治具や部品を作る際に、金属の薄板が必要になる場合があると思います。
切削加工ほど精密なものは作れませんが、短時間で安く作れるので、検討してみても良いかもしれません。
今回はレーザー加工の特徴と使い分けについて解説したいと思います。

どんな金属が加工できるか

レーザー加工ができる金属は、一般的に鉄、アルミ、ステンレスです。
銅やチタンなど特殊な金属は加工できる業者が限られており、断られることも多いです。

また加工できる金属でも、板の材料として使われるものは種類が限られているため、鉄で言えばS45Cなどを選ぶことはできません。
ステンレスで言えば、SUS304やSUS430は大抵のところで加工してもらえますが、それ以外の材料は加工できないか、材料から取り寄せとなることも多いです。

どれぐらいの厚さの加工ができるか

レーザー加工は大抵、1mm～10mm程度の厚みの板を切断する場合に選ばれます。
素材やレーザー加工機の組み合わせによっては、20mmを超えるような厚い板の切断もできます。
しかし、切断面が粗くなり寸法の精度も悪くなるので、仕上がりを理解したうえで依頼する必要があります。

切削加工との違い

一般的に切削加工は、5mm以下のような薄い板を加工するのにあまり向いていません。
バイスという万力で対象物（ワーク）を固定するため、薄すぎると歪んでしまうからです。

レーザー加工は反対に、5mm前後あるいは1mm程度といった薄い板の加工を得意としているのでそれぞれの得意な厚みによって、加工方法を使い分けるのが得策です。

当社では、鋳鉄（FC・FCD）の加工依頼を受けることも多くありますが、鋳鉄の加工を断っている加工業者も意外と多いものです。
鋳鉄には、他の金属の鋳物とは違った見積もりや加工の難しさがあるため、それらを踏まえたうえで問い合わせることができると効率的に話を進められます。

なぜ鋳鉄（FC・FCD）の加工を断られるのか

なぜ加工を断られるかというと、FCやFCDといった鋳鉄の中に含まれる黒鉛が、工作機械の内部に留まって、機械の動きや精度に悪影響を与える可能性があると言われているからです。
鋳鉄加工を受け入れている加工業者は、長年鋳鉄の加工をする中で清掃のノウハウを持っていたり、専用の機械を使うようにしたりすることで、機械に影響が出ないようにしています。
問い合わせをする際には、まず鋳鉄の加工ができるかどうか聞いてみましょう。

実物がないと見積もりができないと言われる場合も

鋳鉄の加工ができる場合であっても、実際の鋳物そのものがないと、見積を断られる場合があります。
なぜかというと、鋳物の材料の出来次第で加工工程や時間が大きく変わる場合があるからです。
鋳物は板材や丸棒と違って複雑な形状をしている上に、加工して削り取る部分（取り代）の形状にも良し悪しがあります。

ですから、問い合わせの際には実物があるかどうか、ない場合でも見積もりができるかどうか早い段階で確認すると良いでしょう。

鋳鉄（FC・FCD）加工の難易度は？

鋳鉄は削りやすさだけで言えば、SS400やS45Cといった一般的な鉄系材料とそれほど大きく変わりません。
むしろ、粘り気があまりない分より削りやすい場合も多いです。

しかし、鋳鉄の特徴として形状が複雑なため、固定方法や加工の順番など段取りに関わる点に時間がかかります。
通常のバイス（万力）では固定できないため治具を作らなければならないこともあります。

準備に手間がかかる場合が多いので、コストが上がる可能性については考慮しておくべきでしょう。

耐食性が問題になるときに、鉄にメッキなどの表面処理を施すか、ステンレスをそのまま使うかどうか悩むことが多いと思います。
そんなとき、どのように選択をすればいいか基準を考えてみたいと思います。

耐食性が必要なときはステンレスにする

ステンレスは、腐食して表面が剥がれ落ちた場合でも、中身もステンレスなので、腐食の進行が抑えられます。

耐食性がそれほど重要でないときは鉄にする

メッキ処理した金属は、表面が傷ついてしまうとそこから腐食が進行していきます。
また、メッキ層が消失すると腐食が進行していくので、長期間耐食性が求められる場合は、ステンレスが良いでしょう。

高い寸法精度が必要な場合はステンレスにする

表面処理をすると、膜厚の分だけ寸法が大きくなります。
完全に膜厚を均一につけることはできないので、高い寸法精度が必要なときはなるべくステンレスを選択すると良いでしょう。

治具や部品でアルミを使うときに、アルミ同士やアルミと他の金属の摩擦抵抗を小さくしたいと考えることがあると思います。
特にアルミはかじりや焼き付きしやすい素材なので、部品同士がこすれる面などでは注意が必要です。

どうしてもアルミの部品にする必要があり、こすれる部分がある場合は、潤滑アルマイトを試してみると良いかもしれません。
通常のアルマイトでも摩擦抵抗は小さくすることができますが、潤滑アルマイトにすると劇的に滑りが変わります。
価格は通常のアルマイトの2倍程度してしまうようですが、アルマイト自体がものすごく高額なわけではないので、小さい部品の場合は特におすすめです。

治具の回転する軸と軸受け、摺動する部分などでアルミが必要なときはぜひ試してみてください。

鉄系の材料は、こちらのコラムで紹介しているように材料としては非常に安価です。
しかし、切削加工はアルミなどの削りやすい材料と比べるとしにくくなります。

材料を購入するときも、精密な仕上げとなる6F（6面フライス、6面を切削加工で仕上げること）などの注文の仕方をすると、同じ大きさでも材料代が高くなってしまうことがあります。

治具や部品などのコストを下げたい場合は、本当に6Fが必要なのか、規格のフラットバーを利用する等して削る面を減らしたり、素材自体をアルミなどに変更できないか検討してみましょう。

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2回前のコラムで、精密な丸棒を活用すると、治具や部品の製作コストが下げられる可能性があることをお伝えしました。
いわゆるセンターレスと言われる精密な丸棒は、非常に使い勝手が良いのですが、以下の点に注意する必要があります。

それは、基本的にh7またはh9相当のサイズしかないということです。
なぜ注意が必要かというと、精密に仕上がっているだけに、表面処理をすると、はめあいが合わなくなってしまうことがあるからです。
h7というと、サイズにもよりますが、大体0.01mmぐらいの精度でできあがっているので、ベアリングなどとはめようとしたときに表面処理がされていると、ベアリングの穴より軸の方が大きくなってしまうのです。

このような場合は表面処理の必要がないSUS304や、それに準ずる耐食性を持つSUS303等を活用するか、表面処理をしてもほとんど寸法変化のない黒染めを活用すると良いでしょう。

このコラムでも何度か軽量化について言及していますが、今回は治具や部品を軽量化する、代表的な考え方を3つ紹介します。

・強度的に問題なければアルミやプラスチックを使う
治具製作や、装置、産業機械分野では金属の中でも鉄やステンレスが使われることが非常に多いですが、強度が問題ないのであればアルミやプラスチックを積極的に使うことで軽量化を図れます。アルミは鉄やステンレスのおよそ1/3、樹脂は1/5～1/6ほどの軽さです。

・アングル材やパイプ材を使う
治具や部品の枠や骨組み部分などで、中身が詰まった四角の棒や丸棒を使うことが多いですが、これらをL字のアングル材やパイプ材といったものに変えることで、強度をあまり下げることなく大幅な軽量化を実現することができます。

・板やブロックのいらない部分に穴を明ける
治具や部品全体を考えてみると位置決め精度や強度に関係のないところは意外と多く、それらが要求されない部分に穴を明けたり溝を掘ったりすることで軽量化できます。
ただし、加工部分が多すぎるとコストも上がってしまうので、他の軽量化方法と比較しながら対策を考えると良いでしょう。

精密な軸と穴を設けて、回転させたり、往復運動させる治具・装置を作りたいケースはよくあることと思います。
そんなとき、軸を精密に仕上げようとすると、それなりにコストがかかってしまいます。

全ての材料ではありませんが、丸棒の中にはh7やh9など、最初からかなり精密に仕上げられているものもあり、条件が合えばこういった材料を積極的に使用すると良いでしょう。

ただし、ある程度素材が限られ、サイズも切りの良いもの以外はあまり流通していないので、その点は治具や部品を製作する前に考慮する必要があります。
具体的に言えば、これらの材料があるのは鉄系とステンレス系がほとんどで、アルミ材料はありません。
寸法については、ネジと似たようなラインナップになっていることが多く、末尾が偶数や5mm、割り切りやすい数字のものがほとんどです。

大きさや材料が合えば、かなり使いやすく重宝するので、精密な丸棒材料の使用も検討してみてください。

治具等に使う金属材料ですが、実はその切り方によってかなり調達コストが変わります。
特にアルミ等は加工方法によって大きく価格が変わるので、参考にしてください。ポイントは価格と精度です。

ノコ切断
簡単に言うとのこぎりのような刃物で粗く材料を切っていく方法です。
治具等精密なものに使う場合は表面をそのまま使用することはできないので、その面を削って仕上げることになります。

ファインカット
ノコ切断よりは精度が良いものの、寸法公差や平面度、直角度はやや甘めです。
ノコ切断よりは高いものの比較的安価に仕入れることができます。

6F
素材の6面をフライスで仕上げる方法で、最も精度がよく、平面度や直角度も出ています。
ただし価格は上記2つの方法よりもかなり高くなるので、注意が必要です。

治具や部品の使用目的、材料を仕入れた後の加工方法を考慮した上で、材料の切り方についても検討してみましょう。

治具などでテーブルや部品を精密に往復運動させたいという場合があると思います。

このような場合はリニアレールを使うと、精密かつスムーズに往復運動を実現することができます。
特に、軸と穴を使ったすべりによる摩擦より抵抗が少ないので、軽い力で動かせるようにしたい場合に便利です。

注意点としては、価格がそれなりにすることです。特に、レールが長くなるとその分コストも大幅に上がってしまうので、適正な長さや使い方を検討して導入するようにしましょう。