日本は機械工業が盛んであり、世界でもトップクラスの技術を誇っています。その産業を支えるのが、製品を作るための機械であるといえます。さまざまな工程の作業を経て製品は作られますが、その工程ひとつひとつに、それぞれの作業を行う「工作機械」が働いています。ここでは、多種多様な「工作機械」の種類について紹介いたしましょう。
1.工作機械の定義と大分類
日常的に私たちが使用する製品の製造の際には、さまざまな機械を使用されています。たとえば機械で材料に穴をあけたり磨き上げたりと、製品の小さな部品からボディーに至るまで、工作機械によって作られます。この工作機械とはどのような機械であるのかについて紹介いたしましょう。
1-1.工作機械の定義
私たちの生活の中にあふれているさまざまな製品は、多くの部品から成り立っています。その部品の多くは、原料を削ったり、穴をあけたりして作られています。そのような加工をするための機械を「工作機械」と呼びます。
日本工業規格(JIS)では、工作機械を「主として金属の工作物を、切削・研削などによって、又は電気・その他のエネルギーを利用して、不要な部分を取り除き、所要の形状に作り上げる機械」と定義しています。ただし、使用中に機械を手で持って使うものなどは除外しています。また狭義では金属切削工作機械であるとも定められています。
つまり、「工作機械」とは、金属・プラスチック・ガラスなどの材料を、「除去加工」して、製品に求められる形や大きさの部品を作るために使用する機械のことです。ですから、せん断・曲げ・プレスは除去作業ではないため、それを行うための機械は「工作機械」とは呼びません。
また、DIYで使用するインパクトドライバーやグラインダーなどは手で持って使用するため、これも工作機械とは呼びません。
1-2.工作機械の大きな分類
工作機械は大きく分けて「汎用工作機械」と「NC工作機械」の2つに分けられます。それらはどのような機械なのでしょうか。
汎用工作機械とは、作業員がハンドルなどを操作することによって操作する機械です。それに対して、NC機械とは、コンピューターなどの制御によって自動運転する機械です（NCとは、「数値制御」を意味する“Numerically Control”の略）。現在では、大量生産や正確な製造が求められていますので、工作機械の多くがNC工作機械となっています。
2.工作機械の種類
製品は、数多くの大切な部品からできており、その部品を製造するために「工作機械」が作動しています。工作機械は、その作業の内容や構造によって、いくつかの種類に分けることができます。どのような工作機械があるのか、次に工作機械を種類別に紹介してまいりましょう。
2-1.旋盤
工作機械の中でも、最も用いられている機種の1つです。材料を回転させて、そこに工具を当て、円柱の形に穴をあける工作機械です。
加工方法には以下のようなものがあります。
・外側から削って、必要な太さにする「外丸削り」
・円錐状の工作物を、必要な大きさになるまで外側を削る「テーパ削り」
・工作物を筒状に中の部分を削っていく「中ぐり」
・回転物の中心点にドリルを当てて穴をあける「穴あけ」
・工作物を回転させ、ネジがはめられる溝を作る「ネジ切り」
・工作物を、製品として用いる部分だけを切り取る「突切り」
2-2.ボール盤
ボール盤とは、工作物を固定させ、それに回転させたドリルなどを当てて、穴をあける加工をするための工作機械です。加工方法として「リーマ仕上げ」や「ねじ立て」などがあります。
2-3.中ぐり盤
ボール盤などで工作物に開けた穴の大きさを、さらに大きくしたり、より深い穴を開けたりするときに使用します。通常の機械では開けられない大きさや深さの穴を開けるのに役立ちます。
2-4.フライス盤
フライス工具と呼ばれる道具を回転させて、本体テーブルを自在に動かすことで、工作物を切ったり削ったりして、平面や段差をつける機械です。旋盤とは、刃物が回転するかどうかの違いがあります。
2-5.研削盤
仕上げの段階で、工作物に回転する砥石を当てることで、表面を削ってきれいにする機械です。表面をきれいにできるため、精度の高い加工を可能としています。研削盤は外面を削る「円筒研削盤」、内面を削る「内面研削盤」、平面を削る「平面研削盤」に分かれます。
2-6.歯切り盤
機械の動力を伝える部品として歯車があります。歯切り盤は、そのようなさまざまな歯車を作るための機械です。作る歯車ごとに、使用する歯切り盤の種類が異なります。平歯車・はすば歯車・ウォーム歯車を作るときにはホブ盤を使用します。
円筒形の内側に作る歯車（内歯車）や、平歯車と直線状の歯車がセットの「ラックアンドピニオン」を作るときにはギヤシェーパーを使用します。
2-7.マシニングセンタ
マシニングセンタは、NC工作機械の一種です。この機械は「ATC」と呼ばれる「自動工具交換装置（Automatic Tool Changer）」を搭載しています。自動で複数の工具を取り替えることで、スムーズに複数の工程をこなせる、新しい工作機械といえるでしょう。中ぐりやフライス削り・穴あけ・ネジ立てなどの加工をまとめて行うことができ、作業員が工具を取り替える必要がないため、大量生産をスピーディーに行うことができるのが特徴です。
2-8.ターニングセンタ
ターニングセンタは、旋盤を複合化させたNC工作機械です。NC旋盤に、複数の工具を自動で交換できる機能をもちます。フライス削り、穴あけなどの加工を自動で行えるのがこの機械の良さといえるでしょう。
この機械は、加工における位置ずれが少ないために、加工精度の高い作業が可能です。それにより加工の集約が実現し、工程の簡素化、納期の短縮が可能となったため、最近ではこの機械へのニーズが高まり、需要は今後も増えていくでしょう。
2-9.放電加工機
工作物に放電をして表面を溶かすことによって、必要な形に加工する形態の機械を、放電加工機といいます。液体の中で電極を工作物に近づけ、1秒に1000～1万回の放電を繰り返しながら工作物の表面の溶けた金属を飛ばして削っていきます。
この方法は、マイクロメートル単位で加工ができるため、微細なレベルの加工が可能です。それにより複雑な形状のものも加工が可能であり、その大きさは問いません。そして、この工法は、工具を直接押し当てて加工しないため、工具や工作物の熱変形や外圧による変形はありません。
現在ではレーザーを利用した「レーザー加工機」や、超音波を工作物に当てて削る「超音波加工機」も活躍しており、今後も注目され続けるでしょう。
3.まとめ
私たちの身の回りに多く存在する製品のほとんどは、工作機械によって作られた部品を数多く組み合わせて作られたものであり、工作機械の存在によって、私たちの今の生活が便利なものとなっているといっても過言ではありません。改めて日本の技術水準の高さに驚かされます。また、これからの技術の進歩も楽しみですね。
「サンユープロジェクト株式会社」では、このような日本の産業を支える工作機械を、法人様向けに販売を行っております。工作機械の導入や買い替え、新規での計画などございましたら、お気軽にお問い合わせください。誠意をもってお応えさせていただきます。