機械加工の三大要素は、除去加工、成形加工、結合加工です。
機械加工は、さまざまな産業分野において欠かすことのできない基盤技術です。金属や樹脂などの素材を、設計通りの形状・寸法・性能へと仕上げるために、加工方法は大きく「除去加工」「成形加工」「結合加工」の三つに分類されます。これらは機械加工の三大要素と呼ばれ、製品の品質や生産効率を左右する重要な役割を担っています。
除去加工
除去加工とは、材料から不要な部分を削り取ることで、目的とする形状を作り出す加工方法です。代表的な加工として、旋盤を用いた旋削加工や、フライス盤・マシニングセンタによるフライス加工があります。
この加工方法の特長は、高い加工精度と優れた表面仕上げが得られる点にあります。そのため、精密機械部品や金型部品など、高い品質が求められる製品に多く採用されています。一方で、切りくずが発生するため、工具の性能や切削条件の最適化が重要となります。超硬工具や鋼製工具の選定は、加工効率と品質を左右する大きな要素です。
成形加工
成形加工は、材料に熱や圧力を加え、型を用いて所定の形状を作り出す加工方法です。鋳造や鍛造、プレス加工などがこの分類に含まれます。
成形加工の大きな特長は、複雑な形状を一度の工程で効率よく成形できる点と、大量生産に適している点です。初期段階で金型製作が必要となるものの、量産時には高い生産性を発揮し、コスト削減にもつながります。そのため、自動車部品や産業機械部品など、同一形状を多数製造する分野で広く利用されています。
結合加工
結合加工は、複数の部品を接合し、一つの製品として完成させる加工方法です。溶接、ろう付け、はんだ付け、接着などが代表的な手法です。
異なる材料同士を組み合わせることが可能であり、設計の自由度を高める点が大きな特長です。特に溶接は、強度や耐久性が求められる構造物や機械部品において重要な役割を果たしています。結合部の品質は製品全体の信頼性に直結するため、高度な技術と管理が求められます。
機械加工の三大要素とものづくり
これら三つの加工方法は、それぞれ単独で使用されるだけでなく、組み合わせることで高品質な製品づくりを実現します。成形加工で大まかな形状を作り、除去加工で精度を高め、結合加工によって最終製品として完成させる工程は、多くの製造現場で採用されています。機械加工の三大要素を正しく理解することは、最適な加工方法の選定や、品質向上・生産効率向上につながります。高品質な超硬工具および鋼製工具を通じて、さまざまな加工現場を支え、ものづくりの可能性を広げていきます。
こんな声が・・・
「今まで取引していた除去加工業者と、今後は契約を継続できなくなってしまった・・・」
「除去加工に強みを持っている業者を新たに探したい・・・」
このようなお悩みを抱えている方も多いのではないでしょうか。
除去加工に対応できる業者は数多く存在しますが、本当に自社のニーズに合ったメーカーはどこなのか、判断に迷ってしまうケースも少なくありません。特に、新たな取引先を選定する際には、「もっと適した業者があるのではないか」と慎重になるものです。
そこで本記事では、除去加工について分かりやすく掘り下げながら、納得して加工業者を選びたい方に向けて、メーカー選びのポイントをご紹介します。
除去加工とは
金属加工には多くの加工方法がありますが、その中でも材料を削り取ることで目的の形状を作り出す加工方法を「除去加工」と呼びます。加工の過程で金属を削るため、切りくずが発生しますが、この不要な部分を取り除きながら形を整えていくことから、「除去加工」という名称が使われています。
除去加工には、刃物を用いて金属を削る切削加工をはじめ、砥石を回転させて表面を削る研削加工、さらに砥粒研磨や放電加工など、用途や精度に応じたさまざまな手法があります。
製造工程においては、金属を設計通りの形状に仕上げるだけでなく、ミクロ単位での微調整を行う場面も多く、除去加工は加工現場に欠かせない基幹技術の一つとされています。
除去加工の大きな特長は、プログラム制御された機械を使用することで、高精度かつ安定した品質の製品を量産できる点にあります。同一寸法の製品を繰り返し製造できるため、生産効率の向上が期待でき、結果としてコスト削減にもつながります。
このような理由から、除去加工は精密部品の大量生産に適した加工方法として、さまざまな製造現場で広く活用されています。
切削
切削とは、製造工程の中で金属材料の一部を削り取り、所定の形状や寸法に仕上げる加工方法です。部品や製品が工程に投入された後、バイトなどの切削工具を用いて材料を削ることで、設計通りの形状を形成します。
切削加工は、わずかな工具の位置ズレや切り込み量の違いが、そのまま製品精度に影響するため、非常に高い精度管理が求められる工程です。工具の状態や加工条件、機械の制御精度など、複数の要素を適切に管理することが、安定した品質につながります。
そのため、切削工程の管理体制が整っているかどうかは、製品を安定して供給できるメーカーかを見極める重要な判断材料の一つといえるでしょう。
切削工程では、「切削」とあわせて「送り」と呼ばれる動作も重要な役割を果たします。
送りとは、製品または工具を一定方向に移動させながら加工を進める動きのことを指します。
たとえば、パイプの先端部から下端部までを削る場合、まず先端部分を切削し、その後、パイプ本体や工具を下端方向へ移動させることで、連続した切削が可能になります。このように、加工対象や工具を移動させながら行う切削動作を「送り」と呼びます。
送りの動きがあることで、製品全体を均一な精度で加工することができ、寸法や表面品質の安定につながります。そのため、「送り」は切削加工において欠かせない要素であり、切削とセットで用いられる基本的な加工動作として、多くの加工現場で活用されています。
研削
切削加工が金属を削り出して形状を作る工程であるのに対し、研削加工は主に最終仕上げを担う加工方法です。切削工程でおおよその形状を作った後、研削砥石や超砥粒ホイールを使用して表面を削り、より滑らかで均一な状態に仕上げていきます。
研削加工において特に重要となるのが、寸法精度と表面粗さです。砥石の状態や機械の精度、加工条件によって仕上がりに大きな差が出るため、わずかな管理不足が品質低下につながることもあります。そのため、砥石や工作物の品質チェックは欠かせず、研削工程の管理体制そのものが製品品質を左右する要素となります。
また、研削時には加工抵抗や発生する熱の影響も考慮する必要があります。これらを十分に理解せずに作業を行うと、寸法ズレや表面品質の悪化を招く恐れがあるため、研削加工は非常に繊細で高度な技術が求められる工程といえます。
製品として出荷するためには、各部位の寸法や表面粗さを規定値内に収め、安定して規格内品質を維持することが必須です。除去加工に精通したメーカーかどうかを見極める際は、このような研削工程における管理体制がしっかり整っているかが重要な判断ポイントとなります。メーカーによっては、精度にばらつきがあったり、規格内であっても品質が安定していないケースもあるため、注意深い見極めが必要です。
砥粒研磨
切削加工や研削加工に加え、研磨技術の一つとして「砥粒研磨」があります。砥粒研磨は、中性塩水溶液を使用することで、環境負荷を抑えながら高精度な仕上げを実現できる加工技術です。
加工は、流動液の中で工作物を回転させながら、低電流密度の電解作用を加え、表面の微細な凸部を砥粒の擦過によって除去する仕組みとなっています。これにより、機械的な研磨だけでは難しい、均一で高品位な表面仕上げが可能となります。
砥粒研磨の大きな特長として、非常に優れた表面粗さが挙げられます。一般的なバフ研磨では表面粗さが0.5～1.0Ra程度であるのに対し、砥粒研磨では0.01～0.03Raという極めて微細な仕上がりを実現できます。
さらに、通常の研磨工程に電解砥粒研磨を組み合わせることで、ナノレベルに近い表面粗さまで到達し、より滑らかな表面を作り出すことが可能です。この特性から、砥粒研磨はステンレス材の鏡面研磨をはじめ、高い精度や清浄性が求められる医療機器、粉体装置などの製造工程に幅広く採用されています。
放電加工
金属加工方法の一つに、「放電加工」があります。ドリルやバイト、砥石といった実体のある工具で金属を削る切削加工や研削加工とは異なり、放電加工は電気エネルギーを利用して金属を加工する技術です。
具体的には、加工したい部分に電気を流し、発生する熱と放電時の衝撃によって金属表面を少しずつ除去していきます。
イメージしやすい例としては、「雷」が挙げられます。小さな雷一回の衝撃はわずかでも、それを何度も繰り返し放つことで、徐々に金属を削っていくような仕組みです。加工条件にもよりますが、放電加工では1分間に約1,000回から10万回もの放電を繰り返しながら、狙った部分を加工します。
放電加工は、一度に金属を切断する加工方法ではありませんが、非常に繊細で複雑な形状を高精度で加工できる点が大きな特長です。
また、一般的な刃物を使用する加工では、工具より硬い金属を削ることは困難ですが、放電加工では工具の硬さに左右されません。そのため、非常に硬い金属や剛性の高い鋼材、焼入れ済みの部品などにも対応でき、微細加工や高精度加工に適した加工方法として、さまざまな分野で活用されています。
信頼できるの金属加工業者に依頼しましょう
ここまで、除去加工についてご紹介してきました。
除去加工には大きく分けて4つの加工方法があり、それぞれに特長や適した用途があります。これらの性質を正しく理解し、適切に使い分けることで、より高精度で品質の高い製品づくりが可能になります。
実際に金属加工メーカーを比較してみると、同じ規格内であっても製品精度や品質の安定性に差があるのが現状です。寸法のバラつきが発生したり、自社製品との相性が合わなかったりするケースも少なくありません。そのため、加工を依頼する際には、事前に十分な情報収集を行い、まずは一定数量で試作・検証を行うことをおすすめします。
とはいえ、「何を基準に比較すれば良いのかわからない」「どの業者に相談すべきか迷っている」という方も多いのではないでしょうか。