製造業に所属している場合は、製造プロセスや金属加工で使用されている最新のテクノロジーに注意する必要があります。非常に正確で正確な幅広い範囲でさまざまな工業用部品を開発するために実行されます。
現代の技術開発により、レーザー技術を使用した最新のマイクロマシニングが、従来の手動による金属切断に取って代わりました。 「マシニング」という言葉は、幅広い技術や技術を網羅する製造工程です。
機械加工プロセスは、ワークピースから材料を除去して目的の製品を製造するサブトラクティブ マニュファクチャリングのカテゴリに属します。金属は、いくつかの電動工作機械を使用して、任意のデザインに成形できます。鍛造と鋳造も機械加工の一部です。
この記事では、主に金属加工とそのさまざまな技術について説明し、顧客のニーズを満たすための要件に応じて適切な加工プロセスを選択します。それでは、始めましょう。
金属加工とは？
金属加工は、金属部品、機械部品、およびさまざまな産業用ツールの開発に使用される除去製造プロセスです。金属加工では、形状、直径、サイズ、仕上げ、表面品質など、目的の製品設計を実現するためにさまざまな方法が使用されます。
さまざまな加工プロセス タイプ
加工方法は、大きく分けて「非従来型」と「従来型」の 2 種類に分類されます。材料は、従来とは異なる機械加工プロセスで熱または化学エネルギーを利用して除去されます。一方、機械加工の従来のプロセスは、主に一点切削、多点切削、アブレシブ切削で構成されており、金属加工に広く使用されています。
さまざまな金属材料除去プロセスのいくつかを以下に説明します。
1. 機械加工工程
シングルポイントカット
このプロセスでは、単一の鋭利な切削工具を使用して、ワークピースから材料を除去します。シングルポイント切削プロセスは、主に旋削加工で使用されます。スピンドルが工作物を回転させ、切削工具が工作物の軸に沿って移動して材料を除去します。
旋削加工には、中ぐり、溝入れ、突っ切り、面削、およびねじ切りがあります。また、複雑な輪郭、テーパー、スロット、およびスレッドが含まれます。
企画・成形工程も一点カット工程に含まれます。
多点切断
このプロセスでは、材料を除去するために、複数の鋭利な切削工具がワークピースに当てられます。マルチポイント切断の最も重要な機能は、フライス加工とドリル加工です。円筒形の切削工具では、鋭利な刃が高速で回転して被削材を除去します。フライス加工を行っている間、回転工具を使用してワークピースにさまざまな特徴を付けます。
フライス盤で実行されるジョイント フライス加工には、面取り、正面およびエンド フライス加工があります。フライス加工では、さまざまな種類のポケット、スロット、および複雑な輪郭を作成できます。フライス盤は、穴あけや中ぐりの目的にも使用されます。さらに 2 種類のフライス加工がブローチ加工とソーイング加工です。これについては、この記事の後半で説明します。
2. 研磨加工
研磨加工は、研磨工具を使用して被削材を除去するプロセスです。このプロセスは、ワークピースのさまざまな機能を成形および形成するためにも使用されます。研磨加工による表面仕上げも可能です。
切削工具の砥粒は、研削プロセスに使用される回転ホイールに結合されます。平面研削盤や円筒研削盤での研削も可能です。研磨材はアブレシブジェット加工で使用され、アブレシブウォータージェット加工では水と一緒に使用されます。ホーニング、超音波加工、ラッピングも研磨加工の一種です。
3. 化学機械加工
最も一般的に使用されるタイプの化学機械加工は、化学薬品を使用してワークピースから材料を除去する電気化学機械加工です。大量生産に使用されます。従来の方法では加工が困難な導電性材料のみが可能です。このプロセスは、表面仕上げとバリ取りにも行われます。
4. 熱加工
機械加工が難しい高剛性素材から熱加工法で素材を削り出します。トーチ切断、EDM、および電子ビーム加工は、熱加工の主なタイプの一部です。放電加工 (EDM) を使用して、複雑な形状を非常に正確に製造します。ただし、この工程には時間がかかり、大量生産には向いていません。
CNCマシンによる金属加工
CNC マシンは、すべてのマシン ショップの最も重要で基本的なマシンです。コンピュータ数値制御 (CNC) マシンを使用して、製品の設計が物理的な形状に変換されるワークピースを製造します。 CNC には、設計パラメーターを読み取り、研削、フライス加工、旋盤加工、面削り、ボーリングなどの特定の操作を実行する、事前にプログラムされたソフトウェアが付属しています。
まず、設計は CAD ソフトウェアで作成され、次に実行のために CNC マシンに転送されます。製品の製造にCNCマシニングを使用することで、ヒューマンエラーの可能性を排除し、高品質の製品を生み出します。
CNC マシンの動作原理
CNC マシンには、マシンの速度と位置を調整するための直接のオープンおよびクローズド ループ制御が装備されています。開ループシステムでは、信号は駆動コントローラとモーターの間で一方向にのみ送信され、開ループ制御はより少ない力と速度を必要とする操作を実行します。閉ループ システムでは、コントローラが機械からフィードバックを取得して機械のエラーと障害を診断します。閉ループ制御は、製品を高速かつ正確に加工する必要がある場合に使用されます。
ほとんどのマシン ショップには 2 軸の CNC マシンが装備されており、一部のマシンでは 3 軸 (またはそれ以上) の CNC マシンも保有しています。ステッパーまたはサーボ モーターは、特別にプログラムされたコードに従ってツールを配置するために使用されます。
CNC マシンの種類とアプリケーション
今日の現代世界では、ほとんどすべての機械部品が CNC マシンで製造されています。 CNC で最も一般的に実行される操作には、曲げ、穴あけ、中ぐり、研削、レーザー切断、プラズマ切断、ルーティング、超音波溶接などがあります。旋盤、ミル、ウォーター ジェット マシン、EDM などの多くの機械は、CNC によって操作されています。
一般的に使用される CNC マシンの一部は次のとおりです。
CNC旋盤：CNC旋盤では、材料が機械のチャックにクランプされ、機械が工作物を円方向に高速で回転させて材料を取り除きます。 CNC 旋盤で複雑な形状を開発することが可能です。これらのマシンは、2 つの軸 (X と Z) でのみ動作できます。
CNC ミル: CNC ミルは通常、3 軸 (X、Y、Z) で動作できますが、追加の軸を備えているものもあります。設計者はプログラムを開発し、プログラム固有の機能を実行するマシンにインストールして、必要な製品を構築します。その操作はCNC旋盤とほとんど同じです。
プラズマ アーク カッター: プラズマ アーク カッターは、金属やその他の材料を非常に高温で切断するために使用されます。このプロセスは、高温かつ高速で行う必要があります。プラズマは、電気アークと圧縮空気ガスを使用して生成され、材料を切断します。
ウォーター ジェット カッター: CNC 操作のウォーター ジェット カッターは、高い水圧を使用して硬い材料を切断するために使用されます。ばり取りや表面仕上げのために、水と一緒に研磨材も使用されます。複雑な形状の機械部品を製造できます。ウォーター ジェットの用途には、鉱業、航空宇宙産業、自動車産業などがあります。
金属 CNC 加工に関連するプロセス
製造は、完成品を開発するために多くの機械加工プロセスを経る必要があります。これらのプロセスの一部を以下で説明します。
1.フライス加工
フライス加工 ワークを作る上で欠かせない工程の一つです。また、金属工具の製造にも使用されます。フライス加工は、対称的な金属部品、スロット、穴、ポケット、および複雑な輪郭を生成するために実行されます。カスタム設計のブラケットとファスナーは、フライス加工の最も一般的な例です。
フライス加工に使用される切削工具は、超硬、高速度鋼 (HSS)、高速度コバルト鋼、および炭素鋼で構成されています。ツールの選択は、ワークピースの材質の性質によって異なります。硬質または硬質材料のフライス加工中にクーラントが供給されることもあります。
2.ターニング
旋削加工を行っている間、工作物は機械のチャックに取り付けられ、急速に回転します。次に、工具がワークピースの軸に沿って移動し、材料を除去します。このプロセスは、ワークピースの直径または長さを縮小するために実行されます。旋削加工における工具の選択は、製品の要件によって異なります。
旋回 製品にいくつかの機能を追加するためにも実行され、単一または多点の切削工具を使用する場合があります。シャフトやファスナーもこの工程で作られます。
メーカーは、旋削加工にニッケル、真鍮、亜鉛、鋼、チタン、マグネシウムなどのさまざまな原材料を使用しています。材料の選択は、コスト、強度、機械加工性、耐摩耗性などの機械的特性の一部に依存します。旋削は、より長い工具寿命と優れた表面仕上げにつながります。
旋削加工で作成できるフィーチャーには、穴、テーパー、コンタリング サーフェス、直径の変化、スロットなどがあります。
3. リーミング
リーマ加工では、複数のカッターを備えたツールを使用して、事前に開けられた穴のサイズを大きくします。これは、通常ハイスまたは超硬で構成されたリーマでツールを切り替えることにより、フライス盤で実行でき、さまざまなサイズがあります。
4.退屈
ボーリングとは、既存のドリル穴または鋳造穴を深くしたり、拡大したりするプロセスです。ボーリングには 3 つの異なるタイプがあります。
ラインボーリング（両端支持ボーリングバー）
バックボーリング（ワークの後部に穴をあける加工）
旋盤ボーリング（一点切削工具を使用して穴をテーパー加工）
5. 研削
研削は、砥石、砥石、グラインダーを使用して行うことができます。これは、製品の表面仕上げと表面品質を向上させるために行われる研磨加工プロセスで実行されます。このプロセスは、CNC 機械加工の助けを借りて実行することもできます。
6.ホーニング
これは、特定の金属表面を実現するために製造業者によって広く使用されている技術です。このプロセスはバリ取りとも呼ばれ、ワークピースから不要な材料が取り除かれます。また、ワークピースに特定のテクスチャを彫刻したり、目的の表面品質を取得したり、金属ワークピースの必要な直径を達成したりするためにも実行されます。
7.ブローチ
ブローチ加工では、さまざまな奇妙な形を作り出すことができます。また、ワークピースから不要な材料を除去するのにも役立ちます。これは、ブローチとも呼ばれる歯付きツールを使用して実行されます。ブローチは、直線ブローチ用に直線的に使用でき、ロータリーブローチ用に旋盤機に慣れることができます。
8. 整形
お客様のご要望に合わせて、製品固有の形状を得るために金属の成形を行います。このプロセスには、必要なプロファイルを得るために、溶銑をハンマーまたはプレスする鍛造が含まれます。成形のために、金属部品はその溶融温度を超えて最大 75% まで加熱されます。
9. レーザー彫刻
多くの会社の製品に会社名が刻印されていることに気がついたかもしれませんが、それはレーザー刻印の助けを借りて行われます。高精度のラベリングとマーキングのために、産業レベルで広く使用されています。永久マーキングにはレーザー彫刻が使用されます。このプロセスは柔軟性があり、リードタイムが短く、費用対効果が高いです。
レーザー彫刻による製品の刻印またはマーキングは、クライアントに印象的なインパクトを残します。今日の世界では、ほぼすべての業界がレーザー彫刻の技術を備えています。
結論
最後に、金属加工にはさまざまな種類の機械があり、多くのプロセスが関与していると結論付けています。この完全な記事を読むと、いくつかの機械加工プロセスと金属加工に関連するプロセスを完全に理解できます。
この記事では、さまざまな種類のツールとツーリング手法についても説明しています。一方、機械的、研磨的、熱的、および化学的機械加工方法は、目的の製品設計を実現するのに役立ちます。
あなたがこの分野の初心者である場合、この記事は金属加工の材料とプロセスの選択に役立ちます.理解しなければならないことがまだまだたくさんあります。金属加工の専門家に相談することで、目的の製品を設計するのに大いに役立ちます。