CITIZEN SEIMITSU (THAILAND) CO., LTD. / シチズンファインデバイス株式会社

機械加工プロセスとは？金属・プラスチック・複合材料を形作る製造の中核技術

機械加工は、金属、プラスチック、複合材料などの素材を希望の形状に整え、寸法精度や機能性を高めるための重要な製造プロセスです。素材の一部を取り除くことで、滑らかな表面や正確な寸法を実現し、最終製品の性能を最適化します。加工方法は、素材の種類、求められる精度、生産量に応じて多様です。 1. 機械加工とは？ 機械加工とは、切削工具、レーザー、その他の方法を用いて素材から不要な部分を除去する「除去加工（サブトラクティブ・マニュファクチャリング）」の一種です。自動車、航空宇宙、電子機器、医療機器などの産業で広く用いられています。 主な目的： - 高い寸法精度の実現 - 表面品質の向上（機能性・美観のため） - 設計仕様に基づいた形状の加工 - 高速・自動加工による生産効率の向上 2. 機械加工の種類 2.1 機械的切削（メカニカルカッティング） 物理的な力で素材を除去する加工法です。 - 旋削（旋盤加工）： 素材を回転させ、固定された工具で切削。 シャフト、ブッシュ、パイプなど円筒形部品に適用。 - フライス加工： 回転する工具で、固定された素材を削る。 複雑な形状、溝、穴などの加工に最適。 - 穴あけ加工（ドリリング）： 回転するドリルで正確な穴をあける。 機械部品や構造物への穴あけに広く使用。 - のこぎり加工（ソーイング）： 歯のついた刃で素材を切断。 金属板、棒材、パイプなどの切断に適する。 2.2 熱切断（サーマルカッティング） 熱エネルギーを利用して素材を溶かし切断する方法です。 - レーザー切断： 高エネルギーのレーザービームで素材を溶融・気化。 高精度で薄い材料に適している。 - プラズマ切断： 高温のプラズマアークで金属を切断。 厚い鋼やアルミの切断に適用。 - 酸素燃料切断（オキシフューエルカッティング）： 酸素と燃料ガスの燃焼により金属を加熱・切断。 厚い鋼板の切断に有効。 2.3 放電加工（EDM） 電気スパークを利用し、非接触で素材を除去する方法です。 - ワイヤー放電加工（ワイヤーEDM）： 細いワイヤー電極で高精度な複雑形状を切断。 - 型放電加工（シンカーEDM）： 形状を成型した電極で深い空洞や内部形状を加工。 従来の機械加工が難しい硬質金属や複雑形状部品に適しています。 3. 機械加工の応用例 3.1 自動車産業 - エンジン部品、ギア、フレームの加工 - 高速機械による大量生産対応 3.2 航空宇宙産業 - タービンブレード、機体構造の高精度加工 - 軽量材料の加工で燃費向上に貢献 3.3 医療機器 - 手術用ツールや体内埋込デバイスの微細加工 - 非接触加工（レーザー・EDM）で素材特性を保持 3.4 電子・半導体分野 - シリコンウエハーや回路基板の切断加工 - 繊細な材料に対して高精度なレーザー加工が活躍 4. 先進的機械加工技術のメリット 現代の機械加工技術には、以下のような利点があります： - 高精度：±0.001mmレベルの許容差に対応 - 生産効率の向上：高速切削により加工時間を短縮 - 多様な素材への適用性：金属・プラスチック・複合材にも対応 - 材料廃棄の削減：最適化された切削パスで素材利用効率を向上

どの機械加工方法があなたのワークに最適か？

主要技術の比較で最適な加工法を選ぶ 旋削、フライス加工、穴あけ、研削――それぞれの利点と欠点を理解し、自社製品と生産ニーズに最も適した加工方法を見つけましょう。 製造業では、適切な機械加工方法の選択が、製品の品質、コスト、そして生産時間に直接的な影響を与えます。代表的な加工法には、旋削、フライス加工、穴あけ、研削があり、それぞれに特有の強みと制約があります。ワークの形状、素材、仕上げの要求に応じて最適な方法を選ぶことが、正しい意思決定への第一歩です。 機械加工方法の比較 旋削（Turning） 旋盤を使用し、ワークを回転させながら工具で材料を除去する円筒形状向け加工法。 - 利点：滑らかな表面仕上げ、高い精度、左右対称な部品に最適 - 制限：複雑な形状や鋭角の加工には不向き フライス加工（Milling） CNCまたは手動のフライス盤で、平面や複雑な形状を加工するのに適した方法。 - 利点：高い柔軟性、複雑形状の加工が可能 - 制限：多面加工の場合、セッティングが複雑になる 穴あけ（Drilling） 回転するドリルビットでワークに穴を開ける方法。 - 利点：直線的な穴に最適、低コスト - 制限：大径または極めて高精度な穴には不向き 研削（Grinding） 表面仕上げや最終的な寸法精度の確保に使われる加工法。 - 利点：非常に滑らかな仕上がり、高精度 - 制限：加工時間が長く、大量の材料除去には不向き 適切な加工技術の選び方 - ワークの形状：左右対称なら旋削、多面体や複雑形状にはフライス加工 - 素材の種類：硬質金属や重量物は、仕上げに研削を使用するのが効果的 - 生産量：大量生産にはCNC自動化で時間短縮とミス削減を図る - 精度要件：厳しい公差が必要な場合は、研削で最終仕上げを行う 適切な機械加工法を選ぶことで、作業効率の向上、工具寿命の延長、そして高品質な製品の実現につながります。

旋削・フライス・穴あけ加工の違いと使い分け

1. 機械加工とは何か 機械加工とは、金属や樹脂などの素材に対し、切削や研削などの方法で形状や寸法を加工する技術です。CNC（コンピュータ数値制御）による自動化も進み、現在では高精度・高効率の加工が求められる中、加工方式の選定は品質とコストの両面で重要な要素となっています。中でも代表的な加工方式が「旋削」「フライス」「穴あけ」の3種類です。 2. 旋削加工（Turning）の特徴と用途 旋削加工は、ワーク（被削材）を回転させながら固定工具（バイト）を当てて素材を削る加工方式です。旋盤を使用し、軸物などの円筒形状の加工に適しています。 主な用途： - 外径・内径の仕上げ - 端面加工 - 円筒部品の段付き加工やテーパー加工 特長： - 対称形状において高い同心度が得られる - 加工効率が高く、量産にも対応可能 - 外径、内径、端面の連続加工が可能 注意点： - 非回転対称の形状には不向き - 工具摩耗や熱変形への配慮が必要 3. フライス加工（Milling）の特徴と用途 フライス加工は、ワークを固定し、回転するフライスカッターで切削を行う方式です。平面加工だけでなく、溝や輪郭加工などにも対応できる汎用性の高い加工方法です。 主な用途： - 平面仕上げ - キー溝加工、T溝加工 - 凹凸形状や段差のある部品加工 特長： - 多軸制御により複雑形状も加工可能（特にマシニングセンタ） - 切削条件の最適化により高効率加工が可能 - 切りくず排出性がよく、工具寿命を延ばしやすい 注意点： - セットアップが複雑になりやすい - 工具選定・切削条件により加工品質に差が出やすい 4. 穴あけ加工（Drilling）の特徴と用途 穴あけ加工は、ドリル工具を用いてワークに垂直方向に穴を開ける最も基本的な加工法の一つです。特に下穴や取付用の穴加工として多用されます。 主な用途： - ボルト穴、ピン穴などの通し穴加工 - リーマ加工前の下穴加工 - センター穴の作成 特長： - 単純構造で効率が良い - 加工コストが低く、工具も多種多様 - 機械化・自動化が容易 注意点： - 穴の深さや径の精度には限界がある - 深穴の場合、切りくず排出や芯ブレに注意が必要 - 高精度な穴は後加工（リーマ・ボーリング等）を要することがある 5. 加工方法の使い分けと工程設計の考え方 加工方法の選定は、単に形状や寸法に基づくだけでなく、工程設計全体のバランスを考慮して行うことが求められます。複数の加工方法を組み合わせて部品を完成させるケースがほとんどであり、以下のような観点が重要となります。 - ワークの材質と形状に適した加工法を選定 - 加工精度と公差に応じた工程順序の設定 - 設備能力（旋盤・MC・ボール盤など）の把握 - 工数削減と歩留まり向上を意識した段取り 例えば、旋削で外径加工を行い、次工程でフライスによる側面加工、最後に穴あけ加工でネジ穴を作成する、といった流れが一般的です。これにより、品質の安定と生産性の両立が実現されます。