職人の勘に頼らない！マシニングセンタでの切削条件設定のポイントとサービス紹介 | マシニングセンタ大解剖

切削条件は工作機械での加工における重要な設定であり、切削速度、回転数、送り速度、切り込み量の4つの要素から成ります。日立ソリューションズは、経験に頼らない科学的アプローチで切削条件を最適化するサービスを提供し、特にNCデータの調整を通じて、新人技術者でも高精度な加工が可能になっています。

切削条件の概要と4つの要素

切削条件は、工作機械を用いて材料を加工する際に設定する重要な数値のことです。適切な条件を選定することで、加工の品質や工具の寿命、作業効率を向上させることができます。一方、設定を誤ると、工具の摩耗や破損、加工不良といった問題が発生するため、慎重に設定する必要があります。

◇切削条件とは 

切削条件とは、工作機械で材料を加工する際に設定される数値のことを指します。具体的には、切削速度や回転数などのパラメータが含まれます。これらの条件を適切に選定することにより、加工の品質が向上し、工具の寿命が延び、作業効率も改善されます。 

切削条件の設定を誤ると、工具が摩耗したり、破損したり、または加工不良を引き起こす可能性があるため、慎重な設定が求められます。特に、加工する素材や目的に応じた適切な条件を見極めることが重要です。  

◇切削条件を決める4つの要素 

切削条件は主に4つの要素で構成されています。1つ目は切削速度です。切削速度は、工具が素材に対して1分間に切削する速度を示します。切削速度が高いと加工精度が向上しますが、工具が過熱しやすく、摩耗が早く進行します。 

2つ目は回転数です。回転数は、工具が1分間に何回転するかを表し、工具の直径と切削速度に基づいて設定されます。適切な回転数でないと、切削面にバリが生じたり、加工精度が低下する原因になります。 

3つ目は送り速度です。送り速度は、工具が1分間に進む速さを示します。送り速度が速すぎると表面の粗さが悪化し、逆に遅すぎると加工効率が低下するため、バランスが必要です。 

最後に切り込みです。切り込みは、工具が素材にどれくらい深く食い込むかを示します。切り込みが深すぎると工具や機械に過度な負荷がかかり、逆に浅すぎると加工効率が低下します。工具や素材に応じて適切な切り込みの設定が求められます。 

切削条件の決め方と難しさ

切削条件の計算式や決定に関するポイントは、工作機械の効率的な運用に不可欠です。計算式を理解し、適切な条件を選定することで、加工の品質や効率を向上させることができます。また、実際の加工中には微調整が必要であり、これが精度に大きく影響します。以下では、切削条件の計算式と決定におけるポイントを詳しく解説します。

◇切削条件の計算式 

切削条件の4つの要素の計算式は以下のようになります。まず、切削速度は「3.14 × 工具直径 × 主軸回転数 ÷ 1000」で求められます。次に、回転数は「（1000 × 切削速度） ÷ （3.14 × 工具直径）」で計算できます。また、送り速度は「一刃あたりの送り量 × 刃数 × 主軸回転数」で、切り込み量は「d（mm）」で表されます。

これらの計算式を使うことで、加工に最適な条件を数値的に把握することができます。特に切削速度や回転数は加工の効率や精度に直結するため、正確な設定が重要です。

◇切削条件を決めるポイント 

近年では、切削条件を自動的に計算し、推奨するシステムが導入されています。これにより、効率的かつ適切な条件を設定できるようになります。このシステムは、経験が少ないオペレーターでも高精度な加工を可能にし、素材の特性や工具の寿命、加工目的に応じた条件を提示してくれます。これにより、初期設定をスムーズに行うことが可能です。

ただし、計算やシステムで設定された条件でも、実際の加工中には微調整が必要になることが多いです。切削中に発生する振動や音、表面の仕上がりなどを確認しながら、工具の回転数や送り速度を調整することが求められます。特に、工具が摩耗している場合や適切でない条件の場合、加工精度に大きな影響を与えるため、慎重な調整が必要です。

◇切削条件を決定する難しさ 

切削条件の決定は、単なる数値の設定にとどまらず、さまざまな要因が絡み合うため非常に難しい作業です。多くの場合、経験や職人の「勘」が求められます。機械の振動や切削音、工具の摩耗具合を感覚的に判断し、最適な条件を見つける技術は、長年の経験を通じて身につくものです。

また、何を優先するかによって条件の微調整も必要になります。不適切な切削条件では、工具に過度な負荷がかかり破損の原因となったり、加工精度が低下したりするリスクが高まります。このため、常に状況を見極めて柔軟に対応することが求められます。

ITでDXの推進に貢献する日立ソリューションズ

日立ソリューションズは、高品質なITサービスとソリューションを製造業やサービス業向けに提供する企業であり、デジタルトランスフォーメーションを推進しています。特に、AIやIoTを活用したデータ分析を通じて、製造業の効率化を実現し、顧客のビジネス革新を支援しています。

◇日立ソリューションズとは 

日立ソリューションズは、情報技術を駆使して製造業やサービス業などの多様な分野に向け、高品質なITサービスとソリューションを提供している企業です。親会社の日立製作所が持つ豊富な技術力やノウハウを活用し、デジタルトランスフォーメーション（DX）を推進し、顧客のビジネスを革新する役割を担っています。

特に製造業向けには、業務プロセスの最適化や効率化を実現するためのシステム開発・導入に力を入れています。また、AIやIoTを活用したデータ分析サービスを提供し、製造現場におけるリアルタイムな情報管理や予知保全を支援しています。これにより、顧客は市場競争力を高めることが可能になります。

◇職人の勘に頼っていた微調整を最適化 

製造業で使用されるNC技術を活用したマシニングセンタは、高精度かつ効率的な加工を実現するために重要な機械です。しかし、これまでのところ、これらの機械の操作は熟練作業員の経験に依存することが多く、作業の安定性に課題がありました。日立ソリューションズは、この課題を解決するため、作業員の経験や熟練度に頼らない新しいサービスを開発しました。

この切削加工最適化サービスでは、従来の職人の経験や勘に依存せず、科学的なアプローチで微調整が行えることが特徴です。具体的には、数値制御（NC）データをオーダーメイドで作成し、切削速度や送り速度、切り込みの深さなどのパラメータを最適化することで、無駄のない加工を実現しています。これにより、作業の一貫性が確保され、新人技術者でも高い精度の加工が可能となります。

切削加工最適化サービスにより課題を解決した事例

日立ソリューションズは、ミーリング加工やターニング加工において、精度と生産性を向上させるための科学的アプローチを採用しています。これにより、作業者の熟練度に依存せず、非熟練者でも高精度な加工が可能となり、業務効率や製品の品質が大幅に向上しています。

◇ミーリング加工の精度と生産性向上 

ミーリング加工は、回転する工具が材料を削り取ることで複雑な形状を作り出す技術です。しかし、従来の方法では、NCデータの質が作業者のスキルに依存しており、特に経験の浅い作業者にとっては精度向上が難しいという課題がありました。

この問題に対し、日立ソリューションズは科学的なデータ分析を活用し、工具のたわみ補正と送り速度の調整を行いました。その結果、NCデータが一新され、非熟練者でも高精度な加工が可能になりました。この最適化によって、生産性は大幅に向上し、加工プロセスの一貫性が確保されることで、製品の品質も向上しています。

◇ターニング加工の精度と生産性向上 

ターニング加工は円筒形部品を製造する技術で、ワークが回転しながら切削工具が接触します。しかし、ターニング加工においても作業者の熟練度に頼る傾向があり、新しい作業者には難易度が高いという課題がありました。

日立ソリューションズは、工場の設備やワークの剛性を計測し、そのデータをもとにワークのたわみ補正と送り速度補正を行いました。この科学的アプローチにより、NCデータの精度が飛躍的に向上し、加工精度と生産性を両立できるようになりました。これにより、新人技術者でも安定して高品質な製品を実現でき、業務効率も大幅に向上しています。

切削条件は工作機械における加工の成功に不可欠な要素であり、切削速度、回転数、送り速度、切り込み量の4つの基本的な要素から成り立っています。これらの条件を適切に設定することで、加工の品質や工具の寿命、作業効率が大幅に向上します。逆に、切削条件の設定を誤ると、工具の摩耗や破損、加工不良といった問題が発生する可能性があるため、慎重な設定が必要です。

日立ソリューションズは、切削加工の最適化に科学的アプローチを取り入れたサービスを提供しています。このサービスでは、経験豊富な職人の技術に依存せずとも高精度な加工が可能になるため、新人技術者でもスムーズに作業を行えるメリットがあります。特に、ミーリングやターニング加工においては、加工精度と生産性が大幅に向上し、業務効率が改善されることが期待されます。

さらに、最近では自動的に切削条件を計算し、推奨するシステムが導入されており、これにより素材の特性や工具の寿命に基づいた条件が提示されます。このシステムを活用することで、初期設定がスムーズに行え、加工中の微調整も容易になります。切削中の振動や音、表面仕上がりを確認しながら、工具の回転数や送り速度を調整することが求められます。

切削条件の最適化は、製造業の革新を促進し、企業の競争力を高めるための重要な要素となっています。特に、ITを活用したデータ分析や予知保全の実現が進む中で、製造現場でのリアルタイム情報管理が可能になっています。こうした進展により、製造プロセスの一貫性や品質が向上し、全体の効率が改善されることが期待されています。今後も切削加工の最適化は、より高い生産性を目指すための鍵となるでしょう。