機械加工

けがきとは、機械加工の第一工程として、工作物の表面に加工の基準となる線や点を作図する作業です。設計図面に描かれた二次元の幾何学情報を、実体である三次元の素材表面に物理的に転写するプロセスであり、これから行われる切削や研削、穴あけといった除去加工のガイドラインとなる極めて重要な工程です。建設現場における墨出しに相当しますが、機械加工におけるけがきは、ミクロン単位からミリ単位の精度が要求される点で、より緻密な寸法管理能力が求められます。NC工作機械やマシニングセンタが普及した現代においても、試作品の製作、鋳造品の加工、治具の製作、あるいは機械の修理・メンテナンスといった非量産分野において、けがきは決して省略できない基盤技術です。また、NC加工の前段階として、素材の取り代を確認したり、加工原点を設定したりするための目安としても機能します。

鋸切断加工は、複数の切れ刃を持つ工具である鋸刃を用いて、金属材料を物理的に削り取りながら切断する、除去加工の一種です。ものづくりの工程において、素材である丸棒や角材、パイプなどを必要な長さに切り出す「材料取り」あるいは「ブランク加工」と呼ばれる最初の工程を担う、極めて重要な基礎技術です。一般的に切断というと、単に物を分離する単純作業と思われがちですが、工学的な視点で見ると、それは旋削やフライス削りと全く同じ切削理論に基づく高度な機械加工プロセスです。特に、鋸切断は、他の切断方法と比較して、切り代と呼ばれる材料のロスが極めて少なく、かつ熱による変質が少ないという優れた特徴を持っています。

研削加工は、高速で回転する研削砥石を工作物に押し当て、その表面を微小な切りくずとして削り取ることで、所定の形状、寸法、そして表面粗さに仕上げる除去加工法です。機械加工の分類においては、旋削やフライス削りと同じく切削加工の一種に属しますが、その物理的なメカニズムや適用領域は、一般的な刃物による加工とは大きく異なります。

超仕上げは、金属加工の最終工程において、工作物の表面粗さを極限まで向上させ、同時に真円度などの幾何学的な形状精度を改善し、さらには前工程である研削加工によって生じた表面の変質層を除去するために用いられる精密加工法です。英語ではスーパーフィニッシング、またはマイクロフィニッシングと呼ばれます。砥石と呼ばれる固定砥粒工具を、工作物の表面に比較的低い圧力で押し当てながら、工作物の回転運動に加えて、砥石自身に微細かつ高速な振動、すなわち揺動運動を与えることに特徴があります。この複合的な運動により、砥粒は工作物表面上で複雑な正弦曲線を描き、方向性のない網目状の研磨痕、いわゆるクロスハッチを形成します。

センタレス研削は、円筒研削の一種でありながら、工作物を支持するための「センタ穴」や「チャック」を一切必要としない、極めてユニークかつ高能率な精密加工法です。心なし研削とも呼ばれます。一般的な円筒研削が、工作物の中心を機械的に拘束して回転させるのに対し、センタレス研削は、工作物の外周面そのものを基準として位置決めし、自律的に真円度を高めていくという、創成加工に近い性質を持っています。この特徴により、細長いピンや小さなローラー、あるいは脆いセラミックス材料など、従来の研削法では固定が困難な部品であっても、サブミクロンオーダーの寸法精度と真円度で、驚異的な速度で大量生産することを可能にしています。

ローレット加工は、主に金属製の円筒状または円盤状の工作物の表面に、微細な凹凸のパターンを意図的に形成する加工法です。一般には、ナーリングとも呼ばれます。この加工の最も主要な工学的な目的は、滑り止め（グリップ）機能の付与です。手で操作する工具の取っ手、計測機器のダイヤル、機械の操作ノブなど、確実な保持や精密な操作が求められる部分に適用されます。また、その独特のテクスチャを利用した装飾目的や、圧入部品の嵌合力を高める目的で用いられることもあります。

スロッター加工は、スロッターと呼ばれる、JIS規格で立削り盤に分類される工作機械を用いて、バイトと呼ばれる単刃の切削工具を、上下に往復運動させることにより、工作物を削り出す機械加工法です。その運動は、水平方向に工具が往復する形削り盤（シェーパー）を、そのまま90度立てたものと酷似しています。この垂直な工具の運動という特性が、スロッター加工の工学的な本質を決定づけており、その主な用途は、穴の内面に、非円形の形状を創成することに集約されます。

切削油剤は、旋盤加工、フライス加工、穴あけ加工といった切削加工において、加工点に供給される液体の総称です。クーラントとも呼ばれます。その主な目的は、加工中に発生する様々な問題を抑制し、加工の精度、効率、そして工具の寿命を向上させることにあります。一見すると地味な存在ですが、切削油剤は、切削という物理現象を円滑に進めるための「潤滑油」であり、「冷却水」であり、そして「洗浄液」でもある、極めて多機能で重要な役割を担っています。適切な切削油剤の選定と使用は、現代の精密なものづくりにおいて、加工品質と生産性を左右する、決定的な要素の一つです。

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。

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。

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。