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樹脂切削加工とは？金属加工との違いや方法・注意点を徹底解説
製品試作や部品開発の現場では、「金属ではなく樹脂で加工したい」や「小ロットでも高精度に仕上げたい」といったニーズが増えています。しかし、樹脂の切削加工は金属とは異なる特性や条件設定が必要で、反りや寸法公差など独自の注意点もあります。本記事では、樹脂切削加工の基本原理から金属加工との違い、使用される材質・工具・設備、そして加工精度を保つためのポイントまでを分かりやすく解説します。この章では、樹脂切削加工の概要から特徴、金属加工との違いまで、基本知識について解説します。樹脂切削加工とは、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などの材料の塊（素材）を、ドリルやエンドミルといった切削工具（刃物）を使用して削り取り、目的の形状の部品を製作する加工方法です。金型が不要なため、特に、試作段階での単品や小ロット製作に適しています。加工事例としては、耐薬品性に優れたフッ素樹脂（PTFE）製のマニホールドや、摺動性の高いPEEK製のノズルなど、多岐にわたる機能部品の製作に活用されています。適切な工具と条件設定により、多様な材質の切削加工が可能です。樹脂切削加工は初期費用を抑えつつ、高精度な試作や小ロット製作に対応できる加工方法です。金型を必要としないため、射出成形よりも短納期でコスト負担が少なく、複雑形状や肉厚差のある部品も加工可能です。マシニングセンタやNC旋盤を用い、条件設定や工具選定の最適化によって、反りや表面粗さを抑えた仕上がりが得られます。エポキシやフッ素樹脂など多様な材料に対応できる点も、樹脂切削の大きな強みです。金属と樹脂では、強度や熱伝導率、加工時の変形リスクが大きく異なります。樹脂は柔らかく熱に弱いため、切削速度や送り量などの条件設定を最適化しないと、溶けや反りが発生するおそれがあります。また、工具の刃物角度やチップ形状も金属用とは異なり、樹脂専用工具の使用によって、表面粗さや寸法公差の精度を高めることが可能です。マシニングやNC機での試作時は、材料物性を踏まえた加工管理が不可欠です。樹脂切削加工では、マシニングセンタやNC旋盤といった工作機械を使用します。この章では、各設備機器の特徴と利点を紹介します。マシニングセンタは樹脂切削加工における中核的な設備です。切削・穴あけ・ねじ立てなど、複数の加工を自動で行える高精度な工作機械で、工具を自動交換しながら1台で多工程を連続処理できます。3軸タイプは一般的な平面加工、5軸タイプは複雑形状や多面加工に適しており、医療機器や電子部品など、精度を求める試作や小ロット生産で多用されています。金属加工用の設備を、樹脂材質に合わせた切削条件や工具選定で転用できる点も特徴です。熱硬化性樹脂やエポキシ、フッ素樹脂など、多様な材質に対応し、面粗さや反り精度の高い仕上げを実現します。NC旋盤はコンピューターによる数値制御で工具の動きを自動化し、材質を回転させながら切削する工作機械です。主に、円筒形部品や回転体の製作に特化しており、高い寸法精度（公差）と再現性が要求される試作や小ロット製作で力を発揮します。樹脂切削では、Oリング溝や丸物試作などの加工に適しており、工具摩耗や切削条件の調整を行うことで、精度と面粗さを確保しながら効率的に生産可能です。金属加工用のNC旋盤も樹脂加工に応用でき、試作や小ロットの樹脂部品製作に広く活用されています。樹脂切削の加工法には、旋盤加工やフライス加工があります。この章では、それぞれの概要とメリットについて解説します。旋盤加工は円筒状の素材を高速で回転させ、固定されたバイト（切削工具・刃物）を当てて削り、外径や内径、端面などを成形する加工方法です。シャフトやスペーサー、ブッシュといった円筒形部品の製作に用いられ、金属加工だけでなく、樹脂材質の切削加工においても基本的な方法として広く使用されています。樹脂は金属に比べて熱変形や反りが起こりやすいため、切削速度や送り条件の調整、冷却や切削油の活用など加工条件の工夫が重要です。また、Oリング溝や複雑な丸物部品の加工にも対応できるため、樹脂切削加工の精度向上と効率化に大きく貢献します。フライス加工は樹脂切削加工の代表的な手法の一つです。回転する多刃のフライス刃物を素材にあてて削ることで、平面や溝、段差などを高精度に成形します。樹脂切削加工では、板材やブロック状の樹脂を効率よく加工でき、金型部品や精密試作、小ロット製作に広く活用されています。高い精度を出すためには、樹脂加工の特性を理解した工具の選定が非常に重要です。たとえば、熱に弱い樹脂材質に対して、切削熱の発生を抑えるために、切削速度や送り速度などの切削条件を慎重に設定する必要があります。適切な条件でフライス加工を行えば、設計通りの部品の製作が可能です。樹脂切削加工に使われる樹脂材質は、熱可塑性樹脂（熱可塑性プラスチック）と熱硬化性樹脂（熱硬化性プラスチック）の2種類にわけられます。この章では、熱可塑性樹脂（熱可塑性プラスチック）と熱硬化性樹脂（熱硬化性プラスチック）それぞれの特徴について紹介します。各材質の特徴を詳しく知りたい方は、以下のページをご参照ください。熱可塑性樹脂は加熱することで軟化し、冷却するとふたたび硬化する特性を持つ樹脂です。熱可塑性樹脂の種類と、各材質の主な特性を以下の表にまとめました。熱可塑性樹脂は再加熱して成形し直すことが可能なため、加工が容易で試作や少量生産に適しています。リサイクル性にも優れており、環境への配慮が求められる現代の産業において重要な役割を果たしています。また、上記表のように、熱可塑性樹脂は材質ごとに強度や耐薬品性、透明性といった特性が異なる点が特徴です。たとえば、フッ素樹脂は非常に滑りやすい特性を使用して、摩擦抵抗を抑えたい部品に用いられます。また、高い強度や耐熱性が求められる電機部品などには、メーカー各社から提供されるエンプラ材質が選択されます。樹脂材質の選定において、用途や要求される性能に応じて、適切な樹脂を選ぶことが重要です。熱硬化性樹脂は加熱によって硬化し、一度固まるとふたたび加熱しても溶けない性質をもつ樹脂のことです。以下に代表的な材質とそれぞれ特徴をまとめました。熱硬化性樹脂は一度熱で硬化すると再成形できませんが、その反面、高い耐熱性と優れた寸法安定性を持つ樹脂材質です。そのため、熱負荷がかかる環境下でも変形しにくく、電気部品や自動車部品、各種工業用途の高精度な部品製作に欠かせない材質となっています。樹脂切削加工は、高精度な試作品を製作するために、金属加工とは異なる注意点を考慮した計画的な方法で進められます。一般的な作業の流れと樹脂特有の工程管理ポイントを以下にまとめました。樹脂切削加工のポイントは、材質選定から検査・仕上げまで一貫した管理です。まず、用途に合った材質選定と反りのリスク確認が重要です。次に、図面設計で寸法・公差を明確にし、熱膨張や摩耗を考慮した条件設定を行います。加工中は反りやチップ付着を監視し、最終的に精密検査と仕上げで高精度部品を完成させます。樹脂は熱や応力で変形しやすく、公差管理や切削条件設定が重要です。この章では、樹脂切削加工時の注意点について紹介します。樹脂切削加工では、熱や応力の影響による反りや変形が発生しやすい点に注意が必要です。熱可塑性樹脂は加工熱で軟化しやすく、内部応力が残る材質では歪みが出て、設計寸法とのズレが生じる場合があります。精度を確保するには、切削速度・送り量・切削油の使用などの加工条件最適化が欠かせません。さらに、反りを抑えるために加工順序の工夫や冷却管理、クランプ方法による応力分散、肉厚やリブ設計の工夫も重要です。樹脂は金属に比べて柔らかく、吸湿・乾燥による寸法変化や、切削時の温度変化の影響を受けやすいため、寸法精度（公差）の安定性が低いという注意点があります。吸湿や乾燥、温度変化によって、樹脂は膨張・収縮しやすく、加工後に寸法ズレが生じる可能性があります。特に、金属と同様に公差を±0.01mmなどに厳しく設定しすぎると不良率が上がるため、使用環境を考慮した適切な公差管理が重要です。高精度が求められる場合は、「予備加工→エージング→仕上げ加工」の手順を踏み、検査時の温度を一定に保つなどの工夫が有効です。切削条件が不適切な場合、工具（刃物）の摩耗が早まり、加工面の品質が急激に低下するリスクがあります。樹脂は熱に弱く、切削速度が速過ぎると摩擦熱で溶けや溶着が発生し、仕上げ面が荒れることがあります。逆に、送り速度が遅過ぎると切粉詰まりや刃物の摩耗を早めます。そのため、材質ごとに最適な切削速度・送り条件を見極めることが重要です。対策としては、シャープな超硬工具やダイヤモンドコート工具の使用、エアブローや冷却装置による温度管理、静電気防止装置の導入が効果的です。高精度な樹脂切削加工や、エポキシ・フッ素樹脂などの特殊樹脂を扱う場合、自社設備だけでは対応が難しいケースもあります。公差管理や表面粗さの安定化、反り対策には、加工条件や工具選定に関する高度なノウハウが求められるためです。自社対応が難しい場合は、専門の加工メーカーに外注することで、精度・納期・コストのバランスを最適化できます。特に、試作や小ロット製作を効率よく進めたい企業にとって、経験豊富な加工メーカーの活用は品質確保と開発スピード向上の両立に有効です。樹脂切削加工は材質選定から設備・加工方法、そして切削条件・公差管理に至るまで、一つひとつの工程に専門知識が求められる精密加工です。樹脂は熱や応力の影響を受けやすく、金属以上に条件次第で品質が大きく変わる加工方法だと言えます。材質選定：用途や使用環境に合った樹脂を選ぶ設備・加工方法：形状と精度に適した機械・工法を選定する条件設定と公差管理：樹脂特性を踏まえた切削条件を設計する専門メーカーとの連携：高精度品や特殊樹脂はプロに相談する樹脂切削加工で安定した寸法と高い表面品質を得るには、自社だけで試行錯誤するのではなく、早い段階から専門の加工メーカーと連携することが近道です。設計段階から加工性や材質選定を相談しながら進めることで、不良を抑えつつ、理想に近い樹脂部品を効率よく形にしていくことが可能です。樹脂切削加工の発注において、材質の選定に迷う、見積もりに時間がかかる、といったお悩みの方におすすめなのが、バルカーのデジタル調達サービス「Quick Value™（クイックバリュー）」です。加工品の図面（2D・3D問わず）をアップロードするだけで、樹脂切削加工に対応した無料の即時見積もりと加工可否診断が可能です。さらに、創業98年のノウハウを持つ技術営業が、設計初期の段階から材質選定や加工方法についてアドバイスします。どの材質が良いか分からない、高難度形状に対応できる加工先を探している、などの相談にも対応。手書きの図面でも対応しており、試作から量産まで幅広く依頼でき、最適な加工パートナーを迅速に選定できます。図面がすでにある方は「無料見積もり」、材質を検討している段階の方は「技術相談」を、ぜひご活用下さい。
高精度なPTFE（テフロン）切削加工のポイントと加工事例
優れた耐熱性・耐薬品性・非粘着性など、さまざまな性質によってますます評価が高まっているPTFE。しかし、「どのような素材か？ / どのような加工方法で作られるか？ / 調達するうえで注意すべきことは？」といった疑問を持たれている方が少なくありません。そこで今回は、PTFEを知るファーストステップとして、バルカーの高機能樹脂担当スタッフが特性や活用方法をわかりやすく解説します。ふっ素樹脂とはふっ素原子を含む合成樹脂の総称です。PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）はその1材質です。ふっ素樹脂全需要の約60%を占めるほど代表的な材質であり、切削加工品においてもっともポピュラーな材質といえます。PTFEは以下のような特性を備えており、その特性ゆえに他の素材では困難な状況でも活用されています。PTFEはどのような薬品にも反応しない化学的特性を備えているため、近年、特に半導体製造現場の需要が飛躍的に伸びています。半導体の製造において、ウェハ上にパターン回路をつくる工程は化学処理（洗浄処理など）で行われ、目的に応じて強酸や強アルカリ、溶剤といった多数の薬液を使用します。薬液に微量でも不純物が混入するとウェハ上の微細な回路パターン形成の障害となり、不良品が発生します。このようなトラブルを避けるために、薬液を貯蔵するタンクや配管、ポンプやバルブの内側や薬液が接触する部分などにPTFEが内張りライニングされています。PTFEは連続使用で260度、一時的であれば300度の熱に触れても分解しません。これほどの耐熱性があるふっ素樹脂はPTFEだけです。そのため、パンを焼く工程のベルトコンベアーなどの高温の環境で活用されています。粘着物がつきにくい性質があります。この特性と耐熱性から、フライパンや炊飯器の釜のコーティングなどに活用されています。高温で調理しても破損せず、お米や具材がこびりつくこともありません。PTFEは樹脂の中でもっとも摩擦係数が低く、潤滑性が高い材質です。その特性を利用してモーターなどで回転する軸部分に使われています。一般的に、このような機能はベアリングが担いますが、「複雑な構造にしたくない」「潤滑のためのオイルを使用したくない」といったニーズにPTFEは応えます。誘電率が高く、送電ロスがほとんどないため、ミリ波レーダーの基盤材料などに使われています。一方で、絶縁材料としても優れ、高電圧の電気を遮断することができるので、充電設備や発電所でも活用されています。紫外線の影響をほとんど受けないため、何十年太陽光を浴び続けても劣化しません。そのため、屋外の貯蔵タンクの液漏れ防止用のシール材などに活用されています。一般的に、樹脂を同じ形状に大量に加工する際は、金型を作り、樹脂を溶かして流し込み、冷却して固めて取り出すという射出成形（インジェクション成形）という方法が採用されます。しかしPTFEは溶融粘度が高く、他の樹脂のように加熱しても液体化しないため、この方法は適していません。原料のパウダーをブロックや丸棒形状に圧縮成形して焼き固め、これらを機械で削り出す切削加工という方法で目的の形状にしていきます。この切削加工には、大きくわけて2種類の方法があります。素材が固定され、工具（刃物）が回転して素材を削っていく方法で、主にブロックや板物形状に適しています。縦に動くZ方向、横に動くX方向、奥行きに動くY方向の3軸に動かすことができ、必要な工具が自動で交換されます。フライスや中ぐり、穴あけといった切削を事前にプログラムで設定し、図面どおりの形状にしていきます。3軸にテーブルの回転の2軸を加えた5軸加工機もあります。3軸では難しい湾曲を描くような複雑な形状を切削でき、人手で位置を変える必要がないので生産効率も上がるという点で注目されています。陶芸のろくろのように、素材が回転して工具（刃物）を当てることで削っていく方法で、主に円や筒形状の加工に適しています。通常、コンピュータで数字を制御できる装置を備えているNumerical Control（数値制御）旋盤という機械を使用します。このNC旋盤にマシニング加工のような回転工具を備えつけ、フライスや穴あけができるようにしたものを複合旋盤といいます。複合旋盤であれば、5軸加工機のような作業効率と品質の向上が図れます。バルカーはPTFEを中心に、約70年間ふっ素樹脂加工品を供給してきました。その間、お客様のさまざまな課題やお悩み、ニーズと向き合ってきました。現在は以下のような声を聞くことが多くなっています。新しくPTFEの加工を依頼する、あるいは現在の調達状況に難があるために新しいサプライヤーを探さなくてはならなくなったとき、品質の監査のために工場の加工現場を視察したり、サンプルを作って出来栄えを見る、といったプロセスが必要な場合がある。そのための時間や労力の負担が大きい。サプライヤーを選定した後、見積りを取るために図面を送ったり、工場や担当者と連絡を取る必要がある。そのための時間や労力の負担が大きい。さらに相見積りを取る場合、その負担はサプライヤーの数に比例して増える。現在、半導体市場が活況を呈していて、自然と調達量の多いメーカーに、より多くのPTFEを占有される場合がある。そうなると必要な量や使用頻度がそれほど高くないユーザーが容易に入手できなくなる状況になりやすい。高性能で用途も広いPTFEですが、扱うにあたっていくつかの注意点もあります。ここではそのなかで特に注目していただきたいポイントを挙げます。PTFEは線膨張（温度が変化することによって物質の大きさが変化すること）が大きい樹脂です。低温時に収縮し、高温時に膨張します。23℃あたりに体積が変わる転移点があり、ここを上下することで1〜2％増減します。そのため、お客様が使用される環境温度が低いと加工品が「装置に合わない」、高いと「装置に入らない」といった不具合が生じる可能性があります。バルカーでは検査時の温度を25℃±2℃で規定しています。PTFEを使用される環境は同様の温度に設定いただくことをお願いしています。「どのくらいの温度で、どれほど変化するか」は、線膨張係数というデータをQuick Value™のホームページに掲載しておりますので、設計の際はぜひ参考にしてください。PTFEは摩耗しやすい材質で他のパーツとのこすれが生じたり、常に摺動している環境で使用しているとPTFEは摩耗やクリープ（変形）が生じやすくなります。不具合が発生する前にチェックして交換する必要があります。また、このような環境下で使用する際は、グラスファイバーやカーボンなどをPTFEに混ぜて摩耗強度を高めることもできます。バルカーでは「充てん材入りPTFE」のご注文に対応しています。工程としては、お客様から充填材とその混合量を指定いただくパターンと「こういう用途で使いたい」というご相談から、バルカーが設計内容を提案。試作品をお客様の実機で確認いただいた上で生産するというパターンがあります。Quick Value™は、WEB上でPTFEの切削加工品の見積りの取得から、発注・調達までできるサービスです。これまで人を介して行われてきた作業をDXで実現。圧倒的なスピードと利便性でものづくりの現場に貢献します。バルカーはPTFEを中心に、約70年間ふっ素樹脂加工品を供給してきました。その実績に裏打ちされた基準をQuick Value™に参画しているサプライヤーにも求め、徹底した品質管理を行なっています。さらに、さまざまな強みを持つサプライヤーがいることで多様な技術力を発揮。メーターサイズの加工品や溶接を含む複雑な形状のオーダーにも幅広く対応しているので、ぜひご活用ください。
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