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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】

金属加工 | 2021年04月22日

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「今まで契約していた除去加工のメーカーと今後契約できなくなった・・・」
「除去加工に精通したメーカーを知りたい・・・」

除去加工に精通したメーカーを探している場合、どこの業者が良いのかだけでなく、もっと良い業者があるのではないかなど、業者選びに苦労している方も多いのではないでしょうか。とくに新しい業者選びには、慎重になりますよね。

そこで本記事は、除去加工について詳しく深掘りし、慎重に加工業者を決めたい方のために、事業に合うメーカーを探すお手伝いができる記事です。

今回は、除去加工の製品例もご紹介しますので、ぜひメーカー選びの参考にしてみてください。


除去加工とは

金属加工には、さまざまな方法があります。その中でも一定の形状を作るために、金属を削って加工する加工方法を「除去加工」といいます。金属を削ることで、切りくずがでるため、その余計な部分を取り除くことから「除去加工」と呼ばれています。

除去加工の中には、刃物を使って削る切削加工や、砥石を回して削る研削加工、その他砥粒研磨や放電加工などがあります。

製造工程の中で、金属を必要な形に削ったり、マクロ単位で微調整などして加工を行い、加工現場にはなくてはならない加工方法とされています。

除去加工のメリットは、プログラムされた機械によって精密で非常に正確な製品を量産できる点です。またひとつの製品を同じ寸法で大量生産できる点も生産現場にとってのメリットです。ひとつの製品に対して、より多く生産できれば生産の効率化だけでなくコストカットも望めます。除去加工は、精密なものを大量生産できる加工方法として多くの現場で実施されています。

切削

製造工程において、切削とは、所定の形状を作るために金属を一部分削ることです。工程で、ひとつの部品(または製品)が所定の工程に流れてきた後、バイトなどの工具によって削り取る動きのことで、非常に精度を求められる加工方法です。バイトの少しのズレや、削り具合によって製品に影響がでるため、この切削工程の管理体制がしっかりしているかどうかで、製品の安定稼働が可能かどうかの判断ができるといえます。


また切削工程では「送り」という動きも必要となります。この「送り」とは、製品または工具を移動させることによって、製品の他の部分まで切削することです。たとえば、パイプの先頭部分と下端部を削る場合、まず先頭部分を削ったあと、パイプまたは工具(機械)を下端部に送ることで、切削が可能となります。この製品または工具を移動して切削することを「送り」といい、「切削」とセットで用いられることが多いです。

研削

切削が金属を削る工程であるのに対し、研削加工は最後の仕上げの加工を指します。切削の工程で、金属の一部を削り、研削工程にて、研削砥石や超砥粒ホイールなどを使って、表面を滑らかにし一定にする働きがあります。ここで問題になってくるのが、寸法精度や表面粗さで、砥石や機械精度などの状態によって品質影響が現れます。
そのため研削加工において、砥石や工作物の品質チェックなどは欠かせず、管理体制が品質そのものに関わってきます。また他にも、研削時の抵抗や熱の影響なども理解した上で作業しなければ、品質の維持が難しい、大変繊細な工程です。

各部分の寸法や表面粗さなどを規定値に入れ、製品を規格内に仕上げることが必須になります。除去加工に精通している会社かどうかは、前述したような管理体制がしっかり行われているかがポイントとなるでしょう。メーカーによっては、精度が荒いものが多く出荷されてるところや、規格内でも安定していないところもありますので、見極めが必要になります。

砥粒研磨

切削と研削に加え、流通している研磨技術として「砥粒研磨」があります。中性塩水溶液を使用した環境負荷の少ない技術です。流動液中で回転させ、低電流密度の電解によって表面の凸部分を砥粒擦過によって除去します。

またこの「砥粒研磨」の特徴として、通常のバフ研磨が表面粗さ0.5~1.0Raに対し、砥粒研磨の場合、0.01~0.03Raと非常に細かい点が挙げられます。通常の研磨材を使用した研磨に加え、電解砥粒研磨を加えることでナノレベルで表面粗さに届き、より滑らかな表面が作られます。主にステンレスへの鏡面研磨に用いることが多く、その他精度が求められる医療関係の機器や粉体装置等の製造工程にも用いられています。

放電加工

金属を加工する方法の一つに「放電加工」があります。他の金属加工方法がドリルや砥石等実体があるもので金属を加工するのに対し、「放電加工」は電気のエネルギーによって金属を加工します。具体的にいうと、加工したい部分に電気を流し、その熱と電気を与えた衝撃によって金属を削る方法です。

わかりやすい例でいうと、雷をイメージしてください。小さな雷はあまり衝撃はありませんが、それを何回も何回も放つことで少しずつ衝撃を与え削っていくイメージです。程度はその削るものによりますが、1分間に1000回から10万回の電流を流して的中部を削ります。放電加工は、一気に金属を切断することはできませんが、より繊細で複雑な形状の加工ができるのが特徴です。

また通常、刃物であれば、その刃物の硬さ以上の硬さの金属を削ることはできませんが、放電加工に硬さは関係ありません。そのため硬い金属や剛鉄プレートなどでも加工でき、より繊細で細かな加工に向いている加工法です。

除去加工の図面上の記号について

ここまで、除去加工のさまざまな加工方法について見てきましたが、ここからは除去加工をする際に必要となる「図面上の記号」について詳しく解説します。

まず、除去加工において重要となるのが「表面粗さ」で、面の肌とも言われます。表面粗さとは、切削や研削により加工された表面に発生する、微細な凹凸を指します。大きく波打つ凹凸を 「うねり」、加工方向に生じる顕著な筋の方向を 「筋目方向」といい、加工部品の表面性状を決定します。それら凹凸の基準を図面に指示するために記号が用いられます。

今回は、表面粗さの要求がある場合とない場合とに大別し、図面上の記号について解説していきます。

表面粗さの要求がある場合

表面粗さの要求がある場合には、以下の記号を用います。記号内のaからeに表面性状に必要な基準(表面粗さの値、カットオフ値又は基準長さ、加工方法、筋目方向の記号、表面うねりなど)を記入します。

引用元:株式会社キーエンス

aからeに記入する事項

a: 通過帯域または基準長さ、表面性状パラメータ記号とその値

b: 複数パラメータが要求されたときの二番目以降のパラメータ指示

c: 加工方法

d: 筋目の方向

e: 削り代

ただし必要に応じて記入するため、全てを記入する必要があるわけではないので注意しましょう。

●表面性状パラメータ記号とその値

「a」には、一般的に特に理由がない場合には、粗さを指定するRa(算術平均粗さ)の値を記入します。しかし、真空装置や高圧製品のような漏れが許されないシール部の表面粗さには、最も高い山と谷で求められるRz(最大高さ)を用いるのが一般的です。

●加工方法と筋目の方向

表面粗さ記号を用いて、下図のように 「c: 加工方法」や「d: 筋目の方向」 を指定します。

引用元:株式会社RE

加工方法には、外丸削り、面削り、中ぐり、平削り、フライス削り、平フライス削り、リーマ仕上げなど必要な方法を記入します。また、筋目方向については、主に以下の5つの記号が用いられます。

引用元:株式会社キーエンス


引用元:株式会社キーエンス


引用元:株式会社キーエンス

以前は、表面粗さを図示するのに下記のような三角記号(▽)を用いていました。三角記号の数が多いほど表面がなめらかであることを意味しています。さらにその後、2度の改正を経て、現在の表示方法へと移行しました。ただし、表面粗さの図面指示については知識・経験を要するため、▽記号や旧JIS記号を用いた古い図面に頼ることも多く、これらの記号を知らないと図面を書くことが難しいので注意しましょう。

<新旧の表面粗さ記号対比表>

引用元:株式会社大塚商会


表面粗さに要求がない場合

表面粗さの要求がない場合には、現在では以下のような記号が利用されています。

<2002年以前・以降の表面粗さ記号>

引用元:株式会社RE

なお、「除去加工の要否を問わない」とは、鋳肌面や材料の黒皮などの除去の有無を加工者側に委ねることを意味します。また、「除去加工を行う」とは、設計者として、旋盤やフライス盤などの機械加工を要求することを指します。「除去加工をしてはならない」とは、設計者として、素材状態のままで納品することを指しています。

表面粗さ記号の図面への指示方法

ここからは、実際に表面粗さを図面に記入する場合の事例について説明していきます。

①算術平均粗さRaの上限を指示する場合

「a」の箇所に記入します。

引用元:株式会社RE

②筋目方向を指示する場合

「d」の箇所に記入します。

引用元:株式会社RE

③外形線に指定する場合

図面に対して真っすぐ見る方向か、+90°回転した方向で読めるようにしか記入することができないので注意しましょう。

引用元:株式会社RE

④寸法線に指定する場合

寸法線に指定する場合には、以下のように記入します。

引用元:株式会社RE

⑤部品全部に指定する場合

表面粗さ記号を部品の正面図の近く、もしくは表題欄に記入します。

引用元:株式会社RE

⑥部分的に異なる場合

カッコ外に全体の仕上げについての記号を記し、カッコ内には部分的に指定があるものを記入します。また、下図の例では円筒状の部品(対称形状)であるため、中心線のどちらか一方に記入するだけで問題ありません。

引用元:株式会社RE

除去加工の製品事例

引用元:株式会社 今橋製作所

こちらは、薄肉パイプを切削加工した製品事例です。64チタンのような薄肉パイプの加工は難しく、高い切削加工の技術が求められます。

引用元:株式会社 メック

こちらは、研削だけでなく、穴あけやその他2次加工にてよってできた複雑な形状をした製品事例です。メーカーによっては、このような複雑で精巧な部品を提供できます。

引用元:砥粒研磨工業

上記のように、砥粒研磨をする前と後では、鏡面の輝きが全く違います。砥粒によってミクロ単位の凸部を除去することで、このような鏡面の輝きを出せるようになりました。

一流の板金加工業者に発注しませんか?

今回は除去加工についてご説明しました。

除去加工には大きく分けて4つの加工方法があります。それぞれにメリット・デメリットがあり、それらの性質を理解することで、より精度の高い商品を作り上げることできます。

金属加工メーカーを比較すると、製品の精度に差があるのが現状です。規格内に入っていてもバラツキがあったり、自社製品と合わなかったりすることも。依頼する際には、十分調べて、一度一定本数試してみることをおすすめします。

とはいえ、どう調べて良いかわからない方も多いと思いますので、お悩みの際は、ぜひMitsuriにご相談下さい。


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この記事を書いた人
株式会社Catallaxy

株式会社Catallaxyは "未来の製造業をつくる" をミッションに掲げ、製造業における従来のサプライチェーン/バリューチェーンの刷新を目指しています。記事内容に関するお問い合わせはこちらへ。

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