切り屑とワークピースとは？どのように作りますか？

切り屑とワークピースとは？切り屑とワークピースは機械工業で身近な用語の2つです。これらの用語はフライス、旋盤、ドリル、研磨などの金属加工過程で常に使われます。この記事で切り屑とワークピースの特徴、作り方をもっと詳しく調べましょう。

1. 切り屑とワークピースとは？

切り屑はフライス、旋盤、ドリル、研磨などの加工過程で取り出される薄い材料の片のことです。切削工具が工作物に作業するとき、余分な材料が削り取られ、これにより切り屑が生成されます。切り屑の特徴、例えばサイズ、形状、色などは、切削過程、工具の摩耗、材料の状態に関する大事な情報を提供できます。切り屑を追跡し、分析することにより、エンジニアは加工過程を最適化し、工具の寿命を延ばし、部品の品質を確保するのに役立ちます。これらの切り屑は具体的な加工作業や金属の種類によって異なるサイズと形状を持つことがあります。

一方、ワークピースは通常、溶けた金属から鋳造される大きな金属ブロックまたは棒のことです。一般に金属製品、管、棒、線、板など多くの種類の金属製品を製造するための主要な原材料として機能を有します。ワークピースは常に、鋼鉄、アルミニウム、銅、チタンなどの金属から製造され、標準化されたサイズと形状で生産されることです。
金属製造過程を最適化と共に製品の品質の向上ため、切り屑とは残の特徴をしっかり理解できることが重要です。

2. 切り屑とワークピースの特徴

2.1. 切り屑の特徴

• 形状：切り屑の形状は切削条件や材料の状況に関する専門的な情報を提供できます。切り屑片は、連続的なもの、非連続的なもの、またはセグメント化されたものとして分類でき、その形状は長い巻き線から短い断片まで様々あります。
• 色: 切り屑の色は加工過程がどの温度で行われているかを示します。例えば、青や紫の切り屑は高温での切削を示し、一方、銀色や金色の切り屑はより低い温度を示します。
• 厚さ: 切りくずの厚さは切削条件に関する重要な指標です。厚切りくずは高い送り速度や深い切創を表示します。一方、薄い切りくずは送り速度が緩やかであるか、または低いであるか、ということを示すと考えられます。
• 切り屑の長さ：切りくずの長さは、送り速度または切削速度を表します。普通に、より長い切りくずは高速な送り速度と高速な切削速度につながります。
• チップの曲度: 丸まった切りくずは柔軟な材料を示し、一方、より小さな破片になった切りくずはもろい材料を表します。

2.2. ワークピースの特徴

• 材料の種類：ワークピースに使用される材料の種類は切削過程に大きな影響を与えます。金属、ポリマー、セラミック、合成の源料などの種類違う材料は、異なる機械的特性を持ち、切断力に対する反応に影響を及ぼします。
• 材料の硬度：硬度は材料の変形耐性がどのぐらいあるかを示します。一般的に工具の摩耗を防ぐため、より硬い材料はより強力な切削工具とより低い切削速度を要求します。
• 耐久性：耐久性は材料が切断力に耐えられるかどうかに影響を与えます。高耐久性の材料は柔らかい材料と比べて、異なる加工工具が必要とする場合があります。 
• ワークピースの塑性：ワークピースの破断せずに変形できる能力を指すことです。塑性の高いワークピースは常に、長く連続的な切りくずを生成し、脆い材料はより短く、断片的な切りくずを生成します。
• ワークピースの熱伝導：熱伝導率は加工過程中に発生する熱量に影響をもたらします。熱伝導率の低いワークピースは切削工具の刃部で高温を生成しやすくなります。
• 公差の要望：最終製品の精度の要望は加工過程と維持する公差を決定します。 
• 表面仕上げの要望：希望する表面仕上げは切削工具の選択、加工パラメータ、および後処理のステップに影響します。

3. 切り屑とワークピースの作り方

3.1. 切り屑の作り方

切り屑は普通に切削過程中に、切削工具が端材から材料を削り取るプロセスによって生成されます。切り屑を生成するための以下のようないくつかの方法があります：

• 旋盤：旋盤加工の場合、端材は切削工具に入られ、この工具は薄い材料層を削り取って切り屑を生成します。 
• フライス：フライス加工では、切削工具は端材の表面上を回転し、材料を削り取って切り屑を生成します。
• ドリル：ドリル加工の場合、回転する切削工具を使用して端材で穴あけ、材料を削り取って切り屑を生成します。
• 研磨：研磨プロセスでは、回転する砥石が端材の表面から材料を削り取って小さな切り屑を生成します。 
• 切断：切断の際、こぎり刃が端材を切り、材料を削り取って切り屑を生成します。 

具体的な切り屑作り方は、加工材料の種類、希望の形状とサイズ、および製造過程の要件に依存します。切り屑が形成された後、廃棄物を最小限に抑え、効率を向上させるために、それがリサイクルされ、または他の製造過程で再利用される可能性があり、役立ちます。

3.2. ワークピースの作り方

ワークピースは鋳造プロセスから形成され、溶融金属を鋳造型に注ぎ込み、冷却および固化させる工程が含まれます。ワークピースの作り方は以下のとおりです：

• 溶融: 金属原料は炉または他の溶融装置で溶融されます。金属が適切な鋳造状態になるように溶融プロセスの温度と他の条件は注意深く制御されます。
• 注ぎ込む: 溶融金属は耐熱材料である鉛または鋼鉄で作られた鋳造型に注がれます。鋳造型はワークピースの希望の形状とサイズのように設計されています。
• 冷却：溶融金属が鋳造型に注がれた後、冷却および固化します。冷却速度は注意深く制御され、金属が均一に凝固し、欠陥がないことを確保します。
• 取り外す: ワークピースが冷却および固化した後、鋳造型から取り出されます。製造過程の具体的な要件に応じて、ワークピースは圧延、鍛造、または他のテクニックを使用して製品を仕上げます。

具体的なワークピースの生成プロセスは、鋳造される金属の種類、ワークピースのサイズと形状、および製造プロセスの要件によって異なる場合があります。ただし、溶融、鋳造、冷却、および取り外すなどの基本的なステップは、ほとんどのワークピースの生成プロセスで同じです。

技術とイノベーションが進化し続ける機械加工業の中で、切り屑とワークピースに関する確実な理解は非常に重要です。これにより、プロセスを最適化し、無駄を削減し、製品の品質を向上させ、現代の製造技術の進歩に貢献できます。