旋盤加工とは？種類・精度・材質選定から長寿命化のポイントまで徹底解説！

「大手の加工メーカーに断られてしまって」——ローラーやシャフトのご相談をいただくとき、この一言から始まることが少なくありません。極端に小さいわけでも、特別に大きいわけでもない。Φ300〜600という、どこにも収まりの悪い中型の丸物部品です。旋盤加工は、材料を回して削るという原理そのものは単純ですが、実際に部品を成立させようとすると、機械の馬力、寸法公差、材質、熱処理、そして変形の抑え方まで、判断すべきことが一気に増えます。本コラムでは、旋盤加工の定義と種類、実際に出せる精度、材質選定でつまずきやすい点、そして部品を長持ちさせるための考え方までを、当社が実際に受けたご相談をもとに解説いたします。

旋盤加工とは？

【定義】旋盤加工とは、材料を回転させ、固定した刃物（バイト）を当てて削る加工方法のことを指します。

削られる側が回り、削る側が止まっている。この関係が旋盤加工の出発点です。材料が回転しているため、刃物を材料の中心軸に向かって送れば円筒になり、軸方向に送れば段付きの軸になります。円をつくることに特化した加工方法だと考えていただくと、他の加工との違いがつかみやすくなります。

旋盤加工でつくられる製品は、シャフト、ローラー、プーリー、ピストン、ノズル、ブッシュ、ボルトなど、断面が円になる部品が中心です。当社にご依頼いただく製品も、その多くが動力を伝える部品か、何かと接触しながら回り続ける部品です。

旋盤加工とフライス加工の違い

切削加工を代表する2つの工法は、「何が回るか」で区別できます。

	旋盤加工	フライス加工
回転するもの	材料（ワーク）	刃物（工具）
得意な形状	円筒、円錐、段付き軸などの丸物	平面、溝、角物
代表的な部品	シャフト、ローラー、プーリー	ブラケット、ベースプレート、金型部品
主な機械	汎用旋盤、NC旋盤、立旋盤	フライス盤、マシニングセンタ

実際の部品は、どちらか一方で完結することのほうが少ないというのが当社の実感です。丸物であっても、キー溝や横穴が入った時点でマシニング加工が必要になります。当社が旋盤とマシニングセンタの両方を社内に持っているのは、この行き来を工場の外に出さないためです。 >>キー溝加工とは？

旋盤加工で作られる代表的な部品

丸物部品には、共通する事情があります。

シャフトは動力を伝える軸、ローラーは搬送物を受けて回り続ける部品、Vプーリーはベルトとの摩擦で動力を伝える部品です。いずれも、相手部材と接触しながら回り続けます。つまり、摩耗する宿命を持った部品です。当社にご相談いただく内容で最も多いのも、この「消耗が激しく、交換頻度を下げたい」というものです。 >>旋盤加工で作られている丸物部品の特徴 >>ローラーシャフトとは？用途から選定方法、耐久性向上を実現する方法まで

旋盤加工の主な加工方法

旋盤加工は1つの技法ではなく、刃物の当て方と送り方によって複数の加工に分かれます。図面を描かれる段階で、どの加工が必要になるかを把握しておくと、工程数の見積もりが立てやすくなります。

外径加工と端面加工

旋盤加工の基本となる2つの加工です。

外径加工は、回転する材料の外周に刃物を当てて、指定の径まで削り込む加工です。段付き軸のように径が変わる形状も、刃物を軸方向に送りながら切り込み量を変えることで成立します。端面加工は、材料の端の面を平らに削る加工で、部品の全長を決める基準になります。当社では、この端面をどこに取るかで後工程の測定基準が変わるため、図面の基準面を必ず確認するようにしています。

内径加工（穴あけと中ぐり）

材料の中心に穴を通し、その内側を仕上げる加工です。

まずドリルで下穴を開け、内径バイトで所定の寸法まで広げていきます。ブッシュやカラーのように、内径側に嵌合公差が入る部品では、この中ぐりの精度が部品の可否を決めます。ただし、穴が深くなるほど刃物を支える棒（ボーリングバー）が細長くなり、びびりが出やすくなります。深穴の内径公差が厳しい場合は、研削工程を前提に見積もったほうが確実です。

ねじ切り、溝入れ、突切り

外径・内径を出したあとに入る加工群です。

ねじ切りは、材料の回転と刃物の送りを同期させて、らせん状の溝を刻む加工です。溝入れは、Oリング溝や止め輪溝のように、外周や内周に幅の決まった溝を入れる加工を指します。突切りは、材料を軸に直交する方向から切り落とす加工で、棒材から部品を切り離す際に使います。

テーパ加工と偏心加工

円筒からの「ずらし」を扱う加工です。

テーパ加工は先細り形状をつくる加工、偏心加工は回転中心をずらして軸を加工する方法です。偏心軸は、材料をチャックに掴み直すか専用の治具を用意する必要があり、同じ寸法の真っ直ぐな軸に比べて工数が増えます。

なお、旋盤だけで完結しない部品も少なくありません。当社で製作したタフピッチ銅の給電用シャフト（Φ70×250）では、電極に挟むための分割部の隙間を狭くする必要があり、旋盤加工のあとにワイヤーカット加工で2mmのねじ穴を追加しています。

旋盤の種類と、機械選定の考え方

旋盤にはいくつかの型式があり、ロット数と部品のサイズによって適した機械が変わります。

汎用旋盤

作業者が手でハンドルを操作して刃物を送る、最も基本的な旋盤です。

プログラムを作る必要がないため、1個だけの試作や、現物合わせの追加工では汎用旋盤のほうが早く仕上がる場合があります。当社でも山崎鉄工所のMAZAK JUNIORと江黒鉄工所のLB10を稼働させており、単品対応の受け皿にしています。

NC旋盤

数値制御装置によって、プログラム通りに刃物を自動で動かす旋盤です。

同じプログラムを繰り返し流せるため、複数個つくったときの寸法のばらつきが小さく抑えられます。ねじ切り、テーパ、溝入れといった複数の加工を1回の段取りで連続させられる点も、工数の面で効いてきます。当社ではダイニチ・大日のDL95とDL65を保有し、繰り返し性が求められる部品はこちらに載せています。

立旋盤と複合加工機

主軸を縦向きに配置した旋盤と、旋削とミーリングを1台でこなす機械です。

立旋盤は、径が大きく背の低い円盤状のワークを、自重で安定させながら加工できる構造です。複合加工機は、旋削後の穴あけや溝加工までを機械上で完結させられるため、段取り替えによる位置ずれを減らせます。ただし、これらの機械はどの部品にも有利というわけではなく、小径で単純な軸物であれば通常のNC旋盤のほうが安く仕上がります。

中型の丸物には、馬力が要る

サイズが上がると、精度の前に「削れるかどうか」が問題になります。

Φ300〜600の中型丸物は、馬力のない旋盤では削り切れません。機械にセットする段階でクレーンが必要になる重量でもあり、対応できる工場が限られます。冒頭に挙げた「大手に断られた」というご相談の多くは、実はこのサイズ帯です。小径の量産にも超大型にも当てはまらないため、設備の側から外れてしまう。弊社は、この抜け落ちた中型帯こそ当社が引き受けるべき領域だと考えています。 >>ギヤシャフトの加工方法から長寿命化のポイントまで

旋盤加工でどこまで精度が出せるのか

【ポイント】旋盤で出せる精度と、研削を足して出す精度は別物です。この境目を図面段階で意識していただくと、コストの見通しが立てやすくなります。

旋盤で出せる寸法公差の目安

まず、当社の実績値からお伝えします。

Φ100程度の製品であれば、外径で0〜±0.005程度までは旋盤加工で対応しております（長さによって条件は変わります）。小径側はΦ5のピンを各種材料で製作しており、実績としてはΦ2.5、Φ2のピンもございます。ただし、この精度はどんな材質・形状でも一律に出るものではありません。細長い軸や薄肉の筒では、同じ機械でも狙える範囲が変わります。

研削工程が必要になる境目

旋盤で追い込むか、研削に回すか。判断が分かれるのは次のような場合です。

面粗さが厳しく指定されている場合、焼入れ後の硬い材料を仕上げる場合、そして真円度や円筒度が幾何公差として入っている場合。これらは旋盤単独では厳しくなります。当社では協力会社の円筒研削盤（豊田工機 GUP32×100／Φ300×1000）を含めて工程を組み、旋盤と研削の役割を分けています。

熱処理を挟むと、寸法は動く

見落とされやすいのが、加工と熱処理の順番です。

焼入れを行うと材料には歪みが生じ、寸法は動きます。したがって、焼入れ前に完成寸法まで削り切ってしまうと、熱処理後に公差から外れます。当社で製作した設備用のマルチウェッジVプーリー（材質S45C／Φ203×95.4／Φ85部の公差+0.035〜0）では、あらかじめ調質を行ったうえで旋盤加工に入り、高周波焼入れを施したあとに再度旋盤で仕上げ、最後にキー加工を行っています。焼入れ後に仕上げ工程を残しておく。この順番が、硬さと寸法精度を両立させる前提になります。 >>円筒研削とは？旋盤加工との使い分け

材質選定でつまずく3つのポイント

【ポイント】丸物部品の寿命は、削り方より材質と熱処理の組み合わせで決まる場面が多くあります。

旋盤加工で使われる主な鋼材の比較

当社が材料選定の際に比較検討している主要鋼種を整理します。

鋼材	熱処理後の硬度	耐摩耗性	靭性	生材の加工性	コスト
SS400	―	―	―	◎	◎
S45C	HRC45〜55（△）	△	〇	◎	◎
SCM440	HRC45〜55（〇）	〇	◎	〇	〇
SUJ2	HRC58〜（◎）	◎	△	〇	△
SNC材	浸炭で表面硬化	〇	◎	〇	△
SKD11	HRC58〜62（◎）	◎	△	△	×

※当社の材料比較資料に基づく評価です。同じ鋼種でも、熱処理条件や部品形状によって結果は変わります。

SS400は熱処理を必要としない構造部品やブラケットのベースとして、S45Cはコストを最優先する場合の基本材として使います。SCM440は靭性が高く、欠けや割れを防ぎたい部品に。SUJ2は表面硬度と耐摩耗性を最優先する場合に。SKD11は高硬度に加えて焼入れ変形を抑えたい高精度部品に用います。 >>S45Cの特徴と加工方法とは？ >>SCM材（クロムモリブデン鋼鋼材）の特徴と加工方法とは？ >>SUJ2の特徴と加工のポイントから熱処理まで徹底解説！

硬さだけで選ぶと、欠ける

硬度を上げれば長持ちする、とは限りません。

当社にご相談いただいたスプライン穴付きスプロケット軸の事例です。従来はS45Cに高周波焼入れを施した製品を使われていましたが、使用しているうちにスプライン穴の部分が欠けてしまうという問題が起きていました。硬さは足りている。それでも欠ける。原因は、硬度に対して粘りが不足していたことでした。

そこで当社からSCM440への材質変更と調質処理をご提案し、ある程度の硬度を保ったまま靭性を高める方向に切り替えました。硬度と靭性は、どちらか一方を上げれば済むものではなく、部品にかかる荷重の種類を見て配分を決めるものだと考えています。

S45Cに高周波焼入れ、という選択を一度疑う

シャフトといえばS45Cに高周波焼入れ。この組み合わせは広く使われていますが、当社は無条件には勧めていません。

設備用シャフトのご依頼をいただいた際、お客様からは硬度を上げつつ材料費も抑えたいというご要望と、材質はS45Cという当初指定をいただいていました。しかし、S45Cへの高周波焼入れは硬度にばらつきが生じやすいという課題があります。詳細をヒアリングしたところ、納期には余裕があるとのことでしたので、材質をSNC系に変更し、浸炭焼入れを行うご提案をいたしました。結果として硬度が安定し、交換頻度の低減、ひいてはコストダウンにつながっています。 >>SNC材（ニッケルクロム鋼）のそれぞれの種類と特徴、加工方法まで解説！

弊社があえて「負ける材料」を勧めることがある理由

ここが、当社の材料選定で最も特徴的な部分かもしれません。

「とにかく硬くしてほしい」というご要望をいただくことがあります。しかし必要以上に硬度を上げると、仕上げ加工そのものが難しくなり、加工費が跳ね上がります。相手部材を傷めてしまい、交換すべき部品が入れ替わってしまうこともあります。

そこで当社では、あえて相手部材より負ける（先に消耗する）安価な材料を選び、交換頻度を上げることで、設備全体のトータルコストを下げるという提案を行う場合があります。部品単体を強くすることが目的ではなく、設備を止めずに安く回し続けることが目的だからです。Φ400のVローラーのご相談では、S45C・SCM440・SUJ2・SKD11の4材質と、真空焼入れ・ソルト焼入れの2つの焼入れ法を並べ、それぞれのメリットとデメリットをご説明したうえで、ご予算の範囲で最適な2案まで絞り込みました。もちろん、この考え方がすべての設備に当てはまるわけではありません。停止コストが極端に大きいラインでは、逆に上限まで硬くする判断が正解になります。

削り方より先に、変形をどう抑えるか

【ポイント】寸法が出ない原因は、刃物や切削条件ではなく、材料の掴み方や形状にあることが多くあります。

チャッキングで掴み部が動く

旋盤加工では、材料をチャックで掴んで回します。掴めば、力がかかります。

上ロール側の軸受部品（材質SS400／φ320×420×120）をご依頼いただいた際、旋盤でチャッキングすると掴んだ部分がずれてしまう懸念がありました。そこで当社は、旋盤を使わずマシニング加工のみで仕上げる判断をしています。上からワークをしっかり固定し、回さずに削る。丸物だから旋盤、という前提を外したことで、必要な精度を確保できました。旋盤加工を得意とする当社が、旋盤を避ける選択をする場合もあるということです。 >>マシニング加工とは？旋盤加工との使い分け

板厚差が材料を引っ張る

厚い部分と薄い部分が同居する部品では、変形の方向が読みにくくなります。

軸受ブラケット（材質SS400／500×264×315mm）は、土台部が厚肉、上部が薄肉という構成でした。このまま溶接を進めると板厚差によって引っ張り変形が生じます。当社では、溶接の途中で仮止めと歪み取りを繰り返しながら進め、仕上げ用の治具を独自に設計することで寸法精度を維持しました。

切削の応力で開く、潰れる

削るという行為そのものが、材料に力と熱を与えます。

フォークエンド（材質S45C／70×60×145mm）では、シャフトが入る穴を加工する際、割部分の加工によって熱と応力がかかり、加工部が開いてしまうリスクがありました。段階を追って慎重に切削を進めることで、この変形を抑えています。軸受用カラー（材質SS400／（Φ140-Φ120）×23）では、外径部の油溝の存在によって横穴加工時に円形状が潰れる懸念があったため、マシニングの段取りを工夫して精度を確保しました。

いずれも、切削条件表からは出てこない判断です。図面をお預かりした段階でこうしたリスクをお伝えできると、後工程での手戻りを減らせます。

旋盤加工と熱処理・表面処理の組み合わせ方

【ポイント】丸物部品の長寿命化は、旋盤加工の後工程をどう設計するかで決まります。

高周波焼入れ、真空焼入れ、浸炭焼入れの違い

焼入れにはいくつかの方法があり、硬化する範囲と歪みの出方が異なります。

高周波焼入れは、必要な部分だけを誘導加熱して急冷する方法で、部分的な硬化に向いています。真空焼入れは真空炉内で加熱するため、酸化やスケールが出にくく、変形を抑えやすい方法です。浸炭焼入れは、表面に炭素を浸透させてから焼入れを行うことで、硬い表面層と粘りのある内部を両立させます。前述のSNC材＋浸炭焼入れの提案は、この組み合わせを狙ったものです。当社ではこのほか、ソルト焼入れやTD処理にも対応しております。 >>浸炭焼入れとは？適用できる材質と注意点

めっき、窒化、溶射

焼入れとは別に、表面に層をつくって性能を足す方法があります。

硬質クロムメッキは耐摩耗性と摺動性を高める処理で、シリンダーロッドなどの摺動部に広く使われます。窒化処理は表面に窒素を拡散させる方法で、当社の協力ネットワークにはΦ910×6000Lという日本最大級のプラズマ窒化装置があり、長尺のシャフトにも対応できます。溶射は表面に材料を吹き付けて肉盛りする方法で、摩耗した部品の再生にも使われます。ただし、どの処理も万能ではなく、母材の材質によって適用できるものとできないものがあります。 >>硬質クロムめっきの特性を活かすには？丸物加工品の長寿命化を実現するためのポイント

工程をつなぐのは、加工会社のネットワーク

熱処理も表面処理も、専用の設備を持つ会社が担います。

当社で製作した工業設備用のハスバ歯車付シャフト（材質S45C／Φ90×305／公差0〜-0.03）は、まず旋盤で形状をつくり、マシニング加工でキー溝を入れたあと、歯切り・高周波焼入れ・歯研を協力企業と連携して仕上げています。外注先は複数あり、使用する工具や設備によって対応できる歯車の種類が変わるため、どこに出すかの判断も含めて当社が管理しています。お客様から見れば窓口はひとつのままです。

平野鉄工の旋盤加工が選ばれる3つの理由

当社は、旋盤加工を「削る作業」ではなく「部品を長持ちさせるための手段のひとつ」として捉えています。

【対応範囲】Φ2の小径ピンから、Φ700×4500のローラーまで

対応できる寸法の幅が、そのまま相談できる範囲の広さになります。

丸物加工であれば、基本的にΦ700×4500程度までのローラー製作に対応しております。小径側はΦ2の実績があり、Φ100程度の製品では外径0〜±0.005程度の公差にも対応いたします。ロット数はローラーで200個程度までが目安です。それ以上のサイズや数量についても、製品形状によっては製作できる場合がありますので、別途ご相談ください。 >>加工事例一覧

【金属コーディネーター】図面が固まる前から一緒に考える

当社には、金属コーディネーターという役割があります。

図面通りに加工を請け負うのではなく、その部品がどのような環境で、どのような目的で使われるかを徹底的にお伺いしたうえで、材料選定・熱処理・表面処理までを一括してコーディネートします。担当する範囲は、ヒアリング、材料の選定と手配、熱処理先・表面処理先の選定、工程管理、形状変更や機構改善のVE・VA提案、そしてトラブル発生時の現地確認までです。実際に、移載機のクロー装置が不調というご相談では現地を確認し、アームのL字部分にひびを見つけたうえで、リブによる補強とトルクの締めすぎの是正までをご提案しています。

【一貫対応】旋盤から熱処理・表面処理・研磨まで、窓口はひとつ

工程が分かれるほど、管理の手間は発注側に戻ってきます。

当社は1982年の設立以来、自動車業界のTier1メーカーとの直需取引を30年以上にわたって続けてまいりました。その品質基準を土台に、旋盤・マシニングによる加工から、溶接、焼入れ、表面処理、仕上げ研磨、追加工までを一貫してお引き受けし、工程管理もすべて当社が行います。お見積りは、材料をご支給いただき当社の加工工程で完結する場合であれば最短即日、長寿命化のご提案を含み材料調達から熱処理・めっき工程まで含む場合は3〜5営業日でご回答しております。

旋盤加工の加工事例

実際にお引き受けした部品を、材質・寸法・工程とあわせてご紹介します。

マルチウェッジVプーリー（S45C／Φ203×95.4）

設備用のマルチウェッジVプーリーです。Φ85部の公差は+0.035〜0。耐久性と靭性を高めるために材料を調質してから加工に入り、旋盤加工→高周波焼入れ→旋盤仕上げ→キー加工という順で製作しました。工場内で取り回すにはクレーンが必要な重量ですが、こうした中型サイズの丸物加工にも対応しております。

ハスバ歯車付シャフト（S45C／Φ90×305）

工業用設備で使用されるギヤシャフトです。公差は0〜-0.03。旋盤加工で形状をつくり、マシニング加工でキー溝を入れたあと、歯切・高周波焼入れ・歯研を協力企業と連携して仕上げました。焼入れと表面処理を組み合わせることで、寿命と耐久性を向上させています。

スプライン穴付きスプロケット軸（S45C → SCM440）

S45Cに高周波焼入れを施した従来品で、スプライン穴の部分が欠けてしまうというご相談でした。SCM440への材質変更と調質処理をご提案し、硬度を保ちながら靭性を高めることで、欠けにくく摩耗しにくい仕様に切り替えています。

シリンダー用ピストンの分割製作（SCM材＋BC材）

もともとSCM材に溶射を施した一体型をお使いでしたが、単価が高く、交換頻度を減らそうと長く使ったところ折損してラインが止まってしまったとのことでした。当社からは、摺動部となるピストンをSCM材部分とBC材部分に分けて製作し、接合後に研磨する方法をご提案。SCM材部分には研磨処理、接合後のロッド部分には硬質クロムメッキを施しました。材料費と加工費を削減し、コストダウンを実現しています。

旋盤加工のご相談は「ローラー・シャフト旋盤加工 長寿命化ナビ」へ

ここまでお読みいただいたあなたのように、「この材質で本当に持つのだろうか」「公差はここまで入れる必要があるのだろうか」と迷いながらサプライヤーを探されている設計者の方は少なくありません。当サイトを運営する平野鉄工株式会社は、自動車業界で積み重ねてきた実績とノウハウを活かし、ローラーやシャフトなどの丸物旋盤加工品に対する耐摩耗性・強度の向上提案に取り組んでまいりました。

図面がまだ固まっていない段階でも構いません。製品の写真や手書きのスケッチでも対応いたします。単品・試作からの短納期対応、既存部品のコストダウンもお任せください。旋盤加工や部品の長寿命化でお悩みの方は、お気軽にご相談ください。

>>お問い合わせはこちら ／ >>資料ダウンロード

よくある質問

Q. どれくらいのサイズのローラーまで製作できますか？

A. 丸物加工であれば基本的にΦ700×4500程度まで可能です。それ以上は形状により別途ご相談ください。

Q. Φ100程度の製品で、どれくらいの寸法公差まで対応できますか？

A. 長さにもよりますが、外径0〜±0.005程度まで対応しております。それ以上は別途ご相談ください。

Q. 見積りの回答までどれくらいかかりますか？

A. 材料支給かつ当社工程で完結する場合は最短即日、熱処理やめっきを含む場合は3〜5営業日です。