金属加工の種類とは？体系的に分かりやすく解説！

機械加工にはさまざまな種類があり、素材や形状、求められるスペックに応じて適切な方法を選ぶ必要があります。そのためには「どんな加工方法があるか？」「その加工方法でどのようなことができるか？」を把握しておくことが大切です。

今回は金属加工の種類や特徴などを体系的にご説明します。この記事を読めば金属加工に関する基礎的な知識を習得することができますので、特に製品製造をご検討中の方、これから金属を扱う予定がある方は参考にしていただければ幸いです。

金属加工とは？知っておきたい基礎知識

金属加工とは、読んで字のごとく金属に加工を施すことを指します。なぜ金属加工が必要かと言うと、設計通りに製品を仕上げるには、そこに使われる金属材料や金属部品の形状やサイズを変えたり整えたりしなければならないからです。

以下に、金属加工の目的や理由をご説明しましょう。

金属加工の目的と概要

金属加工の目的は、求められる形や状態、寸法になるよう成型するだけではありません。金属材料を製品化するために、利便性、耐久性、意匠性などを高めることも目的となります。

なお、金属材料で代表的なのは、鉄、アルミニウム、金、銀、銅の5種類。また、金属材料には5大特徴と呼ばれる以下のような特性があり、これを踏まえて加工が施されます。

金属加工が重要な理由

なぜ金属加工を施すのかと言うと、以下のようなメリットがあり、加工された金属材料や金属部品を使用することで製品価値が高められるからです。

大きく2段階の加工方法

金属加工は大きく分けて「形作る加工」と「材料の性質を変化させる加工」という2種類に分けられます。「形作る加工」だけ、あるいは「材料の性質変化」だけというように、どちらか一方のみで製品や部品ができあがるわけではありません。

「形作る加工」で材料から成形し、「材料の性質を変化させる加工」で機械的性質を向上させる、あるいは逆に「材料の性質変化」で金属を加工しやすい状態にして「形作る加工」で形作っていくというように、ほとんどの場合は両方の加工を経て部品や製品が完成します。

「形作る加工」の分類

「形作る加工」とは工作機械を用いて削ったり切断したり、あるいは穴や溝を掘る、力を加えて変形させるなど金属を成形する加工のことを指します。

「形作る加工」にはさまざまな種類の加工方法がありますが、JIS規格を参考にして分類すると、代表的な加工方法は下表のようになります。

「材料の性質を変化させる加工」の分類

「材料の性質を変化させる加工」とは金属に熱を加えたり冷やしたり、あるいは表面をコーティングしたりして金属の性質を変化させる加工方法です。
「材料の性質を変化させる加工」にはさまざまな種類の加工方法がありますが、JIS規格を参考にして分類すると、代表的な加工方法は下表のようになります。

目的別に選ぶ金属加工方法

成形を目的とする加工

目的の形状にするため、金属に圧力や熱を加えることで成形したり変形させたりすることを「成形加工」と言います。成形加工には、「鋳造」「塑性加工」「焼結」という加工方法があります。

除去を目的とする加工

除去を目的とする加工とは、金属の不要な部分を除去することで製品や部品の形を作る加工のことです。「切削」「研削」「砥粒研磨」「放電加工」「切断加工」などが挙げられます。

付加価値を目的とする加工方法

「材料の性質を変化させる加工」とは、言い換えれば光沢を出す、腐食を防ぐと言った「付加価値を目的とする加工」です。金属に付加価値を与える加工方法としては、「熱処理」と「表面処理」があります。

熱処理の方法

表面処理の方法

金属素材による切削加工の難易度

金属は素材によって切削加工の難易度が異なります。加工が容易なものを「快削材」と言い、一方で加工が難しいものを「難削材」と言います。

技術者として金属加工を行うには、機械加工技能士、めっき技能士といった国家資格や溶接技能者、溶接管理技術者などの民間資格が必要です。さらに、難削材の加工技術には、技術者としてのノウハウや長年の経験を要します。

金属加工が難しい難削材

「快削材」は、機械的性質を劣化させない程度のごく微量の添加物（鉛・硫黄・マンガンなど）を含んでいます。これらの添加物によって切削加工が容易となり、切削の美しい仕上がりが得られます。しかし、食品・医療関係等では、添加物が認められていないので注意が必要です。

加工が難しい「難削材」の代表例と言えば、ステンレスやチタンなどです。難削材を加工する場合、快削材あるいは一般的な金属材料と同じ条件で加工すると熱が放射されず刃先の温度が上昇しやすい、刃物の寿命が短くなる、精度が悪くなる、発火・引火する危険性が高くなるなど、さまざまな問題が生じるため、特殊な加工を施す必要があります。

難削材の重要性

適切な金属加工会社を選ぶためのまとめ

金属加工には多種多様な加工方法があり、適切な方法を選ぶ必要があります。そして、金属加工技術には専門の知識や経験を要します。しかも、加工技術は日進月歩です。

まずは、「形作る加工」が必要なのか、「材料の性質を変化させる加工」が必要なのか、その両方が必要なのか、用途を明確にしましょう。次に、目的は「成形」なのか、「除去」なのか、光沢や腐食防止と言った「付加価値」の仕上げは必要なのかを考えます。そして、もちろん、加工する金属素材はどんな特徴を持ったものが希望なのかをはっきりさせておきます。

これらの用途や目的、素材の特徴をメモして金属加工業者と相談しましょう。製品化にあたっての図面やデータを用意し、数量、希望納期なども明らかにしておくと、相談がスムーズです。もちろん、見積を取ることも忘れずに。きめ細かく相談に応じてくれる金属加工業者を選ぶことが大切です。

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