机械加工の基础知识

機械加工基礎知識機械加工基礎知識筆者，数年前機械工学科大学4年生研修生受入，卒業研究指導行。学生，主研究実験装置開発課題与，装置学生筆者手作製作。，学生最初眺機械加工，本作始。昨今，若者理工系離問題，工学分野作創造性言葉聞。，学生汚，危作業機械加工好話聞。，筆者，研修生指導，学生作嫌傾向見。，研究室作成文書作成行，作熱中思。経験，学生比較的自由工作機械扱作環境（設備）整技術者育成重要考。学生，筆者含工学関係全若技術者当考。一方，機械加工，比，危険伴確。限危険性努力必要言，作危険性完全消去。機械加工行際，何危険，危険知重要。本情報含心。現在工学分野，分業作業進。一般理工系企業（），設計者機械加工。場合，設計者製図思。筆者勤務公的研究所，研究者機械加工極希。企業研究所生産性研究成果重視，最適化分業作業否定。，多少能率悪，自考発想手作製作，新発想産，後工学研究工業技術発展確信。 平成13年12月海上技術安全研究所平田宏一第1章知基礎知識 本章，実際機械加工始前知旋盤加工加工共通内容説明。 機械加工大流：機械加工位置付流考。 機械加工考機械開発（作）機械加工位置付考。図1示，発想（設計）始，組立図部品図作図（製図）。，部品図基，機械加工行。後，完成部品組立，機械完成。 図1機械加工位置付工作機械扱機械加工。部品図見，加工手順考後，材料工具準備。必要応（製作補助道具）作。，材料切出，形状仕上。，最終的穴切加工行部品完成。一連流中最重要，加工手順考。加工手順部品形状材質異，要求加工精度使用工作機械異。図2機械加工流能率機械加工 機械加工，正確部品製作重要言。一方，限短時間能率加工要求。確，機械加工初心者機械加工方加工早。，実際工作機械動時間，加工速度制限，初心者差。能率機械加工進，工具交換際手際適切加工手順決定重要。場合加工作業急。切削加工加工機械加工代表的，切削加工加工（塑性加工）。切削加工，刃材料削加工，切屑出特徴。代表的工作機械旋盤盤，一工作機械様形状部品製作特徴。，実験装置単品製作適。一方，加工，金属材料塑性（一度曲形状保性質）利用加工。加工切屑出，材料無駄使特徴，大量生産適加工法。，一対型対，一種類形状部品作，実験装置単品製作適。本，切削加工述。筆者，加工（大量生産）知識経験全。 図3切削加工加工取：正確部品作基本。 取機械加工基本，材料切，削際材料角出張。図1示目見，触小。使丁寧，高精度機械部品作基本。材料切，削後，心。 図1？ 機械加工，材料（万力）固定加工多（図2）。材料残，材料固定，加工面傾，曲（図3）。，小切屑挟同様。図2材料固定図3，部品正長測定。測定前必要。 大工作機械動，作業者，注意。，何材料持運注意怠。指多。 当然，部品残，正組立。 図4取方板材取板材切出，削，必。作業台上材料押，使。押削基本。 図5板材取旋盤加工後取旋盤加工場合角残。旋盤回，当，簡単。指触気。 図6旋盤加工取穴加工後取加工切加工後，穴直径大削取。少，押付手回。大場合穴多場合盤使。 図7穴加工取寸法測定：使。 使機械加工，部品寸法（長）測，使用。図1示式（呼目盛形式）1/20 mm最小単位測定普通。式1/100 mm測定（図2）。図1式図2式，部品辺長外径，内径深測定（図36）。 図3外径測定図4辺長測定図5内径測定図6深測定測垂直，測寸法対，垂直当。複雑部品寸法測定場合，斜当少。使精度高必要軸加工場合，使。図7示5/1000 mm最小単位測定。 図7図8使測定使分 構造上，方正確寸法測定。，全寸法測能率悪。，測定時間。使用最小限押望。加工精度寸法公差：寸法公差表面粗，基準面重要性。 加工精度寸法公差 寸法公差必要性機械加工，部品図表示寸法（基準寸法）全同寸法加工行。，部品長応，実際寸法許最大値最小値決。寸法公差最大値最小値差。部品図何表示場合，通常基準寸法中心側（大作側）側（小作側）同寸法公差。，許範囲内，側作側作構（普通公差）。一方，歯車軸，機械部品穴軸合使用多。関係言，軸直径穴直径小組立。，軸直径小歯車適切機能。，軸穴，側側一方寸法公差（最大許容寸法，最小許容寸法）必要。寸法公差，部品設計際決普通。機械加工行際寸法公差十分考加工進。，実現加工精度，工作機械作業者自身能力加工方法（手順）。以下，（寸法公差）必要例紹介。軸穴寸法公差図1魚関節部分図面。部品1及部品2穴軸入場合，穴直径公差（加工），軸直径公差。，部品1部品2入，部分寸法公差，部品2寸法公差。，歯車継手市販機械部品穴，既公差作。寸法公差精度穴場合，呼工具使。市販公差作。例，直径12 mm使，穴公差仕上。図1軸穴寸法公差軸受取付機械，回転軸軸受（）用多。様寸法軸受規格化市販。通常，軸受外径公差作。軸受取付穴公差。一方，軸受内径公差作普通。軸受中通軸公差必要。図2軸受取付O溝O気体液体使機械部品。O正機能，O取付溝適切寸法公差仕上。必要寸法公差，O記載。図3O溝取付特殊，穴公差仕上必要例紹介。図4示，軸受同形状，中軸一方向回転構造。正機能，外輪穴固定，取付穴公差仕上必要。，直径11.98 mm穴仕上。図4取付公差，公差？，設計者自身加工行，最低限，部品公差側（大作），側（小）把握必要。表面粗表面凹凸単位測，数値表表面粗。一般，表面粗測定機械加工進（筆者測定），表面程度仕上必要機械加工手順考上重要。例，図5(a)O表面滑仕上必要。表面O脱着際，O傷，性能損。，図5(b)部品同士摺動箇所表面滑仕上必要。旋盤盤加工表面滑仕上場合，一般送遅。 図5滑表面仕上必要例基準面前述通，基準寸法全同寸法部品作。，機械加工，部品面基準長位置決重要。基準面基準面。基準面選方間違，加工誤差積重，最終的組立部品作。部品図組立図見，寸法重要，基準面考心。基準面方部品形状使用方法様。一概言，板材組立場合，他部品接触面基準面多（図6）。，円周上穴場合，円中心基準点（基準位置）（図7）。 図6軸入穴図7穴作業：材料線引工具紹介。 使工具，紙上図面描同，材料上傷線描。穴位置決，切出位置基準線決行。図1図6，使工具紹介。正確必要穴中心位置決，材料中心基準決作業正確必要。場合，時間丁寧。一方，帯盤切断位置決場合，切断後部品形状仕上，正確。場合，時間必要，能率作業。機械加工常能率作業進，心。図1針材料線引使。先端尖，材料硬材質。 図2（）説明，直線引使。 図3製図同様，円円弧描使。先端尖硬。 図4盤穴際，穴中心位置印使。線（中心線）交点合普通。 図5定盤通常，作業定盤（）呼平台上行。写真四角便利。図6写真1/100 mm単位高表示設定。先端針，定盤上滑材料。線引正確作業。穴以下，簡単部品盤穴手順紹介。 (1)横方向中心線材料当，滑。(2)縦方向中心線材料90度回転，垂直線。(3)位置合印後，盤位置合。写真場合，部品小固定。(4)穴穴。(5)穴切屑溝貯，何度出入穴。：穴基礎知識。 使，穴加工使用工具，機械加工中最使工具一。先端部分刃，金属加工用，先端角度90度120度普通。直径，1 mm以下40 mm以上，様市販。，部平行，通常，直径13 mm以下。盤直径13 mm太多注意。13 mm越，部（斜）。加工旋盤加工際使用。 図1図2加工工作機械盤，盤，電動取付使。最精度高位置穴盤。一般，穴位置，特別場合除，機械部品作際使用方。図3盤図4盤図5電動研約6 mm以上使自分研。切研熟練，基本的2面刃先材料当。手順，刃先垂直真横見2枚刃先角度等，先端中心線一致，手回削。角度異，中心，片側刃材料当（図7）。次，片方刃，刃先逃角（図8）。逃角刃先材料当。図8(c)示，一見逃角，先端平注意。図6先端部図7刃先角度等図8逃角円筒部品穴加工：盤円筒部品円周上穴。 円筒部品穴加工 円筒部品円周上穴機械部品，円筒部品円周上複数穴多。図1示部品，4円周上穴盤手順紹介（図27）。図1部品図 図2円柱材料固定材料写真四角固定，寸法測，横方向中心線（材料中心1本穴中心2本）。最初使材料外径正確測定，上面当位置半径長降位置材料中心。 図3穴中心線90度角度寝，垂直3本中心線。図2同様，上面当位置基準。 図4印穴中心（線交点）当，印。印加工精度，限丁寧。図5終材料終，印材料。図6盤穴盤所定位置穴。気使，場合印付位置合。図7完成完成部品。V円柱部品固定図8及図9示V円柱部品固定使用。，図1材料固定付，使。（筆者，使。） 図8V図9V材料固定使切：基礎知識切方。 使切 基礎知識多機械使。様種類，全紹介。切加工始前，最低限知基礎知識紹介。種類，部形状，三角，角，台形。場合，三角機械部品使。角台形旋盤送，正確運動伝達使用。，規格，（記号M），管用平行（記号PF），管用（記号PT），（記号UNC，UNF）。通常，機械使。細見，並目細目。並目最一般的，細目（図1参照）細。，並目考。用語図1外観模式的表。種類（寸法）表最基本呼。場合，雄外径表。例，外径5 mmM5。寸法表用語実多彩，部最大直径外径，最小直径内径呼（正式呼名）。切加工基本的切削加工（材料削取加工），雄作場合外径太材料部分削取，雌作場合内径太穴（下穴）部分削取。押，切初歩的防。，重要寸法。，隣合山間隔（距離）。値合同士接合。図1用語図2切加工穴一般部品部品接合使用。例板板場合，一方板切，一方板外径（呼）大穴（穴言）。穴小，加工精度悪入。逆，穴大材料大，正機能。，適切大穴。大目安，穴，外径（呼）10%程度大。例M3場合直径3.2 mm3.5 mm，M4場合直径4.2 mm4.5 mm，M5場合直径5.5 mm程度。図3穴切加工雌作，雄作呼工具使。適切，第3章述，旋盤切。切加工注意事項 使用切共通言注意事項以下通。(1) 材料（垂直）当切始。(2) 中切屑貯，少送（時計回）少戻（反時計回）作業繰返。(3) 切必切削油塗。図4 使雌加工雌切工具図5示。通常固定使用（図6）。手順，最初適切大，深下穴（表1参照）。，切削油塗，時計回回切。様種類，図5組呼3本（No.1No.3）。通常，先端最尖No.1使用。入。下穴深切必要場合，先端比較的平先端近切No.2No.3使用。細折。内部切屑，切屑切削熱溶固，先端部下穴先端当，簡単折。折，普通取去。図5組図6図7切加工下穴表1主並目下穴並管用寸法下穴示。下穴直径，外径引直径程度考。，値目安考。例，鋼削材料切，標準大下穴。表1下穴使雄加工雄切工具図8示。使用方法場合同，材料当難，比切始。，材料直径呼小仕上，端部角落（面取）。，材料小隙間，強度低。切場合，旋盤利用，簡単材料当。図9左写真材料止旋盤固定，垂直押，切加工始（当然，旋盤回危険。），程度切，手題回（中央写真），完成（右写真）。図8図9部垂直組立方法加工必曲，完全切不可能言。使高精度機械部品固定組立行場合，図10示，部垂直求，部品面利用。図10部垂直組立方法：卓上機械加工必需品。 卓上機械加工必需品，円形砥石高速回転，材料工具削（研磨）工作機械。部品工具，旋盤研使用，機械加工欠機械一。気 機械，旋盤盤比，危険性高機械言。使用時様注意必要。(1) 作業時砥石近指多，指巻込注意。研削中，部品材料熱，軍手指巻込使用禁止。(2) 小部品削場合，部品巻込。部品巻込勢飛注意。基本的砥石削，鉄系材料。合金銅合金，木材砥石目詰使用。図1卓上便利図2示回転砥石利用工具。図1卓上比薄砥石取付，溶接後処理取，場合材料切断使用。便利工具，卓上同様，危険工具一。 図2 外観図3 使用方法材料種類形状：代表的金属材料紹介。 機械材料機械部品使材料無数。大金属材料非金属材料分，金属材料鉄鋼材料非鉄金属分。材料違，工具使分，加工手順考必要。以前，設計時指定材料間違。 合金合金多種類，全般的特徴，軽量（約2700 kg/m3），比較的柔，加工性。機械加工観点見，純系（1000系）Al-Cu系材料（2000系）大異。純系粘，曲加工容易，著切削加工難。一方，快削合金（A2011）（A2017）代表2000系合金，鉄鋼材料匹敵強度持，切削性優。，付溶接不向，曲加工。両者外見上違区別難，実際削。合金独特色（白銀色），外観鉄鋼鋼判断。，鉄鋼鋼比密度小，手持，差歴然。 図1合金（A2017）鋼SUS304代表鋼，強度高，熱強，優特徴。熱強特徴活，直火当部品（例，模型）利用。，特徴水中使用機械部品利用。，比較的細丸棒市販，（軸）使多。，鋼，粘他金属材料比切削加工，刃寿命著短。鋼密度，鉄鋼材料変。外観上，光沢銀色。図2鋼（SUS304）鉄鋼S45CSS400代表鉄鋼，安価，溶接性優，様熱処理特徴。多工作機械工具鉄鋼材料加工作，機械加工問題極少。，筆者単品実験装置製作，製作考，鉄鋼材料使（，溶接必要場合除）。一般鉄鋼表面黒多（黒皮）。黒皮硬，切削際，黒皮部分一気削。図3鉄鋼（S45C）黄銅黄銅（真鍮）銅亜鉛主成分合金。黄銅鉄鋼鋼比切削性，銀相性特徴。適度重量，重量必要部品（例，模型）利用。，黄銅独特美金色利用，見栄（高級感）機械。，時間表面酸化黒，加工後塗装。，鉄鋼比高価，一般機械製品使少。図4黄銅（C2800）丸棒材料切出際注意 通常，丸棒材料，最小2 m単位売，適当長切出使用。切出材質，切出際右写真示材質表示残，片側切出。 図5材質表示材料形状機械部品使材料，丸棒板材。組合，部品機械製作。，材（山型鋼）材，利用機械加工容易。 図6材料形状丸棒寸法取方機械材料丸棒使多。市販丸棒直径30 mm，40 mm，50 mm，60 mm，80 mm，寸法。部品寸法設計時決普通，最大直径50 mm部品最大直径48 mm部品方加工楽。最大直径50 mm部品直径60 mm材料削出対，最大直径48 mm部品直径50 mm材料削出。，直径10 mm以下鋼，表面仕上，表面利用多。第2章材料切出 旋盤盤機械部品形状仕上前，材料切出必要。以下，代表的材料切出方法紹介。 帯盤：板材切出帯盤使。 板材切出 板材切出帯盤使。図1示帯盤，幅8 mm程度帯状刃一方向（上下）回。材料刃押付切断。図1帯盤 帯盤使用際注意事項 削（35 mm程度）考。一般帯盤切出材料盤使仕上。刃幅以上削考材料切出。 必要以上刃長。刃切断部分高調整，刃長出材料曲，刃。 材料熱軍手使用。軍手刃巻込，使用禁止。 切出材料両手押。 若干曲線切，無理曲。 丸棒不安定形状材料切。材料動，危険 当然，刃進行方向指置。特切終注意。板材切出手順 帯盤使難。材料，帯盤動切（図2図5）。 図2針定規使，切断箇所。正確，材料無駄使配置。 図3終板材削考，隣合部品3 mm間隔。 図4切出両手押，2本線真中切断。 図5切出材料帯切出材料，。 弓盤：丸棒切出弓盤使。 丸棒切出 丸棒切出弓盤使。図1示弓盤，弓状刃自動的往復運動。材料固定，上刃乗，自動的丸棒切断。 弓盤使用際注意事項 直径10 mm以下材料切。細丸棒刃当丸棒自体曲，刃折。刃材料当。工作機械基本。材料固定。材料動刃折。図1帯盤丸棒切出手順 弓盤使全難。適当長材料固定，弓盤動，材料上刃乗。材料切出終弓盤自動的止，放置（図2図4）。 図2材料固定適当長材料固定。 図3切出入，刃降自動的切出。 図4切出材料弓盤切出材料，。普通，後，旋盤仕上。 図5大丸棒切出時間，直径150 mm程度丸棒切断。 手：小材料直径10 mm以下細材料切出。 細材料切出 直径10 mm以下丸棒切場合，弓盤使。材料曲，弓盤刃破損。細材料小材料手切断。 図1手 手使方 手，押切刃取付普通。手材料切断際，押力入，引（刃戻）力抜。図2直径10 mm合金棒手切出様子。，材料万力固定切出。図2手材料切出 足踏切断機：薄板手取早切断。 薄板切 厚2 mm以下合金板厚1 mm以下鉄板，薄鋼板切出，図1示足踏切断機手取早。図2図4示，材料刃位置合，勢踏込切断。，直線切。 図1足踏切断機足踏切断機薄板切断使用。 図2材料合材料刃位置合。 図3強踏強力踏込。 図4切断材料切断面仕上，。 高速切断機：材短時間切断。 材簡単切断 高速切断機（図1），高速回転厚5 mm程度砥石材料押当切断。鉄鋼製材，比較的肉厚薄材料非常短時間切断。使用方法，材料固定，砥石押当簡単，切断中火花出注意（図2）。 図1高速切断機図2材切断切断：使切断。 厚鉄板簡単切断 切断（溶断），酸素燃焼熱溶材料，酸素吹飛切断。基本的鉄鋼材料切断，厚材料切断（，使用者技量使用。筆者厚30 mm程度鉄板）。，切断面切難，表面焼入（熱処理）施，小機械部品材料切出適。，使用資格必要。 図1切断用図2切断用火口切断実際 図3，小型水槽内設置古実験装置切断解体様子。厚20 mm程度材簡単切断。 (1) 解体実験装置(2) 切断様子(3) 切断様子(4) 切断実験装置図3切断他切断用工具：金，。 便利切断用工具 以下，機械加工関係，切断用工具紹介。 図1金切言，薄金属板切断。図2細金属棒切断。図3細電線（銅線）切断。一般刃弱，電線以外切断使用。図4紙切断。他使，大小2程度。図5円円切抜。製作場合便利。図6木工用見慣工具，機械加工関係（？）。第3章旋盤使加工 旋盤，機械加工最使工作機械一。円柱形状部品製作際使。 旋盤基本操作：旋盤使加工。 旋盤使 旋盤，円柱状材料回，呼刃当，材料削工作機械，機械加工最使工作機械一（図1）。図2示，材料旋盤固定。旋盤入，旋盤回転。，固定，図3示数個操作前後方向，左右方向動，操作先端材料当削。 図1旋盤外観 図2材料固定 図3旋