金属を削る工作機械の代表が、旋盤、マシニングセンタ、研削盤です。どれもカバーに覆われた箱のような見た目ですが、加工中に回るものと、得意な形が違います。
旋盤は工作物（削られる材料）を回して丸い形をつくり、マシニングセンタは工具を回して平面や穴をつくります。
研削盤は、砥石（硬い粒を固めた研磨用の工具）を高速で回して少しずつ当て、削り終えた部品の寸法と表面を仕上げる機械です。1つの部品がこれらの機械を順に渡っていくことも多く、機械は加工する箇所と工程ごとに選ばれます。
この記事では、まず3つの機械の違いを早見表で示し、部品が機械を渡り歩く流れを確認します。そのうえで、旋盤、マシニングセンタ、複合加工機、研削盤、放電加工機などの使い分けと、加工先の設備リストの読み方を順に整理します。
旋盤・マシニングセンタ・研削盤の違い早見表
最初に答えを示します。旋盤とマシニングセンタの違いは、回るのが工作物か工具かという点です。
中村留精密工業の解説でも、NC旋盤は材料を回転させて固定した工具を当てる機械、マシニングセンタは材料を固定して回転させた工具を当てる機械と整理されています。
青い部分が回転する側です。何が回るかで、つくれる形が決まります。
※模式図です。実際の機械では、送りの方向や軸の数は機種によって変わります。
回るものが違うと、得意な形が変わります。工作物を回す旋盤は、中心軸のまわりに対称な「丸物」が得意です。工具を回すマシニングセンタは、平面や穴が組み合わさった「角物」に向きます。
研削盤は、この2つとは役割が異なります。形を大きく削り出すのではなく、削り終えた部品の寸法と表面を仕上げる工程を担います。日本工作機械工業会は研削盤を、加工精度がよく、切削加工より優れた仕上げ面が得られる機械と説明しています。
加工内容と、部品づくりの中での役割で見比べます。
※丸物・角物は現場での呼び方です。1つの部品が両方の要素を持つことも多くあります。
ここで、工作機械という言葉の範囲も確認しておきます。JIS B 0105は工作機械を、主として金属の工作物を切削、研削など、または電気その他のエネルギーによって不要な部分を取り除き、所要の形状に作り上げる機械と定義しています。
つまり「削って取り除く」機械が工作機械です。材料を押して変形させるプレス機械や、溶かして型に流し込む鋳造・射出成形の機械は、この定義には当てはまりません。
削る以外の方法も含めた全体像は、切削・溶接・鋳造などの加工法の分類とあわせて見ると位置づけがつかめます。
種類の数は多く、日本工作機械工業会によると、日本標準商品分類の細分類では用途によって約300種類に分けられます。ただし、部品加工の現場でよく名前が出る機械は限られています。まずは早見表の5つを押さえれば十分です。
1つの部品は複数の機械を通る
機械の違いを覚えるときに大事なのは、機械は部品ごとではなく、加工する箇所と工程ごとに選ばれるという点です。1つの部品が、旋盤、マシニングセンタ、研削盤を順に渡っていくことは珍しくありません。
同じ部品でも、加工する箇所によって機械が変わります。
※一般的な流れを単純化した想定例です。実際の工程は、材質、要求精度、数量、加工先の設備によって変わります。
シャフトの例では、丸い部分は旋盤、キー溝はマシニングセンタ、精度の要る外径は研削盤と、箇所ごとに機械が分かれています。
図面を見るときも「この部品はどの機械か」ではなく「この面、この穴はどの機械か」と考えると、加工先との話がかみ合いやすくなります。
なお、工作機械をつくる企業や商流、市場の動きといった業界の話は、この記事では扱いません。業界の全体像は次の記事で整理しています。
旋盤｜丸い部品を削る機械
旋盤は、工作物をチャック（つかみ具）で主軸に固定して回転させ、刃物を当てて削る機械です。JIS B 0105では、工作物を回転させ、主としてバイトなどの静止工具を使用して切削加工を行う工作機械と定義されています。
NC旋盤の主な構成は、工作物をつかんで回す主軸、工具を取り付ける刃物台、長い工作物の端を支える心押し台です。刃物台には、複数の工具を円周上に並べて割り出すタレット形と、工具を横一列に並べるくし形があります。
旋盤でできる加工
JISの定義に挙げられているのは、外丸削り、中ぐり、突切り、正面削り、ねじ切りです。外丸削りは外径を削ること、中ぐりは穴の内径を広げて仕上げること、正面削りは端面を平らにすること、突切りは工作物を切り離すことを指します。
このほか、テーパ（円すい状の傾斜）や溝、中心の穴あけも旋盤の仕事です。共通しているのは、どの加工も工作物の回転軸を中心にした形になるという点です。
向く部品と、他の機械を検討する場面
向いているのは、シャフト、ピン、ブッシュ、フランジ、ねじ部品といった、断面が円になる部品です。丸棒やパイプの材料から、外径と内径を一度のつかみで削れるため、同心の精度を出しやすいという利点があります。
一方で、工作物を回しながら削るという原理上、回転軸に対して対称でない形は苦手です。次のような箇所があるときは、他の機械との組み合わせを考えます。
- キー溝、平取り、横穴など、円周の一部だけにある形：マシニングセンタか複合加工機
- 焼入れ後に仕上げたい外径や内径：円筒研削盤、内面研削盤
- 歯車の歯：歯切り盤
旋盤の主な種類
旋盤の名称は、1つの基準で分けたものではありません。制御のしかた、自動化の度合い、主軸の向きという別々の軸で付いた名前が混ざっているため、重なり合うこともあります。
- 普通旋盤（汎用旋盤）：作業者がハンドルで操作する基本的な旋盤。単品の加工や修正加工に向く
- NC旋盤：プログラムで動く旋盤。量産や複雑な形状に向く
- 自動旋盤（自動盤）：カムや数値制御で自動的に切削する旋盤。棒材を送りながら小さな部品を連続で削る用途が代表的
- 立て旋盤：主軸が垂直で、水平に回るテーブルに工作物を載せる旋盤。直径が大きく重い工作物を載せやすい
たとえば自動旋盤には数値制御で動くものがあり、その場合はNC旋盤でもあります。設備リストに「NC自動旋盤」「CNC自動盤」と書かれていれば、小径の丸物を数多くつくる設備があると読み取れます。
旋盤の操作は技能検定の種目にもなっており、技能検定「機械加工」の作業区分と試験内容を見ると、機械の種類ごとに技能が分かれていることが分かります。
マシニングセンタ｜角物と穴を1台でこなす機械
マシニングセンタは、テーブルに固定した工作物に、回転する工具を当てて削る機械です。
JIS B 0105では、主として回転工具を使用し、フライス削り、中ぐり、穴あけ、ねじ立てを含む複数の切削加工ができ、工具を自動交換できる数値制御工作機械と定義されています。
現場ではMCと略したり、加工そのものを「マシニング」と呼んだりします。名前は新しく聞こえますが、やっていることは従来の機械の組み合わせです。
マシニングセンタでできる加工
回転工具を使う機械には、もともと役割ごとに別の機械がありました。フライス盤はフライス工具を回して平面や溝を削り、ボール盤はドリルで穴をあけ、中ぐり盤はあけた穴の内面をより精度よく広げます。
マシニングセンタは、これらの加工を工具を自動で持ち替えながら1台で続けて行う機械です。工具を収めたツールマガジンから、プログラムに従って自動工具交換装置（ATC）が工具を入れ替えます。NCフライス盤との大きな違いはこのATCの有無です。
平面を削り、ポケットを掘り、穴をあけ、ねじを立てるという一連の加工が、工作物を付け替えずに進みます。付け替えが減ると、作業時間だけでなく、取り付け直しによる位置のずれも抑えられます。
向く部品と、他の機械を検討する場面
向いているのは、プレート、ブラケット、ケース、ハウジング、金型の部品など、平面と穴で構成された部品です。板やブロックの材料をバイスや治具で固定して削ります。
検討が必要になるのは、回転工具の性質から来る制約がある場面です。工具は円筒形なので、ポケットの内側の隅には工具の半径分の丸みが残ります。細くて深い溝は、細長い工具がたわみやすいため加工が難しくなります。
- 丸い形が主体の部品：旋盤のほうが効率よく削れ、同心の精度も出しやすい
- 鋭い隅、細く深い溝、焼入れ後の硬い材料の複雑な形：放電加工機
- 基準面など、平面度や表面粗さの要求が厳しい面：平面研削盤
マシニングセンタの主な種類
マシニングセンタは、主軸の向きと機械の構造で呼び分けられます。キーエンスやオークマの資料をもとに、3つの形式の特徴を整理します。
主軸の向きによって、加工できる面と切りくずの落ち方が変わります。
※実際の加工範囲は、各軸の移動量とテーブルの大きさで決まります。
立て形は主軸が垂直で、設置スペースが小さく済むことから広く普及しています。板状の部品を上から削る仕事に向いた形式です。
横形は主軸が水平で、テーブルを回して割り出すことで4面を続けて加工できます。切りくずが下に落ちるため、工具への食い込みを避けやすいのも利点です。
切りくずがたまりにくく自動化に向くことから、立て形に比べて、パレット（工作物を載せる台）を自動で交換する装置（APC）を備える割合が高い形式です。
パレットを複数備えて、夜間など長時間の無人運転に使うこともできます。
5軸制御マシニングセンタは、JIS B 0105で直交3軸と旋回2軸をもち、同時に5軸を制御できる機械と定義されています。DMG森精機は利点として、段取り替えの削減と、専用の治具や特殊な工具が不要になる点を挙げています。
5軸には2つの使い方があります。旋回軸で角度を決めてから直線3軸で削る「割り出し5軸」と、5つの軸を同時に動かして曲面を削る「同時5軸」です。斜めの穴や多面の加工なら前者、3次元の曲面なら後者が使われます。
複合加工機とターニングセンタ｜旋削とフライス削りを1台で
丸物か角物かで割り切れない部品は多くあります。たとえば、横穴と平取りのあるシャフトです。丸い部分は旋盤で削れますが、横穴と平面は工具を回さなければ加工できません。
この両方を1台で行うのが、ターニングセンタや複合加工機です。日本工作機械工業会はターニングセンタを、旋盤を複合化したNC工作機械と説明しています。
旋盤に回転工具の主軸を加え、フライス削りや穴あけもできるようにした機械と考えると分かりやすいでしょう。
機械を分けると付け替えが発生し、複合加工機では1回のつかみで進みます。
※想定例です。第2主軸の有無など、機械の構成は機種によって異なります。
JIS B 0105では2つの用語が分けて定義されています。ターニングセンタは、回転工具主軸、割出し可能な工作主軸、タレットまたは工具マガジンを備えた機械です。
複合加工機は、連続割出し可能な工作主軸と工具マガジンを備え、段取り替えなしに旋削、フライス削り、穴あけ、ホブ加工などができる機械とされています。
ただし、現場やメーカーの資料では、2つの呼び方が厳密に区別されないこともあります。設備リストでどちらの名前が出てきても、まずは「旋削と回転工具の加工を1台でできる機械がある」と読めば足ります。
利点は、中村留精密工業の解説にあるとおり、工程を減らせることと、高い精度の加工がしやすいことです。1台で複数の工程が終わるため、機械から機械へ運んで付け替える手間がなくなります。
一方で、機能が多い分、プログラムの作成や工具どうしの干渉の確認は複雑になります。単純な丸物だけを数多く流すなら、NC旋盤で十分な場面も多いので、複合加工機があれば何でも有利というわけではありません。
研削盤｜仕上げの要求から使い分ける機械
研削盤は、高速で回転する砥石（JISの用語では「といし車」）で工作物の表面を削る機械です。刃物で削り取る切削に対し、研削は砥石の表面にある細かく硬い粒（砥粒）が少しずつ表面を削り取ります。
1回に削る量はわずかです。そのため、形をつくる機械というより、旋盤やマシニングセンタで削った後の部品を、図面の要求どおりに仕上げる機械として使われます。
研削に回すかどうかの判断
研削を使うかどうかは、図面の要求で決まります。見るポイントは、寸法公差、幾何公差、表面粗さ、硬さの4つです。ひとくちに「精度が厳しい」と言っても、どれが厳しいのかで選ぶ機械が変わります。
- 寸法公差：軸と穴のはめあい部など、許される寸法の幅が狭い箇所
- 幾何公差：平面度、円筒度、同軸度など、形や位置の正確さを求める箇所
- 表面粗さ：軸受やシールが当たる面、部品どうしが滑り合う面
- 硬さ：焼入れで硬くした後に、寸法を整える必要がある箇所
特に硬さは分かりやすい判断材料です。焼入れで硬くした鋼は、切削での加工が難しくなります。
そこで、熱処理の前に切削で形をつくり、熱処理の後に研削で寸法に仕上げるという順番がよく使われます。熱処理の種類と目的は、焼入れ・焼戻しなど鋼の熱処理の使い分けで確認できます。
逆に言えば、公差にも表面にも厳しい要求がなく、硬さも求めない箇所を研削する必要はありません。研削は時間のかかる工程なので、要求を必要な箇所に絞ることが加工費と納期に効いてきます。
図面での指示のしかたは、寸法公差と幾何公差の違いが参考になります。
研削盤の主な種類
研削盤は、仕上げる面の形で機械が分かれます。平面なら平面研削盤、外径なら円筒研削盤、内径なら内面研削盤というように、図面の「どの面を仕上げたいか」がそのまま機械の名前に対応します。
仕上げたい面の形で、使う研削盤が決まります。
※定義はJIS B 0105に基づきます。部品の例は代表的なものです。
心なし研削盤は少し特殊で、工作物の中心を支えずに、といし車と調整車、支持刃で支えて外周を研削します。現場ではセンタレスと呼ばれます。工作物を付け外しせずに連続して送れる方式があり、生産性が高いため、丸い部品を数多く仕上げる仕事で使われます。
研削ならではの注意点
研削は少しずつ削る加工なので、加工に時間がかかります。また、砥石は使ううちに形が崩れ、切れ味も落ちます。形を整えるツルーイングと、切れ味を戻すドレッシングという手入れが欠かせません。
加工先を探す立場では、研削盤を社内に持っているかどうかで、対応できる仕事の範囲が変わる点に注意が必要です。切削までを自社で行い、研削は協力会社に出す加工先もあります。その場合は工程が社外にまたがるため、納期と品質の確認先が増えます。
放電加工機・歯切り盤などが候補になる加工
ここまでの機械で対応しにくい加工要求には、専用の機械があります。代表的なのが放電加工機と歯切り盤です。どちらも「この形、この材料だから使う」という理由がはっきりしています。
放電加工機｜硬い材料や鋭い隅を加工する
放電加工機は、工作物と電極の間に放電を起こし、その熱で材料を少しずつ溶かして取り除く機械です。刃物を押し当てて削るわけではないため、電気を通す材料であれば、硬さに関係なく加工できます。硬い材料を扱う金型の加工でよく使われます。
電極の形が違い、つくれる形が分かれます。
※電気を通さない材料は、どちらの方式でも加工できません。
弱点は加工の速さです。ソディックの解説でも、ワイヤ放電加工機はマシニングセンタに比べて加工速度が遅く、どちらかというと高精度の加工に適した機械とされています。
形彫り放電では電極の精度が仕上がりを左右するため、電極をつくる加工の精度も求められます。
そのため、切削で加工できるところは切削で済ませ、回転工具では届かない隅や細い溝、硬い材料の輪郭を放電加工に回す、という組み合わせ方が一般的です。
歯切り盤｜歯車の歯をつくる
歯車の歯をつくる専用の機械が歯切り盤です。JIS B 0105では、歯切工具を使用して主として歯車の歯切りを行う工作機械と定義されています。代表的なホブ盤は、ホブという工具を使って歯を削り出します。
歯車づくりも複数の機械の組み合わせです。旋盤で歯を切る前の円盤状の素材を削り、歯切り盤で歯をつくるという流れが基本になります。設備リストにホブ盤があれば、歯切りを社内で行える加工先だと読み取れます。
加工先の設備リストから候補を絞る手順
機械の違いが分かると、加工先の会社案内やWebサイトにある設備リストが読めるようになります。設計、購買、営業のどの立場でも、図面を見て候補になる設備を挙げ、足りない情報を加工先に確認できることが実務での到達点です。
ただし、設備リストだけで加工できるかどうかは決まりません。次の5つの項目を、リストで分かることと、問い合わせて確認することに分けて整理します。
機械名で候補を挙げ、残りは加工先に確認します。
※確認項目の例です。取引の内容に応じて追加してください。
機械の大きさを表す数字を読む
設備リストには、機械名と一緒に数字が書かれていることがあります。多くは機械の大きさ、つまり加工できる工作物の範囲に関わる数字です。JIS B 0105は、参考として機械の種類ごとに大きさの表し方を示しています。
普通旋盤なら「ベッド上の振り」「センタ間距離」「往復台上の振り」です。振りは回せる工作物の直径に、センタ間距離は取り付けられる長さに関わります。マシニングセンタは、各軸の移動量と、テーブルまたはパレットの作業面の大きさなどで表します。
注意したいのは、仕様の数字いっぱいの部品が加工できるとは限らないことです。工作物をつかむ部分や治具、工具の長さの分だけ、実際に使える範囲は小さくなります。大きさが上限に近いときは、図面を見せて確認するのが確実です。
問い合わせでは「箇所」と「要求」をセットで伝える
問い合わせのときは、「この部品はできますか」と聞くより、加工箇所と要求をセットにして伝えるほうが話が早く進みます。たとえば「外径のこの部分は焼入れ後に研削仕上げを想定している」「この横穴は外径との位置関係が重要」といった伝え方です。
加工先は、その情報から機械と工程を組み立てます。図面の記号や指示の意味があいまいなままだと、このやり取りが進みません。記号の読み方に不安があれば、機械図面の読み方でつまずきやすい点を先に確認しておくと役立ちます。
切削や研削を請け負う加工会社は、会社ごとに持っている機械と得意な部品が異なります。加工先を選ぶ前提として、業界の成り立ちも知っておくと話が早くなります。
まとめ
- 旋盤は工作物を回して丸物を削り、マシニングセンタは工具を回して角物と穴を加工する
- 機械は部品ごとではなく、加工する箇所と工程ごとに選ばれ、1つの部品が複数の機械を通る
- 丸物に横穴や平面が加わる部品は、複合加工機やターニングセンタで付け替えなしに加工できる
- 研削盤は、寸法公差・幾何公差・表面粗さ・硬さの要求がある箇所を仕上げる機械
- 設備リストでは機械名で候補を挙げ、大きさ、材質、仕上げ、数量は加工先に確認する
機械の名前は多くても、「何を回して、どの面をつくるのか」という見方を持てば整理できます。関連する職種としては、工程を組み立てる生産技術や、機械を動かす製造・オペレーションの記事が、この内容と深く関わります。
工作機械をつくるメーカーや市場の動きについては、産業機械・工作機械の業種ページから関連記事もあわせてご覧ください。
出典
出典・参考資料（19件）を開く出典・参考資料を閉じる
- 工作機械・旋盤・マシニングセンタ・研削盤・放電加工機などの定義、機械の大きさの表し方：JIS B 0105:2012「工作機械―名称に関する用語」（日本規格協会）
- 工作機械の種類と加工方法、約300種類の分類：日本工作機械工業会「工作機械の種類と加工方法」
- マシニングセンタのATCと立形・横形・門形の特徴：キーエンス「マシニングセンタ」
- NC旋盤の構成とできる加工：キーエンス「NC旋盤」
- NC旋盤の主要部、汎用旋盤との違い：高松機械工業「NC旋盤とは？汎用旋盤やマシニングセンタとの違い」
- マシニングセンタとNC旋盤の違い：中村留精密工業「マシニングセンタとは？NC旋盤とは何が違う？」
- 複合加工機の利点：中村留精密工業「工作機械の種類や加工方法を紹介」
- 5軸加工の利点、割り出し5軸と同時5軸：DMG森精機「基礎から分かる5軸加工」
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