鉄の切削加工の種類・材料・注意点を徹底解説

鉄の切削加工を依頼しようと考えている方が知っておくべきことを全てまとめました。

鉄の切削加工とは？

工具で鉄の素材を削り、事前に決めた寸法通りに仕上げる加工方法です。

最近は機械によって切削が行われるため、精度の高い仕上がりになります。

複雑な形状にも対応可能です。

型の作成など、事前準備があまり必要ないため、完成までのスピードが速く、コストも削減しやすいです。

鉄の基本的特徴５つ

この章では鉄の基本的な特徴をご紹介します。

強度が高い

炭素を混ぜると硬くなる性質を持つため

・建物の部材

・自動車部品

・機械部品

など、強度が求められるところでよく使われます。

錆びやすい

鉄は空気中の酸素と反応して錆びるという特徴があります。

錆を放っておくとどんどん劣化して耐久性が下がってしまいます。

ただし、塗装やコーティングなど、錆を防止する対策をとっておけば強度を保つことができます。

そのため、耐食性を確保する目的で切削加工後に表面処理が施されることがあります。

延びやすい

粘り強さがあり、加熱すると展延性が高くなるという性質を持ちます。

そのため、切削加工だけでなく、鍛造やプレス加工にも適しており、鉄は薄い形状や線状の製品にも使われます。

磁性を持つ

鉄には磁性があります。

そのため、モーターや変圧器など、磁力を必要とする製品で重宝されます。

一方で、医療機器など、非磁性の部品が求められる場面では鉄は使用できません。

混ぜ合わせる金属の種類によって磁力の大きさを変えることもできます。

量が多いので比較的安価

鉄は地球上で特に多く存在する金属の一つで、大量に採掘できます。

そのため、供給量が安定しており、他の金属に比べて比較的安価に入手できます。

さらに、リサイクル性も高く、使用済みの鉄製品を溶解して再利用することもできます。

コストパフォーマンスの高さから、あらゆる産業でなくてはならない金属となっています。

鉄の切削加工の主な種類３つ

この章では鉄の切削加工の種類をご紹介します。

旋盤加工

加工物を回転させ、そこに工具を当てることで削りながら加工する方法です。

シャフトやボルトのような円筒状の製品を作る際によく用いられます。

・外側を削る

・内部を削る

・ネジ加工をする

このように多様な加工が可能です。

大型の機械もあれば、卓上で使える小型のものもあり、対応可能な大きさは幅広いです。

フライス加工

固定した加工物に回転した工具を当てることで加工します。

旋盤加工と似ていますが、フライス加工では回転するものと固定するものが反対なのが特徴です。

角がある形を作るのに向いています。

フライス加工の中にも次のように細かい種類があります。

・平面加工

・側面加工

・段差加工

・溝加工

穴あけ加工

加工物を固定してドリルで穴を開けます。

「ただ穴を開けるだけ」の単純な加工方法に思われるかもしれませんが

・穴あけ加工

・リーマ加工

・タップ加工

・ざぐり加工

と様々な種類があり、製品の特徴や用途によって使い分けられます。

また、使用するドリルもいろいろなものがあり、どれを選ぶかで仕上がりが大きく変わります。

軸受穴やボルトの穴など、機械を構成する重要な部品を製作する際によく用いられます。

鉄の切削加工で使われる材料４つ

この章では鉄の切削加工で使われる材料をご紹介します。

純鉄

炭素の含有量が0.02％未満の鉄です。

純鉄は比較的柔らかく、粘り気があるため、切削加工にはあまり向きません。

切削をする場合、高度な技術が求められます。

純鉄は冷間鍛造加工やプレス加工に向いています。

・強い磁力を帯びやすい

・磁性を簡単に反転できる

といった性質を持っているのも特徴で、電化製品や通信機器によく用いられます。

炭素鋼

鉄と炭素の合金で、炭素の含有量は0.02〜2.14％。

いわゆる「鋼（はがね）」です。

炭素の割合が多ければ多いほど硬くなり、粘り気は少なくなります。

炭素鋼はさらに次の種類に分けられます。

・SPC材（冷間圧延鋼板）

・SS材（一般構造用圧延鋼材）

・S-C材（機械構造用炭素鋼鋼材）

・SK材 （炭素工具鋼鋼材）

合金鋼

鉄鋼素材の五大元素（炭素、ケイ素、マンガン、リン、硫黄）以外の金属を混ぜたものです。

例としては

・クロム

・ニッケル

・モリブデン

・タングステン

・コバルト

があります。

他の物質を添加する分、炭素鋼だけでは実現できなかった特性を持たせることができます。

一方で、

・素材にかかる費用が高くなる

・実現できる形状や寸法に限りが出る

このようなデメリットがあります。

鋳鉄

炭素の含有量が2.14~6.67%の鉄です。

炭素が多く含まれる分、硬く、耐摩耗性も優れるため、水道管やマンホールなど、特に強度が求められる用途で使用されます。

一方、靭性が低く、脆いのはデメリットです。

また、純鉄は融点が高い一方で、鋳鉄は融点が低く、鋳造にも向いています。

鋳鉄には

・ねずみ鋳鉄

・白鋳鉄

・まだら鋳鉄

など、さらに細かい種類があります。

鉄の切削加工は難しい？

鉄の切削加工は一見シンプルに思えますが、実は難しい面もあります。

例えば、硬さのある鉄は切削時に大きな熱が発生しやすく、変形や焼けが発生するリスクがあります。

また、加工時に切り屑が発生し、工具に付着した結果、工作物を傷つけたり、工具の寿命が短くなったりすることもあります。

こうした事態を防ぐには

・材料の特性に応じた工具を選ぶ

・適切な切削速度を選ぶ

・切削油やクーラントを使用する

このような対策が必要です。

鉄の切削加工を依頼するときに見るべきポイント３つ

この章では鉄の切削加工を業者に依頼する際に見るべきポイントをご紹介します。

実績

先ほどもご説明したように、鉄の切削加工を綺麗に行うにはいくつか注意すべきポイントがあります。

さらに、素材選びの点でも、用途に適した材料を選ぶ必要があります。

切削加工の依頼で失敗しないためには業者の実績を確認しましょう。

特に、自分達が発注しようと考えている製品と似たようなものや、同じ業界の製品を手掛けた実績があると、安心して依頼できます。

実際の製品の写真や導入事例が公式サイトに載っていないか確認してみましょう。

対応範囲

業者が具体的にどのような範囲の依頼を受け付けているかも大事なポイントです。

特に素材調達から表面処理まで一貫して任せられるかどうかは確認しておきたい点です。

なぜなら、関わる業者の数が少なければ少ないほど様々なコストが浮き、納期も短くなるからです。

発注内容に応じて次の点も事前に確認しましょう。

・試作の依頼は可能か

・量産に対応可能か

・加工可能なサイズ

・設備の種類

検査体制

検査体制も非常に大切なポイントです。

検査が徹底していれば、不良品が混ざるリスクが減りますし、品質も安定します。

精度が厳しく求められる場合は特に見ておくべきポイントです。

・どのような検査機械を保有しているか

・出荷前にどのような検査が行われるか

・検査基準

・検査結果のデータを共有してもらえるか

このような点を確認しましょう。

まとめ

鉄は機械による切削加工がよく行われます。

鉄の素材には鋼、合金鋼、鋳鉄など様々な種類があり、それぞれ特徴が異なります。

また、ひと口に切削加工と言っても、多様なやり方があります。

そのため、品質の高い製品を作るためには素材を適切に選び、加工方法をよく検討することが不可欠です。

そのためにも、実績が豊富な業者に依頼しましょう。

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