切削加工とは「材料を削って形を作る」加工

切削加工とは、簡単に言えば、
金属などの材料から不要な部分を刃物で削り取り、
必要な形を作っていく加工方法です。

イメージとしては、彫刻に少し似ています。

例えば、直径50mmのアルミの丸棒があったとします。
最初はただの金属の棒ですが、機械に取り付けて刃物を当て、

• 外側を削る
• 穴を開ける
• 溝を入れる
• ねじを作る
• 平らな面を作る

といった加工を繰り返していくことで、一つの機械部品になっていきます。

加工するときには、削られた金属が「切りくず」となって排出されます。

切削加工とは、大きな材料から必要な部分だけを残していくものづくりです。

何を使って削るの？

金属を削るためには、「切削工具」と呼ばれる専用の刃物を使います。

身近なものではドリルがあります。
ドリルを回転させて材料に押し込めば、穴を開けることができます。

しかし、切削加工で使う工具はドリルだけではありません。

• エンドミル：平面や溝などを削る工具
• バイト：旋盤で外径や内径などを削る工具
• ドリル：穴を開ける工具
• タップ：ねじ穴を作る工具

加工する形状に合わせて、さまざまな工具を使い分けます。
一つの部品を作るために、何種類もの工具を使用することも珍しくありません。

「材料が回る」加工と「工具が回る」加工

切削加工にはさまざまな方法がありますが、代表的なのが
旋盤加工とマシニング加工です。

初めて切削加工を見る方には少し分かりにくいのですが、
大まかには次のように考えると分かりやすくなります。

旋盤加工

旋盤では、加工する材料そのものを高速で回転させ、
そこへ刃物を当てて削ります。

そのため、

• 円筒
• シャフト
• 軸
• 円形の部品

など、丸い形状の加工を得意としています。

現在では、コンピューターによって機械を制御する
「NC旋盤」が広く使われています。

マシニング加工

一方、マシニングセンタでは、基本的には材料を固定し、
回転する工具を材料へ当てて削ります。

こちらは、

• 平面
• 穴
• 溝
• ポケット形状
• 複雑な立体形状

などを加工するのが得意です。

実際の部品加工では、「旋盤だけ」「マシニングだけ」と
単純に分けられない製品もたくさんあります。

製品の形状や精度、数量などを考えながら、
最適な加工方法を選択していきます。

金属なら簡単に削れるわけではない

「機械で削るだけなら、それほど難しくないのでは？」
と思われるかもしれません。

ところが、実際の切削加工はそう単純ではありません。

例えば、同じ形の部品でも、

• アルミ
• 鉄
• ステンレス
• 真鍮

では、それぞれ削ったときの性質が違います。

さらに、

• 工具を何回転で回すのか
• どのくらいの速さで動かすのか
• 一度にどのくらい削るのか

によっても、加工結果は大きく変わります。

速く削りすぎれば工具が壊れることがあります。
だからといって、ゆっくり加工すれば良いというわけでもありません。

工具の寿命、加工時間、寸法精度、仕上がりなどを考えながら、
適切な条件を設定する必要があります。

この条件を「切削条件」と呼びます。

0.01mmの世界で部品を作る

機械部品では、ただ「だいたい同じ形」に作れば良いわけではありません。

例えば図面に、

φ20 ±0.01mm

と書かれていれば、直径20mmに対して、
許される誤差はわずか0.01mmです。

0.01mmは1mmの100分の1。
人間の目で見ただけでは、ほとんど分からない大きさです。

しかし、機械の中では、そのわずかな違いによって、

• 部品が入らない
• ガタつく
• 正しく動かない

といった問題が起こります。

そのため切削加工では、
削る技術だけではなく、正確に測る技術も非常に重要です。

「1個作れる」と「1,000個作れる」は違う

切削加工でもう一つ重要なのが、加工する数量です。

一つの製品を一度だけ加工するのであれば、
狙った寸法に合わせながら慎重に加工することができます。

しかし、同じ部品を数百個、数千個と作る場合は話が変わります。

加工を続ければ工具は少しずつ摩耗します。
機械の温度も変化します。
材料にも多少のばらつきがあります。

最初の1個を正しく作ることと、
1,000個目まで同じ品質で作り続けることは別の技術です。

量産の切削加工では、

• 工具寿命
• 加工時間
• 寸法変化
• 測定
• 治具
• 段取り
• 自動化

など、さまざまなことを考えながら加工方法を作り込んでいきます。

ここが、切削加工のおもしろさでもあり、難しさでもあります。

切削加工は「機械に削らせる仕事」なのか？

最近の工作機械は非常に高性能です。
プログラムを作り、材料と工具をセットすれば、
機械は自動で加工してくれます。

それなら、
「人間は機械に材料を入れるだけなのでは？」
と思うかもしれません。

実際には、その前に人が考えなければならないことがたくさんあります。

• どの機械を使うのか
• どこを最初に削るのか
• どこを基準にするのか
• どうやって材料を固定するのか
• どの工具を使うのか
• どんな順番で加工するのか
• 何回転で、どのくらいの速さで削るのか
• 寸法が変化したら、どこを調整するのか

工作機械がどれだけ進化しても、

「どうやって作るか」を考えることが、
切削加工の重要な仕事です。