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マシニング加工とは

マシニング加工とは、NC工作機械「マシニングセンタ」を使用し、材料を切削する機械加工です。

日本工業規格(JIS)では、マシニングセンタ（Machining Center）について「主として回転工具を使用し、フライス削り、中ぐり、穴あけ及びねじ立てを含む複数の切削加工ができ、かつ、加工プログラムに従って工具を自動交換できる数値制御工作機械」と定義しています。

フライス加工と同様に、主に切削工具が回転し、固定されている材料に押し当て加工を行います。
マシニングセンタの大きな特徴のひとつとして、「自動工具交換装置／ATC（Automatic Tool Changer）」が付いていることが挙げられます。

自動工具交換装置／ATCとは

マシニングセンタについている「自動工具交換装置／ATC」は、一連の加工作業で必要な切削工具を事前にツールマガジンにセットしておき、加工時には機械がプログラムに応じて工具を自動交換します。
従来は加工手順によって、作業員が工具を取り替える必要がありましたが、複数の工具をセットしておくことができるので、交換の手間を省き、生産性の向上に貢献します。

NCフライスとマシニングセンタ（MC）の違い

数値制御によってフライス加工を行うNCフライスとマシニングセンタ（MC）の違いは、自動工具交換装置の有無です。 基本的に、自動工具交換装置が付いているものを「マシニングセンタ」と呼びます。

この自動工具交換装置が付いており、旋削加工だけに限らずフライス削りもできるよう複合化したNC工作機械は「ターニングセンタ」と呼びます。

マシニングセンタの種類と特徴

ここでは、マシニングセンタの種類ごとに特徴を説明します。

立形マシニングセンタ

切削工具を取り付ける回転軸（主軸）が垂直方向に付いており、加工物を上から加工するマシニングセンタです。
回転軸がX軸（縦）、Y軸（横）、Z軸（高さ）に動き、加工の様子を上から見ながら加工できます。
コンパクトな造りになっており、横形と比べると設置面積を小さく抑えられるので、導入しやすく最も普及されているマシニングセンタです。
しかし、切り屑を排出しづらいため、チッピングによる刃物の摩耗が発生したりすることから、大量生産には向かず、多品種少量生産に向いています。

横形マシニングセンタ

切削工具を取り付ける回転軸（主軸）が地面に対して水平方向に付いているマシニングセンタです。
立形と同じくX軸（縦）、Y軸（横）、Z軸（高さ）に動きますが、加工物を横から削るため、切り屑の排出性に優れています。
また、自動で部品の搬送作業を行うパレットチェンジャーを設置できるため、長時間の連続稼働が可能となり、量産に向いています。

門形マシニングセンタ

正面から見たときに、機械が門の形をしているマシニングセンタです。
材料を置くテーブルが広く長く、主に重量物や大型の製品を加工する際に用いられます。

5軸マシニングセンタ

直線軸であるX軸、Y軸、Z軸に加えて、2方向の回転軸を有するマシニングセンタです。
3軸だけでは、作業員が加工物を手動で回転させる必要がありますが、5軸では材料の設置作業が1度で済むため、付け替えによる精度のバラつきを防ぎます。
複雑な形状の加工が可能になりますが、制御する部分が増えるため、高度なプログラミング知識が必要となります。

金属加工を飛躍的に進歩させたNC工作機械は1950年代に登場しました。それまで人間の手で行っていた操作を、コンピュータによる数値制御（Numerically Control＝NC）で自動化するようになったのです。その後、「コンピュータを内蔵したNC工作機械」へと進化したことから、CNC工作機械という名称を用いることがあります。

なかでも、NC旋盤は元々1950年代後半に日本の大学で開発されました。そして1960年代の後半になると、既存の旋盤にサーボ機構を付加した製品が普及するようになり、今日に至るまでに飛躍的な進化を遂げてきました。ここでは、NC旋盤について詳しく紹介します。

主な機能と特徴

そもそも旋盤とは、円柱状の加工材料を回転させ、そこにバイト（刃物）を当てて不要な部分を削りとる工作機械です。基本となる右片刃バイトによる旋削加工のほか、穴開け、中ぐり、溝加工、ねじ切りといった加工を行うことができます。
これに対してNC旋盤は数値制御をもとに、あらかじめ設定した手順で数十種類に及ぶバイトを使い分けて自動加工を行うのが特徴です。そして、横や縦、高さの座標軸を通じて高精度で切り込みなどの加工位置を制御できるほか、加工物の材質や目的とする形状に応じて、回転速度や刃物の送り速度を制御することで加工を自在に行うことができます。

主な種類

旋盤で加工を行う際、基本となる右片刃バイトをはじめ、突切りバイトや中ぐりバイトなどを使い分けることで、さまざまな形状を作り出すことができます。こうした複数のバイトを段取り替えなしで連続して用いることができれば、加工の効率を高めることができるほか、加工物の向きを変えたり、異なるバイトを付け替えることで生じかねない加工精度の低下を防ぐことが可能です。

そこでNC旋盤で主流となっているのは、タレットと呼ばれる回転装置に複数のバイトを取り付け、タレットを回転させることで異なるバイトによる加工を可能にしたタイプです。これによって、加工物をチャック（取り付け装置）に固定したまま、一つの工程が完了した後、別の工程を連続して行うことができます。
また、多軸自動旋盤は主軸を複数備えていて、異なる加工を同時に行うことができるため、生産効率の高さが特徴です。一方、単軸自動旋盤は単一の加工を連続して行うのに適しています。加工物を自動で設置するオートローダーを備えていて、同じ形状のものを大量に加工することが可能です。 このほかに特殊なものとして、大きな加工物に対応した正面旋盤や立旋盤、鉄道車両の車輪を加工する車輪旋盤などがあります。

NC旋盤の進化

現状、NC旋盤はコンピュータ制御が進んでいて、NC旋盤イコールCNC旋盤となっています。生産効率を追求する観点から、主軸およびタレットを複数搭載して一回のチャッキング（加工物固定）で複数か所の加工を同時に行うことができる機種が普及しています。
一方、加工精度に関しては、サブミクロンのオーダーに対応した高精度の旋盤が電子機器関連などの精密加工に多数用いられています。また、付属機能として加工物の搬入出や洗浄、計測といった作業までも自動化したものが登場していて、ものづくりの効率化に大きく役立っています。

コネクタとは、電子機器と電線をつなげるための部品です。コネクタを用いることで、簡単に部品同士の接続や切断が可能になり、制御盤を設計しやすくなりました。