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切削加工でもできない形状がある?

2021年10月08日
切削加工でもできない形状がある?

どんなに複雑な形状でも実現できるのが切削加工の特徴なのですが、なかには苦手とするものや、実現できない形状もあります。

これらの苦手要素を設計や工程で解決しながら製作するのも加工業者の技量に関わってきます。

今回は、切削加工をするうえでどういった形状が難しいとされているのか。
またそれらをどう解決して部品を製作するのかについてご紹介いたいします。

切削加工ができない材質とは?

切削加工ができない材質とは?

旋盤やフライス削り、穴開けなど素材を削り取って形状を作りだす切削加工。
どんな形状でも作り出す正確さで、精密部品などにも用いられることが多いのですが、ここでは切削加工が苦手とする材質についてご紹介いたします。

切削加工ができない材質①:超硬材

硬度が高すぎる素材は、加工工具では削ることができません。
刃物の方が負けてしまい、摩擦が生じてすぐに刃物をダメにしてしまうことになります。
高価な刃物をすぐに交換しないといけなくなるため、切削加工は困難だといえます。

切削加工ができない材質②:カーボン

鉄に比べて強度が高く、航空機や自動車、産業用ロボットなどにも用いられることのあるカーボン。
こちらも工具摩擦が激しく、バリや剥離が起こりやすくなってしまいます。

カーボンを加工する際は、金属を削った時に出てくる屑のキリコが加工設備に張り込まないよう、専門の設備が必要となります。

切削加工ができない材質③:高硬度の焼入れ品

焼入れ処理により硬度を増した被削材も、切削をすると工具摩擦が激しく刃物が持ちません。
工具寿命が短くなり、工具の交換が頻繁に行うことになってしまいます。

切削加工ができない形状とは?

続いて、切削加工が苦手とする形状について代表的な例をご紹介します。

切削加工ができない形状①:ピン角

ピン角例

(ピン角例)

切削加工は、素材に刃物を押し当てて不要な部分を削り取っていく加工です。この原理によって、実はいろいろな制約を受けることも。

その代表的な一例が内角部の「ピン角」です。

ピン角とは、図のように直角形状で面取り加工がされていないものを指します。

切削加工ができない理由は、加工工具が入らない箇所であるということ。厳密にいうと面取りが無く、加工バリも無く均一にする加工は、どんな加工方法でも出来ません。

研削加工の方が面直角を出しやすく、バリが出にくいため多く用いられております。

切削加工ができない形状②:アンダーカット形状

切削加工ができない形状としてもうひとつ代表的なのが、「アンダーカット形状」と呼ばれるものです。

プレス加工にて金型で押し出す際に押し出す方向に引っかかる、もしくは凹んでいる場所を指し、こちらもエンドミルが届かない陰になる部分にある形状となるため、加工が困難とされています。

加工工具が入らない箇所はもちろん加工できませんが、工作機械次第で切削加工も可能です。

切削加工ができない材質や形状を解決するには

上記のような形状の場合、切削加工ができない部分を、ワイヤー加工、放電加工など他の加工工程と組み合わせて実現する方法を探っていきます。

こうして角のところはR(アール)に変更するなど、設計を変更してもらいます。

今回、切削加工ができない材質や形状についてご紹介しましたが、実際のところは基本的に刃物があれば、5軸加工機といった現在の最新工作機械と複雑なプロクラムを作るソフトのCAMを駆使しながらほとんどの形状は実現が可能です。

ただし、複雑な形状ほど加工時間がかかりコストも上がります。
どんな加工にも対応できたとしても、設計や生産のコスト、加工納期の問題が発生するのです。

加工をするのも基本的には設計者の設計次第。
部品加工であれば、全体の組み立て図を元に部品形状の見直しをすれば回避出来る例もあります。

「こんな部品製作は可能か?」「こんな加工は実現できる?」というようなことがあれば、まずは一度ご相談ください。

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