●第1章　旋盤は工作機械の王様

主軸刃物台　心押台

レオナルド･夕･ビン

と旋盤

ダ･ビンチは

科学技術でも天才!

古代より､人は刃物(石器)を使い､日常生活に必

要なものをつくってきました｡人の歴史は｢ものづくり

(加工)｣の歴史といっても過言ではありません｡たと

ひ

も

えば､図に示すように木の桟に結んだ紐を工作物に

巻き付け､枝が元に戻る力を利用して､工作物に回

転を与え､回転する工作物に刃物を押し当て加工し

ていました｡また､工作物に弓の弦を巻き付け､弓

をたわませることにより弦を伸縮させて工作物に回転

を与えていたこともあさらかになっています｡そして､

加工のメカニズムは時代の進化にともない､原始的な

ものから足踏みを利用した構造的なものへと発展し

ました｡このような歴史の中､大発明をしたのが｢レ

オナルド･ダ･ビンチ｣です｡ダ･ビンチは､芸術や建

築で有名ですが､その才能は科学技術の分野でも活

かされ､大きな功績を残しています｡1500年頃､

ダピンチが描いたスケッチには､旋盤や研削盤など工

作機械のアイデアが数多く示されています｡その一例

が図に示すように､クランク軸を利用した主軸(回転

運動)や歯車とねじを利用した移動機構などで､当

時としては画期的なメカニズムが盛り込まれており､

工作機械に関する技術が集約されていました｡ただし､

ダ･ビンチが描いたアイデアはその後200年程度実

用化されなかったといわれています｡1700年後半

から1800前半に掛けてイギリスで起こった産業革

命を機に'工作機械の開発､研究が活発に実施され､

性能は飛躍的に向上しました｡その一例が図に示す

木工旋盤です｡木工旋盤は､現代の旋盤に極めて近

い構造になっており､工作機械の原型がこの時代に確

立されたといわれています｡産業革命以降､工作機

械に関する技術は､イギリスからドイツ､アメリカに

渡り､日本に伝わったのは1853年黒船(ペリー)莱

航のときです｡国立科学博物館には､1889年に

日本で製造された国産最古の動力式旋盤が展示され

ており､機械遺産として登銀されています｡

なぜマザーマシンと

呼ばれるのか?

私たちの身の回りには､携帯電話､家電'自動車

など様々な工業製品が溢れています｡これらの工業

製品はどのようにつくられているのでしょうが｡日常

生活において工業製品を使用する機会は多いですが､

工業製品がどのようにつくられるか知っている人は少

ないのではないでしょうか｡工業製品は｢工作機械｣と

よばれる特殊な機械でつくられています｡本書で紹

せ

ん

は

ん

介する｢旋盤｣は工作機械の代表例で､旋盤のほかに

け

ん

さ

く

は

ん

も､ボール盤､フライス盤､研削盤､マシ二ングセンタ､

ターニングセンタなどが有名です｡工作機械は､工業

製品をつくるだけでなく､自身や他の工作機械に使

用される構造部品をつくることもできます｡つまり

工作機械は､工業製品や構造部晶などあらゆる製品､

部品を産み出す母体の役割をもつため､一般に｢マザー

マシン｣と呼ばれています｡

ここで｢工作機械｣によってつくられた(産み出された)

製品は､｢工作機械｣のもつ精度以上にはならない､

または工作機械の精度に依存するという原理があり､

ぽ

せ

い

げ

ん

り

この原理を｢母性原理｣といいます｡ことわざを引用

か

え

る

た

か

すると､｢蛙の子は蛙｣であり､｢トンビが鷹を産む｣

ことはないということです｡ただし'この原理に従う

と時代とともに進化してきた工業製品は矛盾してい

ると思いませんか?これは､基本的には｢母性原理｣に

従いますが､熟練工や職人と呼ばれる作業者が技能

や感性を高めることにより上手に工作機械を使いこ

なし､工作機械の精度以上の工業製品や構造部品を

つくることができることに起因します｡すなわち､

熟練工や職人は｢母性原理｣に反して､高精度な工業

製品をつくることができる素晴らしい人材です｡従

来の日本では'熟練工や職人が多く､工作機械を使

った高精度な製品づくり(ものづくり)は世界一といわ

れていました｡しかし､近年では熟練工や職人の方

が高齢化し､減少傾向が加速しています｡熟練工や

職人がいなければ母性原理に従うしかありません｡

●第1章　旋盤は工作機械の王様

仕上げ面をきれい(ピ力ピ力)

にするのが得意-頭亭享壇角形状の製品を

つくるのが得意■＼/-㍗

工作機械の

三種の神器

代表的な工作機械に､旋盤､フライス盤､研削盤

があります｡旋盤は､回転する工作物に直進する切

削工具(刃物)を押し当て､不要な箇所を削り取る工

作機械で､そのメカニズムから､丸棒状の加工を得意

とします｡一方､フライス盤は､回転する刃物に直進

する工作物を押し当て､不要な箇所を削り取る工作

機械で､そのメカニズムから'角形状の加工を得意と

します｡このようにへ　旋盤とフライス盤は'工作物

が回転するか､切削工具が回転するかの違いがあり､

加工のメカニズムが異なるため'得意とする加工形状

も異なります｡つまり､丸棒状の製品をつくりたい

ときには｢旋盤｣を使用し､角形状の製品をつくりた

いときには｢フライス盤｣を使用することになります｡

そして､研削盤は主として'旋盤やフライス盤で

加工した仕上げ面をきれい(ピ力ピ力)にしたいときに

使用する工作機械です｡すなわち､研削盤では旋盤

やフライス盤では得ることのできないきれいな(ピ力ピ

力な)仕上げ面を得ることができます｡研削盤は､

旋盤やフライス盤と決定的に違う箇所があります｡

せ

っ

さ

く

こ

う

ぐ

旋盤やフライス盤では､硬い金属を切削工具(刃物)

として使用しますが､研削盤では｢研削といし｣とい

う鉱石を刃物として使用します｡つまり硬い金属を

刃物とするよりも､鉱石を刃物とした方がきれいな

仕上げ面が得ることができるということになりますが､

ホントでしょうか｡この答えは'旋盤加工､フライス

加工､研削加工のメカニズムを勉強すると導けると思

います｡

上記のように､｢旋盤は丸棒状がつくれる｣､｢フラ

イス盤は角形状がつくれる｣､｢研削盤は仕上げ面が

きれいにできる｣という特徴を有しているので'旋盤､

フライス盤､研削盤の3つを使用すれば'おおむね

世の中にある形状のものはつくることができます｡し

たがって､旋盤'フライス盤､研削盤は､工作機械の｢三

種の神器｣といわれます｡

旋盤の種類

一般的な旋盤(普通旋盤)は､主軸が地面と平行に

位置し､主軸に取り付けた｢チャック｣という治具を使

って工作物を保持します｡普通旋盤では､工作物は

地面と平行に回転し､バイトという刃物を左右に移

動させて加工を行います｡一方､｢立て旋盤｣は主軸

が地面と垂直に位置し､主軸に取り付けた円テーブ

ルに工作物を置いて保持します｡立て旋盤では'工

作物は地面と垂直に回転し､バイトを上下に移動さ

せて加工を行います｡このように｢普通旋盤｣と｢立て

旋盤｣は主軸の向きが異なり､普通旋盤は横向き､｢立

て旋盤｣は縦向きになっています｡構造的に見れば'｢立

て旋盤｣は陶芸で使用される｢ろくろ｣と同じです｡｢立

て旋盤｣は､円テーブルの上に工作物を置いて固定す

るため､普通旋盤のチャックに取り付けることが難し

い直径が大きな工作物や重量の工作物､直径に対し

長さが極端に短い工作物の場合に使用されます｡｢普

通旋盤｣､｢立て旋盤｣ともに丸棒形状を加工するこ

とに遣いはありません｡

｢自動旋盤｣は､量産加工に使用される旋盤で､カ

ムや油圧､電気的な機構(メカニズム)を使用して､

主軸の回転､切込み､バイトの運動､工作物の切断､

供給など加工のすべてを自動で行う旋盤です｡つまり､

自動旋盤の主軸に丸棒を取り付けて､起動ボタンを

押すと'完成した製品が次々と転がり出てくるよう

になっています｡自動旋盤では､あらかじめ取り付け

られた複数のバイトがほぼ同時に工作物を切削する

ので､工作物の供給から仕上がりまでの時間が短く､

同じ製品を大量に生産することに適しています｡こ

のため､NC(数値制御)が進化した現在でも自動旋

盤は医療機器や時計などの精密部品の加工に使用さ

れています｡ただし､自動旋盤は､カムや油圧'電

気的な機構(メカニズム)が複雑で､保全や修繕に手

間がかかること､曲線を有した特殊な形状は加工が

困難であるなどの欠点もあります｡

+第1章　旋盤は工作機械の王様

旋盤の構造

旋盤の構造は大別すると､本体を支える｢ベース｣､

主軸を内蔵した｢主軸台｣'切削工具(刃物)を移動

し

ん

お

し

させる｢往復台｣､心押軸を内蔵する｢心押台｣､往

復台と心押台を支える｢ベッド｣の5つにわけることが

できます｡

｢ベース｣は旋盤を支える足の役割を持ち､旋盤の

両端(主軸台側と心押台側)に位置します｡したがって､

旋盤は2個の｢ベース｣で本体を支える｢橋(ブリッジ)｣

と同じような構造になっています｡一般に主軸台側の｢ベ

ース｣には旋盤の原動力となる電動モータが内蔵され

ており､心押台側の｢ベース｣には何も内蔵されておら

ず空洞になっています｡

｢主軸台｣は､名前の通り主軸を備えた台で､主

軸台には'主軸の回転数､往復台の送り量を変換す

る歯車が内蔵されています｡主軸の回転数や往復台

の送り量は､変速歯車の組み合わせにより､数種類

設定することができます｡

｢往復台｣は､ベッド上をまたぐように設置されてお

り､ベッド上を手動または自動で旋盤の縦方向に移

動させることができます｡また､往復台の上には｢刃

物台｣が載っており､｢刃物台｣は手動または自動で旋

盤の横方向に移動させることができます｡｢往復台｣

の内部には､往復台および刃物台を運動させるため

の歯車が集約されており､｢往復台｣の一部は歯車に

供給される潤滑油タンクになっています｡

｢心押台｣は､ベッド上の主軸と対向する位置に設

置された台で､心押台には｢心押軸｣が内蔵されてい

ます｡｢心押軸｣は'心押台に取り付けられた丸ハン

ドルを回転することにより､心押合から出し入れす

ることができます｡｢心押軸｣は'工作物の端面に押

し当て､工作物の回転を安定させるときに使用します｡

また､心押軸にドリルを取り付け､工作物の端面に

穴をあけることもできます｡

｢ベッド｣に関しては､山項で解説します｡