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レッスン 5.1切断第 5 章 · 機械加工

旋削(旋盤)

部品が回転し、1 枚刃のバイトが削る

旋削は丸い部品をつくる加工です。旋盤(ワークを回転させる機械)が棒材を回し、鋭い 1 本のバイトがその上をすべって材料を削り取ります。木製の野球バット、テーブルの脚、電気モーターの内部にある鋼製のシャフトは、いずれも旋削でつくられます。部品に正確な直径を与える、標準的な方法です。

旋削(旋盤):実際の写真
写真:David English, CC BY-SA 4.0, 提供: Wikimedia Commons
部品が回転し、固定した工具がその上をすべって切りくずを削り取る鋼の棒材を細い径に旋削する旋盤の簡略化した側面図ベッド主軸台モーターと主軸加工物(丸棒)チャック心押し台往復台切削工具切りくず部品が回転切込み深さ送り:工具がチャックに向かってすべる12345加工物と切りくず機械と工具動き切断前の元の表面
旋盤での旋削 · 側面図、5 つの手順丸数字は下の手順に対応しています。破線の輪郭は、このパスの前の棒材の表面を示します。

MecMade による 1 分でわかる旋削(旋盤)

しくみ

  1. 部品をクランプする。 棒材は、旋盤のモーター側にある主軸台のチャック(爪付きの回転クランプ)でつかみます。長い部品は、心押し台センター(遠い側の先端を支える尖った支持具)で安定させます。

  2. 回転させる。 主軸が部品を回転させます。通常は毎分数百から数千回転(rpm)です。径が小さい場合や、やわらかい金属では、より速く回します。

  3. 切込み深さを決める。 バイトは切込み深さ(どれだけ深く食い込むか)の分だけ軸に向かって進みます。通常は荒加工で 1–4 mm、仕上げのパスで 0.1–0.5 mm です。

  4. バイトを送る。 往復台(バイトを載せてすべる台)が、送り速度でバイトを軸と平行に動かします。通常は 1 回転あたり 0.05–0.5 mm です。

  5. 切りくずを剥がし取る。 バイトが外側の層を切りくずとしてせん断し、より小さくて真円の直径を残します。同じ旋盤で、端面を平らに削る、溝やねじを切ることもできます。中ぐり(穴を内側から広げる)や突っ切り(完成した部品を切り離す)も可能です。

主なポイント

材料
ほぼすべての金属(鋼、アルミニウム、真ちゅう、チタン)、およびプラスチックと木材
代表的な部品
シャフト、ピン、ブッシュ(スリーブ)、プーリー、ねじ込み継手、ノブ
部品サイズ
径 1 mm 未満の腕時計部品から、長さ数メートルのロールやシャフトまで
精度
直径で通常 ±0.01–0.05 mm。注意深く加工すれば約 ±0.005 mm
表面仕上げ
通常 Ra 0.8–3.2 µm(Ra = 平均粗さ。1 µm は 1 mm の千分の 1)で、細かい送りの跡が残ります
向いているロット数
1 点ものから数百万個まで。バーフィーダー付きの自動旋盤なら、大量生産でも無人で運転できます
金型・設備コスト
インサート(交換式の超硬チップ)は 1 個数ドル。旋盤は、手動機で数千ドルから、CNC(コンピューター制御)で数万から数十万ドル
速度
小さな部品で 1 個あたり数秒から数分。大きなシャフトは数時間

強みと限界

強み

  • 非常に正確な直径が、すべて共通の軸上に仕上がる
  • 切削できる材料なら、ほぼ何でも加工できる
  • 安価な標準工具で済み、部品専用の工具は不要
  • バーフィーダーや CNC で自動化しやすい

限界

  • 旋盤に回転工具も付いていない限り、丸い形に限られる
  • 棒材の一部が切りくずになる(リサイクルはできるが、それでも廃棄物)
  • 長くて細い部品は、支えがないと曲がったり振動したりする
  • 単純な部品を数百万個つくるなら、成形(冷間圧造)のほうが速く、無駄も少ない

使われる場所

  • 自動車シャフト、ホイールハブ、ブレーキディスク、バルブ部品
  • 航空宇宙降着装置の部品、エンジンのシャフト、油圧継手
  • エネルギーと重工業タービンローター、ポンプ軸、製鉄所のロール
  • 医療骨ねじ、インプラントピン、歯科インプラント
  • 日用品ペンの軸、ノブ、家具の脚、野球バット

見分け方

  • 丸い面の周りを走る、細かく等間隔なリングやらせん。バイトの送りの跡です。
  • 中心の周りに円の模様が付いた平らな端面。中央に小さな突起や渦が残ることもあります。
  • 段、溝、面取り(エッジの小さな斜め面)、ねじ山がすべて 1 つの軸上にぴったり揃っています。

比較

動画を見る

RAPID DIRECT · CNC 旋削の仕組みを、わかりやすく解説

WWU Engineering and Design · 基本の操作を、手動旋盤で実演

Haas Automation · 大型 CNC 旋盤での重切削。本物の切りくずが出ます

GlacernMachineTools · CNC 旋盤での量産の様子

実写真を見る

覚えておこう

  • 部品が回転してバイトが動く。だから旋削では丸い形ができます。
  • すべての切削を決める設定は 3 つ:主軸回転数、送り、切込み深さ。
  • らせん状の送りの跡と、共通の軸上に並ぶ形状は、旋削部品のしるしです。

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