鋳物の切削加工が難しい理由とは？加工のポイントなどを専門メーカーが解説！

鋳物製品は前述した通り、寸法精度の向上や機能性の追加などの様々な理由により、切削加工などの二次加工が重要な役割を果たしています。一方で、鋳物の切削加工は高度な技術や豊富な経験が必要となる非常に難しい工程と言われています。鋳物の機械加工を行う金属加工メーカーは年々減少しており、調達担当の方では鋳物の加工依頼を断られた方も多いのではないでしょうか？

では、どういった点が鋳物の切削加工を難しくしているのでしょうか？以下に代表的な理由を詳しく解説していきます。

• 鋳物加工時の切粉が機械や作業環境に悪影響を与えるため

鋳物の切削加工を行う上で一番の懸念点となる理由が「鋳物の加工時に発生する切粉」です。鋳物の切粉はパウダー状で他の金属の切粉に比べ、非常に細かく舞いやすい特徴があります。この切粉は部品や工作機械の隙間などに入り込み、目詰まりや摩耗の原因となり、不良や機械の故障・劣化、工作機械の短命化に繋がります。

また、切粉は工作機械だけでなく、作業環境にも悪影響を及ぼします。鋳物の非常に細かい切粉を吸い込むことにより、作業者の健康被害に繋がる可能性もあり、さらには、加工中の他の製品への付着へも注意が必要となります。そのため、鋳物の切削加工を行う際は、最適な作業環境の確保と正しい知識による配慮が必要となります。

• 支給される材料ごとに品質のバラつきがあるため

鋳造加工の特性上、鋳造加工を行う会社ごとに製品の品質の差が異なります。また、同じ会社でも異なるロットでも品質にばらつきが発生するのが一般的です。こういった不均一性は切削工具への負担が大きくなり、工具寿命が短くなってしまうため、鋳物の二次加工はバラバラの品質ごとに加工を考慮し、要求される寸法精度を整える必要があり、品質を一定に保つための高い技術力と豊富な知見が必要になります。

• 専用の治具を製作が必要となるケースが多いため。

鋳物加工の際には、鋳物は一般に形状が複雑で凹凸部を含むことや、炭素含有量が多いため硬くて脆く変形が生じやすいため、専用の治具製作が求められるケースが多いこともリスクの一つとしてあげられます。一般的な金属材料の固定に利用しているバイスやクランプを鋳物の加工時に利用してしまうと、ワークが浮き上がってしまったり、ワークの変形を起こしてしまう、十分な固定を行えないまま加工してしまい、加工精度が低下してしまうことが起こります。したがって、鋳物の切削加工を高精度で行う場合には、形状や材質の特性に柔軟に対応できる専用治具の開発が求められるケースも多く、結果として、その他材料の切削加工に比べ、工数が増え、全体的なコストが上がることが懸念されます。

• 鋳造不良による加工ロスの懸念があるため

鋳造不良による加工ロスも鋳物の切削加工を難しくさせる要因の一つです。切削加工を行っている最中に鋳巣、割れなどといった鋳造不良が見つかった場合、その鋳物は製品として使用することは難しく、今まで行っていた切削加工の工程がロスとなってしまいます。鋳物の切削加工はもともと難しい上に、高度な技術が必要な加工であるので鋳造不良が発生してしまうと大幅な歩留まりが起きてしまいます。

歩留まりとは、材料の投入量に対し、実際に生産された数量の割合を指し、製造現場においては生産性や効率性の優劣をはかる目安のため、歩留まりの向上は生産性の改善活動の一環となっています。

以上のことから、鋳物の切削加工には豊富な経験と高度な技術力、また、最適な作業環境の整備が必須であり、考慮すべき点の多さから鋳物の切削加工（二次加工）を行うことは非常に難しく、行う企業の低下が著しいのが現状です。

鋳物はその特性上、大量生産やコスト削減効果に長けています。これらの課題をしっかり理解し、適切な加工条件の設定や課題解決のための技術の活用などを導入することで、高精度で品質が均一に保たれた製品の製造を可能になります。

鋳物の切削加工は、材料の特性や前述した注意点を考慮しつつ、最終製品の形状や精度を実現するために段階的に行われております。以下は一般的な鋳物の切削加工の工程です。

1. 荒加工

鋳物の切削加工の最初の段階では、精度を高める前段階として荒加工でワークを削り取ることでおおまかな形に整えていきます。

エンドミルやフェイスミルなどを使用して不要な部分を大きく削り取り、設計通りの最終形状に近付けていきます。この段階ではまだ表面は粗く、精度もまだ求められていません。

POINT
鋳物の硬い皮膜（スケール）が工具の摩耗の原因になるため、耐摩耗性の高い工具を採用したり、切削速度や送り速度などの加工条件を材料の条件に応じて調整する必要があります。

2. 中仕上げ加工

次の工程は中仕上げ加工です。中仕上げ加工では、荒加工で形成された不正確さをさらに整え、製品の精度を向上させるための重要な工程です。金属は温度変化による寸法の変化が生じるため、荒加工の切削熱で変化した寸法を整えたり、びびり痕などの切削痕の除去など次の工程で影響がありそうな部分をこの段階で切削します。また、穴あけや面加工なども実施することで製品に特定の特性を追加する加工も行います。

この工程では、精度を高める加工を行いますが、完成までは完了させません。次の工程で仕上がりを向上させるための加工を行います。

POINT
鋳物の特性上、硬度のバラつきが発生するため工具摩耗に大きな影響があります。また、切削面の品質を向上させるため加工条件や適切な冷却液の使用など考慮する必要があります。

3. 仕上げ加工

最後の仕上げ加工では、高精度な寸法と滑らかな表面仕上げ加工を行います。ここでの寸法精度は最終的に0～0.01mmの範囲になるよう調整します。設計通りの寸法に限りなく近付けるため、専用の機器を使用し、最後には品質に問題がないか品質検査を行います。この加工段階ではダイヤモンドやセラミック製の工具を使用した精密加工を行います。

POINT
加工速度を落とすことで表面精度を優先することが重要です。また、工具の摩耗が仕上がり制度に影響するため、工具の管理は徹底する必要があります。また、切削液を使用して加工する場合、鋳物の非常に細かい切粉の飛散を抑えるため、養生やフィルターを設置する必要があります。

鋳物の切削加工は、鋳物特有の硬度や内部欠陥などの素材特性を考慮し、こうした特性の影響を最小限に抑えた加工が必要です。こうした加工は、それに応じた最適な工具の選定や加工条件の最適化が重要です。また、冷却液や作業現場の整備など加工以外の考慮をすることで、安全で品質が保たれた鋳物製品を製造することができるのです。

弊社は、こうした鋳物の加工に関して、豊富な経験と加工実績を保有しています。厳密な寸法精度と表面品質、安全性に考慮した鋳物加工が求めらる中、弊社では製造した加工品について、大変ありがたいことに納品先のお客様から「品質が保たれている」、「短納期かつ精度が高い」などの好評のお声を頂くことがあります。これは、鋳物の切削加工に関して、適切な治工具・工具の選択や綿密な加工条件の設定を施しているからなのです。

弊社は鋳物の切削加工でも複雑形状にも対応できるような、5軸マシニングセンタを保有しております。通常のマシニングセンタでは実現できない複雑な形状や、工程が多くなってしまうような加工も弊社保有の5軸マシニングセンタにより、加工工程を集約し納期を大幅に短縮することが可能となります。また、加工コスト低減にも大きく寄与することができるため、お客様には大変ご満足いただいております。

また、汎用機から最新鋭、幅広いサイズに対応できるマシンを取り揃えているため、ご依頼内容や製品の要求精度に応じた最適な設備と工程の合理化した製作方法をご提案することが可能です。鋳物の切削加工（二次加工）でお困りのことがございましたら、お気軽に弊社までお問い合わせください。

弊社は、鋳物加工の豊富な加工実績と高精度の製品の提供ができる設備群を完備しております。下記の表は弊社が保有する設備（一部）です。多品種・小ロットはもちろんのこと、試作のみのご依頼も承っております。鋳物の加工がゆえ、二次加工をお断りされている方も多いと思われます。弊社ではこれまで培ったノウハウと高精度の加工実績で対応いたします。ご安心してお問い合わせください。

弊社が保有する設備群（一部）

次に、実際に弊社の製品事例から、鋳物の切削加工を行った事例をご紹介します。

1. 産機メーカー向け加工テーブル

用途	マシニングセンタ用テーブル
サイズ	400×400×70[mm]
開発期間・納期の目安	材料支給から約1カ月
公差レベル	平坦度0.005、穴ピッチ±0.005

本製品は産業機械メーカー向けに製造した、マシニングセンターに搭載されるテーブルとなります。

本製品は、マシニングセンターにて利用され高精度な加工、位置決めを実現するためのテーブルになるため、公差レベルが非常に厳しく、弊社が得意とする多種研削加工やジグボーラーによる精密加工にて、平坦度0.005, 穴ピッチ±0.005にて仕上げております。納入メーカー様の主要マシニングセンターに搭載され、人の目にも触れる部分であることから、美観性も重要視され、傷レスにて仕上げました。