金属切削加工の方法やポイントを解説
切削加工は、精密な部品製造に不可欠な技術であり、金属材料を所望の形やサイズに加工することができます。
この記事では、旋盤加工からフライス加工、ドリル加工まで、金属を所望の形状に加工するための各種技術を解説します。
さらに、高度な精度を実現するコンピュータ数値制御（CNC）技術の利点や、効率的な切りくず管理方法など、金属切削加工のポイントも併せて紹介します。
切削加工とは？
切削加工（せっさくかこう）とは、材料から余分な部分を切り取り、所望の形やサイズに加工する方法の一つです。
このプロセスでは、切削工具と呼ばれる特定の道具を使用して、金属、木材、プラスチックなどの材料を削り取ります。
工具の形状や素材、回転速度などによって、加工の精度や仕上がりが異なります。
金属切削加工の方法
金属切削加工には主に以下のような方法があります。加工する金属の特性や目的に応じて、適切な切削加工法を選択する必要があります。
旋盤加工
旋盤加工は、金属を回転させながら、固定された切削工具を使用して材料を削り取る技術です。
この加工方法は主に円筒形の部品や複雑な曲面が必要な製品に用いられます。
旋盤を使用することで、外形だけでなく内径の精密な加工も可能となり、自動車のエンジン部品や航空機のコンポーネント製造に頻繁に採用されます。
旋盤加工については下記の記事で詳しく解説していますので、ぜひこちらも参考にしてください。
旋盤加工とは？ ｜種類・メリット・フライス加工との違いについて解説
フライス加工
フライス加工では、フライスと呼ばれる切削工具を使用して、金属から平面、溝、または歯車などを形成します。
この方法は、加工の適用範囲が広く、異なる多数のカッター形状とサイズによって、さまざまな形状を創出することができる点が特徴です。
工具の回転数、進行速度、切削深さを精密に制御することで、極めて正確な寸法と滑らかな表面を得ることが可能です。
ドリル加工
ドリル加工は、ドリルビットを使用して金属材料に穴を開けるプロセスです。この加工技術は、異なる直径や深さの穴を高い精度で開ける能力に優れています。
穴あけ作業はほとんどの製造プロセスに不可欠であり、特にボルトやリベットを用いる組み立て作業では、正確な穴位置とサイズが求められます。
ドリル加工は、機械部品のほか、電子機器の基板など、小さな部品の加工にも広く用いられています。
切削加工のメリット
高精度な加工が可能
金属切削加工の最大の利点の一つは、極めて高い精度で部品を製造できる点にあります。
特にコンピュータ数値制御（CNC）機械を使用することで、ミクロン単位での寸法精度を実現することが可能です。
高い加工精度は、航空宇宙産業や医療器具製造など、非常に厳しい公差が求められるアプリケーションにとって不可欠です。
高度に制御された環境で繰り返し同じ寸法の部品を製造する能力は、品質保証の面で大きな利点となります。
複雑な形状の加工が可能
金属切削加工の柔軟性もまた、この技術の大きな利点です。
旋盤、フライス盤、CNCルーターなどの多様な機械を使用して、複雑な3D形状や細かい特徴が施された部品を製造することができます。
一つの固体材料から直接、精密な成形部品を作り出すことが可能となり、組立作業の必要性を減らすことができます。
例えば、カスタムメイドのギアや特殊なプロファイルを持つ機械部品を、効率的かつ正確に生産することが可能です。
材料の変形が少ない
切削加工では、材料に加わる力が最小限に抑えられるため、加工中の材料の変形が少ないという特性があります。
特に精密を要する作業において、部品の寸法や形状の精度を維持することは非常に重要です。
切削加工では加工物の内部ストレスを最小限に抑えつつ、最終的な製品の品質と寿命を向上させることができます。
切削加工のデメリット・注意点
加工時間がかかる
金属切削加工においては、目的の形状を得るために材料を一層ずつ削り取るプロセスが必要です。
特に、大量の材料を除去する必要がある場合や、非常に複雑な部品を加工する場合、このプロセスは時間がかかります。
例えば、大きな金属ブロックから小さな精密部品を製造する場合、無駄となる材料の量が多いほど、その削り取る作業には多くの時間が必要とされます。
そのため、特に一点ものの場合、プロジェクトの時間効率が重要な要素である場合には、この時間消費は大きな障壁となり得ます。
工具の消耗が激しい
切削加工においては、高速で回転する工具が直接材料に接触するため、工具の摩耗や破損のリスクが非常に高まります。
工具が材料に適していない場合や、不適切な切削速度で作業が行われると、工具の摩耗はさらに早まります。
金属切削加工におけるポイント
切りくずの管理
金属を切削する際に発生する切りくずは、加工精度や機械の運用効率に大きく影響を及ぼします。
効果的な切りくずの除去システムを使用することは、切削部位の清潔を保ち、熱の蓄積を減らすために不可欠です。
適切な切りくずの管理は、加工面の滑らかさを保ち、工具の摩耗を抑えることにも寄与します。
例えば、高圧クーラントシステムを利用することで、切りくずを迅速にかつ効率的に排出し、連続的な生産プロセスを支持することが可能です。
適切な工具の選択
切削工具の選択は、加工の効率性と品質に直接影響を与える重要な要素です。
超硬合金製の工具は、その優れた耐摩耗性と耐熱性により、長時間の運用に耐えることができ、工具交換の頻度を減少させ、全体の生産効率を向上させます。
また、工具に適切なコーティングを施すことも、摩耗の抑制と切削性能の向上に寄与します。
例えば、チタンアルミニドなどのコーティングは、高熱下での切削作業において工具の寿命を延ばすことが示されています。
金属の切削加工は高洋電機にお任せください
高洋電機では、最新の加工設備を導入しており、複雑な形状や精密な加工が要求される部品でも、高精度で迅速に対応することができます。
また、自動車業界や電子機器業界など、多岐にわたる産業での加工事例が豊富にあるため、弊社の技術者は各種金属材料に対する深い知識と豊かな経験を持っています。
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金属の切削加工を検討中の企業様は、ぜひお気軽にお問い合わせください。