CNC旋盤加工とは何か？仕組みと、発注前に何を確認すべきか

まず確認すること

弊社の設備一覧に載っている旋盤は4台で、うち3台がNC旋盤、1台が汎用旋盤(滝沢鉄工所TAL560、φ300×2,000mm)です。[2] 同じ丸物でも、月産200本のS45Cコンベヤローラ(φ200×L4,050)はNC旋盤2台体制で回し、1本ごとに治具から組む3t超の造船用ローラ(φ510×L3,050)は3段取りで削っています。[6][8] 外径と加工長が近くても、数量と公差の組合せで通る設備が変わります。

納期が遅れやすいポイント

• 同じ図面でも、汎用旋盤で削られるかCNC旋盤で削られるかで繰り返しの再現性が変わる[1]
• 図面に個別公差を書いていない寸法がどこまで振れてよいか、等級の表記が無いと決まらない[4]
• φ400を超える長尺のローラで、外径の振れをどこまで詰められるか読めない[7]
• 月産数百本の繰り返し加工を、どの設備規模で受けてもらえるか分からない[6]
• 小径の精密量産まで含めて、対応できる範囲に入るのかどうかが分からない[2]

Q. CNC旋盤と汎用旋盤では、加工の何が変わるのか？

A. 刃物台の送りを人が与えるか、プログラムが与えるかが変わります。[1] 汎用旋盤では、作業者がハンドルとレバーで刃物台を動かし、加工の途中で寸法を測りながら削ります。CNC旋盤では、その送りが数値制御装置のプログラムで決まるため、同じ動きを何度でも同じ順序で出せます。[1] ただし、自動になるのは切削中の送り制御までです。チャッキング、工具原点合わせ、初品の試し削りは作業者が行うため、段取りの時間は数量に関係なく先に発生します。数量が少ないほど、この段取り時間が1本あたりの単価に強く残ります。[1] 繰り返しが効いた実例が、S45Cのコンベヤローラです。φ200×L4,050、公差h8、面粗度Ra3.2の丸物を、NC旋盤2台体制で月産200本、10営業日で加工しています。[6] 一方で、弊社の設備一覧には汎用旋盤(滝沢鉄工所TAL560、φ300×2,000mm)も1台残しています。1本限りの丸物では、プログラムを起こす時間より作業者が手で追い込む方が短く済む場合があるためです。[1][2]

Q. 対応できる径、長さ、精度は、どこまでを目安に見ればよいか？

A. 自社設備では最大φ1,200×長さ15,000mm、面粗度の目安はRa0.8〜6.3です。[2][3] 設備一覧に載っている旋盤は4台です。超大型NC旋盤がφ1,200×15,000mm、大型NC旋盤がφ490×5,000mm、ミーリング付NC旋盤がφ380×2,000mm、汎用旋盤がφ300×2,000mmです。[2] 旋盤加工の工程データでは、寸法精度±0.01mm、面粗度Ra0.8〜6.3を目安として掲げています。[3] この±0.01mmは旋盤加工という工程全体の代表値で、径と加工長の組合せごとに割り当てた値ではありません。実案件で到達した公差と面粗度は、径と加工長と後工程の組合せごとに違います。SS400の造船用ガイドローラはφ510×L3,050、公差h7、面粗度Ra3.2で、スイング径φ1,500mmの大型旋盤を使い3段取りで外径公差±0.05mmに収めています。[8] SS400の産業用ローラはφ420×L2,050、公差h6、面粗度Ra0.8で、旋削だけでは要求に届かず、円筒研削を後工程に置いて振れ±0.03mmとしました。[7] S45Cのコンベヤローラはφ200×L4,050、公差h8、面粗度Ra3.2です。[6] 旋削だけでRa0.8と振れ±0.03mmを同時に満たせなかったのは、長尺の支持と発熱の両方が外径に効くためです。工作機械メーカーの公開資料は、加工精度が変わる温度要因を、機械周囲の温度変化、機械自身の発熱、加工時に発生する熱の3つに分けています。主軸の熱変位は回転中だけでなく停止中にも変化します。[5] 同じ資料には、CNC旋盤LB3000 EX IIIでφ50を公差等級h7、工程能力指数Cp=1.33で加工した事例が載っていますが、これは一機種の一事例であり、CNC旋盤全般の標準精度ではありません。[5] 図面の側にも目安があります。個別に公差を書いていない寸法は公差が無いのではなく、JIS B 0405の普通公差の等級に従います。表題欄に「JIS B 0405-m」のように規格番号と等級を書く決まりで、中級mなら30mmから120mmの寸法で±0.3mm、精級fでも±0.15mmまで振れます。[4] この幅より厳しい寸法には、図面への個別指定が要ります。等級の表記が無い図面では、無指定寸法の合否を判定する基準がそもそも定まりません。[4]

Q. 弊社に相談いただくとき、事前に何を確認させていただくか？

A. 材質、外径と加工長、公差と面粗度、数量と繰り返しの有無、後工程の5つです。[2][3] 材質は加工時間に直結します。旋盤加工の工程データの切削条件表では、S45Cが切削速度220m/min、SCM440の調質材が180m/min、SUS304が140m/min、SUS630が110m/min、インコネル718が45m/min、アルミA5052が450m/minです。[3] 切削速度が下がる材質ほど同じ形状でも削る時間が伸びるため、数量が増えるほど見積の差が開きます。 外径と加工長は、自社の旋盤レンジに収まるかどうかの分かれ目になります。φ1,200×15,000mmを超える寸法や、スイス型自動旋盤で削るような小径の精密量産は、自社設備ではなく国内300社超の協力企業ネットワークの対応範囲です。[2] この場合も対応可否と見積は弊社が一括で回答します。 公差と面粗度は、旋削で仕上げるか研削を足すかを決めます。φ420×L2,050のSS400ローラでは、面粗度Ra0.8と振れ±0.03mmを満たすために円筒研削を後工程に置きました。[7] 数量と繰り返しの有無は、段取り時間を何本で割れるかに効きます。月産200本の案件ではNC旋盤2台体制を組んでいます。[6] 後工程では、深穴が図面にあるかどうかを先に伺います。大型のNC旋盤は、BTAやガンドリルで深穴をあける前の外径と基準面を作る工程にも使うためです。旋削と深穴加工を同じ会社の中で続けると、工程間の受け渡しと管理が減ります。[1] 工具寿命や単価の絶対値は、この段階では出せません。材質と熱処理状態、公差、数量、後工程が決まってから算出します。図面が手書きのメモの段階でも、外径と加工長と数量が分かれば、対応可否と見積の目安を回答します。[2]

図面で見ておきたい条件

• 自社設備で受けられる旋削はφ1,200×長さ15,000mmまでです。これを超える寸法や、スイス型自動旋盤で削るような小径の精密量産は、国内300社超の協力企業ネットワークの対応範囲に含まれます。[2]
• 工程データの寸法精度±0.01mmは旋盤加工全体の代表値で、径と加工長の組合せごとに割り当てた値ではありません。φ400を超える長尺で振れを±0.03mmまで詰めた事例では、旋削の後に円筒研削を置いています。[3][7]

相談前に知っておきたいこと

• 本文の径、加工長、精度の数値は、自社の設備データと公開事例、および工作機械メーカーの公開資料に基づく目安であり、材質、熱処理状態、支持方法によって実際の値は変わります。[3][5]

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