動かして工具を送る部分刃物台：往復台の上に置かれ、工具を取り付ける部分ベッド：往復台をスライドさせる部分
主軸の回転数や回転方向を変えたり、往復台や送り台を移動して工具を送ったり、往復台に取り付ける工具を交換したりすることで多様な形状を削り出せるようになっています。
下図では、緑色の部分が心押し台、赤色の部分が送り台と刃物台、青色の部分が往復台に当たります。
続いて、下図右上のタレット旋盤は、タレットと呼ばれる旋回式の刃物台が装着された旋盤です。タレットを旋回させることで工具を切り替えることが可能で、工具交換の時間を短縮することができます。
引用元：コトバンク
一方、縦旋盤は、主に以下のような部分から構成されます。
縦旋盤（上図中で立て旋盤と記載）を構成している主要要素テーブル：工作物を取り付け回転させる部分正面刃物台：工作物を保持するセンタを取り付けたり、穴あけ加工などができる工具を取り付けたりする部分横刃物台：外径加工などができる工具を取り付ける部分クロスレール：正面刃物台を水平方向にスライドさせる部分コラム：クロスレールや横刃物台を垂直方向にスライドさせる部分
コラム上でクロスレールをスライドさせたり、クロスレール上で正面刃物台をスライドさせたりすることで、工具の位置決めと送りを行うことができます。また、横刃物台は、コラム上をスライドさせることで垂直方向に移動し、工具を送ることが可能です。
上図では、緑色の部分が正面刃物台、上部に配置された青色の部分がクロスレールです。正面刃物台とクロスレールの間の赤色の部分は、サドルと呼ばれる部品です。下部に配置されている赤色と青色の部分は、横刃物台に当たります。また、正面刃物台と横刃物台のそれぞれに矢印が描かれていますが、これは、これらの刃物台が工具の送り機能も備えていることを示しています。
Mitsuriでは、多様な旋盤加工機を保有しているメーカーをご紹介できます。幅広いニーズにお応えできますので、ぜひご相談ください。
引用元：株式会社キーエンス
続いて、旋盤加工で用いられる図面記号について説明します。
まず、図面では、面（曲面を含む）について上図の3種類の記号があります。中央の図は加工する必要があることを示しますが、左の記号は加工してもしなくてもよく、右の記号は加工してはならないことを示します。左と右の記号は、素材の面をそのまま残す場合などに用いられる記号です。
加工を要する記号の場合、加工方法や加工による筋目の方向、加工面の粗さなどを以下のように記述します。
引用元：機械設計エンジニアの基礎知識
加工方法には、外丸削りや面削りなどの加工方法の名称をそのまま記述するか、もしくは以下の記号を記述します。
旋盤加工の加工方法の記号旋削：L外丸削り：Lテーパ削り：LTP面削り：LFCねじ切り：LTH突切り：LCT心立て：LCN逃げみぞ切り：LRC丸み付け：LRNスカイビング仕上げ：LSK皮むき：LSC穴あけ：Dリーマ仕上げ：DRタップ立て：DT中ぐり：B
工作機械の種類の種類も示したいときは、加工方法の記号の後にハイフンを用いて以下の工作機械の種類を表す記号を続けます。
旋盤加工機の種類を表す記号旋盤：L普通旋盤：LE または L卓上旋盤：LBNタレット旋盤：LT倣い旋盤：LCO自動旋盤：LA縦旋盤：LV
例えば、縦旋盤で面削りを行う場合は、「LFC-LV」と記述します。
参考記事そのほか、筋目方向や加工面の粗さなどについては、旋盤加工に限ったものではなく、以下のサイトに詳細がありますので、ぜひご参照ください。⇒除去加工について専門家が解説！【製品事例についても掲載】
旋盤加工には、図面記号をご紹介したときに挙げたような様々な加工方法あります。これらの加工法は、工具を交換することで実現できます。例えば、外丸削りには片刃バイトや真剣バイトなどが用いられますし、ねじ切りにはおねじ切りバイトやめねじ切りバイト、穴あけにはドリルなどが使用されます。
参考記事旋盤加工の種類については、以下のサイトで詳しく解説していますのでご覧ください。⇒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！
旋盤には、普通旋盤や縦旋盤など、数種類の加工機がありますが、これらを用いた加工方法にはどのような違いがあるのでしょうか。
普通旋盤などについて詳しく知りたい方は先ほどの参考記事をご参照ください。ここではまず、比較的まだ知られていない縦旋盤加工のメリットを説明していきます。
縦旋盤加工は、工作物の自重だけで回転テーブルに密着するので、大型の製品を安定して加工することができます。テーブルの大きさに収まる直径の工作物まで加工可能で、直径20mもの材料を加工できるものがあります。
また、普通旋盤のように、チャックで固定するわけではなく、テーブルに置いて安定させてから固定するため、大物の材料でも安心して着脱することができます。
大型部品を必要とする航空エンジンや発電用タービンなどの加工に引き合いがあります。
異形状の製品の加工にも有利です。バランスの取りづらい形状でも、テーブルと製品の間にシムスペーサーなどを挟めば安定させることができます。
重力方向を基準に工作物を固定できるため、重力や遠心力による振れが少なくなり、普通旋盤と比べて加工の精度が良くなります。
加工機の平面的な大きさは、テーブルの大きさとほぼ同等の加工可能な最大のサイズとなるため、加工対象となる製品の大きさを考慮すると省スペースであると言えるでしょう。
一方で、縦旋盤加工のデメリットは、以下の3点が挙げられます。
長物の加工は、苦手としています。縦旋盤加工では、軸方向に長い加工物ほど、テーブルに設置した際に不安定となります。また、軸方向の工具の送りは、重力に反して行うためにエネルギーを必要とし、垂直方向の工具の移動範囲もそれほど大きくありません。
加工時、普通旋盤であれば、切り屑は自然とはけてくれますが、縦旋盤ではそうはいきません。特に穴あけや中ぐりなどをするときは、穴に切り屑が溜まっていってしまうため、定期的な切り屑の排出が必要となります。
機械が大きく、工作物も大きいものを対象とするため、工具の交換時間や工作物の着脱に時間がかかってしまいます。そのため、機械の稼働率は、どうしても普通旋盤より低くなります。
しかし、最近の縦旋盤では、工具交換に関しては、自動的に交換できたり、複数の工具を取り付け可能であったりするものが多くあります。
縦旋盤加工は、通常の旋盤加工に比べれば、それほど知られていない加工法です。ですが、その需要は安定的に存在しており、縦旋盤加工機も進化を続けています。コンピュータによる数値制御はもちろん、マシニングセンタの機能も備えた加工機も販売されており、大型かつ高精度な部品製造を実現しているメーカーもあります。
Mitsuriでしたら、最新の縦旋盤を保有し、高度な旋盤加工技術を要したメーカーをご紹介できます。
Mitsuriは、日本全国250社以上の協力企業と提携しており、複数社からの相見積りをご提供できます。
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