機械設計において、「材料の選定」や「図面の寸法・公差」も大事ですが、加工のしやすさ＝コストと品質を左右する重要ポイントです。
特に切削加工では、使う工具の種類や加工方法によって、作業時間・加工精度・コストに大きな差が出ます。この記事では、初心者の方にも理解しやすいように、「工具・加工方法」に関するコストダウンの工夫を10項目にまとめました。
1. 標準工具が使える形状にする
加工に使う工具（エンドミル・ドリルなど）には、よく使われる「標準サイズ」があります。たとえば、エンドミルならφ6、φ10、φ12など、ドリルならφ3、φ5、φ6など。
これに合わせないサイズ（たとえばφ7.3mmの溝など）を設計すると、特殊工具や追加工程が必要になり、加工時間・コストが増大します。
✅ 工夫ポイント
- 溝幅や穴径は、標準工具サイズに合わせる
- 特殊サイズが必要な場合は、本当に必要か再検討する
2. 一方向から加工できる形状にする
切削加工は、主に上・横など一方向から工具を当てて削る加工です。部品の裏側や内側など、工具が届かない位置は、反転や追加治具が必要になり、工程数が増えます。
✅ 工夫ポイント
- 工具が届く方向から加工できるよう設計
- どうしても複雑になる場合は、分割構造を検討する
3. ポケット形状は角を丸くする(隅Rを考慮する)
エンドミルなどの回転工具は、直角の角を削ることができません（工具が丸いため）。それなのにポケットの四隅を直角に設計してしまうと、追加の角出し加工が必要になります。
✅ 工夫ポイント
- 内コーナーには「R（アール）」を設ける
- 可能な限り大きなR寸法を設定し、「以下」と表記すれば加工工具の選択肢を増やすことができる。
4. 深い溝・深穴は避ける
溝や穴が深いと、細長い工具が必要になり、加工精度が不安定になります。特に深穴（深さ＞直径の5倍以上）は工具のたわみやビビリが起きやすく、追加工程や仕上げ加工が必要です。
✅ 工夫ポイント
- 溝や穴は可能な限り浅くする
- やむを得ず深くする場合は、段付き形状や多段構造を検討
5. 面取り・バリ取りを前提にする
部品のエッジには、加工後にバリ（鋭い出っ張り）が残ります。面取り（C面）やR処理をすることで、仕上げが楽になり、ケガ防止にも効果的です。
✅ 工夫ポイント
- 外周のエッジには「C0.5」や「R0.5」などの指示を入れる
- 不要な面取り指示は省き、必要な箇所だけに限定する
6. 複雑な3次元形状は極力避ける
3次元の曲面（自由曲面）は、CAMによる加工プログラム作成や、5軸加工機が必要になる場合があります。これにより、加工コストが一気に跳ね上がります。
✅ 工夫ポイント
- 複雑形状は、本当に必要かどうかを検討する
- 曲面は簡易R形状や直線構成に置き換える
7. 一度の取り付けで加工できるようにする
加工中にワークを何度もセットし直すと、その都度、基準合わせや段取りが必要になり、手間と時間が増加します。
✅ 工夫ポイント
- ワンチャック（1回の取り付け）で加工できる設計にする
- 加工基準面をわかりやすく、平らにする
8. ネジ穴は貫通形状にする
タップ加工でネジを作る際、止まり穴（底付き穴）は加工が難しいです。切りくずの逃げがなく、工具が折れやすくなります。
✅ 工夫ポイント
- できる限り下穴は貫通加工に設計する
- 裏から加工できる場合は、表裏の使い分けを意識する
9. ボルト頭の逃げを設計する
皿ネジや六角穴付きボルトを使用する場合、ボルト頭が干渉しないように「座ぐり」や「ザグリ穴」が必要です。これを忘れると、組立時に干渉してしまい再加工の手間が発生します。
✅ 工夫ポイント
- 六角穴付きボルトには、工具径に応じた座ぐりをつける
- 座ぐりの深さ・径も標準寸法に合わせる
10. 工具負荷の均等化を意識する
切削加工では、工具にかかる負荷が偏ると加工不良や工具摩耗の原因になります。片側だけ削るような非対称形状や急激な断面変化は、加工難易度を上げてしまいます。
✅ 工夫ポイント
- 左右対称形状に設計する
- 肉厚が急激に変化しないよう、なだらかに移行させる
まとめ：工具と加工方法を意識した設計がコストを左右する！
設計者が少し意識を変えるだけで、加工現場の負担を大きく減らし、コストダウン・納期短縮が実現できます。特に、加工に使われる工具の特性や制約を理解しておくことが、優れた設計者になるための第一歩です。
コメント