試作品の品質と信頼性に影響を与える主要因

品質管理はあらゆる試作品にとって重要な側面です。現在、機械化と自動化が産業発展の主流となっています。応用プロセスにおいて、特定部品間の協調や協力不足により、様々な部品から組み立てられた機械装置に問題が生じやすくなっています。原材料仕様、性能、材料使用、機械振動、クランプ圧力や緩み、プロセスシステムの弾性変形、作業員の操作、試験方法、検査員のエラーなどが、すべて加工製品の品質に影響を与えます。

以下は、試作品の品質に影響を与える主要因です。

人的要因

機械機能が複雑化するにつれ、プログラマーとオペレーターのレベルには大きなばらつきがあります。人間は加工システムの操作において重要な役割を果たします。マシンオペレーターは高度な操作・プログラミングスキルを持つ必要があります。これはコンピュータの活用と組み合わせることで、コンピュータの最大活用を保証します。そのためには、オペレーターが装置の性能に精通している必要があります。オペレーターが装置性能を十分に理解していないと、誤った操作を行い、機械部品の摩耗を加速させ、さらには機械損傷を引き起こす恐れがあります。

したがって、多額の維持費と長いメンテナンス時間が必要になります。装置の元の精度を回復するには、工作機械オペレーターが工作機械マニュアルとその操作上の注意事項を理解・習得し、文明的生産と安全加工を行う必要があります。全加工・生産要員のスキル研修を強化し、第一・第二加工ポジションを合理的に配置し、要員の品質意識と仕事への責任感を高める必要があります。品質意識と責任感が高い人が、高品質な試作品を生み出します。（関連記事：機械加工工場の管理がいかに重要か）

設備（マシン）

完全な加工システムは、マシン、ワーク、治具、工具で構成されます。加工精度はプロセスシステム全体の精度に関係します。プロセスシステムの様々な誤差は、異なる条件下で異なる形で加工公差として反映されます。

マシン精度は試作品部品の品質に影響する重要な要因です。マシン精度が悪い、一部の部品が損傷している、または各部の隙間調整が不適切な場合、試作品加工中に様々な欠陥が現れます。

したがって、適切な工具角度、適切な切削条件、加工方法を選ぶだけでなく、マシン精度が加工品質に与える影響を理解する必要があります。マシンのメンテナンスは、試作品の加工品質と生産効率に直接影響します。作業精度を確保し寿命を延ばすため、すべてのマシンを適切にメンテナンスしなければなりません。

加工方法

加工方法は多数ありますが、切削加工が最も一般的です。切削プロセスでは、ワークは力と熱の変化を受け、金属材料の物理的・機械的特性がわずかに硬化するため、工具選択が重要な役割を果たします。

通常、工具材料は加工対象のワーク材料に応じて選択すべきです。そうでなければ、ワーク表面に工具に関連するトゲが形成され、ワークの粗さが増し、表面品質が低下しやすくなります。（関連記事：異なる材料の機械加工部品に適した工具の選び方）

第二の加工品質要因は、加工で使用される潤滑と切削量です。不良な潤滑は熱の蓄積を招き、部品変形を引き起こし、部品品質を低下させます。

加工プロセスにおいて、加工システムは切削プロセス全体の総指揮です。すべての加工プロセスはシステムに従って実行されるため、加工システムの精度と剛性も加工品質に影響する主要因の一つです。

加工手配の2原則：

加工分散： 複数のプロセスで複雑な部品を製造し、複数のマシンで加工に分割する。

加工集中： 複合機能を持つマシン（複合旋削フライス、レーザー超音波振動加工、研削、5軸連動など）を使用し、すべてのプロセスを1台のマシンで完結させる。

ワーク構造の分析に基づき、異なる加工方法を採用することも、加工品質に影響する重要な要因です。

材料

被加工材料は通常、プラスチックと金属に分類されます。各材料には固有の特性があります。加工時にワークの要件と用途に応じて適切な材料を選択することも非常に重要です。材料は部品の一貫性を維持し、同一品質を確保できるものでなければなりません。そうでなければ、試作品の各部品の品質が異なってしまいます。また、プラスチック試作品の硬化過程で、いかなる部品変形も生じてはなりません。これらは部品品質をチェックする際に考慮すべき機能の一部です。（関連記事：CNC加工のための材料選定ガイド）

検査

マシンがワークの加工を終えた後、検査は顧客への納品前の最後の重要なステップです。

機械加工検査で一般的に注意すべき2側面：

1. 検査手順

検査プロセスと関連規定、システム、基準などを含みます。一般的に、検査手順は生産プロセス中の介入位置と方法であり、初回検査、自己検査、相互検査、専任検査などを含みます。

2. 検査方法

どう検査し、何の基準で検査するかを指します。機械加工部品の検査は通常、機械図面に従って実施され、検査機器と測定工具を通じて製品を判定します。

従来の加工検査とより現代的な加工検査

従来の機械加工検査機器には、マイクロメータ、ダイヤルゲージ、ノギス、平定規、直角定規、水平器、各種プラグゲージ、リングゲージなどがあります。より現代的な機械加工検査機器には、光学コリメータ、投影機、三次元測定機、経緯儀、レーザー検出器などがあります。

合格した機械製品検査員は、単位製品に関連する検査機器と測定工具の知識を習得している必要があります。

加工プロセスにおいて、加工品質を管理するには、加工品質が要求を満たせない様々な影響因子を理解・分析し、効果的な技術的対策を講じて克服する必要があります。（チェックページへのリンク）

結論

現代の生産レベルの継続的な向上に伴い、加工製品の品質要求はますます高まっています。品質を総合的に管理する対策を講じることで、最終的に設備の寿命と耐用年数を向上させる目的を達成でき、加工プロセスにおいて経済効果と省エネを両立できます。同時に、加工品質を保証することで、加工産業の長期的かつ安定した発展を促進できます。