NC旋盤とは？種類ごとの特徴や機械構成・活用する際の注意点を解説

金属をはじめとしたあらゆる種類の材料を設計した形状に成型するためには、加工が必要です。金属加工を行うための機械は「工作機械」または「マザーマシン」と呼ばれています。

工作機械には多種多様な種類があります。その中でも、加工対象物を回転させながら切削工具を押し当てて不要な箇所を削り取る工作機械の種類は「旋盤」と言い、さらにプログラムを入力して操作する「NC旋盤」と人の手で操作する「汎用旋盤」に分けられます。

今回は、NCプログラムによって工作機械を動作させるNC旋盤の概要から、NC旋盤の種類と特徴、機械構成、活用時の注意点まで詳しく紹介します。

NC旋盤とは？

NC旋盤とは、数値制御（Numerical Control）によって動作を指示する工作機械の一種です。あらかじめプログラムされたNCコードにもとづき、切削工具の動きを自動で制御できます。

そもそも旋盤とは、円盤状や円筒形の「ワーク」と呼ばれる加工材料（被削材）を回転させながら、「バイト」と呼ばれる固定した刃物工具を押し当て、不要な部分を切削する工作機械です。

汎用旋盤に数値制御装置（NC装置）を組み合わせ、プログラムにもとづき機械に指示を送ることで、手作業では難しい形状の加工も正確かつ効率良く行えます。その他、加工作業と品質の標準化や安全性の向上につながる点もNC旋盤のメリットと言えるでしょう。

NC旋盤の技術が進化している近年では、コンピュータによる数値制御が一般的となっていることから、「CNC旋盤（Computer Numerical Control旋盤）」とも呼ばれています。

NC旋盤と汎用旋盤との違い

旋盤は、主にNC旋盤と汎用旋盤の2種類に分けられます。

汎用旋盤とは、手動操作で加工する旋盤です。NC旋盤よりも歴史は古く、「普通旋盤」とも呼ばれています。作業者がハンドルやレバーを操作しながらワークを工具で切削して加工を行います。

NC旋盤と汎用旋盤の大きな違いは、操作方法とその加工精度にあります。

前述の通り、汎用旋盤は作業者が手動で操作するのに対し、NC旋盤はあらかじめ設定したプログラムにもとづき自動で加工を行うため、加工精度はNC旋盤のほうが高い傾向です。加えて、人の手では難しい複雑な形状への加工や大量生産もNC旋盤は得意としています。

また、NC旋盤は均一な品質の製品を安定して製造できる一方で、汎用旋盤は作業者の加工技術に依存します。そのため、同じ製品を連続して大量に加工する場合は精度にばらつきが生じやすいことに注意が必要です。

NC旋盤の種類と特徴

NC旋盤と一口に言っても、形状や構造によって加工機の種類はさまざまです。種類ごとに特徴や使い方、さらに得意とする加工も異なるため、加工対象ワークの種類や形状に応じて適切な種類を選ぶと良いでしょう。

そこで次に、NC旋盤の主な種類5つを特徴とともに詳しく紹介します。

NCタレット旋盤

NCタレット旋盤とは、「タレット」と呼ばれる旋回式の刃物台を備えたNC旋盤です。タレットには複数の工具を取り付けることができ、NC加工工程に応じて工具が自動的に切り替わります。

一般的なタレット旋盤では、作業者が手動でタレットを回して工具を切り替える必要があります。しかし、NCタレット旋盤は数値制御によってタレットの回転が自動化されるため、手動でタレットを回す必要もありません。

この仕組みにより、工具交換の手間を削減できるだけでなく、連続した加工でも高い生産効率を実現できます。

NC倣い旋盤

NC倣い旋盤とは、「特定の形状を倣う機能」を備えたNC旋盤です。見本となる形状（マスター形状）をもとに、倣い装置が専用のセンサーや機構を使って形状をトレースし、工具の動きを制御することで、マスター形状と同じ形状の部品を精密に複製できます。

NC倣い旋盤は段付き面やテーパー、曲面といった複雑な形状も効率的に加工でき、特に同一形状の大量生産に適しているでしょう。

近年では高性能なNC旋盤の普及により使用機会が減少しているものの、楕円（オーバル）加工など特殊な形状を求められる分野においては現在も活用されています。

NC正面旋盤

NC正面旋盤とは、正面削りに特化したNC旋盤です。主軸にはチャック（材料を固定するための部品）の代わりに大型の面板が取り付けられており、大きな加工物でも安定して保持できます。

長さよりも外径寸法のほうが大きい円盤状の部品の端面加工や内面加工に適しており、汎用旋盤やほかのNC旋盤では加工が難しい大型部品の加工にも対応できます。加えて、NC正面旋盤は剛性が高く重切削にも耐えられるため、強度が求められる加工にも向いているでしょう。

NC立旋盤

NC立旋盤とは、主軸台が垂直方向に配置された縦型構造のNC旋盤です。ワークをテーブルに水平に設置して、回転させながら上から下に刃物を移動させて切削加工を行います。

主軸が水平方向となる汎用旋盤では、重量や長さのある材料を回転させるとき、重力によるたわみやそれによる主軸のズレが生じます。しかし、縦型構造となるNC立旋盤は重量物や外径寸法が大きな部品も安定して高精度に加工することが可能です。

NC自動旋盤

NC自動旋盤とは、長い棒状のワーク（棒材）を使用して部品を連続的に加工できるよう設計されたNC旋盤です。「CNC自動旋盤」や「NC自動盤」とも呼ばれています。

NC自動旋盤では、主軸の背面からバー材を自動で供給し、部品を加工します。1つの部品加工が完了すると、機械が完成部品を自動で切り離し、次の加工位置にバー材を送り出した後、再び同じ部品を連続加工します。

このように供給・加工・排出のサイクルを自動化することで、作業者の手間が大幅に削減するとともに、高効率な生産も実現できます。同一形状の小型部品を大量生産するのに適しており、高精度と生産性が求められる生産現場では特に活躍します。

NC旋盤の機械構成

NC旋盤の機械は、「スピンドル」「心押台」「刃物台」「制御盤」の4つの主要な部分で構成されています。それぞれの概要と役割は、下記の通りです。

NC旋盤を活用する際の注意点

NC旋盤の活用によって高精度な機械加工が可能となる一方で、安全かつ効率的な活用を維持するためにはいくつかの注意点もおさえておく必要があります。

最後に、NC旋盤を活用する際の注意点を2つ紹介します。

プログラム開発が必要になる

NC旋盤を稼働させるためには、プログラムの開発が必須です。

加工手順がシンプルな場合は、NC工作機械に備わっている制御装置に打ち込むだけで活用できます。しかし、複雑な加工手順が求められる場合は専用のアプリケーションを用いてプログラムを作成しなければなりません。

プログラミングにミスがあると、材料の削りすぎや機械の故障といったトラブルが発生する可能性があります。そのため、プログラム開発は慎重に行い、事前にシミュレーションを実施することが重要です。また、社内にプログラミング知識を有する人材がいない場合は、専門知識を有した人材の確保も検討する必要があります。

作業開始までの工程が長い

NC旋盤は、加工作業に入る前に設定やプログラムの入力・調整が必要であり、これらの工程には時間を要します。特に、実績のない素材や複雑な形状の加工の場合は一度で設定が完了せず、度重なるプログラム変更に多くの手間を要することも考えられるでしょう。

作業開始までの工程をできる限りスムーズに進めるためには、事前にしっかりと計画を立てておいたり、前段取り工程の効率化に向けて手順を見直したりすることが大切です。

まとめ

NC旋盤とは、汎用旋盤に数値制御装置を組み合わせた工作機械です。手作業では難しい複雑な形状の高精度な自動加工が可能で、同一製品の大量生産には特に向いています。

NC旋盤には、いくつかの種類があります。それぞれ特徴や加工方法、得意とする加工が異なるため、加工したい工作物の素材や形状に応じて適切な種類を選ぶことが大切です。

なお、株式会社エージェンシーアシストではNC旋盤による切削加工のご依頼も承っております。部品1個からの製作も可能となっておりますので、ぜひお気軽にお問い合わせください。