加工学

機械加工の基礎：レーザー溶接

レーザー溶接は、指向性と集光性に優れたレーザー光を熱源として利用し、金属などの材料を溶融させて接合する、高エネルギービーム溶接の一種です。その最大の特徴は、極めて高いエネルギー密度を、微小な一点に集中させることができる点にあります。この原理により、レーザー溶接は、従来のアーク溶接などでは達成が困難であった、高速、高精度、そして低ひずみという、多くの優れた特性を同時に実現します。自動車のボディ生産から、スマートフォンの内部にある微細な電子部品の接合まで、現代の最先端のものづくりにおいて、その応用範囲は急速に拡大しています。

機械加工の基礎：TIG溶接

TIG溶接は、アーク溶接の一種であり、電極に、高融点金属であるタングステンを用いることを最大の特徴とします。TIGとは、Tungsten Inert Gasの頭文字をとったもので、その名の通り、タングステン電極と、アルゴンなどの不活性ガス（Inert Gas）を組み合わせて行う溶接法です。一般的なアーク溶接では、電極自身が溶けて溶接金属の一部となる消耗式の電極を用いますが、TIG溶接で用いるタングステン電極は、アーク放電の熱源となるだけで、基本的には溶融しません。この非消耗式電極を用いるという点が、TIG溶接に、他の溶接法にはない、卓越した精密性と高品質をもたらす、最も本質的な原理です。その仕上がりの美しさと信頼性の高さから、溶接の最高峰とも言える技術です。

機械加工の基礎：ホブ加工

ホブ加工は、ホブと呼ばれる、ねじ状の切削工具を用いて、創成法という原理に基づき、歯車を削り出す加工法です。現代において、平歯車やはすば歯車といった、最も広く使われる円筒歯車を、高精度かつ高能率で大量生産するための、最も代表的な歯切り技術です。歯車の歯形は、インボリュート曲線と呼ばれる、極めて精密な幾何学的曲線でなければ、滑らかな動力伝達は実現できません。ホブ加工は、工具で歯の形状を単純に「写し取る」のではなく、工具と工作物の巧妙な運動の組み合わせによって、この複雑なインボリュート歯形を、あたかも「創り出す」ようにして加工する点に、その最大の本質があります。

機械加工の基礎：エンドミル加工

エンドミル加工は、エンドミルと呼ばれる、外周と底面の双方に切れ刃を持つ棒状の回転工具を用いて、工作物を削り出すフライス加工の一種です。その最大の特徴は、工具の側面と底面の両方を切削に利用できる、極めて高い汎用性にあります。この特性により、単純な平面や溝の加工はもちろん、金型のような複雑な三次元形状に至るまで、ありとあらゆる形状を創り出すことが可能です。エンドミル加工は、コンピュータ数値制御装置（CNC）を備えたマシニングセンタの登場と共に飛躍的に発展し、現代の機械加工、特に金型製作や試作品加工、航空機部品加工において、最も中心的で不可欠な技術となっています。

機械加工の基礎：圧接

圧接は、接合したい二つの金属部材に、強い機械的な圧力を加えて、塑性変形させながら密着させることで、原子レベルで結合させる接合技術の総称です。溶接棒のような溶加材を一切用いず、多くの場合、母材を溶融させることなく固体状態のまま接合するのが最大の特徴です。

機械加工の基礎：スポット溶接

スポット溶接は、接合したい二枚の金属板を重ね合わせ、一対の電極で加圧しながら、極めて大きな電流を短時間流すことで、その接触部に発生する抵抗熱を利用して、金属を局部的に溶融させ、点状に接合する抵抗溶接の一種です。その最大の応用分野は自動車のボディ生産であり、一台の自動車を組み立てるために、数千点ものスポット溶接が、ロボットによって猛烈なスピードで打たれています。この技術なくして、現代の自動車の大量生産は成り立ちません。

機械加工の基礎：溶射

溶射は、金属やセラミックス、サーメットといった様々な材料を、溶融あるいはそれに近い軟化状態まで加熱し、高速のガス流によって霧状にして加速させ、対象物（母材）の表面に吹き付けて、皮膜を形成させる表面改質技術の総称です。その本質は、あたかも「溶けた材料でスプレー塗装」をするように、母材の表面に、母材とは全く異なる機能を持つ新しい材料の層を積層させることにあります。これにより、母材が本来持たない、耐摩耗性、耐食性、耐熱性、電気絶縁性といった、高度な機能性を表面に付与することができます。

機械加工の要素：ブローチ加工

ブローチ加工は、ブローチと呼ばれる、多数の切れ刃が直線状に連なった長尺の切削工具を用いて、工作物の内面あるいは外面を、工具の一回の直線通過のみで目的の形状に仕上げる、極めて高能率な機械加工法です。その最大の特徴は、荒加工、中仕上げ加工、そして仕上げ加工という、通常は複数の工程を必要とする作業を、ブローチ工具の一回の引き抜き、あるいは押し込み動作だけで完了させてしまう、圧倒的な生産性にあります。この「ワンパス」あるいは「ワンストローク」の加工は、特に自動車産業をはじめとする大量生産の分野において、キー溝やスプラインといった、複雑な内面形状を、高い精度で、かつ驚異的な速さで製造するための、不可欠な基幹技術となっています。

機械加工の基礎：引き抜き加工

引き抜き加工は、ダイスと呼ばれる、先端が絞られた形状の穴を持つ工具に、金属の棒や管、線といった素材を通し、その先端を引くことで、素材の断面積を減少させ、同時に長さを増加させる塑性加工法の一種です。この加工は、ほとんどの場合、材料を加熱しない冷間で行われます。その本質は、素材を後方から「押す」押出し加工とは対照的に、前方から「引く」という引張力を主な駆動力とする点にあります。この単純な原理により、引き抜き加工で製造された製品は、優れた寸法精度、美しい表面、そして加工硬化による高い強度という、多くの優れた特性を併せ持ちます。

機械加工の基礎：リーマ加工

リーマ加工は、ドリルなどであけられた既存の穴を、リーマと呼ばれる専用の回転工具を用いて、わずかに削り広げることで、極めて高い寸法精度と滑らかな仕上げ面を得るための仕上げ加工です。自ら穴をあける能力はなく、あくまで既存の穴の品質を最終的に完成させることを目的とします。

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