金属加工とは？工作機械や加工の種類について解説！

金属加工は金属に対する加工法によって、主に「成形加工」「除去加工」「付加加工」の3種類に分類されます。各加工方法についてそれぞれ説明していきます。

①成形加工

成形加工とは、金属に熱や圧力を加えて製品の形状に変形させる加工のことを指します。です。変形させる加工なので、切り屑が出ることがなく加工の前後で質量が変わらないのが特徴です。鋳型と呼ばれる作りたい製品の形の通り空洞になっている型に、熱して融解させた金属を流し込んで冷やし固めて成形する「鋳造」や金属をハンマーなどで叩いて圧力を加えることで形を作る「鍛造」、プレス機やシャーリングマシンなどを使用し金型に圧着させて変形させる「プレス加工」などがあります。

②除去加工

除去加工とは、金属から不要な部分を削り取り、製品の形状に成形する加工のことを指します。一部を除去するので、切り屑が出ること・質量が減ることが特徴です。仕上がりの精度が高い製品を製造できるというメリットがあります。除去加工には大きく分けて、刃具や工具を用いて不要部分を除去する「機械的除去加工」、熱を加えて不要部分を除去する「熱的除去加工」、化学反応などを用いて不要部分を除去する「化学的除去加工」の3種類があります。

機械的除去加工の一つで金属素材に工具を押し当て不要部分を削り取る「切削加工」が、代表的な除去加工の方法です。切削加工以外にも、研削加工や研磨加工、レーザー加工、ワイヤー放電加工、溶断・熔解、電解加工、ウォータジェット加工などが除去加工に分類されます。

③付加加工

付加加工とは金属に他の要素を付け加える加工のことを指します。素材に対して付け加えるためその分質量は増えます。金属を溶かして接合する溶接や接着、塗装やめっき加工などが付加加工に分類されます。また、近年注目されている3Dプリンターによる積層造形も付加加工とされることがあります。

金属加工をする際は、それぞれの加工法における特徴や静謐を理解し、製品形状や材質に合わせて「成形加工」「除去加工」「付加加工」などの加工法と製品に合わせた設備・加工工程を選択することが大切です。

ここまで説明したように、金属加工にはさまざまな方法があります。金属は強くて硬いとった性質上、加工する際は大きな力が必要で人間の力だけでは難しいため、多くの場合機械を使用して加工を行います。この加工を行う機械のことを「工作機械」を呼びます。

ここでは、金属加工には欠かせない「工作機械」について代表的なものを解説していきます。

①旋盤

金属などの材料を回転させ、バイトと呼ばれる切削工具をあてて、円盤または円筒状に切削加工する機械です。工作機械の中で数多く使用されている機種の一つです。外丸削り・面削り・テーパ削り・中ぐり・穴あけ・突切り・ねじ切りなどのさまざまな加工が可能です。
手動で操作する汎用旋盤や、コンピュータによって数値制御するNC旋盤などの種類があります。

②フライス盤

旋盤とは違い、材料をテーブルに固定しフライス工具と呼ばれる工具を回転させて切削加工を行う機械です。材料を固定させているテーブルは上下左右に動かすことができ、平面、曲面、溝掘りなどの加工が可能です。
立型フライス盤、横型フライス盤、NCフライス盤などの種類があります。

③ボール盤

材料を固定し、ドリル工具を回転させて穴あけ加工を行う機械です。穴あけ加工だけでなく、リーマ仕上げやねじ立てなどの加工も行うことが可能です。
ラジアルボール盤、直立ボール盤、卓上ボール盤などの種類があります。

④中ぐり盤

ボール盤などであけた穴の内面を、さらにくり抜いて所定の大きさに加工（中ぐり加工）する機械です。加工する対象物が大きい場合など、他の機械では開けることができない深い穴や直径の大きな穴を開けるときに使用されます。中ぐり盤では、ドリル加工やフライス加工を行うこともできます。
横中ぐり盤、立中ぐり盤、NC中ぐり盤などの種類があります。

⑤マシニングセンタ

自動工具交換装置（ATC）を備えたNC工作機械です。回転工具を使用し、フライス削り、中ぐり、穴あけ、ねじ立て、リーマ仕上げなどの多種類の切削加工を、1台で行うことが可能です。加工プログラムに合わせて自動で工具を交換しながら加工を行います。
立型マシニングセンタ、横型マシニングセンタ、門型マシニングセンタなどの種類があります。近年では、直交3軸と旋回2軸とを同時に制御することによって複雑な形状の加工を可能にする「5軸制御マシニングセンタ」も普及しています。

⑥ターニングセンタ

旋盤加工をベースとしてマシニングの機能も備えたNC工作機械です。「CNC旋盤」や「旋盤形複合加工機」とも呼ばれます。マシニングセンタ同様、自動工具交換装置を備えており、フライス削りや穴あけなどの加工も可能です。また、切削工具と被加工物をそれぞれ3次元で移動・回転させられるため、複雑な形状の加工が可能です。

⑦研削盤

高速回転させた砥石を材料に押し当てて、表面を少しずつ削り取る工作機械です。加工精度が高く、表面が綺麗に仕上がるため、切削加工後の仕上げ作業に使用されます。
平面研削盤、円筒研削盤などの種類があります。

⑧歯切り盤

材料を歯車の形に加工することに特化した工作機械です。歯車形状に合わせて、ホブカッター、ピニオンカッター、ラックカッターなどの切削工具を使用して加工します。
ホブ盤、ギアシェーバ、歯車研削盤などの種類があります。

⑨放電加工機

電気による放電エネルギーを利用し、金属表面を溶融して加工する工作機械です。導電性がある素材であれば、硬さに関係なく加工できるのが特徴です。
放電を行う電極の形状により、形彫り放電加工機、ワイヤー放電加工機の2種類に分けられます。

その他にも、レーザーのエネルギーを利用して加工するレーザー加工機や、調音場を利用して加工する超音波加工機などの特殊加工機があります。
よりよい製品を作るためには、加工する製品の材質・形状・使用用途などを考慮して、最適な加工機を利用し加工することが大切です。

※引用元： 5面加工門形マシニングセンタ- オークマ株式会社様（弊社保有5面加工門形マシニングセンタ）

当社では大型の機械加工部品の加工が可能な計3台の五面加工機（五面門型マシニングセンタ）を保有しております。特にオークマ製MCR-A5CⅡでは加工範囲が3,000W[mm]×5,000L[mm]×2,000H[mm]であり、大型加工かつ高精度な製品の提供が可能です。また、五面加工機の最大の特長である、段取り数の大幅な削減により工程の簡略化や人件費を抑えることで、加工工程の合理化・生産性向上による納期・コストダウンの提案も可能です。下記が当社保有の五面加工機（五面門型マシニングセンタ）のリストです。お気軽にお問合わせください。