「機械設計をやっているけど、部材の加工方法がよくわかっていない…」
「切削とか溶接とか、機械加工についてもっと勉強したい」
「機械加工の基礎知識を身につけて、精度やコストを意識した設計ができるようになりたい」
このような疑問や悩みにお答えします。
こんにちは。機械設計エンジニアのはくです。
2019年に機械系の大学院を卒業し、現在は製造装置メーカーで機械設計士として働いています。
今回は機械設計の基本となる「機械加工の基礎知識と勉強法」を解説します。
この記事を読むとできるようになること。
- 機械加工の勉強方法がわかる
- 機械加工の基礎知識が身につく
- 品質・コスト・納期を意識した設計ができるようになる
機械加工の知識は、加工者だけでなく設計者にとっても必須。
材質や形状によって適切な加工方法を理解していれば、より良い製品を、より安く、より早く加工することができます。
本記事では、現役の機械設計士である僕の視点から、機械加工の基礎知識と設計時の注意点をわかりやすく解説します。
機械加工の基礎知識を身につけたい方は、ぜひ参考にしてください。
機械加工の知識知識を身につける7ステップ
設計初心者が機械加工を勉強するならこの順番という流れで、7個のステップにわけて解説していきます。
はじめのうちは、完璧に理解できなくてもOK。
実際ぼくも、仕事でわからないことが出てきたら、その都度ネットや本で調べたりしています。
まずはザッと読んでみて、あなたの仕事に関係がありそうな所があれば、2回3回と読み返してみるのがおすすめ。
ステップ1：旋盤加工の特徴を理解しよう
まずは、機械加工でもよく使われる「旋盤加工」について。
旋盤加工とは、丸形状を加工するための方法です。
旋盤という工作機械を使って加工しますが、図面の書き方にはいくつか注意点があります。
下記では設計時の注意点や図面指示の方法も解説しているので、きちんと理解しておきましょう。
ステップ2：フライス加工の特徴を理解しよう
つづいては、フライス盤を使ったフライス加工です。
こちらは丸ではなく、角形状の加工に使われます。
旋盤同様よく用いられる加工方法ですので、図面の書き方と合わせて確実に理解しておきましょう。
ステップ3：穴あけ加工の特徴を理解しよう
穴あけ加工は、文字通り部品に穴をあける加工方法です。
旋盤やフライス盤、ボール盤を使って加工します。
工具の当て方や種類によって異なる形状の穴を加工できるので、それぞれの特徴を理解して、適切な使い分けができることが重要です。
ステップ4：研削加工の特徴を理解しよう
研削加工は人によってはあまり馴染みのない加工方法かもしれませんが、よく使われる加工方法です。
部品の表面をなめらかに仕上げたり、光沢を出したい時に使われます。
寸法精度が高く、硬い部品でも加工できるというメリットがある反面、加工に時間がかかるというデメリットもあるので、用途や目的に応じて使い分けることが大切です。
ステップ5：板金加工の特徴を理解しよう
板金加工も、旋盤加工やフライス加工と同じく、非常によく使われる加工方法です。
形状によってせん断加工、曲げ加工などの種類があり、「曲げ逃げが必要」「曲げ高さはいくつ以上必要」など設計時の注意点もあります。
下記では板金加工の種類と、設計時の注意点をわかりやすく解説しています。
ステップ6：熱処理を理解して使いこなそう
熱処理とは、その名のとおり熱を使って材料を処理すること。
加熱・冷却することで金属組織を変え、材料の性質を変えるのが目的です。
熱処理によって得られる効果は、部品を硬くする、粘り強くするなど様々。
用途や目的に応じて、適切な熱処理を使い分けられるようにしておきましょう。
ステップ7：溶接の種類と特徴を理解しよう
さいごは、溶接について。
溶接のメリットはいくつかありますが、代表的なのは加工のコストダウンです。
サイズが大きい部品を切削する場合、加工に時間がかかりますし、削った材料も無駄になります。
そこで溶接をすることで加工時間が短縮でき、材料費も少なくなるのでコストダウンにつながります。
記事を作成中ですので、しばらくお待ちくださいm(_ _)m
おまけ：参考書で機械加工の知識を深めよう
ここまでで機械加工の基礎はひと通り解説してきましたが、より深く学びたい方は参考書で勉強するのがおすすめ。
下記記事では、僕が実際に使ってよかったと感じた参考書を紹介しています。
興味がある方は、ぜひ参考にしてみてください。
記事を作成中ですので、しばらくお待ちくださいm(_ _)m
まとめ：機械加工の基礎知識を習得して「やさしい設計」を心がけよう
以上、機械加工の基礎知識と勉強法を紹介しました。
設計者目線でより噛み砕いて解説したつもりですが、1回読んだだけじゃイマイチ理解できなかったという方も多いと思います。
機械設計の知識は、座学よりも、実際に仕事で使いながら調べたり勉強した方が確実に習得が早いです。
僕自身、「仕事でわからないことが出てくる→ネットや本で調べる→設計に活かす」という経験を繰り返しながら、今回紹介した内容を覚えてきました。
「半分くらいしか理解できなかった」という方は、実際に仕事で使うようになってから、また本記事を読み返してみることをおすすめします！
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