プロジェクトにどの旋盤加工を使うか決めていますか？間違った方法を選ぶと、部品の品質とコストに影響します。正しい方法を選択することで、時間とコストを節約し、ストレスを軽減することができます。このガイドでは、最適な旋盤加工の方法をステップごとにご紹介します。
最適な旋盤加工は、部品の形状、必要な表面仕上げ、生産量によって異なります。荒旋盤加工は、多くの材料を素早く除去します。仕上げ旋盤加工は、表面を滑らかにします。テーパー加工、輪郭加工、ねじ切り加工は、特定の形状を作ります。ボーリングと溝加工は、内径と外径の切削に対応します。それぞれの種類には明確な目的がある。
どの旋盤加工法にも長所があります。それぞれをいつ、なぜ使うのかを知ることで、より良い部品を作り、コストを削減し、ミスを避けることができます。
機械加工における旋盤加工とは？
旋盤加工は、材料を削って工作物を成形する機械加工プロセスである。旋盤の上で部品が回転し、それに対して切削工具が動いて材料を除去する。通常、シャフト、ピン、ブッシュのような丸い部品を作るのが目的である。旋盤加工は、部品の外側と内側の両方を形作ることができる。また、平らな面、溝、ねじ、テーパーを作ることもできる。
旋盤加工には多くの利点がある。精度を必要とする産業にとって重要な、厳しい公差を達成することができます。また、余分な仕上げ作業をすることなく、滑らかな表面を作ることができる。旋盤加工は、標準的な旋盤で手動で行うことも、CNCマシンで自動で行うこともできる。
ターニング・オペレーションの仕組み
旋盤加工には、工作物、切削工具、機械（旋盤）という3つの主な要素がある。工作物は主軸に固定され、設定された速度で回転する。切削工具は通常、超硬合金製か高速度鋼製で、刃物台に取り付けられ、制御された経路に沿って移動する。工具はワークピースを押し付けながら材料を除去する。
切り込み量、送り速度、主軸回転数によって、どれだけ材料を除去し、どれだけ表面を滑らかにするかを制御する。荒加工パスでは、大量の材料を素早く除去します。仕上げ加工はより軽く、表面の質と精度に重点を置く。工具の移動方向も重要である。ワークピースの長さに沿って切削したり（縦旋削）、ワークピースの表面を切削したり（フェーシング）、ワークピースの内部を切削したり（ボーリング）することができる。
熱を下げ、工具を保護し、仕上げ面を向上させるために、旋削加工中にクーラントが流れることがよくある。切屑、つまり削り取られた材料は、加工中に形成される。これらの切り屑は、安全性と効率のために注意深く管理されなければなりません。最新のCNC旋盤では、自動切屑搬送装置とクーラントシステムを使用し、スムーズで安全なオペレーションを維持しています。
旋盤加工の種類
旋盤加工には多くの形態があり、それぞれが特定の目的のために設計されています。これらの種類を理解することは、エンジニアやメーカーがプロジェクトに最も効率的な方法を選択するのに役立ちます。
旋回
旋回 回転するワークの外側を切削し、円筒形状を作成する。工具には通常、超硬またはハイスの1点チップと刃先交換式ホルダーが含まれる。機械は手動旋盤からCNCターニング・センターまで幅広い。
材料に応じて主軸回転数と送りを設定する。荒加工では深さを大きく、送りを重くし、仕上げ加工では深さを浅く、送りを細かくする。チップブレーカーや分割カットを使用すると、切りくずの形状を制御しやすくなる。長いワークは、チャック、コレット、または振れ止めで固定する。
旋盤加工は、シャフト、段付き直径、テーパー、または円形部品のプロファイルを作成するために使用することができます。正しく設定すれば、良好な寸法制御と高速な材料除去が可能です。
タッピング
タッピング 下穴に内ねじを切る。一般的な工具には、テーパー・タップ、プラグ・タップ、ボーミング・タップがある。CNCマシンの場合、リジッドタッピングやシンクロナス・タッピング・サイクルにより、ねじの品質が向上し、工具の寿命が長くなる。ハンドまたはテールストックタッピングは、単一部品に有効です。
必ず最初に正しいタップ・サイズのドリルを使用する。摩擦を減らすため、切削油を使用する。止まり穴では、頻繁にタップを戻し、切りくずを取り除く。スパイラル・ポイント・タップは、切りくずを穴から先に押し出す。下穴タップは、止まり穴の底近くまで届きます。強力な内ねじが素早く必要な場合は、タップを使用する。
スレッド
スレッド 外ねじや内ねじを作る。旋盤での1点ねじ切りでは、スピンドルと同期した送りに従う工具を使用する。ダイスとスレッドミルは、外ねじに柔軟性を提供します。ねじ転造は、材料を冷間加工することでねじ山を形成し、より強度の高い結果をもたらします。
工具の送りを主軸の回転数に合わせることで、ピッチをコントロールする。複数のパスを行い、徐々に深さを増す。ねじ山の形状が正しいか検査する。適切な工具角度でカジリを防ぐ。切削ねじ切り加工は、少量ロットや特注のねじ切りに有効です。ねじ転造は、大量生産で強度の高いねじ山に最適です。
つまらない
つまらない 既存の穴を拡大し、正確な直径に仕上げます。工具には、シングルポイントボーリングバー、アジャスタブルヘッド、刃先交換式チップなどがあります。
びびりを抑えるため、ボーリングバーは短くしておく。深穴には、内部クーラントまたは貫通クーラントを使用する。最初に荒削りを行い、次に軽く削って仕上げる。ダイヤルゲージやマイクロメータでアライメントを確認する。ボーリングは、正確な内径寸法、同心度、滑らかな表面が必要な場合に最適です。
ナーリング
ローレット加工は、グリップや装飾のために円筒形の表面にテクスチャー模様を作ります。硬化ホイールが回転する被加工物に押し付けられます。一般的なパターンは、ダイヤモンドまたはストレートローレットです。
ナールのピッチを部品の直径に合わせる。安定した圧力をかけ、1回転あたりの送りを一定にする。過度のパスや力を加えないこと。追加された直径が公差を満たしていることを確認してください。ハンドル、ノブ、つまみネジにはローレットを使用する。
リーミング
リーミング 穴のサイズと表面仕上げが向上する。マシンリーマやチャッキングリーマは、ドリルであけた穴よりわずかに大きい。リーマーは少量しか削れないので、まず最終サイズに近い穴をあける。
適度な速度と安定した送りで運転する。工具のアライメントを保つ。磨耗を減らし、仕上がりを良くするために潤滑剤を使用する。リードイン面取りは、リーマがスムーズに入るのを助ける。決して穴の中で反転させないでください。リーマ加工は、ピン、ベアリング、ダボなどの精密な穴、厳しい公差、滑らかな仕上げに最適です。
掘削
掘削 が最初の穴を開ける。歩くのを防ぐため、センタードリルまたはスポットドリルで始める。大きな穴の場合は、まずパイロット・ドリルを使用する。材料によっては、ツイスト・ドリル、コバルト・ビット、超硬ビットを使用する。
深い穴にはペックサイクルを使用する。熱を制御し、工具の寿命を延ばすために、クーラントを塗布する。送り、速度、穴の真直度をチェックする。タップ加工、リーマ加工、中ぐり加工の開始穴が必要な場合は、ドリル加工を行う。
フェイシング
フェーシングは、平らで四角い面を作るために、ワークの端をカットします。仕上げに適したツールノーズ半径を使用する。工具を中心から外側に動かします。平坦度を向上させるために、軽い仕上げ切削を行う。
ワークをしっかりとクランプする。パーツを引き抜くような重切削は避ける。直角度が重要な場合は、ダイヤルインジケータを使用する。フェーシングは、端面を平らにし、部品の長さを決 め、組み立てのために表面を準備するために使 用する。
溝入れ
溝入れ 部品に細い溝や溝を切る。専用のチップとホルダーを使用する。工具は薄く、剛性が高く、オーバーハングを最小限に抑えること。
Oリング、スナップリング、レリーフの深さを正確に設定する。工具の破損を避けるため、切り込みは浅くする。切りくずの流れを注意深くコントロールする。内面溝加工では、バーのたわみに注意してください。溝加工は、シール、スナップフィット、リリーフに最適です。
パーティング（カットオフ）
パーティングは、完成品をストックから切り離す。カットオフ用に設計された薄いブレードまたはインサートを使用する。強力なサポートと最小限のオーバーハングで取り付ける。分離するまで安定した送りを行う。
クーラントを使用して熱を下げ、工具がバインドした場合は切り屑を洗い流す。危険防止のため、残った在庫を支える。手と作業エリアを保護する。パーティングは、完成した部品を安全かつきれいに取り外すための最終ステップです。
| オペレーション | 説明 | 共通ツール | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| 旋回 | 工具で材料を除去することにより、外側の円筒面を切断する。 | シングルポイント工具、超硬チップ | シャフト、ロッド、段付き直径、テーパー |
| タッピング | 下穴に内ねじを形成 | タップ（テーパー、プラグ、ボトミング）、リジッドタッピングサイクル | ボルト、ファスナー、ハウジング用のネジ穴 |
| スレッド | 外ねじまたは内ねじを形成する | シングルポイントねじ切り工具、ダイス、スレッドチェイサー、転造ダイス | ネジ、ボルト、管継手、特注ネジ |
| つまらない | 既存の穴を拡大し、高精度で仕上げます。 | ボーリングバー、刃先交換式ボーリングヘッド | エンジンシリンダー、ハウジング、精密内径 |
| ナーリング | グリップのために表面にテクスチャーパターンを形成 | ナーリングホイール、ナーリングツールホルダー | ハンドル、ノブ、つまみネジ |
| リーミング | 穴径精度と表面仕上げの向上 | リーマ（チャッキング、機械、ハンド） | ピン、ダボ、ベアリング用精密穴 |
| 掘削 | 固体材料に初期穴を開ける | ツイストドリル、ステップドリル、超硬ドリル | タッピング、リーマ、ボーリング用のスタータ穴 |
| フェイシング | ワークの端に平らな面を作ります。 | ノーズR付きフェーシングツール | 端の角取り、長さの設定、表面の準備 |
| 溝入れ | 内面または外面の狭い溝を切断 | 溝入れチップ、ボーリング/溝入れバー | Oリングシート、スナップリング溝、リリーフ |
| 別れ | ストックから完成品を切り出す | パーティングブレード、カットオフチップ | 部品の分離、最終加工工程 |
正しい旋回操作の選び方？
適切な旋盤加工方法の選択は、部品に何が必要かを理解することから始まります。すべての決定は、設計、材料、生産目標に影響されます。
部品の設計図を分析する
設計図には、機械加工に必要なすべての詳細が示されている。寸法、公差、表面仕上げの条件を注意深くチェックします。
部品に長いシャフト、外形、複数の直径がある場合は、基本的な旋盤加工とフェーシングで十分な場合があります。設計に溝、ねじ、複雑なプロファイルが含まれる場合は、ねじ切り、溝加工、輪郭旋盤加工が必要です。穴、ボア、タイトフィットなどの内部形状には、ドリル加工、ボーリング加工、リーマ加工が必要です。
ワーク素材の評価
材料の種類は旋削加工に強く影響します。アルミニウムのような軟質材料は、高速加工と軽い工具圧力が可能です。ステンレス鋼やチタンのような硬い材料は、低速、高剛性工具、強力な切削インサートを必要とします。
鋳鉄のような脆い素材は、鋭利な工具と、破損を避けるための慎重な切屑管理が必要である。ねじ転造のような成形加工に適した素材もあれば、一点工具できれいに切れる素材もある。硬度、被削性、耐熱性を常に確認してから、加工を選択する。
生産量と効率を考える
操作の選択は、生産する部品の数によって決まる。シングルポイント旋盤加工や手動段取りは、柔軟でコスト効率が高いため、試作品や小ロット生産に最適な場合が多い。
専用工具を使用したCNC旋盤加工は、スピード、再現性、表面仕上げを向上させ、大量生産に対応します。ねじ転造とローレット加工は、切削加工よりも速く、大量生産に適しています。効率は工具寿命とセットアップ時間にも左右されます。
結論
旋盤加工は、円筒部品の加工に欠かせない。旋盤加工、フェーシング加工、ねじ切り加工、タッピング加工、ボーリング加工、溝入れ加工、ローレット加工、リーマ加工、穴あけ加工、パーティング加工など、それぞれの加工には特定の目的があります。適切な加工の選択は、部品の設計、材質、生産量によって異なります。適切な選択は、正確な寸法、滑らかな表面、効率的な加工を保証します。
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ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
