機械エンジニアリングの基礎 | ページ 7

機械加工の基礎：プレス加工

プレス加工は、対になった金型の間に、板状の金属材料（被加工材）を置き、プレス機械を用いて強大な力を加えることで、材料を金型の形状通りに塑性変形させる加工法です。スタンピングとも呼ばれます。その本質は、金型という「形状の母」を、被加工材という「素材」に、プレス機械という「力」で押し付け、その形状を極めて高い精度で、かつ、一瞬のうちに転写することにあります。この圧倒的な生産性の高さから、自動車のボディパネルや、家電製品の筐体、飲料缶、そしてスマートフォンの内部にある微細な電子部品に至るまで、私たちの身の回りにある、ほとんど全ての板金製品の大量生産を支える、根幹的な製造技術です。

機械加工の基礎：ダイカスト

ダイカストは、アルミニウムや亜鉛といった、融点の低い非鉄金属を溶かした溶湯を、金型と呼ばれる精密な鋼製の鋳型の中に、高圧かつ高速で射出して、鋳物を製造する鋳造法の一種です。ダイキャストとも呼ばれます。プラスチックの射出成形（インジェクションモールディング）の、金属版と考えると理解しやすいでしょう。この「高圧・高速で射出する」という原理により、ダイカストは、他の鋳造法では達成が困難な、極めて高い寸法精度、滑らかで美しい鋳肌、そして薄肉形状の成形を、驚異的な生産性で実現します。

機械要素の基礎：ワッシャー

ワッシャーは、ボルトやねじといった締結部品と共に使用される、中央に穴のあいた薄い円盤状の機械要素です。座金とも呼ばれます。その単純な形状から、単に「部品の脱落を防ぐための部品」あるいは「穴を隠すための飾り」と見なされることも少なくありません。しかし、工学的な視点から見ると、ワッシャーは、締結部の信頼性と耐久性を確保するために、極めて重要で、かつ、多岐にわたる機能的役割を担っています。

機械加工の基礎：中ぐり加工

中ぐり加工は、ドリルなどであけられた既存の穴を、バイトと呼ばれる単一の切れ刃を持つ切削工具を用いて、内側から削り広げる機械加工法です。ボーリングとも呼ばれます。その最大の目的は、単に穴を大きくすることではありません。ドリルであけられた穴が持つ、わずかな「位置のずれ」「形状の歪み」「傾き」といった幾何学的な誤差を修正し、極めて高い真円度、真直度、そして位置精度を持つ、真の円筒穴を創り出すことにあります。エンジンブロックのシリンダーや、ベアリングがはまるハウジングなど、機械の性能を決定づける重要な穴の最終的な品質を保証するための、不可欠な精密加工技術です。

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、円筒状の歯車素材から歯形を削り出す歯切り加工の一種であり、現代の機械産業において最も広く普及している歯車製造プロセスです。自動車のトランスミッション、産業用ロボットの関節、風力発電機の増速機など、動力を伝達するあらゆる機械装置において、ホブ加工によって製造された歯車が稼働しています。この加工法が圧倒的なシェアを持つ理由は、その生産性の高さと柔軟性にあります。一つの工具で歯数の異なる歯車を加工できるという創成加工の原理に基づいており、平歯車だけでなく、はすば歯車やウォームホイールなど、多様な種類の歯車を連続的に生み出すことが可能です。

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。

機械要素の基礎：平行軸式減速機

平行軸式減速機は、電動モーターなどの原動機から入力される高速・低トルクの回転を、歯車の組み合わせによって低速・高トルクの回転に変換して出力するための、機械装置です。その名の通り、入力軸と出力軸が互いに平行に配置されているのが最大の特徴であり、数ある減速機の形式の中で、最も構造がシンプルで、広く普及しています。

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。

機械要素の基礎：ポンプ

ポンプは、液体や気体といった流体に、羽根車やピストンの運動を通じて機械的なエネルギーを与え、それを圧力や速度のエネルギーに変換することで、流体を低い場所から高い場所へ、あるいは低い圧力の場所から高い圧力の場所へと輸送する機械です。その役割は、人体の心臓が血液を全身に送り出すのと同様に、あらゆる流体システムの根幹をなすものであり、私たちの生活や産業活動に不可欠な存在です。

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。

機械材料の基礎：チタン酸バリウム

チタン酸バリウムは、バリウム、チタン、そして酸素から構成される、化学式BaTiO₃で表される人工のセラミックス材料です。その最大の特徴は、強誘電性と呼ばれる特異な性質を持ち、それによってもたらされる極めて高い誘電率にあります。この性質により、チタン酸バリウムは、現代の電子機器に不可欠な積層セラミックコンデンサ（MLCC）の最重要材料として、エレクトロニクス産業を根底から支えています。

機械材料の基礎：サイアロン

サイアロンは、窒化ケイ素（Si₃N₄）を母体として、その結晶構造の中に、アルミニウムと酸素を原子レベルで取り込ませた、先進的なエンジニアリングセラミックスです。その名称は、構成元素であるSi（ケイ素）、Al（アルミニウム）、O（酸素）、そしてN（窒素）の頭文字を組み合わせたもので、材料の成り立ちそのものを表しています。

スポンサーリンク

次のページ

1 … 6 7 8 … 14