金属(切削)加工とは
金属を加工する方法には様々なものがあります。
最終的に製造したい金属製品が何かによって、最適な加工方法は変わってきます。
当記事では、多くの種類がある金属加工の中でも切削加工に関してご紹介致します。
切削加工とは、金属を専用の刃物を用いて不要な部分を削り、目的の形に整えていく加工を指します。
それでは金属切削加工の刃物に用いる素材や加工時の注意点などを抑えながら、加工時のコストダウンに必要な要素を解説していきます。
広島 部品加工・調達サポート窓口で対応可能な金属切削加工例
説明の前に、当サイトで対応可能な金属切削加工を例示します。
このように単純な旋盤・マシニング加工だけでなく、複合加工機をもちいた複雑形状の加工、あるいは多工程にわたる加工などあらゆる加工を広島周辺、および西日本全域で対応可能です。
詳しくは、こちらに当サイトの特徴を記載しているのでお気軽にご覧下さい
金属加工の種類
金属の切削加工についてご紹介する前に、そもそも金属加工にはどのような種類があるのかを見ていきます。
専用の機械を用いて金属の形を変える加工には３種類あります。
特定の形に整える成形加工、溶接やプレスを行う付加加工、金属の不要な部分を取り除く除去加工に分類されます。
①成形加工
圧力等を加え、特定の形に金属を変形させる加工方法を成形加工と言います。
成形加工には、主に3種類あります。
高温の液体金属を型に流し込み、冷却して固める「鋳造」、二つの型に金属を挟み加圧することで特定の形に仕上げる「樹脂成形」、衝撃を与え特定の形に加工する「鍛造」などがあります。
様々な材料、製品を製造するのに用いられている方法になります。
②付加加工
特定の型をした金属板で打ち抜いたり、他の金属と溶接したりする加工方法を付加加工と言います。
主に付加加工には2種類あります。
一つ目が板金加工で、特定の型をした金属板で加工したい金属を切断し、成形するプレスが一般的に用いられています。
もう一つが結合加工です。金属加工においては熱により結合したい部分を加熱し溶融し結合します。
③除去加工
加工したい金属を刃物やその他エネルギー等を用いて目的の形に成形する加工方法です。
除去加工には2種類あります。
刃物を用いて金属の不要な部分を除去する切削加工と、刃物以外の特殊なエネルギーを用いて不要な部分を除去する特殊加工があります。
今回取り扱う切削加工は除去加工の一種になります。
切削加工の３つの種類
金属加工の種類を見たところで、いよいよ切削加工に関する説明に入っていきます。
切削加工は用いる刃物によって旋削加工、フライス加工、穴あけ加工の3種類に大別されます。
それでは、各加工方法について詳しく見ていきましょう。
①旋盤加工
旋削加工とは、素材を機械で回転させ、回転している資材に切削工具を当てて削る加工方法を指します。
「旋盤」と呼ばれる素材を回転させるための機械に素材を固定し、「バイト」と呼ばれる工具を素材に当てることで切削し、加工していきます。
旋盤加工を用いて作られる部品は、丸みを帯びた加工品が中心となります。
旋盤を回転して加工されるので、丸の形が多くなります。
②フライス加工
フライス加工は、①の旋盤加工とは逆に刃を回転させて加工します。
材料が固定されているテーブルに回転中の刃を移動させ、滑らせながら金属を削っていきます。
フライス加工は刃を自由に動かして削るため、技術者によって製品の完成度が変わるというのも特徴です。加工方法によって最適な工具も変化するため、技術者の腕が試される加工方法と言っていいでしょう。
しかし、自由度が高い分、様々な複雑な製品を作ることも可能になるのもこの加工方法の特徴と言えるでしょう。
③穴あけ加工
名前通り、工具を回転させ素材に穴をあける加工方法です。
素材を置くためのテーブル、穴あけのためのドリル、穴あけ後の穴の精度を整えたり表面をきれいにするリーマを使用し加工します。
穴あけ加工で作られる製品には、ねじやボルトなどがあります。
切削加工に適した素材とは
先ほどは切削加工で用いられる加工方法を見てきました。次に切削加工に適した素材が何かを見ていきます。
機械加工で頻繁に加工される代表的な素材を取り上げ、それぞれ切削加工に適しているか否かを見ていきます。
①アルミニウム合金
アルミニウム合金にも様々な種類がありますが、全体的な特徴としては
軽量であること、比較的柔らかい、加工がしやすいことが挙げられます。
粘り気のある純アルミニウム系に比べ、
ジュラルミン等のアルミニウム合金は鉄鋼材料並の強度があるとされ、切削加工に優れていると言われています。
②黄銅
黄銅（真鍮）は銅と亜鉛を主成分とした合金です。
適度な重量が必要な部品（模型エンジンのフライホイール）や金管楽器のボディ等に用いられることが多いです。
鉄鋼やステンレス鋼よりも切削性が良いため、切削加工を用いて加工することが多くなる素材です。
③鉄鋼
比較的安価であることから、様々な製品の素材として用いられることが多いのが鉄鋼です。
鉄鋼は切削加工を用いて加工することが可能である。
しかし鉄鋼は時間が経つと表面が錆びて黒くなり、固くなる（黒皮）という点に注意しなければならない。
鉄鋼を切削する場合は黒皮を一気に削り取る必要があるという所に注意しなければならない。
④ステンレス鋼
ステンレス鋼（SUS304）は、強度が高い、熱に強い、さびにくいといった特徴が挙げられます。
熱に強いというところから、直火に当たる部品に用いられたり、錆びないという特徴から、水中で使用する部品に使用されたりするといったことが多くなります。
ステンレス鋼は粘り気があり、切削がしにくく、刃の寿命が短くなるといったことが起こるため、切削加工には不向きの素材と言えるでしょう。
金属切削加工におけるコストダウンのポイント
金属切削加工でコストダウンを図るためには、無駄に廃棄してしまう金属を如何に減らせるかが重要なポイントになります。 無駄に廃棄する金属製品を減らす手っ取り早い方法として、素材を棒状にして加工したり、中空部品はパイプ状の素材から切り出すなど、素材の形をシンプルにして加工することが例として挙げられます。 しかし、素材の形をシンプルにして受け取ることが難しい場合も多いのが現状です。 無駄を無くすために一番重要なポイントとしては、発注者と必要な機能について入念に確認し、その機能を満たす部品の形状提案をすることになります。 事前に発注者が必要としている機能と、それに対応した最適な形状が分かれば、コストダウンの加工方法を考える事ができます。
