工作機械の製作方法とは？流れや注意すること

金属を始めとして、様々な素材を加工することができる工作機械ですが、その製作方法にはいくつかの種類があります。
そして、製作方法によって、できることが異なります。
では、具体的にどういった製作方法があるのか、実際に製作する流れや、製作時の注意点と共に解説していきます。

工作機械の製作方法とは

工作機械には様々な製作方法があります。

切削加工製作

工作機械の製作方法の中でも代表的なのは、切削加工製作です。
金属やセラミックなどでできた刃を使用して、素材を物理的に削っていきます。
そして、切削加工製作は回転によって生み出した力を使用しますが、刃が回転するものと、素材が回転するものの大きく2通りに分かれます。

刃が回転する切削加工はフライス加工と呼ばれ、できることが幅広いです。
その中でも代表的なのは、素材の表面に回転する刃を当てて、様々な形に削り出していく加工で、外形切削と呼ばれます。
工作機械で金属部品を作る際に、外形切削が必要不可欠である場合は非常に多いです。
また、素材の表面に穴を開けたり、すでに開いている穴を大きくしたりするといった加工も得意としています。
さらに、専用の刃を用いて、穴の内側にネジの溝を作り出す、タップ加工も可能です。

それに対して素材が回転する切削加工は、旋盤加工と呼ばれ、円柱状の素材を作ったり、円柱状の素材をベースとして様々な形を作ったりするのに適しています。
円柱状の素材に溝を彫ったり、ネジ山を作り出したりする場合は、切削加工が必要です。
パイプ状になっている素材の内側に加工を施す際にも、切削加工が用いられます。

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研削加工製作

工作機械には、刃ではなく砥石を用いて、素材を削り出していく研削加工という製作方法もあります。
切削加工と同様に、砥石が回転する場合と、素材が回転する場合の2通りに分かれ、どちらも高い精度で加工を行えるのが特徴です。
使用する工作機械や砥石の種類次第では、ミクロレベルでの加工も不可能ではありません。
したがって、切削加工よりも精度が求められる場合は、研削加工が選ばれます。
また、大まかな加工は切削加工で済ませ、その仕上げとして研削加工を行うパターンも多いです。
さらに、耐久力の高い砥石を使用できるという特徴があります。
そのため、切削加工では刃が折れてしまうような、高硬度の素材に対する加工も研削加工では可能です。

放電加工製作

物理的に加工しない製作方法には、放電加工製作というものがあります。
電気の力で熱を生み出し、型を押し付けて任意の形を作っていく方法です。
金属素材であれば幅広く対応可能で、熱によって溶かすという性質上、素材の硬さに左右されずに加工を進めていくことができます。
そして、研削加工と同様に、精度が高いです。
したがって、切削加工では精度の高さが不足してしまうような時に、放電加工が選ばれることもあります。

レーザー加工製作

工作機械の中には、レーザー光を照射して加工ができるものもあります。
レーザーによって発生させた高熱によって、製作を進めていく方法です。
主に、金属板など、薄い素材を切断する目的で使用される場合が多いですが、出力を弱めて刻印を施すこともできます。
基本的にはコンピュータ制御によって製作を進めていくため、人の手が少なく済むのがメリットです。
また、切削加工や研削加工と異なり、切り屑や粉塵を出さずに加工を進めていくことができます。
さらに、物理的な力が加わらないため、デリケートで脆い素材であっても加工できるというのも大きな特徴です。

工作機械で製作する流れ

工作機械で製作をする流れとしてはまず、図面を用意しなければなりません。
手動の場合は、人が確認することができる図面が必要です。コンピュータ制御で稼働する工作機械であれば、専用のデータを作成しなければなりません。
そして、図面が用意できたら、素材を用意します。
大抵の工作機械は、大きな素材から任意の形を削り出していくため、製作するものよりも大きな素材が必要です。

図面と素材の準備が完了したら、実際に製作工程へと移ります。
もし、素材のサイズが大きい場合、工作機械に適したサイズに切り出す作業が必要です。
その後、図面に応じた製作を本格的に進めていきます。
基本的には、素材の外側の切削加工を先に行い、内側の加工は後回しです。
そして、穴あけとねじ切りの製作は、最後に行われることが多いです。
ただ、穴あけの場合、最初や途中に行うこともあります。

全自動で稼働する工作機械の場合、人の手を加える必要はほとんどありません。
素材を工作機械にセットして、図面データを送れば、後は自動で製作を進めてくれます。
全自動でない工作機械だと、工程の途中で人が素材の向きを変える作業が必要です。
さらに、複数の工作機械を使い分けるために、素材を別の機械に移動させなければならないこともあります。

工作機械の製作で注意すべきこと

工作機械で製作する中、注意することについて理解しておきましょう。

製作時は工作機械に近づかないこと

工作機械は、どの製作方法であっても、非常に強い力で稼働します。数百キロから1トン以上の力で稼働するものも、決して珍しくありません。
そのため、人の身体が工作機械の稼働している部分に触れると、身体の一部が欠損することになったり、命を落としたりする事故が発生する恐れがあります。
そのような事故を防ぐために、製作時は工作機械とは距離を置かなければなりません。
複数人でチームを組んで製作を行うのであれば、チームの構成員が工作機械の近くにいないことを確認した上で稼働させるよう注意が必要です。

工作機械の周辺環境を整える

工作機械で製作を行う際には、工作機械の周辺に何もない環境を整えることが大切です。
もし、工作機械の上や横に、使用していない素材や人が使う工具などが置かれていると、その工具が振動によって工作機械に巻き込まれて、故障や大事故に繋がりかねません。
また、工作機械の種類によっては、削り出した破片や粉末が、周囲に飛び散る恐れがあります。
そういったものが人や他の工作機械に当たらないよう、必要に応じて防護壁などを用意しなければなりません。

工作機械にできない製作をさせないこと

工作機械は、種類ごとに製作方法が異なります。そして、あらかじめ想定されていること以外の製作は不可能です。
そのため、想定されていない製作をさせることは、決してしてはいけません。
もし、無理やり想定外の製作をさせようとすると、正しくない方向から力がかかって工作機械の刃がかけたり、素材が丸ごと吹き飛んで事故に繋がったりする恐れがあります。

また、使用する素材の種類も、工作機械に応じたものを選ばなければなりません。
工作機械が対象外としている高硬度の素材を使用すると、工作機械が故障したり、そもそも製作自体ができなったりします。
そして、柔らかすぎる素材は、製作途中に破損する可能性が高いです。
したがって、事前にマニュアルを確認して、工作機械にどういったことができるのか、どのような素材に対応しているのかを把握しておいたほうが良いでしょう。