「機械加工」の基礎

この記事は

機械加工ってなに？
機械加工の他の加工って？
どんな加工が機械加工になるの？

という感じで、機械加工について興味を持っている方へ向けての書いています。

ザックリですが、基礎的なことが理解できます。

機械加工（きかいかこう、machining）は、切削工具や工作機械を用いて素材（機械の部品など）を加工すること。切削加工・研削加工・研磨などさまざまな方法がある。
加工に当たっては、旋盤・フライス盤・ボール盤・研磨機・NC工作機械・マシニングセンタなどの工作機械が使用される。
ウィキペディア（Wikipedia）より引用

加工法について
機械加工の種類
工作機械
切削工具
1. 工具の種類
2. 工具の材質
まとめ

加工法について

金属の加工法はいろいろなものがありますが、大まかに5つに分けて簡単に説明します。

「削る、切る」機械加工
「変形させる」塑性加工
「つなげる」接合加工
「素材の性質を向上させる」熱処理
「表面だけを目的の性質変化させる」表面処理

機械加工	後で詳しく述べますが、加工精度がよく精密部品に用いられる。除去加工なので切りくず、廃材がでる。加工時間が比較的長く、コストは割高となる。
塑性加工	素材を変形させて加工する方法なので切りくず、廃材はでないので材料の節約にもなり、比較的加工時間が短いので、一般に広く用いられています。加工精度は機械加工に劣る。鍛造、ダイス成形、圧延、曲げ、絞り、せん断の 6種類の加工法がある。
接合加工	材料をつなげる加工なので材料の節約、加工時間の短くなりますが、接合部の強度は落ちます。溶接が最も一般的な接合加工です。他にはロウ付け、ハンダ付けなどで接着、圧入、ねじを使っての固定もこの加工に入る。
熱処理加工	材料の機械的性質の向上を目的として行います。素材の組織の軟化、応力除去などが目的の「焼きなまし」、組織の均一化させる「焼きならし」、硬くする「焼き入れ」、焼き入れで不安定な組織にを、安定化させる「焼き戻し」があります。
表面処理加工	強度や耐久性、耐食性などの性質向上が目的の加工で、めっき、溶射、塗装などが一般的です。

熱処理についての記事はこちら

鋼の熱処理の基礎（種類と記号を紹介）

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機械加工の種類

機械加工についても4つに分類します。

切削加工、研削加工、研磨加工、放電加工

切削加工	切削工具を使って、素材を切り、削る加工法です。一般的に表面の仕上げ精度は研削加工に劣るが、単純な形状から複雑な形状まで幅広く加工ができる。旋盤、フライス盤、ボール盤、平削り盤、歯切り盤などの工作機械を使う。
研削加工	高速回転する砥石で素材を削る加工。切削加工では無理な高硬度の材料も加工できる。表面の仕上げ精度は切削加工より優れるが、加工に時間がかかる。研削盤を使う。
研磨加工	研削加工と混同されやすいが、研削は削るのに対して、研磨（砥粒研磨）は磨くので厳密には区別されている。工具あるいは素材に一定の力で押し付けながら相対運動させる。ラッピング、ポリシング、ホーニングなどの方法がある。
放電加工	電極と素材の間のアーク放電によって素材を除去加工する。一般に切削加工できない高硬度の素材、または、工具が入らないところなどの加工に使う。真鍮のワイヤーを電極にするワイヤ―放電加工、銅などを成型して行う形彫り放電加工がある。

工作機械

機械加工に使う、一般的な工作機械を下にまとめました。

旋盤	素材が回転して加工する。円筒、円錐、など丸形状の加工に使う。通常は素材を横向きに取り付けるが、立型の旋盤「ターニング」もある。また、数値制御の「NC旋盤」、フライス加工もできる「複合旋盤」など種類も豊富である。
フライス盤	工具が回転して、素材を加工する。四角など多面形状を加工する。元々は平面加工の専用だったみたいですが、工具交換が簡単に出来るタイプは穴加工もできる。また、数値制御のNCフライス盤や、素材に合わせて、通常の「立型」、「横型」、「門型」など、さまざまに進化している。
平削り盤	プレーナとも言い、長い素材の平面削りに使われる。素材を固定したテーブルを往復運動させて、回転しない工具（バイト）を使って、直線運動で少しずつ加工する。加工による変形（曲がり）がフライス加工より小さい。「門型」、「片持型」がある。
ボール盤	ドリル、リーマー、タップ、中ぐりなど穴加工の専用の工作機械です。小型の「卓上ボール盤」、大型の「ラジアルボール盤」、ガンドリルという工具で深い穴を加工する「深穴ボール盤」、数値制御の「NCボール盤」もあります。
中ぐり盤	既にあいている穴を広げる加工が得意な工作機械です。主軸にバイトを取り付けて回転させて加工します。比較的大型素材、大径加工に使われます。「横中ぐり盤」が一般的ですが、立型もあるそうです。また、数値制御の「NC中ぐり盤」や、高精度の「ジグ中ぐり盤」もあります。
マシニングセンタ	自動工具交換（ATC）ができて、フライス、穴あけ、中ぐりなどの多様な加工のできる数値制御の工作機械です。一台でほとんどの加工を自動で行うことができるので効率的です。「立型」、多面加工ができる「横型」、「門型」、複雑な曲面の加工ができる「5軸マシニングセンタ」などがあります。
研削盤	研削加工をする工作機械です。平面の加工は「平面研削盤」、丸物は「円筒研削盤、内面研削盤」、歯車は「歯車研削盤」で加工します。
歯切り盤	歯車を作る工作機械です。歯車は用途によっていろいろな形状があり、歯切り盤も同様です。平歯車やはすば歯車が作れる「ホブ盤」が有名です。
放電加工機	放電加工を行う機械です。貫通した形状の加工に使う「ワイヤー放電加工機」と、止まり形状（段差形状）の加工に使う「形彫り放電加工機」

工作機械の詳しい解説サイトはこちら

工作機械のいろは｜誰でもわかる！工作機械・板金機械を徹底解説

誰でもわかる！工作機械・板金機械を徹底解説

切削工具

機械加工で使う切削工具は、削材の材質､形状、用途によって使い分けます。

工具の種類

一般的な工具を下にまとめました。

ドリル	穴をあける工具です。
タップ	ねじを加工します。通常はドリルで規格で決まった穴を加工してタップを使います。
リーマー	高精度の穴を加工します。通常はドリルの後、仕上げにリーマーを使います。
フライス	回転工具で平面、溝など用途に応じて多種多様な工具です。また、いろいろな呼び方がありますが、穴加工以外はフライス工具のイメージです。（厳密には違うかもせれませんが…）
エンドミル	フライス工具の一種で、比較的小さい範囲を加工します。
中ぐり	穴を広げる加工です。リーマーの仕上げ前や公差指示の穴加工が可能です。
バイト	旋盤の外径、内径、溝、ねじ切りなどで使います。平削り盤でも平面、溝加工で使います。中ぐりにつけて使うこともあります。
ホブ	歯車の歯切り工具です。

マシニングセンターの工具について

この記事はこんな人に向けて書いてます。　今、機械加工の仕事していて「ネットで調べている」とか、営業職や、技術職だけど「少し機械加工の知識も必要」とか考えているひとに、工具の基本的な説明をします。マシニングセンタ―、フライス盤、中ぐり盤の工作...

工具の材質

一般的な切削工具の材質を下にまとめました。

ハイス	高速度鋼の High speed steel の頭文字でHSSと略されます。幅広く使われる。
超硬合金	ハイス鋼よりも耐摩耗性、耐熱性に優れているが靭性は劣る。
サーメット	鉄との親和性が低く、超硬合金よりも切削面がきれいになる。一般的に、もろく欠けやすい。
CBN	CBNは立方晶窒化ホウ素の Cubic boron nitride の頭文字で、ダイヤモンドに次ぐ硬さです。
ダイヤモンド	アルミニウム、銅など非鉄金属材料の加工に使われる。