切削加工の加工機ってどんなものがあるの?

切削加工の加工機ってどんなものがあるの?

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※本シリーズは設計者の皆さまの学習にお役立ていただくために、一般的な製造手法のノウハウについてご紹介します。記事内でご紹介する内容はプロトラブズにて未展開のものも含まれます。


≪目次≫

1. フライス加工

(1)汎用フライス盤

(2)NCフライス盤

(3)マシニングセンタ(MC)

2. 旋盤加工

(1)汎用旋盤

(2)NC旋盤

(3)ターニングセンタ(TC)

3.穴あけ加工

(1)直立ボール盤

(2)ラジアルボール盤

(3) 多軸ボール盤

(4) NCボール盤


切削加工にはいろいろな種類がありますが、それと同じように切削加工機にも様々な種類があり、それぞれが特徴を持っています。今回は代表的な切削加工法であるフライス加工、旋盤加工、穴あけ加工について切削加工機の例を紹介します。

 

フライス加工

1)汎用フライス盤

汎用フライス盤は加工物や工具の取付け、加工作業といった多くの工程を作業者が行う切削加工機です。人の手によるところが多く、作業者の技量が作業時間や製品の仕上がりに直接影響しやすいという特徴があります。自動化が進んだ現在に人の手が必要な切削加工機が必要なの? と思われるかもしれませんが、その意義はまだまだあります。一点物の部品製作や試作加工など少量しか作らない場合がその代表例で、わざわざプログラムを作る手間がかからないことは大きな特徴です。また自動化された切削加工機であっても、それはあらかじめ作ったプログラムに沿って加工される点が主な違いで、加工の本質は汎用フライス盤でも変わりません。このためフライス加工の基礎を学んだり、切削条件がわからない難削材についての条件を決めたりといった自動機の前段階をカバーする役割として、汎用フライス盤は使われます。

フライス盤には大きく分けて、縦型フライス盤と横型フライス盤の2種類があります。それぞれ工具の回転軸となる主軸が垂直に立っているか、水平になっているかの違いです。縦型フライス盤はエンドミルによる溝掘り加工やR加工、正面フライスによる平面加工を行います。横型フライス盤は平フライスや側フライスでの平面粗加工、メタルソーでの切断を行います。縦、横両方に組み替えて使うことのできる、万能フライス盤もあります。

 

2NCフライス盤

NCフライス盤は、汎用フライス盤での送り動作をあらかじめ作ったプログラムに沿って動かすことができるようにした種類のフライス盤です。NCとは「Numerical Control」の略で、数値制御という意味です。各軸が座標で制御され、送りの距離や速度、主軸回転数などがコントロールされます。そしてNCフライス盤も汎用フライス盤と同じく、縦型フライス盤と横型フライス盤があります。

NCフライス盤は複数の加工を行う場合でも全く同じ動作を繰り返し行うことができます。このため適切なプログラムがあれば、何度でも作業者の技量に左右されずに良品を作ることが可能です。また汎用フライス盤では難しい、複数の軸を同時に動かしての加工などにも対応できます。例えば円形の溝を掘ったり、意匠を凝らした加工などは汎用フライス盤では難しく、場合によってはできないことがあるのでNCフライス盤の方が適しているといえるでしょう。

NCフライス盤の場合、工具の交換は作業者が行う必要があります。一つのプログラムで複数の工具を使う場合、加工の途中で工具交換のために一時停止し、交換した後に原点をあわせてからプログラムを再開する流れになります。

 

3)マシニングセンタ(MC)

マシニングセンタ(MC)は、NCフライス盤にATCとよばれる自動工具交換装置が備わったものです。ATCは「Automatic Tool Changer」の略です。NCフライス盤で必要だった工具交換と原点あわせの手間がなくなり、すべて自動で行うことができるため、業務の効率化に繋がります。人が頻繁にアクセスする必要もないため、加工機全体がケースに覆われていることが多いのも特徴です。また従来の3軸に加えて主軸も傾斜できる4軸、5軸マシニングセンタなどもあり、より複雑な加工が可能になります。現在の量産部品加工の主流となっているフライス切削加工機です。

 

旋盤加工

1)汎用旋盤

汎用旋盤は加工物の取付けやバイトの選択、加工作業といった多くの工程を作業者が行う切削加工機です。汎用フライス盤と同様、一点物の部品製作や試作、既存部品に対するちょっとした追加工などで活躍します。

汎用旋盤は用途によって様々な種類がありますが、最も一般的なものは普通旋盤とよばれます。その中にもサイズが大小あり、加工物の大きさなどによって選択できるのが特徴です。その旋盤で加工できる大きさを決めるスペックは複数ありますが、中でも「ベッド上の振り」と「心間距離」が重要なパラメータになります。「ベッド上の振り」はベッドに取り付けることができる最大直径を表し、「心間距離」は加工可能な最大の長さを表しています。

 

2NC旋盤

NC旋盤は、汎用旋盤での送り動作をあらかじめ作ったプログラムに沿って動かすことができるようにした種類の旋盤です。送りの距離や速度、主軸回転数などがコントロールされます。

NCフライス盤と同様、複数製品の製造に適しており、複雑な曲面や球面への加工も可能です。熟達した技術が求められる、例えばねじ切り作業での切り上げ動作なども繰り返し正確に行うことができます。

NC旋盤はその用途に応じて多くの種類があります。例えば自動的にバイトを選択するNCタレット旋盤や、加工物の付け外しも行うNC自動旋盤、多数の軸を備え、同時並行で複数の加工を行うことのできる多軸自動旋盤などもあります。

 

3)ターニングセンタ(TC)

ターニングセンタ(TC)は、NC旋盤にマシニングセンタの機能を複合化した切削加工機です。旋盤加工用のバイトだけではなく工具用主軸も備え、フライス加工や穴あけなども行うことができます。また加工物の主軸は割出し動作にも使えるため、例えば円筒形状の外周に均等に穴あけをしたり、らせん状の溝を掘るなどといったことも可能です。近年、ターニングセンタができる加工は大変幅広くなり、もはや出発点である旋盤加工は数多くある機能のうちの一つとなっています。

 

穴あけ加工

1)直立ボール盤

工場の床に固定され、垂直に上下する主軸にドリルやリーマを取り付けて穴あけを行う切削加工機です。単にボール盤と言えばこの切削加工機を指すことが多いでしょう。加工物をテーブル上にクランプし、作業者が適宜動かして穴あけ位置を決めます。加工の送りは手動だけではなく、自動でもできます。

 

2)ラジアルボール盤

主軸とその駆動部(ヘッド)が水平方向に伸びたアームに取り付けられている切削加工機です。ふところが深いため、比較的大きな加工物の穴あけが可能です。また、ヘッドを上下水平方向に動かすことができるため、加工物をクランプしたまま、複数の場所の穴あけを進めることができます。

3)多軸ボール盤

同時に回転する多数の主軸が備わっており、一度の加工で複数の穴あけ加工ができる特徴を持った切削加工機です。例えばケース部品やエンジン部品など、複数の穴がある製品を大量生産する際などに使われます。

4NCボール盤

位置決めや送り動作を、あらかじめ作ったプログラムに沿って行うことができるようにしたボール盤です。直立ボール盤にNC機能を加えたシンプルなものから、小型のマシニングセンタとも言える高機能なものまで、多くの種類があります。

 

まとめ

切削加工に使われる切削加工機の例や特徴についてご紹介しました。数多くの種類がありますが、それぞれの部品に最適な切削加工機があります。これまでの加工実績や使うことのできる切削加工機の中から最適な種類を選択しましょう。