技術コラム

アルミの切削加工

機械加工

こちらの記事では、アルミ加工のプロフェッショナルであるアルミ加工コストダウンセンターが、アルミの切削加工の概要と、実際の加工事例についてご紹介します。

アルミの特徴

ここでは、アルミの特徴を5つご紹介いたします。

1.軽い：鉄と比較して約1/3の比重

アルミの比重は、2.7で、鉄（比重：7.8）と比較すると約1/3です。EVを始めとする様々な業界で軽量化が求められる今、アルミのニーズは高まっています。各種機械の高速回転部品や摺動部品の作動効率を高めたり、装置の大型化による重量増加を抑えるなど、様々な効果をもたらしています。

2.強い：比強度が大きい

アルミは比強度が大きいため、輸送機器や建築材料などの構造材料として多く使用されています。純アルミニウムの引張強さはあまり大きくないですが、マグネシウムやマンガン、銅などを添加して合金にしたり、熱処理を施したりすることで、強度を高めることができます。

3.加工性がよい：切削加工性に優れている

アルミは切削加工性に優れているため、精密加工に適し、機械部品の素材に使用されています。また、塑性加工もしやすいため、様々な形状に成形することが可能です。

4.表面処理が容易：アルマイト処理で各種色を付けることができる

アルミはアルマイト処理など様々な表面処理を施すことで美しくしたりすることができ、デザイン性が求めらる分野に最適な材料の1つです。また、表面の硬度や防食効果を高めたりすることも可能です。

5.熱をよく伝える：熱伝導率が鉄の約3倍

アルミの熱伝導率は鉄の3倍で、熱をよく伝える（=急速に冷える）という性質をもちます。そのため、冷暖房装置やエンジン部品、各種熱交換器などに使用されています。

上記で、ご紹介した5つの特徴以外にもアルミには

・耐食性がよい

・磁気を帯びない

・電気をよく通す

・低温に強い

・接合しやすい

・再生しやすい

・真空特性がよい

といった特徴を有します。

アルミ合金の種類

アルミ合金は大きく以下の7種類に分類されます。

1. 1000系アルミニウム（A1100、A1050など）

1000系アルミニウムは、99.00%以上のアルミニウム系材料です。加工性、耐食性、溶接性に優れる一方、強度が低いです。そのため、それほど強度を必要としない家庭用品や電気器具などに多く使用されています。

2. 2000系合金（A2017、A2024など）

主に銅を添加したアルミ合金で、熱処理により高い強度を有します。A2017、A2024はジュラルミン、超ジュラルミンとも呼ばれ、鋼材に匹敵する強度を持ち、航空機等に用いられています。

＞＞A2017の加工について詳しくはこちら

3. 3000系合金（A3003、A3004など）

主にマンガンを添加したアルミ合金で、純アルミニウムの加工性や耐食性はそのままに、強度は向上しているという特徴があります。

4. 4000系合金（A4032、A4043など）

主にシリコンを添加しており、熱による膨張は抑えられ、耐磨耗性が向上したアルミ合金です。

5. 5000系合金（A5052、A5083など）

主にマグネシウムを添加したアルミ合金で、全体のバランスが非常に優れているのでアルミ合金の中で最も市場に流通しています。アルミ合金の中で比較的切削性も高いです。当社でもA5052やA5083などの加工依頼が最も多く、日々加工を行っています。

＞＞A5052の加工について詳しくはこちら

＞＞A5083の加工について詳しくはこちら

6. 6000系合金（A6061、A6022など）

主にマグネシウムとシリコンを添加し、熱処理により、強度を高めたアルミ合金です。耐食性にも優れています。

7. 7000系合金（A7075など）

主に、亜鉛とマグネシウムを添加し、熱処理により、アルミ合金では最も高い強度を有しています。7000系合金の中で代表的なものがA7075（超々ジュラルミン）で、航空機やスポーツ用品等に使用されており、当社でも加工依頼をよくいただきます。

＞＞A7075（超々ジュラルミン）の加工について詳しくはこちら

切削加工の特徴

様々な金属加工法のなかでも、代表的な加工方法の1つである、切削加工。

切削加工のは主に、

①複雑な形状の加工をすることができる。
②高精密な加工ができる。
③小ロットの生産に適している。
といった特徴がございます。

切削加工は、旋盤加工や、マシニング加工などの種類に分けられます。

アルミの旋盤加工におけるポイント

旋盤加工は、切削加工の一つであり切削工具であるバイトを固定して対象物を回転させながら削り取る加工方法です。旋盤加工は少ないブレで加工することができるので、真円度の高い製品の加工に適しています。

アルミの旋盤加工において、鉄やステンレスと同様の固定方法を行なうと、チャックで加工品に傷がついてしまい、変形・破損の原因にもなります。そのため、当社ではチャックの締め付ける際に緩衝材を入れることで傷の入らないような対策を行っております。

＞＞アルミの旋盤加工におけるポイントについて詳しくはこちら

アルミのマシニング加工におけるポイント

マシニング加工とは、工作機械「マシニングセンタ」を使用して、ワークを切削する機械加工のことです。マシニング加工では、固定されているワークに対して、切削工具が回転し、加工を行います。

マシニング加工は、主軸の回転速度が速いため、加工速度が速いです。特にアルミは加工速度が鉄の2倍程度、ステンレスの約4倍にもなります。そのため、加工速度が速く、リードタイムが短いという利点があります。ただし、加工速度が速くなりすぎると、精度が悪くなってしまうため気を付ける必要があります。特にコーナーRや円切削する所でRが小さくなってしまう傾向があります。

＞＞アルミのマシニング加工におけるポイントについて詳しくはこちら