製造業は国の中核であり、その中核を成すのが機械加工技術です。機械加工技術とは、原材料を完成品や部品へと加工するプロセスです。多くの産業で重要な役割を果たしており、日常生活の小さな部品から航空宇宙部品まで、その範囲は多岐にわたります。科学技術は発展を続けており、機械加工能力も向上しています。次に、機械加工とは何か、その定義について説明します。機械加工技術の種類とプロセス、材料、用途について解説します。これにより、機械加工への理解が深まります。
目次
機械加工とは何ですか？
機械加工とは、材料を削ったり、追加したり、あるいは材料の形状や特性を変化させたりすることで、設計要件を満たす部品を作成するプロセスです。旋削、フライス加工、穴あけ、研削など、様々な工程が含まれます。一般的な機械加工は材料を除去するものですが、材料を追加する機械加工もあります。例えば、3Dプリンターは材料を追加するために使用されます。機械加工は金属材料だけでなく、プラスチック、木材、セラミックなどの非金属材料にも広く使用されています。幅広い材料を加工できるため、様々な分野で広く活用されています。
機械加工技術の種類
機械加工には、主に2つの方法があります。切削加工と積層加工です。これは、部品から材料を削り取るか、追加するかを行う加工方法です。
減算的
積層造形法は、試作や製造工程で一般的に用いられています。これは、大きな材料ブロックから不要な材料を削り取り、所望の形状を作り出す手法です。この方法は、サブトラクティブ・プロダクションとも呼ばれ、材料を除去することで部品を製造します。例えば、 CNC加工サービス 当社が提供するのは減算型製造です。
添加剤
3Dプリンティングとも呼ばれる積層造形は、比較的新しい製造手法です。コンピュータモデルに基づいて3次元の物体を製造でき、軽量かつ強度の高い製品の製造を可能にします。
機械加工によく使われる機器
機械加工の範囲が広いため、必要な設備も大規模になります。ここでは、材料を削り取って部品を得るために使用される一般的な機械加工設備について簡単に説明します。
旋盤
旋盤は最も一般的な加工機械の一つです。主にシャフト、ディスク、ブッシングなどの回転体部品の加工に使用されます。旋盤にワークを固定し、回転させながら工具で材料を削り取ります。現在、旋盤は構造と機能の違いにより、普通旋盤、CNC旋盤などに分類されています。
CNC旋盤は、通常の旋盤と比較して多くの利点があります。例えば、大量生産時の生産性を大幅に向上させることができます。また、複雑な形状や高精度の部品も加工できます。そのため、科学技術の継続的な発展に伴い、CNC旋盤の応用範囲はますます広がっています。例えば、自動車製造においては、エンジンのクランクシャフトはCNC旋盤によって精密加工されています。
フライス盤
フライス盤もまた、機械加工において最も一般的な機器の一つです。旋盤と比較すると、フライス盤で使用される工具は一般的に回転しますが、旋盤で使用される工具は一般的に回転しません。フライス盤は、平面、溝、歯車、螺旋面など、幅広い表面を加工できます。一般的なフライス盤には、垂直フライス盤、水平フライス盤、ガントリーフライス盤などがあります。
現在、工作機械や設備の継続的なアップグレードに伴い、一般的なフライス盤はCNCフライス盤に比べて多くの欠点があります。一般的なフライス盤はオペレーターに高い要求を課し、複雑な部品の加工効率も低いため、一般的なフライス盤の使用は徐々に減少し、CNCフライス盤の使用はますます一般的になっています。金型製造において、複雑なキャビティは通常CNCフライス盤で加工されます。CNC加工の特殊なプロセスや課題、特に鋭利な内角への対応方法にご興味をお持ちの方は、当社のウェブサイトをご覧ください。 包括的なガイド.
掘削機
掘削機は主に穴あけ加工に使用されますが、リーミング、リーミング、その他の作業にも使用できます。一般的な掘削機で掘削できる穴のサイズは、通常0.2ミリメートルから約40ミリメートルです。より大きな穴径が必要な場合は、専用の掘削装置が必要です。
ほとんどの機械加工部品には様々なサイズの穴が存在するため、機械加工工程ではドリルプレスがより頻繁に使用されます。ドリルを選択する際には、加工する材料と穴径に必要な精度を考慮する必要があります。
研削盤
研削盤は主に、ワークピースの表面を研削し、より高い表面仕上げと精度を得るために使用されます。したがって、部品に研削盤が必要な場合、それはプロセスに高い精度と仕上げが求められることを意味します。
研削盤による機械加工は通常、フライス加工や旋削加工の後に行われるため、一般的に機械加工の最終工程となります。研削盤による機械加工は、部品に求められる最終精度を保証します。研削盤の加工精度は通常IT6以上に達し、表面粗さRa値は0.8μm未満に抑えられます。したがって、研削盤は仕上げ加工装置の一種です。
機械加工プロセスにはどのような種類がありますか?
機械加工には様々なタスクとプロセスがあり、それぞれに特定の目的があります。ここでは、これらの様々な機械加工技術の種類について簡単にご紹介します。
旋回
旋削加工では、切削工具が中心軸を中心に回転しながらワークを切削します。この加工法は、ワークを両面対称に成形するために使用されます。旋削加工は、以下の部品の加工に使用できます。
- エンジン部品
- 機械部品
- シャフト
- スレッド
- テーパー
フライス加工
ミリング加工では、回転する切削面を対象物に対して相対的に移動させることで、様々な形状の平面を形成します。用途に応じて、切削形状は単純な直線切削から、角度付きまたは傾斜面まで様々です。これは、ベッドミリング、コラムミリング、ガントリーミリング、その他のミリング工具を用いて行うことができます。ミリング工具は、以下の用途に使用できます。
- ギア
- スロットと溝
- 航空宇宙部品
- 農業機械
- 自動車部品
- エネルギー部門
掘削
穴あけ工具は最もシンプルな工作機械の一つです。ワーク上を移動し、穴あけ工具を用いてワークに穴を開けます。これらの穴は、ネジの固定、二次組立、装飾などに使用されます。穴あけは、以下の用途に使用されます。
- ネジ穴
- 燃料噴射装置本体
- 熱交換器チューブ
- 流体アセンブリ終了
- 航空機の着陸装置
つまらない
ボーリング工具は、ワークピースに既存の穴よりも大きな穴をあけます。この目的のために、単刃切削工具またはそのような工具セットが使用されます。ボーリング加工は、いくつかの点で旋削加工に似ています。主な違いは、ボーリング工具は内径を加工するのに対し、旋削工具は外径を加工することです。ボーリングの一般的な用途は以下のとおりです。
- 自動車産業におけるエンジンシリンダー
- クレーンとエンドローダー
- 鉱業
- 銃器
リーマ加工
リーミングとは、穴の直径をわずかに広げ、内面仕上げを向上させる加工です。ドリルでは実現できない高精度な穴径や表面仕上げが必要な場合に用いられます。通常、精密な穴はまずリーマーを用いて加工します。その後、リーミング工具を用いて正確な幅まで穴を広げ、仕上げ加工を行います。リーマーは以下のような用途に使用されます。
- ねじ切り
- タレット旋盤
- バリの除去
研削
研削は、工作物から少量の不要な材料を取り除き、滑らかにすることで、非常に正確な測定を実現します。研削工具として、表面が粗い砥石が使用されます。研削工具には様々な種類があり、手動工具もあれば、コンピュータ制御のものもあります。多くの人が、アングルグラインダー、ダイグラインダー、ベンチグラインダーを使って研削を行っています。研削は以下のような用途に使用されます。
- ブレーキシリンダーとピストン
- 油圧ステアリングピストン
- ギアシャフト
- 外科用ドリル
- 航空宇宙部品
- 家具業界
プランニング
プレーナーを使えば、工作物に平らな面を作ることができます。これをプレーニング（削り）と呼びます。プレーナーの切削作用は、一点の切削工具と工作物の表面との相対的な動きによって生じます。プレーナーは、直線削りだけでなく、螺旋削にも適しています。プレーニングは、以下の用途に使用できます。
- あらゆる要件に合わせて平面を生成
- 複数のスロットを同時に作成する
鋸引き
機械加工の最も基本的な方法の一つは、鋸引きです。鋭利な刃と歯が用いられますが、ワイヤーやチェーンも使用できます。鋸引きは木工で最も一般的に使用されますが、金属加工や石材の切断にも使用できます。鋸引きの用途には以下のようなものがあります。
- 木材の伐採
- 家づくり
- 家具作り
- タイルカット
燃焼処理技術
燃焼加工では、鋭利な切削工具は使用せず、高温を用いて材料を除去します。燃焼工具が除去すべき材料に熱を伝えると、材料は溶解します。材料の溶解方法は燃焼技術の種類によって異なります。燃焼加工は通常、以下の3つの方法で行われます。
- レーザー切断: これは、高集光された光線を用いて材料を除去する加工方法です。物体を任意の形状に切断することができます。この方法は金属と非金属の両方の加工に適しており、物体を切断する最も精密な方法の一つです。
- プラズマ切断このプロセスでは、イオン化ガス流を用いて材料を溶解・除去します。このプロセスでは、ワークピースが導電性であることが求められるため、導電性金属および合金にのみ適しています。
- 酸素燃料切断この切断方法は酸素切断とも呼ばれ、非常に古い切断方法です。空気とアセチレン、天然ガス、プロパン、プロピレンなどの可燃性ガスを混合することで材料を溶かします。レーザー切断やプラズマ切断ほど精度は高くありませんが、非常に持ち運びやすいのが特徴です。
CNC加工
CNC加工はそれ自体が加工方法ではなく、他の方法と組み合わせて使用できる技術です。さらに、「コンピュータ数値制御」の略で、機械を自律的に動作させることを可能にします。導入には費用がかかり、熟練したオペレーターが必要ですが、プロジェクトの時間とコストを節約できます。高い生産性が求められるため、あらゆる現代産業で利用されています。
精密機械加工
CNC加工のより高度な形態は精密加工です。精密加工により、極めて高精度な製品の製造が可能になります。前述の様々な加工技術を用い、切削工具、工具、その他の分野で最高水準の品質基準を満たしています。一般的に、精密加工は、医療、電子機器、航空宇宙、軍事など、ミクロンまたはナノメートルレベルの精度が求められる分野で必要とされます。
機械加工の工程フロー
切削加工では、多くの部品に複数の設備が必要となるため、部品の加工は複数の工程に分割されます。
プロセス設計
プロセスエンジニアは、顧客の部品図面に基づいてプロセスフローを作成します。まず適切な加工方法、設備、工具を選択し、次に加工手順とプロセスパラメータを開発します。そして、加工オペレーターに加工の基礎を提供します。 CNC旋削プロセスのステップバイステップの説明 CNC旋削プロセスで見つけることができます。
ブランクの準備
工程書類の要件に応じて、適切なブランク材を選択します。例えば、鋼、アルミニウム、銅棒、鋳鉄などです。加工部品の数に応じて、準備する材料の量を選択します。通常、最終納入数量より1～2個多くブランク材を準備します。これにより、加工中の部品の廃棄を防ぎ、お客様にお届けする部品の数が不足することを防ぎます。
荒加工
荒加工とは、機械加工において、原材料またはブランクから余分な材料の大部分を除去し、最終形状・寸法に近い形状に仕上げる工程を指します。この工程を経て得られる部品の寸法精度や表面仕上げは高くありません。工具の食い込み量が大きく、送り量が大きいのが特徴です。
半仕上げ
部品の精度と表面品質をさらに向上させるために、中仕上げ加工は仕上げ加工の準備段階です。高精度が求められる部品や変形しやすい部品では、仕上げ加工前に中仕上げ加工で加工対象材料を除去することがよくあります。これには2つの利点があります。荒加工によるワークの変形を防ぐこと、加工応力の一部を解放して精度を確保すること、そして仕上げ加工時に均一な取り代を残すことができます。また、荒加工で発生する可能性のある誤差が仕上げ加工に与える影響を軽減することもできます。
仕上げ
仕上げ加工は機械加工の最終段階です。荒加工と中仕上げ加工の後、高精度加工機械と技術を用いてワークピースを加工します。機械加工の目的は、より高い寸法精度、表面仕上げ、および形状精度を得ることです。一般的に使用される仕上げ加工には、研削、ラッピング、ポリッシング、精密フライス加工、精密旋削加工などがあります。
部品検査
部品の加工が完了すると、完成した部品は寸法、形状、位置精度、表面品質について検査されます。この検査の目的は、加工された部品が要求事項を満たしていないかどうかを確認することです。すべての部品が適切に製造されていることを確認し、不良品が顧客に届くのを防ぐためです。そのため、この部品検査の実施は不可欠です。
機械加工できる主な材質は何ですか？
機械加工できる材料は多種多様で、金属から非金属まで多岐にわたります。材料によって特性や用途が異なります。製品の品質と性能を確保するには、適切な加工材料と加工プロセスを選択することが重要です。
鉄鋼材料
鉄鋼材料は優れた材料特性を有するため、製造業において幅広い用途に使用されています。例えば、強度と靭性に優れ、比較的低コストの炭素鋼は、機械製造において広く使用されています。また、耐摩耗性と耐腐食性に優れた合金鋼は、ギア、シャフト、金型など、高強度で耐摩耗性に優れた部品の製造に広く使用されています。
アルミニウム合金
アルミニウム合金は密度が低く、電気伝導性と熱伝導性に優れています。また、耐食性にも優れています。航空宇宙、自動車、エレクトロニクスなどの分野で広く使用されています。例えば、航空機の外板、自動車のホイールハブ、電子製品の外装などです。
銅合金
真鍮は切削性と耐食性に優れており、配管継手や計装部品などの製造に広く使用されています。青銅は強度と耐摩耗性に優れているため、ベアリングやウォームホイールなどの製造にも広く使用されています。
チタン合金
チタン合金は、高強度、低密度、耐高温性、耐腐食性などの優れた特性を有しており、航空機エンジン部品や人工関節など、航空宇宙・医療分野で重要な用途を有しています。また、切削加工も一般的に行われていますが、切削性は低いという欠点があります。
その他の材料
機械加工に用いる材料には、上記4種類以外にもエンジニアリングプラスチック、複合材料、セラミックス、ゴムといった種類もあります。
例えば、エンジニアリングプラスチックのナイロンは耐摩耗性、耐腐食性に優れており、ギアやナットなどの製造に使用できます。
炭素繊維強化複合材料は、高強度、高弾性率、低密度を特徴とし、航空宇宙産業やスポーツ用品、例えば飛行機の翼や自転車のフレームなどに広く使用されています。
アルミナセラミックスは高硬度、耐熱性、優れた絶縁性を備えており、切削工具や耐摩耗部品などの製造に広く使用されています。一方、より一般的なゴムは、シールや衝撃吸収部品などの製造に使用されます。
これらの材料はCNCマシンで加工することができ、幅広い材料を効率的かつ正確に加工することができ、 CNCマシンでのフライス加工に適した材料 幅広い金属および非金属のオプションをカバーします。
機械加工の主な応用分野
機械加工は幅広い用途を持ち、製造業のほぼすべての分野をカバーしています。自動車、航空宇宙、電子機器、医療機器など、あらゆる業界で、様々な部品や製品の製造に機械加工技術が活用されています。
自動車産業
自動車製造業界において、機械加工は重要な役割を果たしています。自動車製造工程において、機械加工技術はエンジン、シャーシ、トランスミッションといった主要部品の製造に広く活用されています。例えば、シリンダーの真円度と円筒度は、ボーリング加工によって確保され、圧縮比とエンジン出力を向上させます。
航空宇宙
航空宇宙分野では、機械加工技術も重要な役割を果たしています。航空宇宙部品は特に高い精度と品質が求められるため、機械加工技術はこの業界で広く活用されています。例えば、航空機や宇宙船のエンジン部品や構造部品は、高精度な機械加工が求められます。高精度CNC機械加工サービスは航空宇宙産業において不可欠であり、その詳細を学ぶことは、 航空宇宙向けCNC加工技術 これらの重要なコンポーネントの正確な製造と品質保証を保証します。
電子機器
電子機器製造分野では、集積回路基板、コネクタ、ヒートシンクなど、多くの部品を機械加工で製造する必要があります。これらの部品は非常に高い精度が求められ、表面は滑らかでなければなりません。これは、電子機器の性能と信頼性にとって不可欠です。電子機器の製造で一般的に使用される機械加工装置には、ワイヤーカッターやレーザー加工機などがあります。これらの機械は、高精度かつ高効率な機械加工が可能です。
医療機器
医療機器にも高い精度と品質が求められるため、その機能性と使用安全性を確保するために機械加工技術が不可欠です。例えば、手術器具、歯科用器具、人工関節などは、精密機械加工によって製造される必要があります。CNC加工は医療機器に特に有用である、その利点により、これらのデバイスが機能し、安全に使用できることが保証されます。
オートバイ部品
CNC加工技術は、オートバイ部品の製造においても重要な役割を果たしています。精密CNC加工により、様々な顧客のニーズに合わせた高品質なカスタムオートバイ部品を製造できます。エンジン部品、フレーム、その他の重要部品など、カスタムCNC加工は、各部品が最高水準を満たすことを保証します。 カスタムバイク部品のCNC技術 機械加工により、バイクの性能と美観が大幅に向上します。
結論
本稿では、機械加工について包括的に解説します。まず、機械加工の定義を紹介し、次に機械加工に使用される4種類の一般的な装置について説明します。次に、プロセスフローと加工材料を紹介します。最後に、機械加工の主な応用分野について説明します。まとめると、機械加工は製造業の重要な部分であり、製造業に関連する知識を理解することが重要です。Yonglihao Machineryは、機械加工分野で10年以上の加工実績を誇ります。機械加工に関するプロジェクトのニーズをお持ちでしたら、お気軽にお問い合わせください。お見積もりは無料でご提供し、機械加工に関する専門的なコンサルティングも提供いたします。ご連絡をお待ちしております。
よくある質問
どの部品を機械加工できますか？
特定の形状、サイズ、精度が求められる産業分野のほぼすべての部品を機械加工できます。例えば、シャフト、ディスク、ボックスなどの部品です。
機械加工の精度はどのくらいですか？
機械加工は非常に高精度です。しかし、その精度は多くの要因に左右されます。これには、加工プロセス、設備、工具、材料、そしてオペレーターのスキルが含まれます。