有限会社マトバ製作所

精密加工の要！知って納得「座標」の仕組み

2026-08-12T13:06:00+09:00

CADやNC搭載の加工機にとって、ノズルが次にどこへ向かうべきかを的確に指示する「座標」は、まさに心臓部ともいえる大切な存在です。例えばレーザ加工機では、この座標があるおかげで、思い描いた通りの精密な加工が実現できます。

座標には、大きく分けて「絶対座標」と「相対座標」があります。
絶対座標は、まるで住所を記すように、プログラムの基準点（X0Y0）から見て、図形のそれぞれの点がどこにあるかを具体的に示すものです。建物の住所の番地が決まっていて、指示された番地に郵便物が正確に届くのと同じように、ここで示された座標によってノズルは狙った場所に迷わず移動し、正確な加工を可能にします。

絶対座標で表示

一方、相対座標は、「今いる位置から、ノズルを次にどの方向にどれだけ動かすかを指示する役割を担います。例えば、穴を切ったあと次の位置へ移動する場合、安全な高さまでノズルの位置を上げる必要があるのですが、相対座標を使うと板の厚さが異なっていても、G91Ｇ00Z50.と指示をするだけで板厚の差などを顧慮する必要なく。今いる位置から上に50㎜上がるということが出来ます。

相対座標で表示

さらに、機械が実際に動くために、機械自身が持つ「機械座標」というものもあります。これは、機械を起動して原点復帰した際に設定される機械固有の基準点（X0Y0）です。レーザ加工機の場合、材料を置くテーブルの右奥などが機械原点となり、プログラムで指示された座標は自動的にこの機械座標に変換されて、機械は精密に動きます。

機械原点の位置	機械座標(機械位置)の表示

ちなみに上の写真(右側)の機械位置X-1000.Y-850.と言う位置は、機械原点から左に1000㎜、手前側に850㎜と言う意味で、この位置をプログラム原点のX0Y0など絶対座標では任意の位置として決めることが出来ますが、そのような場合でも機械位置でX-1000.Y-850.に行けと指令すると必ずこの位置にノズルが移動します。

このように、それぞれの座標系を使いこなすことで、加工機は複雑な形状でも加工することが出来ますし、追加工などで段取りよく加工することが可能になります。

板厚のあの数字、一体なぜ？

2026-07-13T08:58:00+09:00

ものの大きさや重さなどを比較する場合などは単位を統一して考えますよね。工場で物を作る場合長さの単位は㎜に統一されています。板金材料の板厚もt3.2などと表記されていますが、これは厚さ3.2㎜ということを示しています。

今回は、私たちが日常的に扱っている板金加工の材料、その「板厚」にまつわるちょっと面白いお話をご紹介します。t1.2やt1.6、t2.3、t3.2といった一見すると独特な数字の板厚の材料を使用していろいろな製品を作っています。ではなぜこのような中途半端な数字になっているのでしょうか？

実ははこの背景には、長い歴史があるんです。近代の製鉄業はイギリスで大きく発展し、当時使われていた「ヤード・ポンド法」のインチが基準となりました。このインチを元にした板厚の板材が大量に生産され、世界中に広まっていったのです。日本でJIS規格が作られた当時も、国内で使用されていた圧延機は欧米製が主流。そのため、その規格がそのまま採用されることになりました。

例えば、3/64インチが約1.19mm（t1.2）、1/16インチが約1.588mm（t1.6）、3/32インチが約2.38mm（t2.3）、そして1/8インチが約3.175mm（t3.2）といった具合に、インチからミリメートルに変換されたことで、現在の馴染み深い数字が生まれました。ちなみにt4.5も3/16インチ（約4.76mm）の名残だそうです。

一方で、6mmや9mm、12mmといったキリの良い数字は、JIS規格を定める際に、厚板は3mm刻みで分かりやすく整数ベースにしようという意図で設定されたそうです。

板金加工に必要な金属の性質

2026-07-02T14:04:00+09:00

中学生の理科で金属の性質について習いますが、板金加工の曲げ加工においては以下の二つの特徴が必要になります。

①靭性が高いこと

②塑性が高いこと

①の靭性とは材料の粘り強さや柔らかさのことを言います。ガラスなどのような靭性の低い材料は、硬くて丈夫でも力が加わると粉々に割れてしまいます。これでは製品を作ることが出来ません。

②の塑性とは、力を加えて変形をさせた後、元に戻らずその形のまま変形する性質のことを言います。①の靭性が高くてもゴムのように曲げたあと、力を取り除いたとたん元の形状に戻ってしまってはお話になりません。ただ、金属も弾性はありますので、実際は任意の角度よりも少しきつめに曲げて、力を取り除いた後少しもとに戻ったときに必要な角度になるように曲げの力を調整しています。(この弾性による現象のことをスプリングバックと言います。)

実際に板金加工でよく扱われている材質としては、鉄系ですとSPCCやSPHC、ステンレスの場合はSUS304やSUS430、アルミの場合はA5052などがあります。

金属と熱

2026-06-13T14:45:00+09:00

金属は熱を加えると膨張し、冷めると収縮を行います。この現象については以前このサイトでもご紹介しました。

https://r.goope.jp/matobaseisakusyo/info/6611344

レーザ切断も熱を利用しているためにどうしても熱影響を受けてしまいます。たまに「レーザ切断ではどのくらいの精度で加工することが出来ますか？」というお問い合わせをいただくことがあります。まず工作機械で求められているような±0.01などのような精度は出せません。

例えば上図の外形は同じ大きさですが、右側は多くの穴加工を行ってから外周を切ることになります。外周を切断する前に穴加工を行っている際に蓄積した熱の影響をうけて材料自体も熱くなっています。そのため切断後しばらくすると、左側の製品に比べて右側の製品は小さくなります。また左側の製品でも一定の大きさの材料から1個取る場合と、多くの数を加工する場合でも材料の温まり方が違ってくるので、最後のほうになるにつれ、熱影響をうけることになり、厳密なことを言うと寸法は最初のものに比べて小さくなる傾向が出てきます。

また形状によっても熱の影響を大きく受けます。細長い形状についてもレーザ加工は実は苦手ですし、同じ形状でも切断方向によっても歪み方が異なります。第23巻第6月号にちょうどいい熱ひずみの説明がありました。

突起の幅が板厚の10倍以上の場合はさほど問題にはなりませんが、2から3倍以下の場合は大きく影響してきます。

レーザ切断のみで高精度を出そうとすると、何回かテスト加工を行ってどれくらい正規の寸法からずれているのかを確認してから切断する必要があります。

ただ、前工程である程度の大きさにレーザ切断を行って加工しておき、その後で機械加工を行うことで、最初から機械加工を行うよりもコストダウンができるというやり方もあるみたいです。

https://youtu.be/8Y-yJwa3KVQ?si=rueycOi4IRiLLm54&t=523

またレーザ切断による熱歪をうまく利用したのがアマダさんが紹介されているソフトジョイントです。

https://www.youtube.com/watch?v=gWsk_FaDJr8

熱の影響をどれだけ抑えるか、どう利用するかなどがレーザ加工業者の腕の見せ所ということになります。

シャーリング（せん断加工）

2026-06-08T11:24:00+09:00

材料を任意の幅に切断するときにはシャーリングと言う機械を使います。

詳しくはアマダさんの「板金基礎講座第4回シャーリング加工」をご参照ください。

https://www.sheetmetal.amada.co.jp/column/course/basis04/

そこからちょっと写真を拝借してシャーリングはこんな機械です。

簡単な構造を示すと下記のようになります。

任意の長さにバックゲージを移動させると、下刃（ダイ）の右端からバックゲージまでの長さの製品幅を切断することが出来ます。

この工程にも「てこの原理」がかかわっています。

この図は材料に上刃（パンチ）が当たった瞬間を模式化したものです。

板を切断しようとするパンチの刃の部分（図の左側）が力点、ダイの刃先部分（図の右側）が支点になります。

これによって、支点を中心に回転し、この支点よりも左側の材料は浮き上がろうとしますので、ダイ状の材料には作用点が存在することになります。

実際は材料が浮き上がらないように板押さえがしっかり抑え込みますので、パンチ、ダイの刃先が材料に食い込み切断することが出来ます。

この時、クリアランスが狭いとパンチには大きな力が必要となりますし、広いとそれよりは小さい力で切断することが可能ということになります。

この時のクリアランスの設定は、材質や板厚によってせん断する力は異なりますので、この切断加工において大変重要なものになります。

この設定を間違えると、金型の破損と言った問題や、製品の切断面の品質問題などに大きな影響が出てきます。

詳細は先に紹介したアマダさんの「板金基礎講座第4回シャーリング加工」やIPROSさんのサイト「せん断加工とは？プレス加工の基礎知識6」、アイアール技術者研究所「せん断かこうとは？切断面の状態、クリアランスなど基礎知識を早わかり解説！」をご覧いただけたらと思います。

せん断加工とは？プレス加工の基礎知識6

https://marketing.ipros.jp/contents/basics/basic-press-working6/

せん断加工とは？切断面の状態、クリアランスなど基礎知識を早わかり解説！

https://engineer-education.com/production-engineering-13_shearing-basic/

幅の違う角パイプを直角に接合したい場合

2026-04-13T12:18:00+09:00

中学で習う数学の知識があると、下図のように幅の違う角パイプを直角に接合するのに役立ちます。

まず二つの角パイプをそろえて並べます。

仮に幅の広いほうの長さをa,狭いほうをbとします。

それぞれのパイプに幅の長さを半径とする円弧を描きます。

それぞれのパイプの端から、反対のパイプの半径との交点に直線を引きます。

ここで少し整理をします。

それぞれのパイプに描いた直線はそれぞれの幅を底辺にした直角三角形の斜辺ということになります。

この二つの直角三角形は上図でお分かりになるように二組の辺とその間の角がそれぞれ等しいということがわかります。

つまりこれらの直角三角形は合同ということになります。

この部分を削除すると

ご覧の通り直角にパイプを接合するための切り欠きを作ることが出来ます。

磁石の性質

2026-01-22T09:31:00+09:00

小学3年の理科で磁石の性質について学習します。

①鉄は磁石に引っ付きます。

②磁石にはN極とS極とがあり、N極とS極を近づけると引き付けあい、N極とN極やS極とS極とを近づけると反発します。

③クリップ同士ではお互い引き付けあうことはないですが、磁石にクリップをつけるとそのクリップは他のクリップをくっつけます。

この性質を利用した便利な道具があります。

写真はフローターと呼ばれる強力な磁力を持った磁石です。赤丸で示したほうがN極、青丸のほうがS極です。

鉄板の材料は木枠の上にきれいに並べて置いてあります。さびないように薄く油が付いているのですが、重なり合っていると密着して1枚ずつめくるのが大変です。

ところがフローターをくっつけるとご覧の通り1番上の材料が浮き上がっています。

磁石の突起部分に鉄板がくっつくと、磁石のN極にくっついた鉄板の端はS極に、S極にくっついた鉄板の端はN極になります。

1番上の鉄板もその下にある鉄板も磁石にくっついている状態ですので、磁性を帯びています。ということは鉄板は同じ極をもった磁石が重なっているのと同じということになり、鉄板には反発の力が発生します。

一番上の鉄板の重さよりも反発する力のほうが大きいために、浮き上がってしまうということになります。

詳細は山信金属工業(株)さんの動画で説明されていますので、ご覧ください。

https://www.youtube.com/watch?v=LLOVMMNAcTU&list=TLGGstA9cFtfip8yMTAxMjAyNg

マグネット応用機器メーカーであるカネテック(株)さんも興味深い動画を紹介されています。

https://www.youtube.com/watch?v=7rU5iI2YOSU

物の温まり方

2026-01-21T17:35:00+09:00

小学4年生の理科で、ものの温まり方を勉強するみたいで、金属の体積と温度の関係についても習うそうです。

金属も加熱し温めるとごくわずかですが、膨張します。また冷やしていくと逆に収縮していきます。

それでは、ドーナツ型の平板を温めるとどのように膨張するでしょうか？

この実験をYouTubeの「観るだけで賢くなる理科の話」で紹介されています。

https://www.youtube.com/watch?v=vPM9VtYkZss

答えを言うと、Aの外形も穴も大きくなるというのが正解です。

この現象を利用したものが電車などの車輪と軸の接合です。板金加工では穴をあける場合そのほとんどが穴より少し小さいネジや棒などを通すために、大きさとしては穴の直径のほうが大きくなります。

ところが電車の車輪など絶対に抜けてはならないものについては、車輪の穴のほうが軸よりもごくわずかですが小さくあけられています。焼き嵌めといって車輪のほうを加熱して膨張させている間に軸を通し、車輪を冷やすことで穴が収縮し軸としっかり固定されるという仕組みです。(逆にいれるほうを冷やして小さくしてから差し込むという製品もあるみたいです）

清水鋼鐵公式チャンネルでその様子が紹介されています。

https://www.youtube.com/shorts/agI0K5lVVio

おい点Ｐ、動くんじゃねえ！

2026-01-19T10:12:00+09:00

「おい点Ｐ、動くんじゃねえ！」という本が販売されているそうです。

昭文社のホームページ

https://www.shobunsha.co.jp/?p=9167

本の内容紹介

https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000030.000123287.html

P点が動く問題は私も嫌いでしたが、今はそのＰ点が動かないとお仕事になりません。

レーザ切断は指定した線上をレンズで集光したレーザのビームが移動することで切断します。

レーザ加工機がバンバン動いてもらわないと困るんです。

三角形の合同条件

2025-11-24T08:36:00+09:00

以前にも三角形の合同条件について記載しましたが、ここでもう一度復習を。

①三辺がそれぞれ等しい

②2辺とその間の角が等しい。

③1辺とその両端の角が等しい。

これらの条件を満たせば、二つの三角形は同じものだということになります。

意思の疎通にもこの考え方は大切だと思います。「これくらいは言わなくてもいいだろう」と言うのは相手に正しく情報を伝えようと思う場合には危険な行為になります。

製造業では設計者が考えた形状を図面を通して、加工業者が同じものを作る必要があります。

ただし、設計者と加工業者との間では、その製品に対しての情報量がかなり違っています。設計者はこの製品をどのように使うものかと言ことをもとに、様々な情報を持っていますが、加工業者は図面に記載された情報だけしかわかりません。

例えば下のモデルの場合、右側と左側の部品は同じものでしょうか？

これだけだとわかりません。板厚t3.2の材料としてはSPCC、SPHC、SECCなどがありどれを使うかちゃんと指示がないと形状の図面だけをきっちり記載してもわかりません。

それではこのモデルの材質がどちらもSPCCだとして、まったく同じものでしょうか？　実際は材料が同じだとしてもまったく同じのかと聞かれると確定はできないと答えるしかありません。

MetaCAMでは板厚表示をはずすと板の表面と裏面の表示が現れます。

材料がSPCCやSPHCなどの素地で加工した場合、塗装などの工程があるのでバリ取り加工を行ったブランクであれば、どちらの曲げをしても基本的には問題はありません。

ただ、スポット溶接などを行う場合の密着度であるとか、SUSの片面研磨材を使った場合ではどちらが表面もしくは裏面であるかの指示が必要になります。

三角形の合同条件のように、自分の意志やイメージを相手に確実に伝えるためにはどのような情報を伝えればよいか考える必要があります。

相対運動

2025-10-14T09:16:00+09:00

相対運動とは、物体の動きが他の物体に対してどう見えるかという考え方です。

電車に乗っていて、隣の電車のほうが早く動いているように見えたり、遅く動いているように見えたり、お互いが動いているのに止まっているように見えたりすることがありますが、これが相対運動の例ということになります。

相対速度の問題で、車Aが時速80キロ、車Bが時速60キロで走っている場合、車Bから車Aを見ると時速20キロで前に進んでいるように見えるという表現は問題なく理解できたのですが、車Aから車Bを見た場合時速20キロで後ろに進んでいるように見えるという表現になかなか共感することが出来ませんでした。車Bも前に進んでいますから・・・。

相対速度を実感できるようになったのは、学生時代やっていたハンググライダーやパラグライダーで飛んでいたときで、向かい風の場合と追い風の場合での体感でも確かに文字通りの現象が体験できます。時速30キロで飛行していても、向かい風が同じく時速30キロなら止まっているように感じますし、追い風になると時速60キロで進んでいるように感じました。

板金加工を行っていると相対速度自体をあまり実感することはありませんが、ボール盤を利用して穴をあけるにはドリルを回転させて刃先を押し込むということが当たり前なので、旋盤加工を始めてみたときに穴をあけるほうが回転していて、ドリルが止まっているのに穴が開いていく工程は、個人的には衝撃的でした。

マザックさんのCNC旋盤での加工の様子です。

https://www.youtube.com/watch?v=4SFnsxU531g

仕事

2025-09-29T09:20:00+09:00

中学の理科で「仕事」について習います。

ここでいう仕事は一般的な仕事ではなく、物体に力を加え、その向きに物体を移動させたとき、力が仕事をしたといいます。

またこの時の仕事の大きさは以下のように求めます。

仕事（J）＝力の大きさ(N) X 移動距離(m)

それでは下の図の場合、仕事になるのはどれでしょうか？

この場合、加える力の向きと移動する方向が一致するのは1の持ち上げる場合と、4の押しながら移動する場合ですので答えは1と4になります。

実際の仕事についても、意味のある行動とそうでもない行動とがあり、本人は仕事をしたと思っていても、周りからはそうでもないと思われることがあります。

ずっと以前にこんなことがありました。結構重量のあるものを男性の従業員Aさんは持ち上げて、一生懸命次の場所へそのまま持ちながら運びました。同じものを女性の従業員Bさんは台車に載せてスイスイッと次の場所に運びました。

男性従業員Aさんは本当に汗をかきながら一生懸命重い荷物を運んでいますが、この場合、周りの人たちからは仕事をしたと評価されるでしょうか？

板金加工工場で付加価値を生んでいる時間の割合はどのくらいだと思いますか？　この時の付加価値というのは材料が変形している時間をさし、ドリルで穴を開ける場合だとドリルが材料にあたった瞬間から貫通した時間、レーザ切断なら火花が出ている時間というように付加価値を生んでいる時間のみをカウントします。

材料の切断、レーザ加工やパンチング加工によるブランク加工、曲げ加工、溶接加工などで実際の付加価値を生み出している時間の割合は、図面をいただいてから製品が完成するまでの全体の時間と比べるとわずか7％なんだそうです。残りの93％は材料が移動していたり、工具の準備をしていたりするアイドルタイムということになります。

利益を出すには、付加価値を作り出す時間を増やす必要があります。段取りの時間は必要ですが、いかに短縮して次の加工につなげるかが重要になります。

そういう意味では、先ほどのAさんとBさんとでは同じ内容の作業をしていますが、Bさんのほうがアイドルタイムの短縮に貢献していますので、残念ながらAさんのほうはご本人が思っているほど、周りは評価してくれないということになります。

理科の仕事のお話は、実際の仕事について大切なことについても大切なことを気付かせてくれています。

切削速度

2025-08-11T09:52:00+09:00

ドリルなどの工具で加工物に穴を開ける場合の切削速度は以下の計算式で求めます。

　　　　切削速度（Ｖc) ：工具の最外周が1分間に移動する距離（m/min）

　　　　3.14：言わずと知れた円周率（π）

　　　　刃径（D）：通常はドリルの直径（mm) 、旋盤の場合は加工物の直径

　　　　回転数（n) ：主軸の1分間当たりの回転数（min⁻¹)

1000:単位をmに変換するために使用。

同じ工作物に穴を開ける場合、ドリルの直径が小さくなるほど回転数を上げる必要があります。なぜなら適切な切削速度が同じだからです。

図で示してわかりやすくすると・・・

直径2㎜と直径10㎜で考えてみます。それぞれの円周の長さは6.283㎜と31.416㎜となります。これを直線で示してみると

こんな感じになり、ドリルで31.416㎜の長さを削る場合、直径10㎜のドリルは1回転で済みますが、直径2㎜のドリルは5回転する必要があります。この削る長さが同じ時間ということを考えると切削速度が同じなら、直径が小さいものほど回転数が多くなるということになります。

実際はドリルや機械に適切な回転数についての記載がありますので、それに従って加工するようにします。

ちなみにボール盤で回転数を変化させるにはドリルの切削速度に合わせて写真に示すＶベルトの位置を調整して行います。

ボール盤の主軸が右側、ドリルの主軸が左側になり、写真のように一番下の組み合わせの場合、ボール盤の主軸が1回転しても、ドリルのほうは1回転しないので、回転数は遅くなります。

円と直線の位置関係

2025-06-23T10:12:00+09:00

円と直線の位置関係としては次の3つがあります。

通常の作業では、学生の頃頭を悩ませた方程式を解く必要はありませんのでご安心を・・・。

これらの位置関係を利用した形状は身の回りでもよく目にすることがあります。

①2点で交わる

板金加工ではシャフトなどの回り止めや位置決めに利用される穴で見ることが出来ます。

②接する

この形状は長さ調整に使われる小判穴や直接手で触っても安全なように角を丸くする処置などにこの位置関係は利用されます。

また自転車のチェーンやモーターとシャフトをつなぐベルトなどもこの形状なので、それらのカバーなどもこの位置関係を利用した形状が採用されます。

③共有点を持たない

板金加工では直線のみというものはケガキ線などの場合をのぞいては、存在しないので、四角い板に穴をあけた形状（外形の辺を今回の直線とみなします）がそれに該当すると思います。

酸化反応

2025-06-22T13:09:00+09:00

中学の理科でスチールウールの燃焼実験を行います。

スチールウールの一部にライターやバーナーなどで火をつけると、燃え続け最後に酸化鉄になります。

スチールウールの燃焼－中学

https://www2.nhk.or.jp/school/watch/clip/?das_id=D0005401511_00000

酸素と結びつくと鉄は燃えやすくなります。レーザ切断で鉄を切断する場合、アシストガスに酸素を用いることが多いのですが、これは出力の小さいレーザ加工機でも鉄を切断しやすいようにするため

です。ただ、鉄は高温で酸素とむすびついて燃焼するとその際に発生する酸化反応熱は、周囲の鉄を溶かすに十分な熱量に達しますので、酸素を過剰に与えると反応が過激になり、必要以上に溶けるの

で特に角部分などの熱のこもりやすい形状では溶け落ちと言って形がグダグダになります。

鉄の酸素切断ではなるべく鉄を溶かさないように切断することがポイントになります。

酸素供給量を減らす工夫としてガスを流すノズル口径を小さくすることで対応します。

写真は昔所有していた1.5kwのレーザでSPHCのt9の板を加工したものですが、鋭角な角も溶け落ちをせずに加工しています。

ただ、酸素で切断すると切断面は黒い酸化被膜に覆われてしまい、その後の塗装やメッキなどの後工程で除去する必要が出てくるために、最近のレーザ加工機では加工機の出力を大きくし、アシストガスに酸素ではなく、窒素や安価な圧縮空気を利用して、酸化被膜を発生させずに切断することが多くなってきたようです。

時間

2025-06-15T09:51:00+09:00

小学の低学年で時間について学習します。時間の足し算や引き算も行います。

例えば・・・午前10時40分から35分後の時刻は？

40分と35分を足して75分。1時間は60分なので75分-60分で15分。1時間は10時に足して答えは午前11時15分。　

この計算はもう一つやり方があって、午前10時40分は午前11時20分前ということでもあるので、この20分は-20分ということになり35分-20分の15分を求めて午前11時15分と求めることが出来ます。

時間の概念は、製造業だけでなくいろんな職業でも重要なポイントになります。

時給であったり、仕事の効率化であったり、予定を立てることであったり、いろいろな局面で必要になります。

義務教育で学ぶことは、本当に生活（仕事）にかかわることも多いので、子供たちには将来のやりたいことと今やっている勉強とが密接にかかわっていることを意識して頑張ってくれたらいいのになと思います。

60°の出し方

2025-05-19T14:21:00+09:00

YouTubeのショート動画を見ていたら、角パイプに60度の斜めのケガキ線をいれる簡単な方法が紹介されていました。図形の基礎がわかって入ればなるほどと思います。

まずマジックと紐を用意して、マジックの芯に紐をひっかけ、マジックの芯をパイプの端に、他方を紐を合わせて押えます。

次に紐がずれないようにしっかりと押さえながら、円弧を描きます。

次に下図のように紐とマジックの芯の位置を合わせます。

先ほど描いた円弧まで、新たに円弧を引いていきます。

角パイプの端と円弧の交点に定規をあてて直線を描くと、60度の直線を描くことが出来ます。

その直線に沿って切断すると完成です。

パイプの縦の長さをaとするとこの円弧の半径はaになるので、下図のように先ほどの直線が正三角形の1辺になるということですね。

金属の性質

2025-05-06T14:05:00+09:00

普段は当たり前すぎて普段は意識していなかったのですが、中学の理科で金属の性質を習っていました。

①電気をよく通す

②金属光沢がある

③延性（引っ張るの細く伸びる）がある

④展性（叩くと伸びて薄く広がる）がある

⑤熱をよく伝える

これらの性質をうまく利用して金属製の製品が毎日製造されています。

身近な金属製の製品にはどの性質が利用されているのか調べてみると面白いと思います。

3点を通る円弧の描き方

2025-04-04T11:23:00+09:00

CAD初心者にとって苦手な図形2の説明中に「3点を通る円弧を描く」と

シレーッと流してしまいました。CADによっては3点円弧のコマンドがない場合もありますね。

ちゃんと描き方があるのでご心配なく。

とりあえず適当にA,B,Cと三点があるとします。

まず、A点とB点を中心とする同じ直径の円を描きます。この時円の大きさは適当でいいのですが、2点で交わるように描きます。

続いてその交点を直線で結びます。

同様に点Bと点Cについても同様に円を描き、交点を結びます。

二つの線分を延長してその交点を求めます。

図で示した赤の直線は線分ABに対して垂直二等分線、青い線は線分BCに対して垂直二等分線になります。

二等辺三角形の頂点は図のように底辺の垂直二等分線上にありますよね。ということは

上の図のようになりそれぞれの二等辺三角形の頂点が同じ位置、つまり二つの垂直二等分線の交点までの距離は点A,B,Cから等しいということがわかります。

その交点を中心とし、それぞれの点までの距離を半径とする円を完成させることが出来ます。

円弧は円周上の一部なので、余分な線を削除してあげると3点を通る円弧を描くことが出来ます。

作図コマンドがあると簡単に任意の線を描くことが出来ますが、そのコマンドがなかったとしても、中学で習う図形の基礎知識を利用すればたいていの平面図形は描けると思います。

CAD初心者にとって苦手な図形2

2025-04-04T10:18:00+09:00

もう一つ苦手そうな図形について紹介します。

例題2

このモデルを矢印側から見た投影図はどのように描けばいいでしょうか？

100㎜と20㎜の長方形を描いて、板厚3㎜で70㎜の・・・。この後曲げた板のそれぞれの角の頂点がうまく接するにはどうすればいいでしょうか？

ここで思い出していただきたいのが、板の切断面は直角ということと、曲げ部分以外板厚の厚みは変化しないということです。

それでは続きを描いてみましょう。

わかりやすいように線の色を変えていますが、曲げ位置より適当に直線を描き100㎜のところにある線との交点に3㎜の垂線を描きます。

同様にあと2本同じような線を描きます。

この3㎜の垂線の先端が100㎜ x 20㎜の長方形の上の辺に接すればいいんです。

この3つの垂線の先端を通る円弧を描きます。

そして長方形の上の辺との交点を中心とする板厚3㎜を半径とした円を描きます。

この円と長方形の短辺と先ほどまでに作った3つの線の始点とを結びます。

ここまでくるともう一息です。

この直線から3㎜の平行線を描くと、当然先ほど描いた円の中心を通りますよね。

不要な線を消していけば、上の図のように求める図形が完成します。

前回と今回の図形では円の接線と円の半径とは垂直に交わるという性質を利用して描いています。

この半径の長さが板厚、直角部分が切断面の角度ということに気が付けば、正しい図が描けるというわけです。

CAD初心者にとって苦手な図形1

2025-04-04T08:18:00+09:00

板金加工ではL曲げ、コの字曲げ、Z曲げなどの曲げ加工を行いますが、その多くは90°で曲げます。そういう図をCADで描く場合はそんなに問題はないのですが、鋭角や鈍角での曲げ加工では、必要な寸法の位置によってどうやって描けばいいの？とCAD初心者が悩む場合が出てきます。

ちょっと？？？と思う図形の描き方を紹介したいと思います。

その前に、板金加工用の図面でまず覚えていただきたいのは、この二つ。

①切断面は90°

溶接での開先加工や面取り加工などを施す場合を除いて、シャーリング、プレス加工での穴あけ、レーザ切断での切断面は直角(90°）です。

②曲げ加工を行っても、直線部分の板厚は変化しない。

プレス加工で絞りを行う場合は板厚が薄くなりますが、板金加工で汎用金型を使って曲げる場合、曲げ部分以外の直線部分の板厚は変化しません。

この2点を踏まえて以下のモデル図を矢印側から見た投影図を描くにはどうしたらよいでしょうか？

例題１

この図形の厄介なところは、20と30とが板の下面と上面で異なる点です。

それでは次に描いた投影図は正しく描けているでしょうか？

一見間違いがないように思えますが、この図は間違っています。

なぜなら板の上面、下面の同じ位置から直線で斜め部分を描いてしまっているために、板厚が変わってしまっています。このような形で設計者が描いてしまった場合、せっかくCADデータをいただいても、加工業者側はこのデータを使うことが出来ません。

それではどのように描けばよいのでしょうか？

まず与えられている情報、板厚3㎜、全長100㎜、高さ30㎜、曲げ位置20㎜、30㎜を上図のように図示します。

曲げ位置に該当する部分に板厚が3㎜ですので、半径3㎜(直径6㎜）の円を描きます。

この円についてはどちらか一方だけでも構いません。

今回は右柄30㎜の板の上面部分の点から先ほど描いた直径6㎜の円に対して接線を描きます。

この後同様にもう一つの接線を左から20㎜の下面部の点から接線を描くか、先に描いた接線から3㎜分の平行線を描きます。

斜めの線をそれぞれ延長し、不要な線を削除していくと

正しい図が完成します。

金属の結晶構造

2025-03-04T15:50:00+09:00

金属の結晶構造で下図のような構造を習ったと思います。

左側が体心立方格子構造、右側が面心立方格子構造と呼ばれるものですが、これらの説明の際に、よくボールの箱詰めやジュースなどの缶をどうすればたくさん入るかというお話が出てきます。

レーザ加工で丸い製品を一枚の板から大量に製作する場合、よくこの時の説明のときに聞いた配置を利用します。直径101.6の製品を1220x1220の大きさからとる場合、矩形にならべて配置させると、100個配置することが出来ます。

でも、面心立方格子構造のように配置させてみると、

ご覧の通り120個配置させることが出来ます。材料代もバカになりませんのでCADCAMのソフトメーカーさんもいかに歩留まりよく配置させるかしのぎを削って開発されています。

ところでこのような製品を箱詰めする際に、慣れていない人がやると、数多く入れることを意識しすぎて、使用する箱が少なくて済んだと喜んでいると、先輩から「それどうやって運ぶ？」と冷ややかに言われ、持てないくらい重くなってしまっていることに気づくというミスをやりがちです。

力の合成

2025-02-02T10:33:00+09:00

加工に使用する軟鋼は1枚ずつバラ売りもされていたりしますが、使用頻度の多い材料の場合、2t梱包で購入します。

材料の積み下ろしや出し入れにワイヤーで吊り下げることがありますが、この際に理科で習う力の合成が安全性のために大変役立ちます。

同じ材料を吊り下げるにあたり、同じ径のワイヤーを使う場合、上記のように吊り下げようとすると、ワイヤーにかかる負担はどうなるでしょうか？

ここで力の合成が役に立ちます。

必要な力を例えば100とした場合、ワイヤーの吊角度が大きくなると、それに伴いワイヤーにかかる負担（張力）が大きくなることがお分かりいただけると思います。

そのため、吊角度によっては安全使用荷重を超えてしまう可能性があるために、ワイヤーロープの選定や使用方法には十分な注意が必要になります。

三角法と一角法

2024-12-30T08:45:00+09:00

製作に必要な図面はまだまだ2DCADによる作図が多いのですが、そのために三角法と記載されているのにもかかわらず、あやまって描かれて側面図が一角法で描かれていることがあります。

そこで、イメージですが三角法の場合は製品を置き、その周りを半時計回りに人間が動き、一角法の場合は、人間の見る位置はそのままで、製品を半時計回りに動かすとわかりやすいと思います。

三角法の場合


左側面図	正面図	右側面図

正面からみて右側から見た図を正面図の右側に、左側から見た図を左側に配置します。

製品に対して、見る側が動いているので後ろの景色が変わっていることがわかります。

猫の人形の手の位置は、正面図から見ると手前にあり、側面図から見ると手の位置はどちらも正面図の方向に向いていることに注目してください。

一角法の場合


左側面図	正面図	右側面図

正面から見て右側から見た図が正面図の左側、左側から見た図を右側に配置します。

見る位置が固定で、製品の向きを変えているというのがおわかりいただけると思います。

猫の手の位置にも注意してみると、正面図で手前に見えている手が、側面図ですと正面図に対して遠いほうに向いています。

三角法は製品を透明の箱の中に入れ、それぞれの面から見える図形をそのままその面に描き、それを広げていくイメージです。

反比例

2024-10-14T15:18:00+09:00

先ほどの比例とは逆に一方が2倍、3倍、・・・と増えていくにに合わせて、他方が2分の1倍、3分の1倍、・・・と減っていく関係のことを反比例と言います。

普段の生活の中で考えると、ピザを一つ買った場合、一人で食べると一つ丸ごと食べられますが、2人、3人となると食べられる量は2分の1倍、3分の1倍になりますよね。

比例の時と同じように曲げ加工で考えるとアマダさんのサイトで紹介されていた公式を見てみると下記のようになりますので、

https://www.sheetmetal.amada.co.jp/column/course/basis11/

曲げに必要な圧力は、V幅に反比例することがわかります。

曲げの形状によっては耐圧が小さな金型を使う必要がでてくることがあります。

その場合は、可能であればV幅を大きくして必要な力を小さくして対応します。

また反比例の関係となると、材料を2トン梱包で購入する場合、板厚に応じてその枚数の変化する関係が反比例になります。板厚が1㎜の時と2㎜の時では、総重量が同じなので2㎜の場合は1㎜のときの半分の枚数になりますよね。

比例

2024-10-14T14:42:00+09:00

ともなって変わる二つの量があって、片方が2倍、3倍、・・・と大きくなると、もう一方も同じように2倍、3倍、・・・と大きくなる場合、この二つの量は比例の関係にあります。

この比例は普段の生活にもよく見られます。

時給1,000円のバイトをすると3時間働いたら3,000円もらえる。

お肉100gが450円の場合、400g買うとなると1,800円というように。

板金加工にもこの比例関係はいろいろなところで利用されています。

例えばV曲げ加工を行う場合、おおよそ以下の式の関係が成り立ちます。（アマダさんのサイトから抜粋しています。)

https://www.sheetmetal.amada.co.jp/column/course/basis11/

同じ板の場合、長さが長くなるとそれに応じて曲げる力が大きくなることがわかります。

この式を見ると板厚と必要な力とではまた少し違う関係が見えてきます。

板厚が2倍、3倍になると必要な力はそれぞれ4倍、9倍になるという関係になります。

(曲げに必要な圧力は板の長さに比例し、板厚の2乗に比例しています。）

曲げに必要な圧力を求めることは、安全に加工するうえで大変重要なことで、使用する金型がこの圧力に耐えられなかった場合、金型が破損し、その破片が飛び散り作業者がけがをする可能性が高くなります。そのため必ず金型に記されている耐圧よりも小さくなるように金型を選定します。

基礎が大事

2024-09-01T14:24:00+09:00

普段弊社が製作する製品についての図面は、単品図面（作る製品のみが描かれた図面)がほとんどですが、いくつかの部材によって完成品が描かれている組図をいただくこともあります。

お取引の多いお客様よりいただく図面の場合は、書き方の様式などが慣れているのでさほど問題はないのですが、あまり見慣れない書き方様式で複雑な製品の場合は、初見では「？？？」って思う図面が出てくることがあります。

CADデータを合わせていただいている場合にはいいのですが、紙図面のみしかいただいていない場合は、本当に最初は投げ出してしまいたいくらいのときもあります。

しかし、そういう場合でもとにかく一つ一つのパーツをじっくりと観察していき、何か一つとっかかりをつかむことが出来ると、難解なパズルが解けていくように次々と形状を理解することができ、弊社が使用しているMetaCAM上で3Dモデルを構築し、個々に分解、製作できるように展開していくことが可能になります。

こういうときにいつも思うのは、本当に基礎的な図形の性質、図面の描き方、読み方、使用する機械の特徴などを知っておくことがいかに大切かということです。

複雑な曲げ形状も単純なL曲げがいくつも組み合わされただけと気が付くと、意外に手順もわかってくるようになります。

こんなことと思うような小さな積み重ねが本当に大切なんだと思います。

平行

2024-08-13T09:43:00+09:00

2本の直線が同じ距離を保ち、どこまで延長しても交わることがない状態を「平行」と言います。

板金加工では金属の板を曲げていろいろな形のものを作り出すことが出来ます。

その板なんですが、表面と裏面との距離は板厚の幅を守り、交わることがありませんから、横から見ると板の表面と裏面とは2本の平行線として扱えるようになります。

ところで上図のようなへの字に曲げた製品の図面の場合、以外にも下の図のように図面化されることが多いんです。

一見問題なさそうに思えますが、他にも寸法を測ってみると

こうなっています。板の平行自体は保たれているのですが、曲げ部分を境に板の厚さが変わっています。

これは曲がっている位置が板の端から板の表と裏とで同じ100の長さのところになっているための間違いで、板金加工では曲げ線部分にしか力が加わりませんので、その直線部分しか変形することがありません。

つまり曲げ線部分以外の板厚が変化することはなく、この製品を図面化すると

このようになります。（実際の加工では曲げ部分はR形状になるのですがここでは簡略しています）

板金加工では、この曲げ部分以外の板厚は変化しないということが重要になります。

（ただし、円筒形なども板厚に対して大きな半径になると、板厚は同じという扱いになります。）

因数分解

2024-06-13T19:02:00+09:00

中学の数学で因数分解を習います。

この考え方は仕事を段取りよく行う意味で大切になります。

因数分解で一番簡単な操作は共通の因数をくくり出すというものです。

例えばab-5aの場合、この式に共通するaでくくり出すとa(b-5)となります。

5ax+25ax²の式だと、5axが共通するので5ax(1+5x)になりますよね。

一見複雑に見える式もこのように簡単な式に置き換えることが出来ます。

では実際の仕事ではどうするか・・・。

注文いただいた製品を加工するにあたり、同じ材質、板厚をまとめて加工すると段取りが少なくなります。

切断を行う場合、定尺の材料から複数の製品を下図のように配置して加工すると、個々の製品を個別に切断するよりも段取り時間の短縮が可能になります。

また曲げ加工でも同じ材質、板厚の異なる製品があった場合、

個人的には金型の負担を考えるとそれぞれの曲げ長さに応じて金型の長さを選択して曲げたほうがいいと思いますが、大きいほうの製品に合わせた金型で、小さな製品も曲げると、金型段取りを減らすことが可能です。

一つの製品の中で曲げ長さが異なる場合でも、

上の製品の場合、70という長さが共通なので、

このように曲げ加工を行うと1回の曲げ段取りで行うことが出来ます。

共通する項目は何か？に着目して段取りを行う大切さは、共通の因数をくくり出す因数分解の考え方と同じだとは思いませんか？

投影した穴

2024-05-17T09:09:00+09:00

下図のように斜めにした板に垂直の面に作った穴を投影した場合はどうなるでしょうか？

斜めの板には楕円形の穴があくことになります。

ところがこの斜めに開けた穴がどういう目的のものなのかによって、実際の加工では問題になる場合があります。

単に空気穴のように穴が開いていればよいというのであれば問題はないのですが、丸パイプを通すとなると、厄介なことがあります。

実際の加工では板厚がある金属の板に穴をあけるので、その分穴が小さくなります。

穴を通すためには、

上の図のように板の反対側からも投影した穴をあけてあげる必要があります。

ただ直径30のパイプに直径30の穴をあけても、実際は隙間がないのでパイプを入れることができませんので、穴のほうを少し大きくしてあげる必要があります。

ところで、レーザ加工機では複雑な形状でも一筆書きで切断するのですが、切断するためのプログラムでは、直線と右回りの円（もしくは円弧）、左回りの円（もしくは円弧）の3つの方法しかありません。

そのため、楕円をはじめとする複雑な曲線は、細かく分割した直線もしくは円弧で対応しています。

分割した場合、同じ距離の直線や円を切断する際に同じ速度で切断しても、指定した速度まで上がりきる前に次の分割点に達してしまうので、加工時間は長くなりますし、熱量も過多になる傾向が出てきます。

今の加工機の数値制御はかなり賢くなってきましたので、さほど気にせずにプログラムを作成していますが、昔のものだと滑らかな線にしようと分割数を多くするとびっくりするくらい切断速度遅くなり、形状もガタガタになるので、円弧修正するのが大変でした。