「NC旋盤」とは？旋盤の基礎知識や“できること”を一から解説！

旋盤は加工物を回転させながら、バイトを主軸と平行に押し当てて削るため、とくに円柱・円錐状の素材加工に適しています。また、使用するバイトの種類や動かし方を変えることで、外径加工・内径加工・端面加工・ネジ加工・溝加工・穴加工など、さまざまな旋削加工に対応することができます。

旋盤ではこれらの加工方法や素材を組み合わせて、ひとつの部品を完成させていきます。旋盤で加工された部品は、私たちの生活や社会に欠かせないさまざまな製品に使われています。たとえば、自動車、航空機、建設機械、医療機器、家電、住宅、エネルギー関連機器、半導体製造装置、ロケットなど、身近なものから宇宙開発に使用する精密機器まで、旋盤で加工した部品はあらゆる製品を生み出す重要な役割を担っています。

見本と同じ形状にコピーするNC旋盤です。倣い（ならい）機能によってコピー元の形状情報を工具に伝え、コピー元と同様の工作物を作ります。同じような形状の工作物を、大量に複製する場合に適しています。

長さに対して外径寸法が大きいものを加工する際に適したNC旋盤で、通常の旋盤より剛性の高い主軸が用いられています。主軸にはチャックより大きい面板（工作物保持具）がセットされ、主に端面の旋削加工に使用されます。

主軸を垂直方向にセットし、バイトを上から下に移動して旋削するNC旋盤です。主軸を垂直にすることで、外径寸法の大きいものや重量物でも主軸の歪みが少なく、より精度の高い安定した加工が可能となります。

同じ形状の小物部品を大量生産する際に使われるNC旋盤で、供給する材料によって棒材加工用・素材加工用に分けられます。
棒材加工では、素材の送り・締め付け・タレット旋回・刃物台の送り・突っ切り・主軸回転の正逆や速度の動作を自動化できます。部品の加工が終了したら、突っ切って加工物を送り出し、さらに突っ切った先端から同じ工程に移ることができるため、棒材がなくなるまで連続加工することが可能です。
素材加工用は、素材を自動で供給できる装置を備え、工作物の取り外しを自動化できます。素材をつかんで加工し、終わったら取り外して次の素材をつかむ……といった動作を繰り返して連続加工することが可能です。

スピンドルとは、旋盤の回転主軸のことです。スピンドルには被削材をつかんで固定するチャックが取り付けられており、スクロールチャック、インデペンデントチャック、コレットチャックなどの種類があります。また、ポジションコーダという位置検出器が、主軸に連結されているのもNC旋盤の特徴です。ポジションコーダによって回転角度を検知し、主軸の回転数を制御します。

心押台とは、回転センタを取り付ける台座のことです。長い被削材の加工を行う場合、スピンドルのチャックだけで片端を支持するとブレが大きくなってしまいます。チャックと心押台を使って両端を支持することで、被削材を安定させ加工精度を高めることができます。

刃物台はバイトを取り付ける台座のことで、フラット型・櫛刃型・タレット型などの形状タイプがあります。複数のバイトが設置できるようになっており、自動でバイトを使い分けるNC旋盤の機能を補助します。

NC旋盤に搭載されている制御盤には、主軸の回転や刃物台の移動を制御するための基板やコンピューターが収められ、必要な情報をモニターで確認・操作することができます。旋盤の稼働・停止、必要な操作・命令の指示や、プログラムを入力するボタン・レバーなども備わっています。

先述したように、NC旋盤は作成したプログラムに沿って、機械が自動的に加工を進めていきますので、作業者が機械に付きっきりで操作する必要がありません。1人で複数台の旋盤を担当したり、他の作業を兼務したりすることで、より少ない人員で工場を稼働させながら、作業効率や生産性を高めることができます。

手作業で加工を行う汎用旋盤は、完成品の精度が作業者のスキルに左右されやすいという難点があります。一方、NC旋盤はプログラムの数値通りに自動加工を行うため、完成品の精度が均一に保たれ、一度プログラムを設定すれば、同一品質の製品を大量生産することができます。

NC旋盤は、加工物の材質や目的の形状に応じて、回転速度や刃物の送り速度を制御したり、縦・横・高さの座標軸に沿って、切り込みなどの加工位置を調整することも可能です。精度の高い機種では、0.001mmの単位まで正確に位置決めができるため、従来では難しかった部品の加工も可能となっています。

NC旋盤を稼働させるためには、事前に加工手順などを示したプログラムを開発・作成する必要があり、その分だけコストもかさみます。さらに、汎用旋盤にはなかったプログラムの入力・設定などの作業も増えるため、専門知識を持った人材や専属の人員を確保する必要があります。

汎用旋盤は作業員が常時付いて作業を行うため、加工中にミスや修正が生じても、すぐに対応できるという利点があります。一方、自動で数値制御するNC旋盤は、加工中に動作の確認ができないため、加工終了までミスを発見しにくく、修正のたびにプログラムを変更しなければいけません。

また、NC旋盤は空運転による設定確認や試し加工など、作業開始前のチェック項目が多いため、チェックに時間を取られると、稼働率や作業効率を落とす可能性もあります。よって、NC旋盤による加工工程の効率化を図るためには、プログラムの入力や設定・チェックなど、前段取り工程の手順を見直すことが重要ポイントとなるでしょう。