ここでは、切削加工の業者選びに役立つ切削加工の基本知識についてまとめています。切削加工の特徴やメリット・デメリット、さらに切削加工の種類や研削加工との違い、焼き入れ後の切削加工の注意点まで網羅していますので、ぜひ参考にしてください。
切削加工とは、刃物のついた工具を使い素材を削ったり穴をあけたりする加工のことを指します。機械加工の中でもメジャーな加工技術の一つです。工具または固定した素材を高速回転させて削りながら、用途や目的に応じた形に成形していきます。
切削加工であれば、外径加工や内径加工、平面加工、溝加工、段差加工など、さまざまな形を組み合わせて加工できるのが特徴です。
鋳造や鍛造では金型を製作するのに時間がかかりますが、切削加工はこれらの加工方法と比べると短期間で加工することができます。コストが抑えられるのもメリットです。試作品のような単品や少量製作で特にメリットを感じやすいでしょう。
また、NC機械などを使用すれば高精度な切削加工も行えます。加工可能な範囲であれば、自由な形状に加工できるのも切削加工の魅力です。
切削加工では大量の切り屑がでるため、鋳造や鍛造と比べて材料コストに無駄がでるのがデメリットと言えるでしょう。特に大量生産する場合は、コストが割高となる可能性もあります。また、金属を削って加工するので、刃物など工具が傷みやすくなります。仕上がりにも影響を及ぼすため、工具のこまめな管理も必要となってきます。
切削加工にはさまざまな種類があり、加工したい形状に分けて使い分けるのが一般的です。また、切削加工の種類によって使用する機械も異なります。業者選びでは、切削加工の用途や目的に応じた機械が揃っているかどうか確認することが大切です。ここでは、切削加工の種類に加えて、切削加工によって製作できる部品などについてもご紹介します。
研削加工とは、砥石を使って素材を加工する技術です。切削加工と研削加工は、同じ機械加工であり、素材を削って加工するという点では共通していますが、使用する工具や加工の特徴などに大きな違いがあります。この2つは混同しやすいため、ぞれぞれの特徴や違いについてもしっかりと押さえておきましょう。
焼き入れ後の金属は非常に硬度が高い状態となっているため、切削加工の難易度も焼き入れ前と比べると高くなります。そのため、焼き入れ前と焼き入れ後で、切削加工の工具も変えなくてはいけません。また、焼き入れ後の金属に関する知識や、加工技術も求められます。ここでは、焼き入れ後の金属の特徴や加工のポイントなどについて解説します。
切削加工の費用削減を検討しようとした場合、まず切削加工において発生する費用の内訳を理解した上で、それぞれのコストダウン方法を考えなければなりません。
切削加工のコストには被削材の購入費用や切削工具に関する費用、そして加工技術や工数に応じた費用などがあり、それぞれの中身を知った上でコスト削減を目指していきましょう。
切削加工といっても実際にはワークの外側や内側を切ったり削ったり、表面に穴を開けたりと様々な加工法があり、それぞれに合わせて適切な切削工具を選択しなければなりません。
一般的に切削加工において利用される工具の種類や、それぞれの特徴、また切削工具を選定する際のポイントなどについてまとめていますので参考にしてください。
切削加工に必要な条件には、切削速度や回転数、送り量や切込み量があり、すべてが密接な関係を持っています。1つでも設定を誤ってしまうと品質の低下や工具の破損などのトラブルを招くため、適正な設定を行わなければなりません。
切粉とは、切削加工で発生する削りくずや切りくずを指します。これが上手く排出されないと、工具の破損や製品の仕上がりに悪影響を及ぼす可能性があるため、あらかじめ切粉によるトラブルや対策方法を知っておきましょう。
切削加工では工具と素材が激しく接触するため、摩擦熱による高温が発生しやすくなります。しかし急激な温度上昇は素材を劣化させて加工品質の低下を導くため、切削加工をする際には必ず適切な温度管理や熱対策を行わなければなりません。
切削加工の温度や冷却方法についてまとめましたので、ぜひ参考にしてください。
加工硬化とは、金属材料の切削加工を行うことで徐々に被削材の硬度や強度が上昇していく現象です。加工硬化が進行すると加工が難しくるため、適切な対策を実施しなければなりません。
切削加工における「ビビり」とは、加工を行っている最中に発生する継続的な振動です。ビビりが発生する原因は多岐にわたりますが、ビビりは加工品質の低下や、加工機や工具の寿命低下へつながるため的確な対策が必要です。
切削油は、切削加工時の摩擦や熱を抑え、工具寿命や加工面の仕上がりを向上させる潤滑剤です。切削油には油性タイプと水溶性タイプがあり、加工材料や目的に応じて選定されます。潤滑性に加え、切りくずの排出を促進する役割も担っています。
切削加工で発生するひずみは、加工中の熱や応力、工具の摩耗、材料の内部応力が原因です。これにより、加工精度や品質が低下する可能性があるため、工具の選定、加工条件の最適化、材料の事前処理、冷却・潤滑対策が重要です。
切削加工の際、被削材が刃物を押し戻そうとする力のことを切削抵抗と言います。切削抵抗が大きいと加工品質の低下や工具の寿命低下、加工効率の低下につながるため、なるべく切削抵抗を下げることが大切です。
金属加工業界において、国内でも活発な導入が進められているAI技術やIoTツール。切削加工の現場ではどのように活用されているのでしょうか。切削加工でAI・IoTを導入するメリットや主な活用方法を紹介します。
切削加工では、工具の破損や液体の飛散など多くの危険が存在します。安全対策には、作業スペースの確保や適切な照明、個人用保護具の着用が重要であり、事故を未然に防ぐための基本です。
切削加工中の溶着は、工具の寿命短縮や加工精度の低下を引き起こします。主な原因は切削条件の不備や冷却不足。対策には条件の最適化と適切な工具選定が重要です。
切削加工におけるバリは、不要な突起やエッジであり、「ポアソンバリ」「ロールオーバーバリ」「破断バリ」等の種類があります。これらは、加工物の機能性、安全性、美観を損なうため、適切な対策が必要です。バリの原因や対策についてまとめましたので、ぜひ御覧ください。
残留応力は、寸法精度、耐食性、加工後の変形、表面粗さに影響を与え、製品の信頼性や寿命を低下させる可能性があります。特に薄型や複雑形状の部品ほど影響が大きいです。切削速度、送り速度、切込み量などを調整し、切削油剤を適切に使うことで、残留応力を抑制できます。
切切削加工品の表面粗さは、工具の状態、加工条件、素材特性など複数の要因が絡み合って決まります。この品質を管理・改善するには、まず工具の点検・交換を徹底し、切れ味を保つことが不可欠です。さらに、加工条件の最適化や、バフ仕上げ・研磨といった後処理を組み合わせることで、要求される表面を実現します。
切削加工には、深穴・溝、複雑な三次元曲面、薄肉構造、アンダーカットなど、加工が難しいとされる形状が存在します。これらの形状は、工具のアクセス制限、ワーク固定の難しさ、加工時の熱や応力による変形、適切な工具選定の制約といった理由から、高い技術や特別な設備が必要となる場合があります。
ツーリングとは、切削加工において工作機械の主軸と切削工具を結びつけ、確実に固定するための部品の総称です。主にツールホルダ、シャンク、プルスタッドなどから構成され、工具の振れ（ブレ）を抑えることで、高精度かつ安定した加工を可能にします。
また、加工内容や使用条件に応じたツーリングの選定は、加工精度の向上、工具寿命の延長、さらには生産性の向上にも直結する重要なファクターです。
チッピングとは、切削加工中に工具の刃先が突然小さく欠ける現象を指します。この現象は、刃先に加わる衝撃や振動、さらには切削時に発生する熱の影響によって引き起こされやすく、加工精度の低下や工具寿命の短縮、さらには不良品の発生といった問題を招く要因となります。
切削加工における「ねじ切り加工」の基本を解説。おねじ・めねじの種類や重要性から、旋削、フライス、タッピング、ダイス加工という主要4工法の特徴を紹介。さらに、高品質なねじを製造するための工具選定や切削条件の最適化など、重要なポイントを詳しく説明します。
溝加工は、機械部品の結合や密封、位置決めなど多様な機能を担う重要な切削技術です。キー溝やT溝、スプラインなど目的ごとに形状や加工方法が異なり、工作機械の特性に応じて適切な手法を選定することが求められます。
切削加工における公差は、製品の品質や組み立ての正確さに直結する重要な要素です。寸法公差と幾何公差の違いを理解し、部品の役割や工作機械の性能を考慮した設定が求められます。過剰な精度追求はコスト増に繋がるため、設計と加工現場の連携が不可欠です。
切削加工における芯出しは、加工対象を機械の回転軸に正しく合わせる重要な工程です。芯出しが不十分だと寸法精度や工具寿命に悪影響を及ぼし、仕上がり品質も不安定になります。手動による調整は技能に依存する一方、自動システムの導入で効率と精度を両立できます。さらに、固定方法や環境管理を工夫することで、長期的な安定加工が可能です。
切削比を把握することは、工具選定や加工条件の調整だけでなく、トラブルの早期発見にもつながります。比の変動は摩耗や条件不適合の兆候を示すため、定期的な計測で異常を見極めることが可能です。これにより品質維持と稼働率向上を両立できます。
切削加工で発生する「むしれ」は、工具の摩耗や切削条件の不適合などが原因で加工面が荒れる現象です。構成刃先や切りくずの噛み込みも要因となり、製品の精度低下を招きます。工具管理や条件調整、クーラントの適切な使用によって防止が可能です。
ドライ切削はクーラントを使わずに加工を行う方法で、環境負荷の低減やコスト削減に繋がります。清潔な作業環境を維持しやすく、後工程の洗浄作業が簡略化できる利点もあります。ただし、工具寿命の短縮や加工精度の悪化といった課題も伴うため、適切な工具選定と加工条件の最適化が欠かせません。
切削加工におけるクランプ不良は、ワークの固定力が不適切な状態を指します。力が弱すぎると加工中にワークが動き精度が狂い、強すぎるとワークが歪みます。これがビビリ振動や工具破損、最悪の場合はワークの飛び出しなど、品質と安全の両面に深刻な問題を引き起こす主な要因です。
切削加工と放電加工は、材料除去の原理が根本的に異なります。切削加工は工具で材料を機械的に削るため、加工速度が速く幅広い素材に適用します。一方、放電加工は電気の熱で溶融除去する非接触加工です。硬さに左右されず、難削材や金型の超高精度・複雑形状の加工に用いられます。
旋盤加工は材料を回転させて削る仕組みのため、円筒状の部品製作に優れた適性を示します。工具が回転するフライス加工とは動作が対照的であり、同軸上の寸法精度を安定させやすい点がメリットです。形状に応じた工法の選択が、製作コストと品質を最適化するうえで重要な鍵となります。
被削性の判断には、刃物の摩耗速度や加工面の滑らかさ、機械への負荷といった視点が欠かせません。これらの基準を定量的に捉えることで、突発的なトラブルを防ぎ、研磨などの後工程を減らす効率的な計画が立てられます。現場の状況に応じた適切な評価が重要です。
依頼者の事情や加工品によって異なる、様々な要望に応えてくれる切削加工会社を紹介します。
なお、ここで紹介する会社は、信頼できる加工会社を選ぶ際に大前提として押さえておきたい、下記2つの規格を保有する会社の中から選定しています。
・品質担保の観点から、国際的な品質マネジメント規格「ISO9001」
・信用性の観点から、国際的な環境マネジメント規格「ISO14001」
※選定基準：2024年2月28日にGoogleにて「切削加工」「研削加工」と検索した際に表示される切削加工・研削加工に対応する会社123社を調査しました。（切削加工を依頼した際に、素材や精度により研削加工が必要になるケースもあることから、「研削加工」も含めて調査しています。）その中でも、ISO9001及びISO14001を取得する会社の中から、下記の基準でそれぞれ選定しています。
・守谷刃物研究所…難削材の加工に求められる切削加工・熱処理・研削加工を自社一貫で行う会社の中でも、難削材に対応した加工事例掲載が35件と最も多く（2024年3月調査時点）、難削材が使われやすい半導体製造装置や医療装置を得意としていると判断。
・キュリアス精機…ひと月あたりの生産可能個数が100万個以上と最も多く（2024年3月調査時点）、大量生産が求められる自動車部品の加工を得意としていると判断。
・プラスチック加工興和…樹脂の加工に対応する会社の中で、唯一樹脂の加工を専門とする会社と公式HPに記載されているため、プラスチック製品の加工を得意としていると判断。
