ねずみ鋳鉄のCNC加工品

機械加工は、制御された材料除去プロセスによって材料 (多くの場合金属) を所望の最終形状とサイズに切断するプロセスです。この共通のテーマである制御された材料除去を行うプロセスは、今日では集合的にサブトラクティブ マニュファクチャリングとして知られており、アディティブ マニュファクチャリングとして知られる制御された材料追加のプロセスとは区別されています。定義の「制御された」部分が何を意味するかはさまざまですが、ほとんどの場合、(電動工具や手動工具に加えて) 工作機械の使用を意味します。

機械加工は多くの製品の製造の一部です金属製品、木材、プラスチック、セラミック、複合材などの素材にも使用できます。機械加工を専門に行う人をマシニストと呼びます。機械加工が行われる部屋、建物、または会社は機械工場と呼ばれます。現代の機械加工の多くは、コンピューター数値制御 (CNC) によって実行されます。CNC では、コンピューターを使用してフライス盤、旋盤、その他の切削機械の動きと動作を制御します。これにより、CNC 機械が無人で稼働するため効率が向上し、機械工場の人件費が削減されます。

3 つの主要な機械加工プロセスは、旋削、穴あけ、フライス加工に分類されます。さまざまなカテゴリに分類されるその他の作業には、成形、かんな加工、ボーリング、ブローチ加工、および鋸引きが含まれます。

旋削加工は、切削工具に対して金属を移動させる主な方法としてワークピースを回転させる加工です。旋盤は旋削加工に使用される主要な工作機械です。

フライス加工作業は、切削工具が回転して刃先をワークピースに押し付ける作業です。フライス盤は、フライス加工に使用される主要な工作機械です。

穴あけ加工とは、下端に切れ刃を備えた回転カッターをワークに接触させて穴をあけたり、加工したりする作業です。穴あけ作業は主にボール盤で行われますが、場合によっては旋盤やフライス盤で行われます。

その他の操作は、厳密に言えば、切り粉生成操作ではない可能性があるため、機械加工操作ではない操作ですが、これらの操作は通常の工作機械で実行されます。バニシングは、その他の操作の一例です。バニシングは切り粉を生成しませんが、旋盤、フライス盤、またはボール盤で実行できます。

機械加工が必要な未完成のワークピースは、完成品を作成するために一部の材料を切り取る必要があります。完成品とは、設計図面または設計図によってそのワークピースに設定された仕様を満たすワークピースのことです。たとえば、ワークピースには特定の外径が必要な場合があります。旋盤は、金属ワークピースを回転させてその直径を作成するために使用できる工作機械で、切削工具が金属を削り取り、必要な直径と表面仕上げに一致する滑らかで丸い表面を作成します。ドリルを使用すると、円筒形の穴の形で金属を除去できます。さまざまなタイプの金属除去に使用できるその他の工具には、フライス盤、鋸、研削盤などがあります。これらと同じ技術の多くが木工でも使用されています。

高度な機械加工技術には精密さが含まれますCNC加工、放電加工 (EDM)、電気化学浸食、レーザー切断、またはウォーター ジェット切断を使用して、金属ワークピースを成形します。

商業事業として、機械加工は通常、主要な工作機械を備えた 1 つまたは複数の作業室で構成される機械工場で実行されます。機械工場は独立して稼働することもありますが、多くの企業はビジネスの特殊なニーズをサポートする社内機械工場を維持しています。

機械加工では、工作物が設計図面や設計図に定められた仕様を満たすために、多くの細部に注意を払う必要があります。正しい寸法に関連する明らかな問題の他に、ワークピースの正しい仕上げや表面の平滑性を達成するという問題もあります。ワークピースの加工表面に見られる粗悪な仕上げは、不適切なクランプ、鈍い工具、または不適切な工具の使用が原因である可能性があります。多くの場合、びびりとして知られるこの粗悪な表面仕上げは、仕上げがうねったり不規則になったり、ワークピースの加工表面に波が現れたりすることで明らかです。

機械加工とは、切削工具を使用してワークピース (ワークピースは通常「ワーク」と呼ばれます) から材料の小さなチップを除去するプロセスです。作業を行うためにはツールとワークとの間に相対運動が必要です。この相対運動は、ほとんどの機械加工操作において、「切削速度」と呼ばれる一次運動と「送り」と呼ばれる二次運動によって実現されます。ツールの形状と作業面への侵入は、これらの動作と組み合わされて、結果として得られる作業面の望ましい形状を生成します。

機械加工作業
機械加工操作には多くの種類があり、それぞれの操作で特定の部品の形状や表面テクスチャを生成できます。

旋削では、単一の切れ刃を備えた切削工具を使用して、回転するワークピースから材料を除去し、円筒形状を生成します。主な動作はワークピースを回転させることによって提供され、送り動作は切削工具をワークピースの回転軸と平行な方向にゆっくりと移動させることによって達成されます。

ドリル加工は丸い穴を作成するために使用されます。これは、通常 2 つまたは 4 つの螺旋状の切れ刃を備えた回転工具によって行われます。工具は回転軸と平行な方向にワークに送り込まれ、丸穴を形成します。

ボーリングでは、回転するワークピースに大まかに開けられた穴に、単一の曲がった尖った先端を備えた工具を進めて、穴をわずかに拡大し、穴の精度を向上させます。製品製造の最終段階で使用される細かい仕上げ作業です。

リーマ加工は、すでに開けられた穴から少量の金属を除去するサイジング操作の 1 つです。

フライス加工では、複数の切れ刃を備えた回転工具を材料に対してゆっくりと移動させて、平面または直線の表面を生成します。送り動作の方向は工具の回転軸に対して垂直です。速度運動は回転フライスによって提供されます。フライス加工の基本的な形式は、外周フライス加工と正面フライス加工の 2 つです。

他の従来の機械加工操作には、成形、平削り、ブローチ加工、および鋸引きが含まれます。また、研削や同様の研磨作業も機械加工の範疇に含まれることがよくあります。

切削工具は 1 つまたは複数の鋭い刃先を持ち、被削材よりも硬い材質で作られています。切れ刃は切りくずを母材から分離する役割を果たします。刃先には工具の 2 つの面が接続されています。

すくい面と側面。
新たに形成される切りくずの流れを導く、ある角度をなすすくい面をすくい角「α」と呼びます。作業面に垂直な平面に対して測定されます。すくい角は正または負の値にすることができます。工具の側面は、工具と新たに形成された加工面との間に隙間を設け、仕上げを劣化させる摩耗から表面を保護します。加工面と逃げ面との間のこの角度は逃げ角と呼ばれます。切削工具には 2 つの基本的なタイプがあります。

シングルポイントツールとマルチ刃ツール
シングルポイントツールは 1 つの刃先を持ち、旋削、ボーリング、プレーニングに使用されます。加工中、工具の先端はワークパーツの元の作業面の下に侵入します。先端は、ノーズ半径と呼ばれる特定の半径に丸められることがあります。

複数切れ刃ツールには複数の切れ刃があり、通常は回転することでワークパーツに対する動作を実現します。穴あけとフライス加工には、回転する複数の刃先工具が使用されます。これらのツールの形状はシングルポイントツールとは異なりますが、ツールジオメトリの多くの要素は類似しています。