工作機械の種類と特徴－機械加工

部品や機械を加工するために欠かせない機械加工ですが、この加工を行う機械を工作機械とよびます。ものを生み出す機械であることから、マザーマシンとよばれることもあります。今回は工作機械の種類や特徴を解説します。

切る、削る、取り除く工作機械

工作機械で主に金属を切ったり削ったりして、不要な部分を取り除いていく加工を除去加工といいます。工作機械で行う除去加工は大きく分けて次の3つに分類されます。

• 切削加工
  切削加工とは、文字の通り「切って削る」加工です。工作機械のうち切削加工ができるのは、旋盤、ボール盤、フライス盤です。切削加工を行う工作機械のなかには、自動で刃物の制御を行うNC旋盤や、自動で刃物を交換したり、部品の向きなども変えたりしながら高度な加工を行うマシニングセンターなどもあります。
• 研削加工
  研削加工とは「研ぐ、削る」加工です。切削加工は「切る」加工であったのに対し、研削加工は「削る」加工になります。研削加工に使われる工作機械はひとまとめに研削盤とよばれます。研削盤には平面を削り出す平面研削盤や、円筒の内側を削る内面研削盤、円筒の外周を削る円筒研削盤などがあります。研削加工ができる工作機械をグラインダーとよぶこともありますが、一般的なイメージとして、研削盤は据え置き型の工作機械を意味するのに対し、グラインダーはハンドグラインダーや卓上グラインダーなど、自由度の高い機械を指すケースが多くなります。
• 放電加工
  放電加工とは、電極からの放電のエネルギーで加工物の表面を弾き飛ばし、加工する方法です。放電加工を行う工作機械は全て放電加工機とよばれます。放電加工機は電極の形状により3種類に分かれています。部品の形状を反転させた形状電極を用いる形彫放電加工機、ワイヤ電極を用いて主に材料の切断を行うワイヤ放電加工機、細い穴を開けるために使われる細穴放電加工機です。電気を通す素材しか加工できませんが、硬い素材でも加工でき、精度が非常に高い加工ができるのが放電加工機の特徴です。

曲げる、叩く工作機械

金属材料を曲げたり叩いたりして形状を変える加工方法があります。このような加工に使われる工作機械をすべてまとめてプレス機械とよびます。プレス機械は大きく分けて次の4種類に分類できます。

• 汎用プレス
  最も一般的なプレス機です。金型を交換すればさまざまな形状のものが作れるため、スプーンのような小物から小さな機械部品など、さまざまなプレス加工に使われています。手作業で部品の挿入やプレスのスイッチを操作します。
• 自動プレス
  加工物の出し入れもふくめ、自動化されたプレス機です。プレス機の中に金型を順番にならべ、部品を送りながら加工する順送プレスも自動プレスの一種です。汎用プレスに比べて大きいものや大量に生産されるもの、1度のプレスでは形にならない複雑な形状のプレスに用いられます。
• 専用プレス
  板金の曲げ加工を行うプレスブレーキや針金を曲げてバネを作る機械など、それぞれ特別な用途のために使われるプレス機です。
• 鍛圧機械
  金属を叩いて形を変える、鍛造に使用する機械です。発電所のタービン軸のような非常に大きなものから、小さな部品まで、さまざまなものを作ります。刀鍛冶が自動ハンマーで刀を打っている映像を見たことはあるでしょうか？　あのような機械も鍛圧機械の仲間です。

追加していく工作機械

切削加工のように材料を取り除くのではなく、目的の形状になるように材料を付加していく加工は、アディティブ・マニュファクチュアリング（Additive Manufacturing）とよばれます。主に3Dプリンタのような工作機械が材料を追加していく機械になります。ほかの工作機械に比べると、比較的新しい概念になります。

まとめ

工作機械は大きく分けて、除去する、変形させる、追加するの3パターンに分類されます。機械や部品を設計する際には、多くは除去または変形での加工を考えることになるでしょう。それぞれの機械の特徴や加工方法を知り、設計に活かしましょう。

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