特注部品加工の専門業者として図面設計検討の段階からご相談承ります。

特注部品加工事例 PARTS PROCESSING

インコネル 締結部品

インコネルの締結部品の製作事例です。

この部品が使われる設備は腐食性の高いガスが発生するため、通常のステンレスでは1ヶ月ほどでダメになってしまう厳しい環境下で使用されます。当然ながらネジ部が腐食すると締結が緩んで来たりトラブルの原因になってしまいます。

さらに、インコネルはニッケルをベースとした合金ですが、高温でも強度が落ちない材料としても知られますが、加工では扱いにくい材料でもあります。加工硬化してしまい刃物が切り込みにくくなると同時に、工具との親和性も高いので深い穴などの重切削になっていくと削れずに空転してしまうこともしばしばあります。

それでも高温耐性や強度などの魅力から航空宇宙関係、特にスペースシャトルなどにも使用される次世代材料のひとつです。研究開発においては、新たなきっかけを得られる部材になりうる可能性を秘めています。

SUS316 薄肉治具(φ63×L40)

 

製品の組み立てに用いる薄肉の治具加工の事例です。

もともとSUS303で作られていましたがさらに腐食性の高い環境下で用いる場合にも耐えることができるようにSUS316を材料に選定されました。組立治具であるがゆえに、形状精度は組立制度に影響してきます。薄い肉を残しながら形状に歪みを出さずに加工することが必要になります。

まず全体をNC複合旋盤を使用して円筒を作り、同時に脇からの窓部の彫り込みまで行います。ボトムの方に爪のように残っている突起部が特に形状精度を求めますが、工具で削っていくと加工応力で品物が潰れるように形状が崩れるリスクがあります。

爪部は加工応力の掛かり方が異なるワイヤー放電を利用することで高精度な仕上がりが可能になります。

超硬合金 微細凹凸形状加工

超硬合金に微細加工な凹凸加工を施した部品です。

突起部が相手材と接触して使用されるため耐摩耗性の高い超硬合金を使用した設計となっている特注部品です。非常に精密な製品を相手としているため、突起部の寸法公差はミクロン台の高精度加工を求められます。

刃物が立たない超硬合金に微細加工を施すのは、細溝加工を得意とするプロファイル研削加工です。「プロファイル」とは本来輪郭のことを意味しますが、プロファイル研削は50倍ほどに拡大した投影盤の上で輪郭を映し出し精密な位置出しを行って研削ができる設備です。突起部のミクロン台の形状はこのような高精度研削によってきっちりと仕上げることが可能です。

尚、砥石が通らない部分には型彫り放電で除去するなど、

大変小さい中にも加工が尽くされていますね。

ワイヤー放電 上下異形状加工

ワイヤー放電加工を利用した異形状加工の事例です。

ワイヤー加工はたいていの場合は糸鋸のように厚みに倣って形状を除去していきますが、ワイヤーを傾けることによって表がクローバー、裏がスペードのような形状加工が可能です。ワイヤー線を張っている上下のガイドを非対称に動かすことによってワイヤーを傾けていきます。

実は、金型部品ではダイスのニガシ加工などでもこうした技術が使われることがあります。

ワイヤーを傾けることで加工基準を取りにくくなるため、プログラムを設計する際には普段より頭を使って行うことが必要で、ワイヤーを傾けて精密加工を行う場合にはかなり高い技術を求められます。

左:幅25×L35

右:幅12×L35

純チタン試作加工 ホイール(φ60×H30)

純チタンで製作した試作加工事例です。

ホイールを模して製作したサンプルとなりますが、外径を旋削加工で円筒を作ってからマシニングセンタを使用して刃物だけでここまで精細に仕上げることが可能です。チタンは軽量性をメリットとして肉が薄い加工品にも採用されますが、この様な薄肉加工も歪みを少なく加工。

純チタンは1種、2種、3種、4種と種類が分かれていますが、成分の純度によってわけられています。数字が若い方が純度が高く柔らかくなっていますが、純度が下がると硬くなっていくと言われています。

チタンは酸素と反応しやすく、表面は酸化チタンに覆われますがこれが耐食性が高い表面を形成していることもチタンの強みでもあります。様々な用途にご活用ください。

インバー材にM0.8のネジ加工を行いました

熱膨張率がきわめて小さいインバー材をネジに活用した事例です。

インバー材にもいろいろありますが、汎用のインバーは常温付近が最も小さいと言われており、これらは時計や測量に使用される計器類などに重宝されています。あくまで常温付近で最も効果が高く130℃を超えると寸法変化が大きく表れるようになってくると言われます。使用環境によってインバーを使い分けていくと良いですね。

これ以外にも熱膨張率が小さい材料は世の中にはありますが、インバー材の長所は金属特性が得られることです。特に電気伝導性や溶接性やはんだ特性なども得られることから選定する価値があるといえる。また、価格的には安いとは言えないものの貴金属材料と比べればまだまだ手頃に入手可能。

インバー特性はその社会的な影響の大きさからノーベル物理学賞にも取り上げられていますが、機械加工者泣かせの扱い方の難しい材料のひとつです。ニッケルが多く含有されているものですから、とても粘り強い材料であり切りくずの排出が難しくなっていきます。

こちらは小径の微細ネジを加工した品物ですが、ネジ部はM0.8となっています。難削材料ではありますが、このように正確に加工することで高精度な用途での活用が期待されます。

 

 

ガラス部品 ネジ/ローレット加工

ガラス材の加工事例のご紹介です。

こちらは通常の刃物では加工が難しいとされる石英ガラスを使用しています。石英ガラスは工業用部品としては欠けや割れが発生しやすいため負荷のかかる用途には向きませんが、様々な特性から得られる付加価値があります。

特に今回の品物では、先端のギザギザの形状(ローレット加工部)で温度変化による寸法の誤差を縮小したいとのご要望から石英ガラスで加工してみたものです。石英ガラスが持つ「熱膨張が小さい」という特性を活かしています。

熱膨張係数(10-6/K )

SUS304  17.3 
 石英ガラス 10.3

温度変化が大きい製造工程においてはポテンシャルのある材質です。硬くて脆いため加工には金属よりも時間・コストともに必要としますが、金属材料には無い特性を持つことから今後注目される材質になっていく可能性があります。

SKD11(焼入れ + サブゼロ処理)を使用した同軸ゲージ(最外径φ17 × L22)です

1045177-004 #20同軸ゲージ

SKD11へ焼入れ及び、サブゼロ処理を行った同軸ゲージになります。サブゼロ処理とは焼入れを行った後に生じる残留オーステナイトをマルテンサイト化させるための手段の一つです。工法としては様々な冷却材(液体窒素など)を使用して0℃以下に冷却をおこないます。残留オーステナイトは経年変化の原因となり、ゲージのような寸法変化が生じることが許されないような部品には実施しておいて損のない処理になります。

同軸ゲージの名前からも想像できます通り、全長22mmで最外径φ17 0/-0.005と内径φ8.2 +0.005/0に公差がうたわれており、φ17とφ8.2には同軸度公差0.005が求められております。この2箇所の加工が重要となります。

前述の通り同軸を測定するためのゲージであるため、φ17とφ8.2の同軸度公差はもっとも重要であり、加工するうえで注意する必要があります。外径のφ17を円筒研削加工にて仕上げた後に、外径基準でφ8.2を内径研削加工にて仕上げて同軸度をだしています。

セラミックを使用した合わせゲージ(最外径φ15 × L80)です

1041273-001 合わせゲージ

セラミック(アルミナ)を使用した合わせゲージになります。製品の測定に使用するゲージ類は製品の合否を判定するうえで非常に重要な部品になります。そのため摩耗や経年変化が極力少ない材質を使用する必要があります。そういった観点から考えるとセラミックはこれらの用途にうってつけな材質と言えます。また金属材料に比べ軽量化できるところもメリットの一つです。

全長が80mmに対して最外径φ15±0.005、先端最小径部φ4.5 0/-0.005の公差がうたわれています。またφ15を基準としてφ4.5には円周振れ精度0.01があります。

前述の通りφ15とφ4.5には円周振れ精度0.01がうたわれているためワークの取り付けの際には注意が必要です。そうすることにより円筒研削加工を行った際により精度よく加工を行うことが可能となります。

CFRP(炭素繊維強化プラスチック)の三次元加工事例

CFRP加工事例

CFRP(carbon-fiber-reinforced plastic)は炭素繊維強化プラスチックと呼ばれ、プラスチック(主に母材はエポキシ樹脂が用いられる)を炭素繊維によって強化した炭素強化複合材料です。CFRPは軽量でありながら高強度を有することから様々な用途で使用されております。なじみのあるものとしては、釣竿やゴルフクラブのシャフトなどで黒色をしているものを目にすることがあります。昨今では自動車、航空機などにも応用されており産業界で欠かせない材料となっています。

炭素繊維(硬くて、脆い)とプラスチック(軟質で弾性変形しやすい)という加工条件としては相反する材料を用いているため、加工する際には注意が必要です。CFRPは切削性が非常に悪く加工条件、工具選定など様々な問題点をクリアしなければ適切な加工を行うことが難しいとされております。

弊社ではマシニングセンターに特殊な加工ユニットを装着しております。そして超音波援用加工をすることによって、三次元形状の加工を行うことが可能です。

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