NC旋盤とは？NC旋盤の種類と旋盤用チャック・周辺機器を解説

　 　 　

NC旋盤は、旋削加工で使われる「NC工作機械」のひとつです。

自動車シャフトの切削からスマホ用精密部品の削り出しまで、 「金属加工」を代表する工作機械 として、世界中で広く使われています。

この記事では、切削加工の現場で使われているNC旋盤や周辺機器、チャックの種類について解説しています。

NC旋盤ってどんな機械？

NC旋盤は、旋削加工で使われる「NC工作機械」です。

NC制御によって、複数のバイトを自動で交換しながら、外周削り・穴あけ・ねじ切りなどを自動加工。
作業者による加工のバラつきがなくなり、量産部品の安定加工が実現 します。

NC旋盤：
NC旋盤は、普通旋盤にコンピュータがついた工作機械です。
材料の回転だけでなく工具の移動や工具の交換もコンピュータ制御で動かすことが出来るため、常時加工者がいなくても加工が可能な工作機械として広く使われています。

引用元：大阪労働局 職業安定部「旋盤工」

最近では、マシニングセンタと融合した「ターニングセンタ」とよばれる複合機械などが誕生し、多機能・高機能化が進んでいます。

英語では〔CNC Lathe〕と表記されます。

NC旋盤でできる加工

NC旋盤では、バイト（刃物）を使った旋削加工や、ドリルを使った穴あけ加工など、さまざまな切削加工を自動で行います。

NC旋盤の種類

NC旋盤は小さな精密部品の加工から、大きな発電タービンの加工まで、加工の目的によって分けられます。

ここでは、切削加工の現場で使われている代表的なNC旋盤を紹介します。

• NCタレット旋盤（CNC旋盤）
• CNC自動旋盤
• CNC高精密旋盤
• NC立旋盤
• NC正面旋盤
• NC単能機
• NC倣い（ならい）旋盤
• NCロール旋盤
• NC車輪旋盤

NCタレット旋盤（CNC旋盤）

NCタレット旋盤は、タレット（旋回式の刃物台）を搭載したNC旋盤です。
生産現場で「NC旋盤／CNC旋盤」といえば、このNCタレット旋盤を指すことが多いです。

引用元：ポリテクセンター徳島｜NC旋盤

タレットに装着された複数の刃物を順番に使うことで、外周削り・穴あけ・ねじ切りなどの連続加工ができます。
生産性が高く、小物～中物の大量生産に向いています。

NC旋盤とCNC旋盤の違い

旋盤を検索すると、「NC旋盤」や「CNC旋盤」と表記されていることがあります。
NCとCNCは制御装置の違いによって区別されていますが、現場では明確な使い分けはされていません。

汎用旋盤にNCを追加したむかしながらの旋盤は〔NC旋盤〕、CNCを搭載した最新機種は〔CNC旋盤〕とよばれることが多いです。

NCタレット旋盤の種類

NCタレット旋盤には「主軸」や「タレット」を複数搭載した、さまざまな機種があります。

CNC自動旋盤

CNC自動旋盤は、加工ワークの着脱を自動化させた小型のNC旋盤です。
ベアリング部品や自動車部品など、小物の連続加工で使われています。

もとは時計部品の精密加工機械として生まれたため、いまでも時計メーカーの自動旋盤が大きなシェアをもっています。

主軸の背面からバー材（棒状のワーク）を自動供給し、加工・切り落としのサイクルを繰り返します。
作業者によるワークの着脱が不要になるため、自動化に最適です。

CNC高精密旋盤

CNC高精密旋盤は、高精度加工に特化したNC旋盤です。

レンズ金型や光学部品など、高い精度が要求される精密部品をサブミクロン（1μm以下）の精度で加工をすることができます。

研磨仕上げまでできる、「砥石」を搭載した機種もあります。

NC立旋盤（ターンミラー）

NC立旋盤は、主軸（ワークの回転軸）が縦向きになったNC旋盤です。
「縦形旋盤」や「縦型旋盤」ともよばれます。

加工ワークをテーブルに置いて回転させるため、重たい材料でも安定して加工することができます。

ワークを平置きするため、ガスタービンや発電機ポンプなどの大型ワークでもかんたんに着脱や芯だしが可能。
ATC（自動工具交換装置）を搭載した機種では、ドリルや回転テーブルとの組み合わせによって、マシニングセンタ・ターニングセンタ近い加工もできます。

NC正面旋盤

NC正面旋盤は、大きいワークを削るためのNC旋盤です。
直径が大きく長さがみじかいワークの端面加工や、内面加工で使われます。

主軸が作業者の「正面」を向くタイプが多いため、正面旋盤とよばれます

NC単能機

NC単能機は、ひとつの工程に特化したNC旋盤です。
自動車部品などの量産加工の「専用機」としても使われます。

シンプルな構造のためメンテナンス性がよく、コストが低いのが特徴です。

NCロール旋盤

NCロール旋盤は、大きな円筒ワークを旋削するための大型NC旋盤です。

発電機の大型シャフトやタービンなど、特殊部品の加工で使われます。

NC車輪旋盤

NC車輪旋盤は、鉄道車輪を削るためのNC旋盤です。
車輪の外周加工や、車輪の摩耗の補正・修理に使われます。

NC倣い（ならい）旋盤

NC倣い旋盤は、「倣い加工」の機能を搭載したNC旋盤です。
段付き軸部品やテーパー状の部品を、倣い装置でトレースしながら加工します。

高性能のNCの普及によって活躍の場は減っていますが、ピストンなどのオーバル（楕円）加工などで使われます。

NC旋盤の構成

NC旋盤は外部環境の影響を受けやすく、熱変位が加工精度を大きく左右します。
そのため切粉や切削油が飛散する悪環境下でも高い精度を発揮できるよう、さまざまな工夫がされています。

NC旋盤を構成する、それぞれの名称を紹介します。

刃物台（NC旋盤）

バイトやドリルなどの工具を取り付けるための台座です。
バイトはビビリ（振動）を防ぐため、できるだけ短い突き出しで取り付けます。

工具の代わりにセンサを取り付け、加工原点出しやワークの測定をすることもできます。

「タレット型」と「くし刃型」があります。

タレット型刃物台

刃物を円周状に取り付けた「旋回式」の刃物台です。
加工内容にあわせて旋回し、刃物を交換します。

くし刃型にくらべ、刃物の交換がしやすく、さまざまな工具に対応できます。

くし刃型刃物台

刃物を横ならびに取り付けた「固定式」の刃物台です。
タレット型にくらべ、刃物交換の時間が短くコンパクトです。

工具の搭載本数は、タレット型にくらべ少なくなります。

センタ（NC旋盤）

長いワークを支えるための治具です。
ワークの端に小さな穴（センター穴）をあけ、センタの先端を押しあてることでワークの振れを防ぎ、加工が安定します。

センタの先端角度は 60° ですが、重量のあるワークを支える 75° や 90° のものもあります。

固定式で精度の高い「デッドセンタ」や、発熱の少ない「回転センタ」があります。

心押台（NC旋盤）

センタを装着するための台座です。
ドリルやリーマなどの工具を取り付け、加工を補助することもできます。

振れ止め（NC旋盤）

長いワークを支えるための治具です。
ワークのふれを防ぎ、加工が安定します。

NC旋盤で使われるチャックについて

NC旋盤のワークの固定・回転には、チャックが使われます。

チャックの先端の爪でワークをつかみ回転させることで、精度の高い旋削加工が実現。
チャックはNC旋盤をはじめ、NC研削盤やマシニングセンタなどの工作機械でも使われます。

ターニングセンタでは、90°・120°などの割り出し機能をもった「インデックスタイプのチャック」を使うことで、フライス加工と組み合わせた複合加工ができます。

NC旋盤のチャック種類

チャックは、爪はワークをつかむための固定部品で、「爪」の数や種類によって用途が変わります。
機械設計では、「ジョー」や「フィンガー」ともよばれます。

爪の数によるチャックの見分け方

チャックの種類は、爪の数やありなしによって大きく3つに分けられます。
なかでも「スクロールチャック」とよばれる3爪連動チャックが、もっとも一般的です。

ここで紹介するチャック以外にも、角材や異形ワークをつかむための「2爪チャック」や「特殊チャック」などのチャックもあります。

• 3爪連動チャック（スクロールチャック）
• 4爪単動チャック（インディペンデントチャック）
• コレットチャック

爪の種類について

爪の種類には、「生爪」と「硬爪」があります。

チャックの駆動方式（NC旋盤）

NC旋盤のチャックの締め付けには、油圧／空圧が使われています。
パワーチャックとよばれ、NC制御による爪の自動開閉で、機械の自動化が実現します。

（汎用旋盤では、作業者の手締めによるハンドチャックが主流です）

油圧チャック

駆動源に油圧を使ったパワーチャックです。
締め付けが強く、ランニングコストが低いのが特徴です。

油圧の発熱による熱変位や、液漏れに注意が必要になります。

空圧チャック

駆動源に空圧を使ったパワーチャックです。
メンテナンス性が高く、環境に優しいのが特徴です。

電動チャック

駆動源にサーボモータを使ったパワーチャックです。
チャック開閉の締め付けトルクやスピードを調整できます。

チャックの自動化機器（NC旋盤）

AJC（ジョー自動交換システム）

AJC（Auto Jaw Changer）は、爪（ジョー）の交換を自動で行う装置です。
手作業による爪交換から解放され、無人の連続加工ができます。

爪は「ショーホルダー」に格納され、NC制御の産業用ロボットを使い自動供給されます。

ACC（チャック自動交換システム）

ACCは、チャックを自動で交換する装置（Auto Chuck Changer）です。
AJCと違い、チャックを本体ごと交換するシステムです。

さまざまなワークに対応できるため、より柔軟な連続加工ができます。

NC旋盤の加工条件とは

NC旋盤による旋削加工では、ワークの材質や加工要件によってさまざまな加工条件があります。
加工条件はバイトのビビリ（振動）や摩耗、ワークの発熱など、加工精度に大きく影響します。

旋削加工の現場で検討される「加工条件」をかんたんに解説します。

NC旋盤の切削速度（m/min）

切削の速度です（m/min = 1分間の移動量）

NC旋盤のバイト送り量（mm/rev）

バイトがワークに切り込む量です（mm/rev = 1回転あたりの移動量）

NC旋盤の主軸回転数（rpm）

加工ワークの回転数です（rpm = 1分間の回転数）

NC旋盤のバイト送り速度（mm/min）

バイトの移動速度です（mm/min = 1分間の移動量）

NC旋盤の周辺機器について

NC旋盤は、さまざまな周辺機器を利用することで、精度や生産性が飛躍的にあがります。
ここでは、NC旋盤と一緒に使われる代表的な周辺機器について紹介します。

NC旋盤で使われる自動化装置

オートローダー（ガントリーローダ）

加工ワークを自動で着脱するための自動化装置です。

工作機械の頭上をワークが高速で移動する「ガントリーローダー」が主流。
機械や工場のレイアウトに応じて、専用設計されています。

バーフィーダー

バー材（棒状ワーク）を自動で供給するための自動化装置です。

主軸のうしろからバー材を自動供給し、加工・切り落としのサイクルを繰り返すことで、長時間の無人稼働ができます。

チャックには、中が空洞になった「中空タイプ」が使われます。

AWC（自動ワーク交換システム）

AWCは、加工ワークを自動で交換する一連のシステム（Auto Work Changer）です。

さまざまな工作機械の工程間に、「産業用ロボット」などの多関節ロボットを配置し、ワークを自動で交換します。

NC旋盤の高い汎用性を活かしながら、工場の自動化が実現します。

NC旋盤で使われる測定センサ

ツールセッター

ツールセッターは、バイトの摩耗を検出するためのセンサです。

刃先の加工原点を自動で検出し、NCにフィードバックすることで、バイトの摩耗をミクロン単位で補正。
バイトのチッピング（欠け）を検知し、加工不良を未然に防ぎます。

24時間の無人運転に、欠かすことのできないセンサです。

NC旋盤の切粉処理に使われる周辺装置

NC旋盤の高精度加工には、切粉の確実な処理がかかせません。

切粉の処理には「チップコンベヤー」とよばれる切粉搬出装置や、切粉処理装置が使われています。

NC旋盤の代表的なメーカー

さまざまな工作機械メーカーが、NC旋盤を製造。
ワークサイズや生産形態にあわせて、多種多様な機種が開発されています。

金属加工の現場で多く使われている「NCタレット旋盤」のメーカーを、一部ご紹介します。

◎あいう順・敬称略

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NC旋盤の価格相場について

NC旋盤の販売価格は、加工精度や機械の規模によってさまざまです。
（軸の数や周辺機器のオプションによっても、大きく変わります）

価格相場の目安

NC旋盤とは？まとめ

この記事では、切削加工の現場でつかわれているNC旋盤の種類や周辺機器を通して、NC旋盤について解説しました。

NC旋盤は古くから多くの工場で使われているなじみ深い機械ですが、NC装置の進化によって、IoTを使ったインテリジェント化が急速に広がっています。

LANケーブル接続による機械間の加工情報の共有、離れた工場の生産状況の見える化など、いままでにないNC旋盤の使い方も増えています。

本記事が、NC旋盤を知る「はじめのいっぽ」となればうれしいです。