切削加工の代表格として広く用いられている旋盤加工とフライス加工。設計者がメーカー選定の際に注意すべき重要なポイントの一つとして、「要求精度を満たせるか」があります。

 ここでは、旋盤加工やフライス加工をはじめとする切削加工が、どの程度の精度まで対応できるのか詳しくご紹介します。

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切削加工の種類

 切削加工は大きく分けて2種類あります。旋盤加工(英:Lathe  Manufacturing)を主とする旋削とフライス加工(英:Milling)に代表される転削です。2つの切削加工の違いは、ワーク(工作物)を回転させるのか、もしくは工具を回転させるのか。工具は回転させずワークを回転させるのが旋削、逆にワークを固定して工具を回転させるのが転削になります。

 ここでは、旋削・転削それぞれの代表である旋盤加工とフライス加工について詳しく見ていきましょう。

旋盤加工

 旋盤加工は、スピンドル(回転主軸)に固定したバイトとよばれる刃工具を取付け、円筒形状のワークを回転させながら切削する加工法です。基本的に円筒形状の加工を得意とし、その他テーパー加工や穴開け、中ぐり、突切り、ねじ切り等も可能です。テーパー加工は円錐のように先細形状に加工するもので、中ぐりは穴を広げたり深穴にしたりする加工法になります。

 使用する工作機械は、その名の通り旋盤です。旋盤は、送り作業から工具の交換まで作業者がすべて手作業で行なう汎用旋盤と、そのすべてをコンピュータ制御で行なうNC旋盤(CNC旋盤)とがあります。汎用旋盤の使用には熟練の技術が必要であるのに対し、NC旋盤はたとえ初心者であっても高い精度かつ高効率で加工が可能です。最近の主流はもっぱら後者です。

フライス加工

 フライス加工は、スピンドルにフライスとよばれる工具を取り付け、それを回転させて切削を行なう加工法です。ミーリング加工と呼ばれることもあります。フライスというのは複数の刃が側面に付いた円筒形の工具のことで、回転するフライスを横から、あるいは上からワークに押し当てて切削していく形になります。平面・曲面の加工、穴開け等様々な加工に対応していますが、比較的平面の加工をする場合が多いです。

 使用する工作機械は、一般にフライス盤、もしくはマシニングセンタと呼ばれる機械です。いずれもスピンドルの向きによって立型あるいは横型といったタイプがあり、その他工作機械全体が門のような構造をしている門型もよく使われます。それぞれ異なる強みがあり、代表的なものを挙げると、立型は加工液が切削面に届きやすい、横型は切粉の排出性が高い、門型はその形状から比較的大物のワーク加工に向いているといった点になります。なお、加工液は切削油、クーラント液(冷却液)と言われることもあります。

 さらに、エンドミル、正面フライス、平フライス、溝フライス等がよく使用される工具になります。機械も工具も目的に応じて適切なものを使い分けることがポイントです。

 近年は旋盤加工と同様に、NCフライス盤(CNCフライス盤)や、フライス加工だけでなく複数のスピンドルと数十~数百の工具を組み合わせて連続的に切削ができるマシニングセンタという複合機が主流になっています。やはりこちらについても、コンピュータ制御そして工具自動交換機能(ATC)により精密で高効率の加工が可能です。

切削加工(旋盤加工、フライス加工)で要求される精度

 ここでは、業界の主流になっているNC旋盤やNCフライス・マシニングセンタで加工する際に要求される加工精度について解説します。

 こうした工作機械を用いて行なう切削加工、いわゆる機械加工は、プレスや成形、板金・製缶、鋳造・鍛造といった他の加工法よりも高い精度を出すことが可能です。繰り返しになりますが、その理由はコンピュータ制御により自動で加工を行なうからです。ただし、プレスや成形のような量産には不向き、かつコストはやや高い傾向にあるといった点には注意が必要です。

 ものづくりの現場で求められる精度は、一般に下記のように区別されることが多いです。

 ・精密加工:数mm~1/10mm

 ・高精密加工(微細加工):1/10mm未満~1/1000mm

 ・超精密加工:1/1000mm未満

 精密加工は数mm~1/10mm(数mm~1/10mm)とされ、このレベルの精度なら、日常的に切削加工を行なっている部品加工メーカーであれば基本的には可能です。高精密加工あるいは微細加工は、1/10mm未満~1/1000mm(100μm未満~1μm)であり、このクラスになると要求精度に応えられるメーカーはかなり少なくなってきます。そして超精密加工ですが、これはいわゆるナノメートルオーダー(サブミクロン)にあたり、加工および検査が可能な機械・測定器を保有しているメーカーは、日本全国を見ても数える程度です。

 ワークのサイズにもよりますが、機械加工の場合は、基本的に高精密加工~超精密加工がメイン(具体的には100μm未満)になります。

 製品・部品の精度を測る指標としては、寸法や表面粗度、平面度、真円度、ピッチなど種々ありますが、メーカーごとに得意分野が分かれます。また、工作機械および工具の加工能力上は可能であっても、形状や材質によっては期待していた精度が出せない可能性があります。逆に、メーカーの技術力・提案力によっては、他のメーカーで断られた案件であっても、工夫を凝らすことで加工可能な場合もあります。

 したがって、加工を依頼する前に仕様や加工法などを一度相談することを強くおすすめします。

切削加工(旋盤加工、フライス加工)による精密部品加工事例

ここでは、当社の旋盤加工・フライス加工による精密部品の加工事例についてご紹介します。

位置決めピン|自動旋盤加工 コストダウンセンター.com

位置決めピン

こちらは位置決めピンの加工事例になります。材質はSUS304で、旋盤加工、ミーリング加工により製作を行ないました。 こちらの製品の加工におけるポイントは、 エッジ部のバリを除去している点と、高精度加工を無人で行なっている点です。

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