従来型および非従来型の機械加工プロセス

機械加工にはさまざまな方法や技術があり、従来型と非従来型に分類されます。生産または製造は、単純に、有用性が低く価値の低い原材料が、不十分な材料特性および貧弱または不規則なサイズによる機能的能力を付与する明確な寸法、形状、および仕上げを備えた、有用性が高く価値のある製品に変換される付加価値プロセスとして定義できます。形を整えて仕上げます。

この記事では、従来型および非従来型の機械加工プロセスとその操作について説明します。

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タイプです:

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、最新の研削盤 (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削されます。 (1) プレーン円筒、(2) 内部円筒、(3) センタレス、(4) サーフェス、(5) オフハンド、(6) 特殊、および (7) 研磨ベルト研削盤は、最も普及しているタイプの一部です。

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。プランニング マシンはシェイパーに似ています。ただし、より長いワークピースを処理できます。一部のプランナーは、50 フィートの長さのピースをカットできます。ワークピースは、切削工具の下を移動する往復動テーブルによって所定の位置に保持されます。各切削ストロークの後、切削ストロークの間静止したままのこのツールは、自動的にワークピースに送り込まれます。

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削、角の丸み付け、歯車の歯の切削には、さまざまな形歯カッターが使用されます。フライス盤にはさまざまなスタイルがあり、次のように分類できます。 (2) ベッドタイプまたは製造機械。 (3) 専用フライス盤。

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)

どんな材料でも、EBM プロセスは微細な穴とスロットをカットするために使用されます。高速電子ビームは、真空チャンバー内のワークピースに集束されます。電子がワークピースに衝突すると、その運動エネルギーが熱に変換され、材料のごく一部が気化します。気体分子との衝突により、電子は真空中で散乱しません。 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）

EDM は、電極として機能するグラファイトまたは軟質金属ツールから高周波電気スパーク放電を誘導することにより、硬化鋼またはカーバイドなどの導電性材料を分解するプロセスです。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。ワークピースは陽極として機能し、陰極として機能するツールから 0.001 ～ 0.030 インチ (0.025 ～ 0.75 ミリメートル) のギャップで分離されます。通常、塩水溶液である電解質は、加圧下で電極間ギャップを横切って注がれ、ワークピースから溶解した金属を洗い流します。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)

アルゴンなどの不活性ガスの荷電原子 (イオン) の流れは、真空中で高エネルギーによって加速され、IBM の固体ワークピースに向けられます。アイテムの表面の原子にエネルギーと運動量を与えることにより、ビームはワークピースから原子を取り除きます。原子がワークピース上の原子クラスターと衝突すると、0.1 ～ 10 個の原子がワークピース材料から除去されます。 IBM は、ほぼすべての材料を精密に加工できるため、半導体産業や非球面レンズの製造に利用されています。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、物質を溶かして溶かさなければならないためエネルギー集約的であるという事実にもかかわらず、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。気化して除去します。ワイヤーを引き抜くためのダイスとして使用されるダイヤモンドのレーザー穴あけは、一般的な用途です。集積回路用のセラミックと基板の穴あけと切断もレーザーを使用して行われます。航空宇宙産業では、CNC 制御のレーザーを使用してプロファイルを切断し、エンジン部品に穴を開けます。

プラズマアーク加工 (PAM)

PAM は、金属を切断するためのプラズマ アークまたはタングステン不活性ガス アークのトーチ技術です。トーチは、高温のイオン化ガス (プラズマ) の高速ジェットを発射します。このジェットは、材料を溶かして移動させることによってワークピースを切断します。プラズマ ゾーンは、20,000° ～ 50,000° F (11,000° ～ 28,000° C) の温度に達することがあります。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)

USM では、振動ツールとワークピースの間の狭い空間を高周波で循環する水スラリー内の砥粒を振動させることにより、ワークピースから材料を除去します。作成されるキャビティのような形状のツールは、約 0.0005 ～ 0.0025 インチ (0.013 ～ 0.062 ミリメートル) (サイクル/秒) の振幅で 19,000 ～ 40,000 ヘルツで振動します。このツールは、ワークピースの表面に対して砥粒を振動させることによって材料を除去します。超音波加工は一般に、導電体または絶縁体である場合とそうでない場合がある硬くて脆い材料を切断するために使用されます。

半導体材料 (ゲルマニウムなど) の切断、彫刻、ガラスへの微細な穴あけ、セラミックや貴石の機械加工は、すべて USM で頻繁に使用されます。超音波ツイストドリルは、超音波ツールが研磨スラリーを必要とせずにワークピースに対して回転する手順の修正版です。このタイプの USM には、80 マイクロメートルほどの小さな穴が開けられています。

化学機械加工 (CHM)

制御された化学作用を使用することにより、この非電気技術は、特定または一般的な場所から金属を除去します。除去する必要のない場所を保護するために、マスキング テープが使用される場合があります。この手順は、金属の印刷および彫刻プレートの作成に使用される手順と似ています。薄い金属部品のブランクを切断するために使用されるケミカル ブランキングと、金属部品の選択されたセクションまたは全体のセクションから金属を除去するために使用されるケミカル ミリングは、2 種類の化学機械加工技術です。

光化学加工 (PCM)

PCM は CHM の一分野であり、写真技術と化学エッチング技術を組み合わせて使用​​し、さまざまな金属、特にステンレス鋼でコンポーネントやデバイスを作成します。

ウォータージェット加工

ウォーター ジェット加工プロセスでは、非常に高い圧力で小さなノズルから水を吹き付けて、ポリマー、石材、紙などの材料を切断します。ウォーター ジェット加工には、他の方法に比べていくつかの利点があります。熱が発生しない、加工中に加工物が歪まない、加工を加工物のどこからでも開始できる、加工前の準備が不要、バリの発生を最小限に抑えることができます。材料除去のペースを改善するために、特に仕上げ作業では研磨剤が時々水に加えられます。このアプローチを使用する場合、オフショア ビジネスは作動流体として塩水を使用します。

さまざまな種類の従来型および非従来型の機械加工プロセスについて説明するこの記事は以上です。読書から多くを得ることを願っています。そうであれば、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!