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株式会社 阪井金属製作所

金属加工の種類|切削加工の方法や特徴の基礎知識

2023年9月22日
金属加工の種類|切削加工の方法や特徴の基礎知識

金属の形状を加工する手法のうち、特に代表的なものに切削加工があります。

今回は、切削加工の基礎知識として、代表的な加工方法や他の金属加工と比較した特徴、加工精度を維持するために配慮すべきポイントをまとめて解説します。

金属加工で切削する場合の方法・種類・特徴

切削加工とは、金属や樹脂などの素材を切断、または削り取って目的の形状に加工する方法です。

かつては手作業で行われていた工程ですが、現在では汎用旋盤、汎用フライス盤、NC旋盤、マシニングセンタ、5軸加工機、複合加工機などの工作機械を使用するのが一般的です。

切削の基本的な動きと代表的な種類

切削加工は、バイトやドリル、エンドミルなどの「切削工具」を対象物に当てる運動と、工具または材料を移動させる「送り」の組み合わせによって成り立っています。

対象となる金属の材質や形状に合わせて工具や切削条件(回転数・送り速度)を選定することで、平面・曲面の加工をはじめ、以下のような幅広い形状作成に対応します。

  • 外径加工 / 内径加工

  • 穴あけ加工(ドリル・リーマー・タッピング)

  • ネジ切り加工

  • 突っ切り加工

  • フライス加工(正面フライス・エンドミル・溝フライス)

金属加工のうち、切削加工の特徴

切削加工の主な特徴は、対応できる材質の幅広さと、高い寸法精度にあります。

鉄鋼材料をはじめ、ステンレス、銅、アルミニウム、真鍮、チタン合金などの金属全般の加工が可能です。また、コンピューター制御を行うマシニング加工や複合加工により、複雑な立体形状にも対応できます。

金型を製作せずにCAD/CAMデータから直接加工できるため、試作や多品種小ロット生産に適しています。また、金型成形品と比較して高い寸法精度が出しやすいため、厳密な公差管理が求められる部品の加工にも活用されます。

阪井金属製作所の調達ネットワークでは、旋盤加工でΦ400 L=200、Φ150 L=700(同芯同軸度±0.05)、円筒研削でΦ20 L=100(同芯同軸度±0.005)などの高精度加工に対応可能です。

阪井金属製作所の高品質な切削加工品のイメージは、以下の事例からご覧いただけます。
▶ 阪井金属製作所の「切削加工」の事例一覧を見る

切削の加工精度を下げる2つの要因

切削の加工精度を下げる2つの要因

切削加工によって作られる金属製品の中には、医療機器や電子部品、半導体装置等の精密機器に使われるものもあるため高い加工精度が求められます。そして高い加工精度で製品づくりを行うには、人の手で金属加工・切削加工時の環境を適切に整えてやらねばなりません。

それでは、どのような要素が切削加工製品の精度に悪影響を及ぼすのでしょうか。代表的な2つの要因について、以下で確認していきましょう。

対象物の熱変形

金属をはじめとする多くの物体には、温度が上がると熱によって膨張する性質があります。

金属加工や切削加工をする際には、工作機械の稼働熱や摩擦熱が発生するため対象物の熱膨張によって製品の寸法がマイナスになり、加工精度が落ちるリスクが考えられます。

工作機械の剛性

物体には、変形させようとする力に抵抗する「剛性」という力が働いています。 

剛性は工作対象物はもちろん、工作機械にも存在しており、一般的には振動が少なく加工する力が十分なものほど剛性が高く、加工精度の高い工作機械だと考えられているのです。

対象物や工具の種類、材質だけでなく、工作機械の剛性にも配慮して切削条件を決定しなければ加工精度が落ちてしまう一因となるでしょう。

金属加工を切削で行う際に配慮すべきポイント

金属加工を切削で行う際に配慮すべきポイント

切削加工により、予算内で高品質な金属加工品を作るには、どのようなことに配慮すればよいのでしょうか。以下に、加工精度の高い製品を作るために阪井金属製作所が工夫していることと併せて紹介していきます。

作業効率・コスト・品質のバランス

一般的に製品づくりのコストを削減するには、金属加工や切削加工にかかる時間や費用を減らすために、作業効率や加工の速度を高めることが選択肢となるでしょう。 

しかし、単に切削加工の速度を高めるだけでは、工具と工作対象物の間の抵抗や摩擦が増して熱変形や切削工具の損傷等によってコストが増えたり、品質が低下する恐れがあります。 

そのため、金属加工や切削加工をする際には作業効率とコスト、品質のバランスに配慮して工具や対象物の材質と種類、加工方法を検討しなければなりません。 

阪井金属製作所では、短納期にて高品質な切削加工品をお届けするため、お客様からの要望をヒアリングし、要求事項がクリアされた最適な協力会社を選定することを大切にしています。

さらに、定期的に協力工場との打ち合わせを重ねることで品質改善にも注力しています。

温度管理と切削油の選択

先述したように、工作機械や摩擦による熱は工作対象物の膨張や変形、工具の耐久性等に悪影響を及ぼします。そこで重要になるのが、対象物と工具の間の摩擦を低減し、切削加工時に発生した熱や切りくずを除去してくれる切削油(切削剤)です。 

工具の耐久性を高め、コストを削減しながら高品質な切削加工品を作りたいなら、切削油選びにも配慮が必要になると覚えておきましょう。 

なお、提携する協力工場では、切削油の循環ろ過使用による環境負荷低減や、定期的な油剤交換・性状管理による加工品質の安定化を徹底しています。

実際の加工実績をぜひご確認ください
精度やコストダウンの実現など、さまざまな課題を解決した加工事例をご紹介しています。
▶ 阪井金属製作所の「切削加工」の事例一覧を見る

金属加工のさまざまな悩みや問題を解決

金属加工のさまざまな悩みや問題を解決

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