NC旋盤とは、金属などの素材を削り取って加工する工作機械です。飛行機や自動車の大型の部品をはじめ、スマートフォンなどにも使用される精密部品の切削など、日本を含め世界中の製造の現場で使われています。この記事では、NC旋盤についての基礎的な知識から、NC旋盤を導入するメリットや注意点まで詳しく解説していきます。
NC旋盤とは何か？
NC旋盤について基礎的な知識をご紹介いたします。
NC旋盤の概要
NC旋盤とは、NC装置を装備した機械のことをいいます。NC旋盤の「旋盤」とは、金属加工に用いられる機械です。加工したい鉄など金属素材のものを回転する台座（チャック、雇いなど）に置き、切削する工具を当てることで削り取る機械です。
NC旋盤の「NC」とは、Numerical Controlの頭文字で「数値制御」の意味があり、コンピュータープログラムによって機械の動作を数値制御することです。手動操作とは異なり、均一で安定した加工が可能です。
NC旋盤で行える加工
NC旋盤を導入することで、高度な精度や複雑な形状の加工が可能になります。プログラムを変更すれば、異なる形状の加工も容易に行えます。精度や仕上がりがバラつくことなく、大量生産も可能です。ほとんどの工業製品や部品の製造には、NC旋盤が利用されています。
汎用旋盤との違い
汎用旋盤とはもっとも標準的ともいえる旋盤で、操作を手動で行います。NC旋盤が主流となるまでは、汎用旋盤が用いられていました。プログラミング制御されるNC旋盤とは異なり、手動加工となるため、作業者のスキルやノウハウによって加工の仕上がりが左右される懸念点があります。そのため大量生産には向いておらず、特注品などの加工などケースに合わせて、NC旋盤と汎用旋盤を使い分けできると効果的です。
マシニングセンタとの違い
マシニングセンタは、NC旋盤と同じく金属の切削加工ができる機械です。NC旋盤は、加工物を回転させながら切削工具を当てる方法です。一方マシニングセンタは、加工物を回転させずに切削工具が回転移動しながら切削します。NC旋盤は、回転させながら切削するため円筒状や曲線の加工に強いのに対して、マシニングセンタは直線加工に強いのが特徴です。
NC旋盤の基本構造(主軸台・切削装置・制御装置)
NC旋盤の基本構造は、主軸台・切削装置・制御装置の大きく3つの構造から成り立っています。
・主軸台
旋盤の主軸となる部分には、回転させるモーターや回転速度を調整する機械、加工物を固定する装置などが含まれます。
・切削装置
切削工具を取り付ける部位です。複数の工具を取り付けて、次の行程の工具に切り替えが可能な装置があります。
・制御装置
NCプログラムを入力して機械を制御する端末です。汎用旋盤にはこの制御装置はなく、NC旋盤特有のものです。
NC旋盤の主な種類
NC旋盤の中にも、さまざまな種類があります。それぞれ紹介していきます。
NCタレット旋盤
NCタレット旋盤の「タレット」とは、回転式の切削装置を搭載したNC旋盤です。タレットにあらかじめ複数の切削工具を装着しておいて、ひとつの工程が終われば切削工具を交換することなく、タレットを回転させて次の工程に移せます。たとえば外周を削って、次に穴を空けるなどの連続した工程が効率的に行えます。工具を交換するための手間や時間を省け、作業効率が向上します。一般的にNC旋盤というと、タレット旋盤のことをいいます。
NC倣い旋盤
NC倣い（ならい）旋盤とは、見本と同じ形状に仕上げる旋盤です。見本がある場合には曲面などの加工が簡単にNC旋盤に伝達でき、複製が効率的になります。
NC正面旋盤
NC正面旋盤は、長さに比べて外径寸法が大きな加工物を切削する際に使用します。主軸が作業者の正面を向くため、NC正面旋盤と呼ばれます。大きな加工物の切削が可能になります。
NC立旋盤
NC立旋盤は、主軸が垂直方向になるように台を置き、切削工具の先端が下向きになるように取り付けられています。加工物を平置きにして加工するため、重量物でも主軸の歪みを防止し安定した作業が可能です。
NC自動旋盤
NC自動旋盤は、加工物の材料が自動で供給される仕組みのNC旋盤です。長いバー状の素材をカットしながら切削加工を行うため、手動で素材を供給するNC旋盤よりも、より効率的な作業が可能となります。
NCクシ刃旋盤
NCクシ刃旋盤は、数値制御技術を用いた旋盤で、工作物を回転させながら、切削工具を使って削り取る工作機械で、主軸が水平方向に配置されているNC旋盤の一種です。切削工具が複数の刃をもち、その形状が「クシ刃」のように見えることが特徴で、ターレット型旋盤より切削工具の割出時間が早く、加工精度が良い傾向に有ります。
NC多軸旋盤
通常のNC旋盤は、1つの主軸と複数の切削工具を備えていますが、NC多軸旋盤は、複数の主軸と切削工具を備え、同時に複数の工作物を加工することができます。これにより、1回の加工で複数の工程を組み合わせることができ、高効率な生産が可能となります。
NC旋盤のメリット
NC旋盤を導入するメリットをご紹介します。
高精度の加工ができる
NC旋盤は高精度の加工が可能です。汎用旋盤での加工はハンドルなどで調整するため、熟練工の技術が必要でしたが、プログラム制御によって複雑な形状の加工でも、高精度の加工が可能となります。
作業効率が高くコスト削減・量産化できる
NC旋盤を用いてプログラム制御することで、無駄な動きがなく安定した品質を同じスピードで作り続けられます。タレット旋盤などを用いることでさらに効率的に作業ができ、作業員は加工することなく機械の操作と監視だけですむため、作業員の人員を削減できます。そのため、業務効率化を図りながら、量産が可能となります。
作業者にとって安全性が高い
作業の主体は機械が行うため、作業者が切削工具に触れてけがをするなどの危険を防止でき、肉体的な疲労なども軽減します。作業者が長時間作業することで能力が低下し、スピードの停滞や作り間違いなどのミスを発生させることもありません。
品質管理が容易
切削作業はプログラム制御されているため、一定の品質を保てます。また切削工具が摩耗することでの、品質のムラまでプログラム制御で補正が可能となります。そのため、品質チェックなどの工程にも時間をかけずにすみます。
NC旋盤を活用する際の注意点
NC旋盤を活用するうえでの注意点について解説していきます。
プログラムの作成に精度が必要
NC旋盤を取り扱うには、プログラミング技術が必要になります。汎用旋盤では必要なかった、プログラム開発の負担が大きくなり、専門的な知識を有している人員が必要不可欠です。さらに、汎用旋盤のように機械を動かして調整しながら加工することができず、プログラミングによる機械の動作チェックや、加工物の品質チェックなど、機械を動かすまでの労力がかかります。プログラミングや動作確認に要する期間と、導入費用を踏まえたうえで検討する必要があります。
適切なメンテナンスを実施すること
汎用旋盤に比べると機械が複雑化するため、メンテナンスを適切に実施する必要があります。数値制御するための端末や、切削装置と連動させる機械などが増えるため、その分トラブル発生の確率が上がる可能性があります。
まとめ
NC旋盤は、作業の効率化と安定した品質を提供するためには欠かせない工作機械です。またNC旋盤にも加工物の移動や、機械の洗浄といった機能が付属し、ますます性能が向上しています。今後も製造の現場において大きく役立ってくれるでしょう。
