樹脂　切削とは?素材別特徴と用途解説

樹脂切削とは？特徴と金属加工との違い

樹脂切削とは、樹脂（プラスチック）素材を加工機械で削り、設計通りの形状や寸法に加工する技術です。主に試作や少量生産に用いられ、自動車・医療・遊技機器など幅広い業界で活用されています。

切削加工といえば金属加工を思い浮かべる方も多いですが、実は樹脂にも対応した加工技術が確立されています。金属とは異なる特性を持つため、専用のノウハウや設備が求められます。

樹脂切削の基本を解説

樹脂切削加工は、図面や3Dデータに基づいて樹脂ブロックを削り出し、目的の形状を作る方法です。マシニングセンタや汎用旋盤などの工作機械を用いて、削り・穴あけ・溝加工などを行います。

特にABS、POM、PC、PBTなどのエンプラ素材は切削性が高く、試作や少量生産に最適です。金型を使う成形とは異なり、リードタイムが短く、設計変更にも柔軟に対応できます。

金属切削との違い

樹脂切削は、見た目や加工工程が金属切削と似ていますが、素材特性の違いから注意点も多数存在します。

そのため、金属のノウハウをそのまま適用すると、寸法不良や表面粗さの問題が発生することがあります。樹脂独自の特性を理解し、適切な条件で加工することが重要です。

樹脂切削が選ばれる理由

樹脂切削は以下のようなシーンで高く評価されています。 – 金型を作る前に寸法確認や機能検証をしたい 。 – 1個〜10個程度の試作品を迅速に用意したい 。 – 金属では重すぎる部品を軽量化したい 。 – 熱や薬品に強い高機能樹脂でテストしたい。

また、ISO取得企業による加工であれば品質保証体制も整っており、検査成績書の提出や短納期対応も可能な点が大きな魅力です。これは、特に自動車部品や医療機器の試作現場で重宝されています。

樹脂切削の加工方法と種類

樹脂切削にはいくつかの代表的な加工方法があり、部品の形状や目的、使用する素材によって最適な方法を選ぶことが重要です。中でも「旋盤加工」と「フライス・マシニング加工」は最も広く使われており、それぞれ異なる特徴と用途があります。

加工方法を誤ると、寸法精度や表面品質に大きな影響を及ぼすため、素材や目的に応じた選定が不可欠です。

旋盤による樹脂切削

旋盤加工は、円柱状の樹脂素材を回転させ、バイトと呼ばれる刃物で外径や内径を削る加工方法です。主に丸物部品や対称形状の部品に適しています。

樹脂は金属よりも柔らかく、切削時に熱がこもりやすいため、切削条件（回転数・送り速度）を適切に設定する必要があります。特にABSやPOMは加工性が高く、旋盤での加工に適しています。

フライス・マシニング加工

フライス加工やマシニング加工は、主に平面や角形状の部品に使われる方法です。固定された樹脂素材に対し、回転する工具で削ることで、穴あけ・溝加工・切り抜きなど多様な形状を作り出せます。

マシニングセンターを用いれば、1チャッキングで複数面の加工が可能となり、精度・効率ともに向上します。特に、医療機器部品や遊技機器の筐体部品など、複雑な形状を求められる製品に適しています。

加工方法の選び方

加工方法を選ぶ際は、以下の観点が重要です： – 部品形状（丸物か角物か） – 必要な精度と仕上がり – 使用する樹脂素材の種類 – 生産数量（試作か量産か） – 設備や技術者の対応可否

例えば、車輛向けの機能試験部品では、高精度かつ短納期が求められるため、マシニング加工が選ばれることが多くあります。一方、対称性のある軸部品などは旋盤加工でコスト・時間を抑えつつ仕上げるのが有効です。 最終的には、依頼先の加工実績や対応力も含めて判断することが、トラブルのない部品製作につながります。

樹脂切削に適した素材と実績

樹脂切削では、使用する素材の選定が品質・精度・耐久性を左右します。素材ごとに特性が大きく異なるため、目的に合った材料を選ぶことが重要です。ここでは、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック（エンプラ）、スーパーエンプラに分類して、それぞれの特徴と加工実績を紹介します。

素材を誤ると、反りや割れ、寸法誤差などのトラブルにつながるため、加工実績豊富なメーカーや技術者の意見を参考にするのが理想的です。

汎用プラスチックの樹脂切削

汎用プラスチックは比較的安価で扱いやすく、試作や短期的なテスト用途によく使われます。代表的な素材には「ABS」「アクリル」「ポリプロピレン（PP）」などがあり、加工性に優れる一方で、耐熱性や強度はエンプラに劣ります。

エンプラの樹脂切削実例

エンジニアリングプラスチック（エンプラ）は、機械的強度・耐熱性・耐摩耗性などに優れ、実製品の試作や機能試験に多く用いられます。特にPOM（ジュラコン）やPC（ポリカーボネート）、PBTは安定した加工精度を得やすく、切削用途に最適です。

弊社では、特に車輛向けの機能試験部品の試作において、これらエンプラ素材を多く採用しています。マシニングセンターによる高精度加工と品質検査を組み合わせ、ISO基準に沿った品質管理を実施しています。

スーパーエンプラの加工実績

スーパーエンプラ（スーパーエンジニアリングプラスチック）は、さらに高い耐熱性・耐薬品性・寸法安定性を持つ素材群で、過酷な環境下で使用される部品の試作・量産に適しています。代表的な素材としてPEEKやPPS、PEI（ウルテム）があります。

スーパーエンプラは高価であるため、量産前の性能検証や耐久テスト段階で採用されるケースが多く見られます。弊社では、短納期にも対応できる体制を整え、試作品から本格的な検証部品まで一貫してサポートしています。

樹脂切削の注意点と失敗対策

樹脂切削では、金属加工とは異なる特有の課題が多く存在します。特に注意すべきポイントは、設計段階の工夫、工具や加工条件の最適化、そして加工後の熱変形や反りへの対応です。これらを理解し対策することで、寸法不良や強度不足といったトラブルを回避できます。

以下では、現場でよくある失敗事例を踏まえた具体的な対策を紹介します。

設計時の注意点

樹脂素材は、金属に比べて「熱変形しやすい」「剛性が低い」「吸湿性がある」といった特徴があるため、設計段階から以下の点に配慮する必要があります。： – **厚肉形状を避ける** ：肉厚が不均一だと、加工後に反りや収縮が発生しやすくなります。 – **エッジを丸める**：シャープな角は割れや欠けの原因になります。 – **公差を緩めに設定**：特に高吸湿素材（ナイロンなど）は、環境変化による寸法変動を考慮する必要があります。 – **リブ・補強構造を設ける**：薄肉部品では剛性を保つために必要です。

事前に加工業者とすり合わせを行い、実現可能な設計寸法や公差範囲を共有しておくことで、加工トラブルを未然に防げます。

樹脂に合った工具と条件

樹脂切削では、素材ごとに「最適な工具」や「切削条件（回転数・送り速度・切込み量など）」が大きく異なります。例えば、同じ回転数でもPOMは滑らかに切削できますが、PEEKは熱がこもりやすく溶融しやすいなど、挙動に差があります。

冷却エアブローや切削油の使用、段階的な加工による熱対策も重要です。また、工具の切れ味が悪いとバリが出やすく、再加工が必要になることもあります。

熱変形・反りの対処法

樹脂は加工時の摩擦熱や環境温度の変化に敏感で、特に以下のような変形トラブルが起きやすいです： – 寸法誤差 – 面の歪み・うねり – 中心からの反り このようなトラブルを防ぐための対策は以下の通りです： – **切削工程を複数回に分ける（粗加工＋仕上げ加工）** – **加工後に自然放冷の時間を設ける** – **バイス固定時のクランプ圧を均等に保つ** – **加工中に適切なクーリングを行う（エアブロー推奨）**

また、特に寸法精度が求められる部品は、加工から24時間以上経過してからの最終測定が望ましいとされています。これにより熱による寸法戻りを避け、より安定した品質を確保できます。

樹脂切削の加工事例紹介

実際にどのような部品が樹脂切削によって製作されているのかを知ることは、設計や素材選定の参考になります。ここでは、自動車・医療・遊技機器といった主要な業界における実際の加工事例を、用途別・素材別・形状別に紹介します。

また、加工事例からは「どのような課題を解決できるのか」や「どの素材がどのような形状に適しているのか」といった実践的なヒントも得られます。

業界・用途別の事例

当社では主に以下のような業界で、試作や機能検証用として樹脂切削加工を提供しています。

素材別の樹脂切削事例

素材によって加工のしやすさや向いている形状、耐久性に違いがあります。以下は代表的な素材ごとの加工事例です。

適材適所の素材選定と加工実績を活かすことで、短納期・高品質の試作部品を安定して供給できます。

形状別の加工事例

形状によって適した加工方法や治具設計が異なるため、樹脂切削のノウハウが活きる場面です。以下は代表的な形状に対する加工実績です。

経験に基づいた加工ノウハウを活用することで、設計通りの機能を満たした高精度な試作部品を、安定して供給できる体制を整えています。