ものづくりトピックス

切削加工とは？特長とメリット

切削加工（英語：Cutting）とは、マシニングセンタや旋盤に代表される工作機械の主軸（スピンドル）に取り付けた切削工具によって、対象のワークを削っていく加工方法のことを指します。

金属・樹脂などの加工技術は、

1. ❶除去加工：ワークから不要な部分を取り除く
2. ❷変形加工：加圧する、又は溶融させて任意の形状に成形（成型）する
3. ❸付加加工：ワーク材料を接合、又は積層させて成形する（※塗装・メッキ処理や溶接を含む場合もある）

という3種類に大別されますが、切削加工は❶の代表格です。なお、切削加工以外にも、研削加工、研磨加工、放電加工、レーザー加工なども除去加工に分類されます。

>>放電加工とは？その種類と用途を解説！

 

切削加工の主な特長は、以下の2つです。

1. ❶形状自由度が高く、高精度・高品質が出せる
2. ❷小中ロットであれば、コスト・納期面で優位

切削加工では、CAD・CAMで加工プログラムを作成し工作機械に読み込ませることによって加工を行います。NC制御（数値制御）又はコンピュータによるCNC制御であるため、複雑形状・難形状でも加工することができ、且つ1/100～1/1000台の高精度を出すことが可能です。

一方で、

1. ❶数千～数万以上の大ロットを加工する場合は、コスト・納期的に割りに合わないことが多い
2. ❷不要な部分は削ってしまうため、塑性加工に比べ歩留まりが悪い（材料コストが相対的に高い）
3. ❸製品品質に影響を与えることもある切り粉の排出性を考慮する必要がある

などのデメリットもあります。

最後に、切削加工の種類と切削加工に使用される工作機械について簡単にご紹介します。

切削加工は、以下の3つに分けられます。

• ❶ミーリング加工（転削加工）：ワークを治具で固定したまま主軸に取り付けた工具を回転させて削る。
• ❷旋盤加工（旋削加工）：工具は固定したまま、主軸にチャックしたワークを回転させて削る。
• ❸深穴加工：特に長尺品に対する穴開け加工。BTA加工やガンドリル加工が代表。

ミーリング加工を行うのが、フライス盤やマシニングセンタ、ボール盤など。旋盤加工は、文字通り旋盤・NC旋盤で行います。そして深穴加工は、専用のBTA加工機、ガンドリル加工機で加工します。

>>大型旋盤加工および旋盤加工とは？当社の保有設備や加工実績について詳しくご紹介

>>BTA加工の特徴と加工事例

>>ガンドリル加工による小径穴明けで お困りではないですか？

 

近年では、マシニングセンタと旋盤の両機能が一つになった複合機や、3軸方向に駆動する主軸に加えテーブルも駆動する5軸加工機が広く普及しており、工場の省力化・無人化、そしてコストダウンやリードタイム短縮に大きな役割を果たしています。

 

鍛造とは？特長とメリット

鍛造とは、金属材料がもつ”塑性”という性質を利用して目的の形状に成型する塑性加工の一種です。

金型（鍛造型）と鍛造機械を用いて圧力を加えながら成型するため、強度が高まることから、自動車や航空機、産業機械など強度が必要な部品の量産において活躍しています。鍛造によって製品強度が高まる理由は、「鍛流線」（メタルフローもしくはファイバーフロー）とよばれる金属の繊維が製品形状に沿って整えられるためです。

なお鍛造は、①熱間鍛造、②冷間鍛造、③温間鍛造という3つに分類することができ、製品用途やサイズ、必要な精度・品質に応じて使い分けられています。

 

切削加工と比較すると、金型を使用する鍛造は量産に向いており、ロットが多ければ多いほどコストメリットを出しやすいです。一方で、常温のまま行う冷間鍛造では複雑形状の成型が難しく、ワークを加熱して成形後の熱処理を必要とする熱間鍛造・温間鍛造は仕上げ精度が劣るというデメリットも持っています。

詳細は、こちらの記事をご覧ください。

>>熱間鍛造と冷間鍛造の違いとは？

>>鍛造と鋳造の違いとは？

>>大型鍛造品の調達におけるお困りごとはございませんか？

 

近年、切削加工から鍛造への工法転換が広まっている理由

近年では、原価低減要求や強度向上、複数部品の一体化による工数削減など様々な理由から、他工法から鍛造へ工法転換するケースが増加しています。

具体例を以下に示します。

• ・切削品　→　鍛造加工　に工法転換
• ・鍛造＋2次加工で切削　→　鍛造のみ（切削レス）
• ・鍛造＋プレス＋2次加工で切削　→　鍛造＋2次加工で切削（プレス工程をカット）

というように、複雑形状を実現できる多段式の鍛造機械の活用や部品の形状変更等による工程削減を行うことで、コストダウンや加工時間短縮が可能になります。

 

切削から鍛造への工法転換が広まっているもう一つの理由は、SDGsと関連しています。

切り粉（切り屑）が排出され歩留まりが悪い切削加工は、SDGsの観点からあまり好ましくありません。そこで、切り粉が出ない鍛造が今注目を集めているのです。

>>SDGsに関連する加工品設計、調達向け情報「SDNs加工 ™」 のご提案

 

切削加工と鍛造の違い

切削加工と鍛造の大きな違いは、①量産性、②形状自由度、③歩留まりの3点です。両者の違いを一覧にすると、以下の表の通りになります。

	切削加工	鍛造
量産性	悪い（※量産ラインを組む場合もある）	良い
形状自由度	自由度が非常に高い	自由度が低い
歩留まり	悪い	良い
強度	金属の繊維を断ち切るため、強度はやや劣る	鍛流線により高い強度を確保できる
薄肉化	難しい	可能

 

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