切削加工とは? 特徴や代表的な種類、加工時の注意点を解説

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切削加工とは? 特徴や代表的な種類、加工時の注意点を解説

切削加工はさまざまな形状を作り出すことのできる、精度の高い加工方法です。金属やプラスチックの加工に使われることが多く、現代のものづくりにおいて欠かせない加工のひとつでもあります。
ここでは、切削加工の種類や使用する工具、注意点についてご紹介します。

切削加工とは

切削加工は「切削」という文字が表す通り、刃物で素材を切ったり削ったりして、希望の形状を作り出す加工のことです。機械で切削加工を行うときに使う刃物は、一般的に「切削工具」と呼ばれます。
切削工具を使い分けることで、さまざまな形状への加工を高い精度で行える点が特徴です。

一方で、切削加工は作り出す製品の形状が複雑になるほど、切削工具の数や多機能な機械が必要になるため、加工に時間やコストがかかる点がデメリットといえます。

切削加工の種類とそれぞれで使用する工具

切削加工には、材料の表面や内側を削るなど、さまざまな加工方法があります。ここでは、切削加工の種類とそれぞれの特徴、使用する切削工具をご紹介します。

・旋削

旋削は、被削材を回転させながら切削工具を被削材に押し当てて切削する加工方法です。旋盤という機械と、バイトという切削工具が用いられます。
バイトを使い分けることで、外周や内周、端面の加工ができます。

・穴あけ

回転するドリルを使って、被削材に円筒状の穴をあける加工です。ボール盤という機械を使用しますが、旋盤やフライス盤でも加工が行えます。
穴あけ加工は、浅穴加工や深穴加工、後加工としてリーマ加工、ブローチ加工、カウンターボーリング加工など、さらに複数の加工方法に細分化されます。

・中ぐり

ボーリングバーと呼ばれる中ぐり専用のバイトを使い、ドリルなどであけた下穴を大きく広げる加工です。穴の内面を削ることで穴を大きくする加工や、段差形状をつける加工を行います。

・フライス削り

切削工具を回転させ、固定された被削材を切削することで希望の形状を作り出す加工です。旋盤は丸型の加工を得意とするのに対し、フライスでは角型素材の加工が行えます。
正面フライスやエンドミルといった切削工具を加工方法に応じて使い分けることで、多種多様な形状を作り出すことが可能です。

・平削り

平削りは被削材を往復運動させ、固定したバイトを当てて平面を削っていきます。フライス削りと比較して、加工精度が高い点が特徴です。
工具には腰折れバイトと呼ばれる、途中で曲がっているバイトを使用します。

・形削り

平削りとは対照的に、固定した被削材に往復運動するバイトを当てて、ノミのように削っていく加工です。歯車加工などに使用されます。

・立削り

形削りと同様に、固定した被削材に往復運動するバイトを当てて削る手法です。形削りはバイトを水平方向に動かすのに対し、立削りは上下方向に動かす加工方法で、キー溝加工などに使われます。

・ブローチ削り

他の方法では複数に分けて段階的に行う工程を、ブローチと呼ばれる工具で一度に行う加工です。ブローチは寸法形状の異なる複数の刃を持つ切削工具で、被削材に対しブローチを引き抜くように動かすことで、段階的に切削を行い目的の形状へ仕上げていきます。

・のこ引き

連続した刃がある「のこ」を使って材料を切断する加工です。弓のこや帯のこ、丸のこなどを使って、材料を目的の大きさにカットしたり切り抜いたりする際に使用します。

切削加工の際の注意点

切削加工を行う際には、いくつか注意しなければならない点があります。切削加工を実施する際には、以下の注意点を意識して加工しましょう。

・切削抵抗と切削条件

切削加工では被削材と切削工具が接触した状態で加工を行うため、摩擦と抵抗力が生まれます。このとき、切削抵抗が大きくなると仕上がりの悪化や工具寿命の低下といった影響を及ぼします。
回転速度や送り速度などの切削条件を適切に設定し、切削抵抗を軽減することが重要です。

・被削材と切削工具の放熱性

切削加工では、被削材と切削工具の摩擦によって熱が生じます。切削熱を放熱し被削材と工具を冷却しないと、工具の熱変形や溶着、熱膨張による食付き、仕上がりの悪化や工具寿命の低下などの原因となります。
クーラントの適切な使用と、切削熱が高くなりすぎない切削条件の設定が必要です。

・切り屑の排出性

切削加工は材料を削るため、加工時に切り屑が排出されます。切り屑の排出性が悪いと、工具に切り屑が絡まって仕上げ面に傷がついたり、切り屑が工具に溶着したり、クーラント注入を阻害したりするといった影響があります。

加工の際は、切り屑排出性の良い工具の使用や、切り屑排出を考えた加工方法の選定、被削材や切削工具の取り付け方向を考慮しなければいけません。

・加工困難な形状がある

切削加工は、基本的に切削工具を回転させて加工を行うので、ピン角と呼ばれる丸みのない角の加工が難しく、特に凹面のピン角は加工困難です。
工具を回転させずに加工する形削りや平削りを組み合わせれば、ピン角加工を行えますが、時間がかかり効率は良くありません。

・加工に必要な工具の選定と種類

切削加工は目的の形状に加工するために、工具が細かく設定されています。加工の際は、工具選定や工具を用意するコスト、工具を長持ちさせるための適切な取り扱い方法の知識が必要です。

切削加工は高い精度を得られる加工方法

切削加工は複雑な形状への加工が行える、高精度・高効率な加工方法です。あらゆる産業で使う加工機械の部品も、多くは切削加工によって作られていることから、現代のものづくりを支える加工ともいえます。
切削加工に使う機械や工具の進化が進み、高効率な加工が可能となっていますが、さらに効率的な切削加工を行うためには、加工方法と切削工具の選定が重要です。