機械加工にはさまざまな種類があり、扱われる機器や工具も多種多様です。それぞれの機械加工における知識とスキルの習得は、技術者としてのステップアップと資格取得へ向けて重要な意味を持ちます。
今回の記事では、機械加工における加工方法や工作機械の種類、また機械加工に役立つ資格とその概要についてご紹介していきます。
機械加工とは？
機械加工とは、工作機械や切削工具を使って金属やプラスチックなどの材料を加工することを指します。使用される工作機械には「旋盤」「フライス盤」「マニシングセンタ」「研磨機」「ボール盤」「NC工作機械」などがあり、また切削工具には「ドリル」や「バイト」「リーマ」などがあります。これらの工作機械、切削工具を用いて加工し、材料を目的の形状にしていきます。
機械加工の特徴は、同一形状のものを確かな精度で大量生産できることです。そのため機械加工は工場製品を作ることを主な目的としており、現在ではさまざまな性能を持つ汎用の工作機械が多く開発されています。
組立図や目的の形状の違いによって求められる加工精度や加工手順は異なり、また用いられる工作機械も違ってきます。どの工作機械を使用するか、どういう手順で加工を行うかは機械加工において非常に重要な要素です。できるだけ不要な箇所に時間をかけないこと、作業時間を短縮できるような加工手順を考え実行することでコストダウンをはかるのです。
機械加工の種類
機械加工にはどういった種類のものがあるかを見ていきましょう。
切削加工
機械加工の代表的な方法として切削加工があります。切削加工は古くから行われている機械加工で、ドリルやバイトなどの切削工具を使用して金属・プラスチックなどの材料を削ったり穴を開けたりして行う加工方法です。
切削加工の種類には主に「フライス加工」と「旋盤加工」の2種類があります。
フライス加工
正面フライスやエンドミルなどのフライス工具（ドリル）を高速回転させながら材料に押し付け、目的の形状に加工する方法です。回転する切削工具を上下に動かし、材料を固定したテーブルは前後左右に動かすことでどんな形状にも仕上げることができます。フライス加工の種類には「汎用フライス」「NCフライス（CNCフライス）」「マシニングセンタ」「NC歯車加工機」などがあります。
旋盤加工
フライス加工とは逆に、工具ではなく材料を回転させて加工を行う方法です。回転させた材料に「バイト」と呼ばれる専用工具を押し付けることで、外周を削ったり、穴をあけたり、ねじ切りなどを行って目的の形状に仕上げていきます。旋削加工で用いられる材料は基本的に円柱状のものであり、完成品は回転体の形状になります。
研削加工
研削加工とは、砥石を高速回転させて材料の表面を削ったり、除去したりする加工方法のことをいいます。研削加工を行うことで、材料の表面を平滑にすることができます。高速回転させる砥石はダイヤモンドや炭化ケイ素などの硬くて小さい粒（砥粒）でできており、これらの硬い粒が刃となって材料を削ります。
研削加工を行う際には「研削盤」が用いられます。研削盤には「平面研削盤」「円筒研削盤」「内面研削盤」などがあり、加工する形状によって使い分けられます。
研磨
研磨とは、切削加工などで仕上がったものをより硬度の高い砥石を用いて少量ずつ削り、さらに滑らかに仕上げるための加工方法です。
工場製品に対して研磨を行う大きな意味としては、外観の美しさの向上、寸法精度の向上、強度の向上、機械の運動精度向上、耐摩耗性や耐食性の向上 、サビ防止などがあります。研磨は主に最後の仕上げとして行うことが多い加工方法です。
研磨には主に「固定砥粒（とりゅう）加工法」と「遊離砥粒加工法」の2つがあります。
固定砥粒加工法
砥粒が金属に固定された砥石を用いて表面の凸部分を滑らかにします。固定砥粒加工法には「超仕上げ」「ホーニング」「研磨布紙加工」などがあります。
遊離砥粒加工法
砥粒を水に溶かした状態で研削・研磨することをいいます。対象物を固定し、砥粒を水に溶かした液体（スラリー）が潤滑に転がることで表面が削られ、固定砥粒加工法よりも滑らかな仕上がりになります。この方法には、「噴射加工」「ラッピング」「ポリシング」「バレル加工」「バフ仕上げ」などの種類があります。
使用する工作機械の種類
機械加工で使用される代表的な工作機械について説明していきます。
旋盤
工作機械のなかで、最も多く使用されるのが旋盤です。旋盤は円筒・円盤状の材料を回転させ、固定された刃物によって加工する方法のことをいいます。旋盤で行われる加工には「外丸削り」「テーパ削り」「面削り」「穴あけ」「中ぐり」「ねじ切り」などがあります。また旋盤では「ネジ」「軸」「軸受け」など多様な機械部品が作られます。
フライス盤
フライス盤は、上記で説明したフライス加工の際に用いられます。フライス工具を固定し回転させ、加工対象物の平面や曲面、みぞなどを加工していきます。フライス盤は回転する刃物を自在に動かせるので、比較的自由度の高い加工を目指すことができます。使用する工具には「正面フライス」「エンドミル」「平フライス」などがあります。
ボール盤
ボール盤は、加工対象物（主に金属）に穴をあけるための機械です。テーブルに材料を置き「ドリル」や「リーマ」などの工具を回転させて穴をあけます。
研磨機
研磨機は研磨加工を行う際に使われる機械です。バイトやフライス工具ではなく砥石を使って加工を行います。切削加工や研削加工に比べると精度が高く、より滑らかな仕上がりになります。
マシニングセンタ
マシニングセンタは自動工具交換機能をもち、「フライス削り」「穴あけ」「中ぐり」「ねじ立て」など多様な加工を1台で担うことができるNC工作機械（数値制御工作機械）です。多数の切削工具が格納されており、コンピュータ数値制御 (CNC)で自動的に加工を行います。
主軸の構造の違いによって、「横形マシニングセンタ」「立形マシニングセンタ」「5軸制御マシニングセンタ」「門形マシニングセンタ」などさまざまな種類があります。
機械加工に役立つ資格
現在、多くの工場ではマシニングセンタを扱える優秀な技術者を求めています。そこで注目したいのが「機械加工技能士」と呼ばれる資格です。
機械加工技能士
機械加工技能士は国家資格の一種で、機械加工における高い技術と知識を有していることを証明する資格です。「中央職業能力開発協会」が運営・管轄を行い、各地で資格試験を実施しています。
資格の概要
機械加工技能士の資格は、3級、2級、1級、特級の4つの階級に分かれており、3級、2級、1級は筆記と実技、特級は筆記試験のみとなります。どの階級においてもマシニングセンタの広い技術と知識が試されます。
実技試験の主な種類に、通常の旋盤作業・フライス盤作業、数値制御の旋盤・フライス盤作業・ボール盤作業・研削盤作業、プログラムの間違い判定、刃具や加工物の判定、取り付け工具の選定などがあります。それぞれの階級の試験に合格すると、晴れて「技能士」を名乗ることができます。
各階級の受験資格は以下のようになります。
3級 / 実務経験が6か月以上
2級 / 実務経験が2年以上
1級 / 実務経験が7年以上
特級 / 1級合格者後に実務経験が5年以上
機械加工技能士の資格を持つ人は、それだけ工場や企業から重要視されますし、とりわけ金属加工の機器を扱う現場で尊重される傾向があります。
工場への就職を有利に進めたいなら資格を取得しよう！
機械加工技能士の資格保持者は、マシニングセンタを導入している工場などでは重宝される存在なので、就職活動を有利に進めることができます。また就業中に資格を取得すれば、昇進や給料アップなどの判断材料になることも多いです。資格試験においては幅広いスキルと能力が試されるので、実際に工場でマシニングセンタ・オペレーターとして働きつつも知識と技術を高め、各階級の資格に挑戦していくことが理想的といえるでしょう。
制作：工場タイムズ編集部
