切削加工（金属切削加工）とは？メリットやデメリット・加工のポイントを解説

切削加工（金属切削加工）とは

まずは、切削加工の特徴や種類について解説します。

切削加工の特徴

切削加工とは金属加工の一種で、刃物で素材を切ったり削ったりすることで希望の形状を作り出す加工です。金属切削加工と呼ばれることもあります。

切削加工の最大の特徴は、加工が始まるまでの期間が短く、加工精度が高いことです。また、金型などの事前準備がいらず小回りが利くため、多品種小ロット製品の生産に適しています。

切削加工の費用は形状や硬さ、材質などによって異なります。複雑な形状や切削加工が難しい材質は、費用が高くなるでしょう。

切削加工の種類

切削加工はフライス加工（ミーリング）、旋削加工（ターニング）、穴あけ加工（ドリリング）の大きく3つに分けられます。それぞれ詳しく解説しましょう。

フライス加工（ミーリング）

固定した材料に高速で回転する刃物を当てる方法です。正面フライスや溝フライス、エンドミルなどの工具を使い、段や溝を掘ったり面を削り出したりすることができます。

フライス加工は「角物」と呼ばれる直方体の材料を切削加工するのに適しています。

旋削加工（ターニング）

回転している材料に工具を当てて不要な部分を削り取ることで、希望の形状に加工する方法です。旋盤加工には、溝を掘る加工や円盤状のものなど、さまざまな種類があります。

代表的な加工が内径加工、突切り加工、穴あけ加工。ねじ切り加工の4つです。旋盤加工は工作物が回転するため、円筒状の形を作るのに適しています。

穴あけ加工（ドリリング）

切削工具を用いて材料に穴をあける方法です。ドリルやリーマ、タップなどの工具を使用しますが、特にドリルを使うことが多いため、「ドリリング」とも呼ばれています。

穴あけ加工は穴をあけるだけではなく、穴の内径を拡大する中ぐりや穴の精度を向上させるリーマなど、さまざまな加工が可能です。

切削加工（金属切削加工）のメリット・デメリット

続いて、切削加工のメリット・デメリットを紹介しましょう。

メリット

切削加工のメリットはさまざまな形状を高い精度で形成できる点です。そのほかにも多数のメリットがあります。

時間とコストが削減できる

一点のみの加工や少数の部品製作の場合、納期が早く、またコストも低くなるので、時間とコストを節約できます。条件によっては、3日以内に納品可能な場合もあるでしょう。

切削加工は「最も経済的な除去加工になりうる」というわけです。

さまざまな材料に対応可能

切削加工は、刃物よりも柔らかい材質であれば、材料の種類を問わず加工できるというメリットもあります。金属だけでなく樹脂やプラスチック類にも加工できるため、削れるものなら何でも制作できます。

自由な形状に加工できる

「複合機」と呼ばれる加工機では、切削工具の加工位置を選ぶことができるため、材料の上面だけでなく、前後左右からも加工可能です。

このような最先端の機械加工を用いることで、複雑な形状の加工もできるというメリットがあります。

高精度な製品の作成が可能

NC機械で切削加工をする際、NCプログラミングを利用します。どれだけ複雑な形状でも、プログラミングを行い、コンピューターで数値を制御するため、精密な部品も制作可能です。

切削加工は高精度な製品を作成できるため、電子機器や医療部品など、精密さが要求される分野で活躍しています。

デメリット

さまざまなメリットがある切削加工ですが、使用上の注意点もいくつかあります。

マシントラブルが起こりやすい

切削加工で発生した切りくずが、マシントラブルの原因となることがあります。

切削加工のマシンは、使用後に冷却材や円滑油で洗い流されるようにはなっていますが、切りくずの形状によっては排水溝の清掃が必要になることがあります。

また、飛び散った破片にも注意が必要です。定期的なメンテナンスを怠ると、マシントラブルが起こりやすくなるでしょう。

向いてない材質がある

切削加工は刃物部分と材料の接触箇所が高温になります。いくら冷却材を流しても、材質や作業時間によっては材料が溶けてしまうことがあります。

そのため、金属など融解温度が低い材質は、切削加工に向いていないでしょう。

大量生産ではコストが高くなることも

材料を塊から削りだす切削加工は、切りくずが無駄になってしまいます。そのため金型を使った加工の方がコストが低くなる可能性があります。

特に高精度のものや複雑な形状のものを作成する場合、ひとつあたりの加工時間が長くなってしまうため、大量生産には向いていません。

切削加工（金属切削加工）のポイント

最後に、切削加工をスムーズに行うための作業上のポイントを紹介しましょう。

切りくず・バリ対策を忘れない

前述したとおり、切削加工で出た切りくずはマシントラブルのもとになります。そのため、小まめな切りくず対策も重要です。

また、加工後に発生するバリ対策も万全にしておきましょう。バリをそのままにしておくと、使用時にケガをしたり、機能の妨げになったりする恐れがあります。

切削条件を適切に設定する

切削加工を行う際、工具と材料の間に抵抗が生じます。抵抗が大きければ大きいほど工具の寿命が短くなってしまうでしょう。また、工具が変形してしまい精度が落ちてしまう恐れもあります。

切削加工を行う際はできる限り抵抗を減らすため、回転数や速度、切り込み量などの切削条件を適切に設定しましょう。

摩擦による熱に注意する

切削加工では、工具と材料の摩擦による熱も発生します。この熱も工具の寿命を短くする原因です。また、熱によって工具の変形や食いつき、材料の焼けや変形も生じてしまいます。

そのため、切削加工を行うときは、摩擦による熱が少なくなるよう適切にクーラントを行うことも大切です。

切削加工（金属切削加工）についてのまとめ

さまざま材料を自由に、かつ高精度に加工できる切削加工はあらゆる分野で活躍し、現代の物づくりを支えています。

しかし、大量生産には向いていない、マシントラブルが起こりやすいといったデメリットもあるため注意が必要です。

切削加工を行う際は作業のポイントを事前に確認し、適切な工具や加工方法を選択するようにしましょう。