製品開発ポイント-金属加工のいろいろ

金属の加工は、その加工品がどのような用途に使用されるかで様々な方法から選択できます。その加工方法を代表的なものをご紹介します。

1.型を作って加工する
2.型が不要な加工
3.それぞれのメリット・デメリットを考慮する

1.型を作って加工する

所定の金型を作り、その金型を使って金属を求める形に加工する方法はいくつかあります。まず、溶解した金属を型に流し込み型の中で固めることで形を作る「鋳造」「ロストワックス」等があります。鋳型という型に溶解した金属を流し込み固め、型から取り出した製品を鋳物と呼ぶのです。

この加工は古代から伝来する加工法ですが、現在では鋳造も様々な種類と方法に分かれます。また、溶解していない個体の金属を型で潰して形にする「鍛造」という方法もあります。

板状態の金属を型の形に打ち抜く「プレス加工」

鍋のような形に金属板を延ばしながら加工する「絞りプレス加工」

大きな力で金属の材料を押し出し型の形に引き出す「押し出し加工」「引き抜き加工」

型の形に曲げる「ロール加工」「曲げ加工」

一般的にいう「プレス加工」というのは、上下の型に金属材料を挟み高圧でプレスすることにより形を成形する方法の総称です。粉末の金属を型に入れて加熱することで固める「焼結加工」というものもあります。型を利用する加工は、型を起工するためのコストを要しますが、1個の加工に要する時間（加工工数）が少ないというメリットがあります。そのため、1個の加工コストを安価にすることができる。大量生産向きなのです。

2.型が不要な加工

金属の材料に刃物や砥石等を使用して不要部分を削り落とし、求める形にする加工を「除去加工」といい、一般的に切削加工と呼ばれるものもこの除去加工に含まれます。

「フライス加工」「旋盤加工」などは、専用加工機械により入力されたデータ通りに加工を進めていきます。昔の加工機械であれば、作業者（機械のオペレータ）が加工材料を見ながら機械を動かしていたのですが、現代はCAMという加工データを入力することで自動加工してくれます。これらは切削加工の代表的なものです。

また「シャーリング加工」「ワイヤーカット加工」等の金属を切断する加工や、切断においては「ウォータージェット切断」「レーザーカット切断」というのもあります。砥石を使用して削り落とす「研削加工」「研磨加工」、電極と金属材料の間を放電させることで削る「放電加工」などもあり、いずれも型を起工する必要がないため、加工データを作ればすぐに加工が開始できるというメリットがあります。また、型を起工するコストも不要であるため初期費用が不要というメリットもあります。

しかし、加工データを作り入力する手間を要することと、1個ずつ加工するため加工工数を多く要することにもなります。

3.それぞれのメリット・デメリットを考慮する

先述以外にも、うどんを棒で引き延ばすように金属をローラーで伸ばして薄く板にする「圧延加工」、薬液で加工する「エッチング加工」、金属表面を違う特性に処理する「メッキ処理」「電解研磨処理」「スパッタリング処理」など、高温と高圧により金属材料同士を接合する「熱拡散」など、加工方法は多く存在します。

例えば、型で加工するものは、加工品の精度が型で保証される領域を確保できますが、型を用いない加工においては、加工自体の精度を一定に保つ工程安定を求める領域が大きくなるという品質上の特性の違いを持ちます。

同様にそれぞれの加工方法にメリットとデメリットがあり、それを考慮して目的用途に合わせて選定することが重要となるのです。

様々な加工方法によって作られた製品が身の回りに存在し、それを調べてみるのも「モノつくり」の第一歩になるでしょう。