| 2023年9月15日 |
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金属加工の現場では、目的の形状へと金属を加工するため実にさまざまな工作機械が使われています。
今回は、金属加工の際に使われる工作機械のうち代表的な種類について、それぞれの機械による金属加工の方法や特徴と一緒に紹介していきます。
NCフライスとは、NC(Numerically Controlled)と呼ばれる数値制御機能を備えたフライス盤のこと。フライス盤とは、工作物となる素材を固定し、そこへ回転させた刃物を当てることで金属を削ったり、穴をあけたりして加工していく工作機械のことです。
NCフライスの動きはプログラムで制御されているため、はじめに設計図に合わせてプログラムを設定してしまえば、あとは自動で工具が動き、目的の形状になるまで加工をしてくれます。
角型材料の加工に適しているのが特徴で、フライス工具を正面フライスやエンドミル、みぞフライス等に変更すれば、表面加工や段差加工、溝加工、穴あけ等の各種加工が可能です。
なお、NCフライスによる加工で作られる製品の例としては、部品を取り付けるための板状のパーツや、取付穴、取り付けねじ等が挙げられるでしょう。
NCフライスが材料を固定し、刃物を回転させて金属を加工していくのに対し、NC旋盤は材料を高速回転させた所へバイトと呼ばれる刃物や切削工具を押し当てて、金属を切削加工します。
NC旋盤の最大の特徴は、材料を回転させるという特性から丸形状の材料の加工に適しているところ。回転する工作物に対し、刃物の位置や角度を調整しながら切削加工を進めていくため精度の高い円形の加工が可能になるのです。
なお、NC旋盤でできる代表的な金属加工としては外形・内径バイト、溝入れバイト、ねじ切りバイトが挙げられますが、他にもドリルやタップ、ダイス、ねじ穴補正にも使用されます。
NC旋盤によって作られる製品の代表的な例としては、円筒形状のシャフトが挙げられます。
また、0.001mm単位での精密な加工が可能であることから、製品同士を隙間なく圧入して接続するためのパーツ作りにもNC旋盤が使われています。金属加工の精密性においては、NCフライスを使った加工よりもNC旋盤による加工の方が優れていると言えるでしょう。
マシニングセンタとは、中ぐりや旋盤加工、フライス加工、ボール盤、リーマ仕上げ等の複数の金属加工を1台で自動的に行うことができる複合型のNC工作機械です。
「マシセン」や「MC」と呼ばれることもある機械で、NC旋盤と同じく材料を固定し、プログラムに基づいて刃物を回転・移動させることで各種の金属加工を進めていきます。
NCフライスやNC旋盤との大きな違いは、金属加工だけでなく用途に合わせたツールの交換も自動で行ってくれるところ。また旋盤に比べると刃物の可動域や自由度も高いため、より複雑な形状の金属加工ができるところもマシニングセンタの大きな特徴と言えるでしょう。
なおマシニングセンタには、軸構成の違いにより以下のような種類があります。金属加工の現場では、目的や条件に合わせてこれらを使い分けているのです。
X軸、Y軸、Z軸の直交3軸に加え、旋回2軸を同時に制御・操作できるマシニングセンタ。
マシニングセンタの中でも比較的新しい種類で、多数軸制御と加工品の回転が可能になったことにより、複数面に対し従来より複雑な加工ができるようになりました。
近年、金属加工の現場への普及が少しずつ進んでいる工作機械です。
研削盤とは、加工したい材料に対し、バイトやドリルではなく高速回転する研磨砥石を当てることにより、表面を少しずつ削っていく工作機械のことです。近年ではフライス盤や旋盤と同じく、NC制御機能を備えたNC研削盤も金属加工の現場で広く活躍しています。
刃物ではなく砥石を使って金属を削っていく研削盤の強みは、加工精度が非常に高いこと。
刃物やドリルを材料に当てる切削加工では素材への当たりが点になりますが、研削加工では面で当たるため、狙った寸法精度や面粗さを出しやすくなるのです。
そのため、他の金属加工を施した後に仕上げとして表面の研削加工を行い、加工精度を高めるケースも少なくありません。
プレス機とは、金型を取り付けた状態で薄い板状の加工材料に強い圧力をかけて成形し、金属を加工する工作機械です。日本語では「鍛圧機械」と表現されることもあります。
一枚の金属板に複数の金型を押し当てると、一度のプレスで大量に製品を製造できるため、特にプレート状の製品を大量生産したい場合に積極的に用いられています。
なおプレス機は圧力の発生方法により、大きく「機械プレス」と「油圧(液圧)プレス」の2種類に分けることができます。
電動モータの回転運動によって圧力を獲得してプレスを行うものを機械プレスと呼び、冷間鍛造プレスや熱間鍛造プレス、スクリュープレス等は、この機械プレスに当たる種類です。
対して、油や水等の液体の圧力を利用するプレス機は油圧(液圧)プレスと呼ばれ、代表的なものでは汎用油圧プレスやハイドロフォーミングプレス等が油圧プレスに該当します。
またプレス機では金型を使った成形の他に、せん断や曲げ、絞り等の金属加工にも対応可能です。
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