加工プロセスと工作機械を理解する

機械加工は、材料 (通常は金属) を特定の最終的な形状とサイズに切断する制御された材料除去技術です。除去製造とは、材料の制御された追加を含む付加製造とは対照的に、この共通パターンを持つ手順を指します。このフレーズの「制御された」要素の正確な意味はさまざまですが、工作機械の使用を伴うことがよくあります。

機械加工は多くの金属製品の製造に使用されますが、木材、プラスチック、セラミック、複合材などの他の材料の製造にも使用できます。マシニストは、機械加工を専門とする人です。機械工場は、機械加工が行われる部屋、建物、または会社です。コンピュータ数値制御 (CNC) は、コンピューターを使用してミル、旋盤、およびその他の切削機器の動きと操作を制御し、多くの最新の機械加工に利用されています。これにより、CNC マシンを無人で稼働できるようになるため、効率が向上し、機械工場の人件費が削減されます。

この記事では、機械加工プロセスの定義、アプリケーション、目的と機能、図、種類、操作、作業、長所と短所を知ることができます。また、工作機械という用語についても紹介します。

機械加工とは?

機械加工とは、材料を特定の形状とサイズに成形およびサイジングするプロセスです。通常、機械加工は金属加工に関連しますが、木材、プラスチック、セラミック、石、およびその他の材料の製造を指すこともあります。特定の目的のために特定の形状に成形したい原材料がある場合は、機械加工手順を使用してそれを行います。ナットとボルト、車両部品、フランジ、ドリル ビット、プラーク、およびさまざまな業界で使用されるその他のさまざまな機器や物は、機械加工製品の例です。

機械加工は、作業面に押し出される切削工具を使用して、準備されたブランクからチップの形で余分な材料を徐々に除去することにより、適切な寸法と表面研磨にタスクが作成される重要な仕上げ技術と見なすこともできます。 （秒）。工作機械は、チップの形で余分な材料を除去して、製品のサイズ、形状、加工を目的の精度にする動力駆動装置です。旋盤、ボール盤、シェーピングマシン、かんな盤など。これらは工作機械の例です。最後に、工作物の表面の材料を除去するために、切削工具が使用されます。操作を実行するには、ワークピースよりも硬くする必要があります。切削工具は 2 つのカテゴリに分類されます。シングルポイントとマルチポイント。

目的

ギア、ベアリング、クラッチ、工具、ねじ、ナットなどのほとんどの技術部品は、適切に機能するために、寸法と形状の正確さ、および適切な表面研磨を必要とします。たとえば、鋳造や鍛造などの実行技術では、必要な精度と研磨を達成することはできません。ブランクとして知られるこのような準備された部品は、機械加工と研削によって達成される半仕上げと仕上げを必要とします。研削は本質的に機械加工と同じです。高度な精度と研磨による機械加工により、製品は次のことが可能になります。 • 機能要件を満たす • 性能を向上させる • 耐用年数を延ばす。

工作機械の図は次のとおりです。

機械加工の種類

加工工程は2つに分類されます。従来型および非従来型の機械加工プロセス。

従来の機械加工:

従来の機械加工プロセスは、従来の方法を使用して機械加工を行うプロセス、つまり高度な方法を使用しないプロセスです。そのため、この加工方法は従来の機械加工としても知られています。この機械加工では、テーパー加工用の旋盤のテーパー ツールなどの鋭利な切削工具が使用されます。以下は、従来の機械加工プロセスの種類とその操作です。

旋盤

エンジン旋盤として知られる横型金属旋盤は、すべての工作機械の中で最も重要です。その主要な機械的原理の多くは他の工作機械の設計に組み込まれており、他のすべての工作機械の父となっています。エンジン旋盤は、旋削、面削、穴あけなど、さまざまな加工ができる簡易工作機械です。シングルポイント切削工具で回転および穴あけします。旋削手順には、ストレートまたはテーパー付きの円筒形、溝、肩、およびねじ山を旋削すること、ならびに円筒片の端部の平らな面に面することが含まれ、チップの形でワークピースの外径から余分な金属を切削する必要があります。穴あけ、中ぐり、リーマ加工、カウンターボーリング、皿穴加工、シングルポイント ツールまたはタップによるねじ切りなど、最も一般的な穴加工操作は、内部円筒操作に含まれます。

研削盤

研削盤は、研削砥石または研磨ベルトとも呼ばれる回転砥石を使用して、金属部品から微細な切りくずを除去します。すべての基本的な機械加工技術の中で最も正確なのは研削です。硬質または軟質のアイテムは、最新の研磨機 (0.0025 ミリメートル) を使用してプラスまたはマイナス 0.0001 インチの公差まで研磨されます。

シェイパーとプレーナー

シングルポイント ツールは、成形および計画作業中に平面、溝、ショルダー、T スロット、および角度のある面を機械加工するために使用されます。最大のシェイパーは、最大 36 インチの長さのコンポーネントを処理でき、36 インチの切断ストロークを持ちます。シェイパーの切削工具が振動し、前進ストロークで切削し、後退ストロークで工作物を工具に向かって自動的に送ります。

フライス盤

これらのタイプの機械加工プロセスでは、ワークピースは、金属を切削するフライス盤のフライスカッターと呼ばれる回転切削工具に当てられます。幅広いフライス加工作業のために、さまざまな形状とサイズのカッターが提供されています。平面、溝、肩、傾斜面、ダブテール、T スロットはすべてフライス盤で切削されます。凹型や凸型の溝の切断、角の丸み付け、歯車の歯の切断には、さまざまな成形歯カッターが使用されます。

ボール盤

ドリル プレスとしても知られるボール盤は、ツイスト ドリルを使用して金属に穴を開けます。また、他のさまざまな切削工具を使用して、リーマ加工、中ぐり加工、ザグリ加工、皿穴加工、タッピング アタッチメントを使用しためねじのタッピングなどの基本的な穴加工操作を実行します。

プレス

せん断、ブランキング、成形、絞り、曲げ、鍛造、コイニング、据込み、フランジ加工、圧搾、およびハンマー加工は、金属部品の製造に使用される操作の一部です。これらのすべての操作には、アンビルまたはベースに押し付けられる可動ラムを備えたプレス機が必要です。重力、機械的接続、油圧または空圧システムをすべて使用して、移動ラムに電力を供給できます。

従来とは異なる機械加工:

従来の機械加工プロセスは、工具は工作物よりも頑丈であるという考えに基づいています。ただし、一部の材料は硬すぎたり脆すぎたりするため、従来のプロセスでは機械加工できません。たとえば、航空エンジンでの非常に硬いニッケルベースおよびチタン合金の使用は、非伝統的な機械加工技術、特に「電気的方法」への関心を引き起こしました。以下は、さまざまなタイプの従来にない機械加工技術です:

電子ビーム加工 (EBM)

EBM は、最大 0.250 インチ (6.25 mm) の厚さの材料に、直径 0.001 インチ (0.025 mm) の小さな穴または 0.001 インチの狭いスロットを切断できます。半導体部門では、EBM は光光学製造方法の代替としても採用されています。

放電加工（EDM）

電極とワークピースは誘電性液体に浸され、送り機構が電極とワークピース間の火花ギャップを 0.0005 ～ 0.020 インチ (0.013 ～ 0.5 ミリメートル) に維持します。粒子は、火花放電がワークピースの小さな粒子を溶かすか蒸発させるにつれて洗い流され、電極が前進します。この手順は、実質的にあらゆる形状の金型、金型、穴、スロット、およびキャビティを機械加工するために使用されます。正確ですが遅いです。

電解加工（ECM）

ECM は電気めっきを逆に複製します。このプロセスでは、電解セル内で制御された速度で直流電流を使用してワークピースから金属を溶解します。一定の間隔を維持するために、一方の電極が他方の電極に近づくにつれて、アノード ワークピースは相補的な形状に機械加工されます。ツールの摩耗がないこと、およびより柔らかいカソード ツールでより硬いワークピースを処理できることは、ECM の 2 つの利点です。 ECM は、航空機エンジンや自動車産業で、バリ取り、小さな穴あけ、非常に硬いタービン ブレードの機械加工などに使用されています。

イオンビーム加工 (IBM)

IBM は、ほぼすべての材料の精密な機械加工を可能にするため、半導体業界と非球面レンズの製造で利用されています。接着性を向上させるための表面のテクスチャリング、レーザー ミラーなどのデバイス上でのアトミック クリーンな表面の生成、薄いコーティングの厚さの変更はすべて、この技術がどのように使用されているかの例です。

レーザー加工（LM）

LM は、強力なレーザー ビームで材料を溶融および気化させることを含む、金属または耐火材料を切断するための技術です。レーザーによる穴あけは、標準的な方法では処理するには強すぎる材料に微細な穴 (0.005 から 0.05 インチ [0.13 から 1.3 ミリ]) をあけるために使用されます。

プラズマアーク加工 (PAM)

酸素アセチレントーチではうまく切断できないものも含め、ほとんどの金属はこの方法で切断できます。 PAM 技術は、頑丈なトーチを使用して、最大 6 インチ (15 cm) の厚さのアルミニウム合金と最大 4 インチ (10 cm) の厚さのステンレス鋼を切断するために使用されています。平板のプロファイル切断、ステンレス鋼の溝切断、旋盤での大型の硬化鋼旋削はすべて、この手順の用途です。

従来とは異なる機械加工プロセスのその他の方法には、次のものがあります。

• 超音波加工 (USM)
• 化学機械加工 (CHM)
• 光化学加工 (PCM)
• ウォータージェット加工

機械加工プロセスの仕組みについては、以下のビデオをご覧ください:

従来型および非従来型の機械加工プロセスの長所と短所

従来の機械加工の利点

以下は、機械加工プロセスの利点の一部です。

• 高レベルの表面仕上げを得ることはほとんど不可能です。
• 機械加工は、木材、プラスチック、複合材、セラミックなど、さまざまな素材に対して行われます。
• ねじ山、非常に真っ直ぐなエッジ、正確な丸穴、およびその他の幾何学的側面はすべて実現可能です。
• 寸法精度が優れています。

従来の機械加工の欠点

以下は、機械加工プロセスの制限事項です。

• オペレーターの効率によって、製造されるコンポーネントの正確性が決まります。
• 製造には一貫性がありません。その結果、コンポーネントの完全な検査が必要になります。
• オペレーターの要件により、出力レートが低下しています。
• 大量の人員が従事するため、労働問題は深刻になるでしょう。
• 放物線曲率コンポーネントやキュービクル曲率コンポーネントなどの複雑な形状の製造は困難です。
• コンポーネントの頻繁な設計変更は、現在のレイアウトでは対応できません。

従来とは異なる機械加工プロセスの利点

以下は、従来の加工方法の利点です:

• 高レベルの精度と表面仕上げを備えています。
• 物理的なツールを使用しないため、ツールの摩耗はありません。
• 小さなチップはもちろん、チップも作りません。
• 動作中は静かです。
• 簡単に自動化できます。
• あらゆる複雑な形状を加工できます。

従来とは異なる機械加工プロセスの欠点

以下は、従来とは異なる機械加工の制限です:

• 初期費用またはセットアップ費用が高い。
• 高度な能力を持った労働力が必要です。
• 金属除去率が低くなります。
• 機械加工にはより多くの力が必要です。
• 大規模な製造業者にとっては費用対効果が高くありません。

結論

機械加工プロセスまたは工作機械は、従来のプロセスと非従来のプロセスに分類されます。従来とは異なる機械加工の新しい方法であり、従来とは機械加工の古い方法であり、旋削、穴あけ、研削、成形、計画などにリストされています。この記事では、定義、アプリケーション、目的、図、種類、操作、機械加工プロセスの長所と短所について説明しています。

読書から多くのことを学べることを願っています。もしそうなら、親切に他の学生と共有してください。読んでくれてありがとう。また会いましょう!