医療用プラスチック部材の切削加工の基礎知識

切削加工とは

鋳造や鍛造、棒材や形財などで作られた工作物に対し、刃物を使うことで不要な部分を削り落とす加工のことを切削加工と言います。切りくずを出さない加工方法に比べると、高い工作制度が得られることがメリットとされています。

金属材料に利用されるイメージがあるかもしれませんが、木材やプラスチックといった非金属材料の加工でも切削加工は利用されています。

切削加工に使われる機会は、主に以下の4つが挙げられます。いずれも回転を伴う機械で、これを利用して不要部分を削り落とします。

旋盤は、材料を回転させてそこに刃物を当てることで切削していく機械です。円形に削れていくので、円形材料の加工に適しています。

旋盤とは逆に、刃物のほうが回転するのがフライス。そこに材料を当て、移動させながら削るため旋盤に比べ、複雑な形状の加工に向いています。

刃物を往復させて、工作物の平面を切削していく方法です。比較的小さい工作物を切削するときに使われます。

機械の主軸部分にドリルなどを回転させ、穴あけなどをする方法です。

上でご紹介した旋盤での切削は、さらに汎用旋盤とNC旋盤に分類されます。簡単に言えば、汎用旋盤はすべて手動で切削加工を行うものを指します。対してNC旋盤は、Numerical Control、つまり数値制御で自動的に加工されるものを指します。

汎用旋盤はプログラミングが必要ないのですぐに加工できること、また手直しがすぐにできる、切削をする刃物の交換が簡単というメリットがありますが、設置から加工まですべて手作業になるので工数がかかり、大量生産を行うようなものには向いていません。

それに対し、NC旋盤では高い精度で加工ができ、品質の担保も可能になります。

旋盤において汎用旋盤とNC旋盤の違いを解説しました。実はフライスにもNCで自動制御できるものがあります。プログラミングに従って加工をするNCフライス盤のことを「マシニングセンタ」と呼びます。

NC旋盤と同じようにプログラミングで自動的に加工をしてくれますが、NC旋盤は材料を回転させて刃物を当てるもの、NCフライスは刃物が回転して材料を当てることで加工するという違いがあります。

切削加工を行う場合には、工作物を形成する樹脂選びに注意が必要です。

一般的には、以下のような性質をチェックする必要があります。

衝撃への強さ、引張強度、靭性、欠けにくさなど、さまざまな角度から強度を検証する必要があります。

摩耗に強い材質は、表面が硬くてすり減りにくいという特徴があります。

とはいえ、摩耗への強さとツルツルして滑りやすいことがイコールとは限りません。

屋外で使用する場合には、紫外線や雨風による劣化を考慮する必要があります。

対候性の高いものを選ぶのか、あるいは交換を前提にして設計するのか、という観点も必要です。

プラスチックは絶縁材ではありますが、絶縁、導電、帯電防止と細かく分けることができます。

常時100℃を超えるような環境に置かれる場合は、それに適した素材を検討する必要があります。

厚さに対して十分な設計がなされておらず、品質に問題が生じるケースにも注意が必要です。

金属で作っていたものの設計を、そのままの厚みでプラスチックに転用してしまったために強度不足となってしまうケースがありました。プラスチック・樹脂の強度を考慮して厚みを計算しなければいけない例です。

プラスチックの加工は、会社によってはできるもの、できないものがあります。扱える素材、できる加工の種類などが会社によって異なるため、切削加工をどこに頼んでもOK、というわけにはいかないのです。

成形不良などの品質面の不安がなく、対応できる加工・素材・原料の種類が多い加工業者をチェックしておくことは重要なポイントです。

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