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カテゴリ:成形・加工方法

ゴム切削の特徴とメリット・デメリット|加工方法や対応硬度とは

2021.05.11 ゴムの種類ゴム切削加工方法硬度

ゴム切削は、ゴム製品を作る工程のひとつとして挙げられる手法です。主に切削加工では、旋盤やフライス盤などの機械を活用した方法から、職人の手作業による加工などが存在しており、金型による加工とは異なる特徴があります。
そしてこれらの設備で加工する場合、どこまでの形状や材質、硬度に対応しているかを知りたいという方も多いでしょう。そこで今回の記事では、ゴム切削の特徴やメリット・デメリット、加工方法やゴム素材の種類などについて詳しく解説していきます。

ゴム切削の特徴

ゴム切削の特徴

ゴム切削とは、素材を切断したり削ったりすることで形を整える加工方法です。主に旋盤やウォータージェットなどの機械で切り出すものから、人力で加工するロクロなど様々な方法が挙げられます。

ゴムには力が加わると伸縮し、圧力が無くなると形状が元に戻る特性があることから、液体や気体が抜ける隙間を埋める部品として重宝されやすいです。

だからこそ、ゴム切削には細かい調整や加工技術などが求められます。冒頭には人力で加工することも記載しましたが、高い技術が要求されるため、職人の方が加工を行っている会社は比較的少ないようです。

しかし製品としてみると、製造途中の切削加工などは想像が付かない方も多いはず。ではゴム切削には、どんな特徴やメリット・デメリットがあるのでしょうか。具体的に見ていきましょう。

ゴム切削の精度

ゴムという素材は、金属などと違い柔らかい物質なので、切削加工で高い精度を出すことが難しいと言われています。

金属のような固いものに刃をあてたり離したりしても金属は動きませんが、柔らかいゴムは削ろうとして刃をあてると逃げてしまいますし、離せば元の位置に戻って動いてしまいます。

輪ゴムをハサミで切ろうとする場面を思い浮かべていただければイメージしやすいかもしれません。そのため、ゴムの切削加工は寸法精度を出すことが難しいのです。

ゴム切削の寸法公差

切削加工である程度の誤差があっても、そのゴム製品が全く使えないという訳ではありません。使用上では問題ない場合もあるため、製品毎に許容される範囲が決められているのです。この許容される誤差の最大・最小寸法の差を「寸法公差」と言います。

寸法公差は、海外の規格を参考にしたり、メーカーがこれまで蓄積したデータや経験を元に決められます。例えば、ドイツ技術者協会のVDI規格(工業用ゴム製品寸法公差表)が参考として挙げられることが多いです。

具体的には、精密さが要求される場合には±0.2mm程度、あまり精度が求められないものは±1mm以上でも可能な場合があります。また設備環境や作業者の技量によっては、VDI規格以上の精度で切削加工を仕上げることも可能です。

VDI規格とは別に、図面で要求される精度には大きさ・形状・材質によって±0.1mmのものもあります。

ゴム切削のメリット

ゴム切削では、製品の型に材料を流し込んで成形する金型を使用しません。そのため、初期費用や金型製作に取られる時間を抑えることが可能です。受注から生産までをよりスムーズに行えるでしょう。

それに加え、1個単位の小ロットでの受注に対応しやすいメリットがあります。製品の規格を変更することが多い場合や試作を作りたい時などにもおすすめです。

また金型では再現しにくい複雑な形状も、ゴム切削だと対応できる場合があります。なぜならゴム切削は、いくつかの加工方法の組み合わせることで、求められた形状に対してのアプローチが可能だからです。

他の工場では対応できない特殊な形状でも生産できる可能性があるため、まずはご相談から検討してみてください。

ゴム切削のデメリット

ゴム切削は小ロットに対応しやすい分、金型のような大量生産には向いてないデメリットがあります。それに1個あたりの生産コストも掛かるため、金型よりも製品単価が高い傾向です。

金型製作費がかからないゴム切削ですが、生産個数によってはトータルの費用が高くなってしまうことも考えられるので注意してください。

また、ゴム切削で対応できる形状にも限界があります。例えばウォータージェットを使った外装加工の場合、肌目に線が残りやすく表面が気になることも。金型で製作したようなツルツルの加工面にはなりません。

さらにジャバラのような肉薄の形状では、生産する際に高い技能が求められるため、経験豊富な作業者や熟練の職人などにしか対応できないケースもあります。絶対に生産できないという訳ではないものの、対応できる場合は限られてくるでしょう。

ゴム切削加工の種類

ゴム切削加工の種類

ゴム切削では、様々な設備や機器を使って加工を行います。中にはいくつかの加工方法を組み合わせることで、ゴム製品を製造することも。では具体的にどんな切削加工があるのか見ていきましょう。

ゴム切削加工方法

ゴム切削の主な加工方法は以下の通りです。

  • ウォータージェット加工
    ウォータージェット加工は高い水圧をかけることで、素材をカットする加工方法です。様々な角度から切り込めるため、複雑な形状に対応しやすいです。またカッターなどでは加工しにくい分厚い素材や硬度の高い材質にも向いています。
  • フライス加工
    フライス盤に装着した刃を回転させながら、固定した素材の方を動かしてカットする方法です。平面フライスや刃の形状により、外装を削る平面や側面の加工から、段差や溝を作る加工なども行えます。主に「面」を加工する際の方法です。
  • 旋盤加工
    旋盤加工はセットした素材を回転させ、刃を当てながらカットしていく加工方法です。フライス盤が面を加工するのに対して、旋盤では円の加工に使用されます。主に外径や内径の削り、ネジ山を作るねじ切り加工などを実施することが可能です。
  • ロクロ加工
    ロクロ加工は固定した素材を回転させながら、刃物や砥石などを押し当てて徐々に削っていく手法。ある程度成形したゴムを手作業で仕上げる際に使われることが多いです。
  • ボール盤加工
    ボール盤に装着したドリルを回転させ、固定した素材を削る加工方法です。フライス盤と似ていますが、ボール盤ではセットした素材を移動させられません。構造も簡素なので、主に穴あけ専用の機械として利用されることが多いです。
  • 裁断加工
    裁断機にセットした素材を、刃で押し切る加工方法です。ギロチンのような大型の刃で切断していくため、主に直線カットする際に利用されます。機械によっては、数値を設定することで数ミリ単位のカットも可能です。
  • 接着加工
    接着加工ではゴムとゴム、ゴムと金属などの他の素材をつなぎ合わせます。リング状のゴムをつなぎ合わせたり、立体的な製品にすることも可能です。接着剤や両面テープなど、素材に合わせた方法で加工します。

このように、ゴム切削には多くの加工方法が存在します。外製や内製、球体や平面などに応じて最適な機械を使用し、いくつかの手法を組み合わせて素材を成形。最終的には、熟練職人の手作業により高精度なゴム製品を完成させます。

切削加工に使用される主なゴム素材

一言でゴム素材といっても、材質が違えば長所や短所、硬度などは変わるものです。そして切削加工においても、様々なゴム素材を取り扱います。

【具体的なゴムの種類】

  • 天然ゴム(NR)
  • アクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)
  • クロロプレンゴム(CR)
  • シリコーンゴム(Si)
  • ウレタンゴム(U)
  • エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)
  • フッ素ゴム(FKM)

これらのゴム素材は、種類によって強度や耐性などが異なるため、それぞれ適した用途で使われます。切削加工では、部品の隙間を埋めたり緩衝したりする部品や、部品を固定するものなどにも利用されます。

そして切削加工では、材質や硬度に応じて最適な加工方法を選別し、実用的な製品に作り上げていきます。

ゴム切削加工に対応する硬度

ゴム切削では、対応できる素材の硬度にも限界があります。例えば、形状や材質で異なるものの、切削加工では目安として30~95度まで加工することが可能です。

そして硬度が低いものや高いものに合わせて、加工方法も変わってきます。具体的には硬度30度以下のものは刃物での切断、硬度40度以上になると刃物だけでなく削りの工程も加えるなどです。

また業者によっては特殊な設備や製作技術により、上記で述べた硬度以外でも対応できる場合があります。

多様な切削加工により、材質や硬度に応じたゴム製作を実現

ゴム切削には小ロットの生産や柔軟な形状への対応など、金型による加工とは違ったメリットが多々あります。その反面、大量生産にコストが掛かるなどのデメリットもあるため、必ずしも優れている訳ではありません。

しかしこうした切削加工の特徴を理解しておくと、ゴム製品を発注する際の意思疎通もスムーズに行えるため、覚えておいて損はありません。

また特殊な形のゴム製品を求めている場合、切削加工で作れるかは形状により異なります。もちろん加工方法の組み合わせや職人の技術により実現できる場合もあるため、まずは専門業者へ相談してみてはいかがでしょうか。

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