金属加工とは、金属を素材にしてあらゆる加工を施して製品を作る作業を指します。日々の生活で見るあらゆる金属は何かしらの金属加工がされています。しかし、単純に金属加工と聞いても、「どんな業務内容なの？」と首をかしげる人も多いでしょう。そこで、ここでは金属加工にまつわるあらゆることをご紹介します。金属加工の基本情報をすべて網羅しているので、是非一読ください。
目次
金属加工の素材
金属加工に使う素材となる金属ですが、どういったものを思い浮かべるでしょうか。そもそも金属というのは、ヒトが金属と認識するような特徴、「電気や熱の伝導率が高い」、「金属的な光沢がある」、「融点が高く、また変形させることができる」ことなど一定条件が揃っているものを指す金属結晶となります。具体的には「鉄」、「銅」、「ステンレス」、「鉛」、「チタン」、「アルミニウム」、「真鍮」などはすべて金属素材となります。また、真鍮のように銅と亜鉛を混ぜて作った「合金」も金属の仲間となります。実際は数十の金属素材があるのでここでは到底紹介しきれませんが、それぞれに特徴を持っているので、金属加工業者は長年の技術と経験を用いて、製品を作るに当たって最適な金属素材を選びます。
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金属の部品加工の種類について
金属にはあらゆる加工が施されます。例えば普段使っているパソコンやスマートホン、ゲームのハード機、テレビといった電子機器から車、バイク、飛行機といった生活インフラは、まさに金属部品の集合体です。1つの製品に対して数百から数千、数万の金属部品が使われていて、金属加工業者は図工のように切ったりくっつけたり、穴をあけたり変形させたりして1つ1つ丁寧に作ります。金属はどのようにでも加工することができますが、大きく分けて３つから4つの加工方法を用います。
成形加工（変形加工）
成形加工は変形加工とも呼ばれていて、金属を液体にして型に流し込んだあとに冷やして固める「鋳造（ちゅうぞう）」、金属素材をハンマーなどで叩いて鍛える「鍛造（たんぞう）」、素材を上下もしくは左右の機械で強く圧力をかけて変形させる「プレス加工」などが主となります。
付加加工
付加加工で最も知られているのは、「溶接」ですね。金属に高熱を加えて金属同士をくっつける加工方法となります。
除去加工
成形加工では対象となる金属そのもの形状を変えていましたが、除去加工は金属を素材に切ったり穴を開けたりする作業を指します。研削や放電、プラズマなど幾つか加工方法はありますが、もっとも使われているのは「切削加工」。特殊な機械を使って金属を切断したり穴あきをしたりします。切削に使う機械設備を最新のものに揃えていることも、金属加工業者を選ぶポイントとなります。
表面処理
金属の表面をやすりをかけて滑らかにしたり、樹脂を塗ってコーティングをしたりする作業を指します。人が日常で手を触れる金属の多くは何かしらの表面処理が施されていると考えていただいて問題ありません。ただし、真鍮のような見た目が美しく、金属自体に価値のあるものに関しては、表面処理を行わないことも普通にあります。
金属の精密加工について
基本的には上記の部品加工を複数用いて金属加工をし、目的の部品や製品に仕上げます。しかし、昨今は機械の精密さから、ナノミクロ単位での誤差の修正が求められるようになってきました。それを解決してくれる精密加工は、主に電気を用いた金属加工方法です。具体的には「レーザー加工」や「ワイヤー放電加工」などが挙げられ、誤差は0.001ｍm以下となるから驚きです。
精密加工は誤差の極小だけではなく、通常の工作機械では切削できない超硬化素材でも自由に加工できる特殊な機会を使用します。工作機械自体が高価のため、精密加工を依頼すると多少見積もりも高くなりますが、精密加工を請け負える工場はそれほど多くはないので、料金の折り合いがつかない場合もできるだけ粘り強く交渉するのがいいでしょう。
＞＞レーザー加工に関して
日本における金属加工の歴史
世界で最初に金属加工が始まったのは、エジプトからと言われています。先史時代の頃からエジプトは当時でいう超近代国家でもありました。エジプトではもともと金や銀、銅といった金属を豊富に採掘することができていたので、それら金属素材を用いて武器や供物を作ったのが、金属加工のそもそもの始まりと言われています。
一方、日本における金属加工は紀元前5世紀ころから始まったとされる説が有力です。金属加工の素材は主に鉄で、加工技術は中国・朝鮮といった国々から伝わりました。武器はもちろん、鍬などの農具も金属加工されるようになったのは、古墳時代から平安時代にかけてとなります。
近代の日本は成熟した先進国家として世界を牽引する存在となりましたが、金属加工の技術は世界でもトップレベルのものがあります。飛行機、車、スマホ、半導体など、生活に必要なあらゆる電化製品、金属製品には、何かしら日本の技術や金属加工業者が背景に存在すると考えていただいても差し支えないほどです。
金属加工の方法
金属加工は上記の「金属の部品加工の種類について」の項で紹介したように、鋳造や鍛造などの成形加工、切削をして金属素材を切断、穴あけをする切削が主の除去加工、さらには見た目や手触りを変える表面処理などが主な金属加工方法の種類となります。しかし、上記で紹介した加工方法はあくまでも一例であり、その他にも金属素材に力を加えて形を作る塑性加工や、加工素材を粉末にしたあとで固めて自由な形を作る焼結加工など、加工方法だけでも細かく数十に分かれています。金属加工業者によって、言い回しが違うことも時折あるため、業者と折衝する際は、専門用語だけを聞き取るのではなく、実際の加工方法も詳しく質問するのがおすすめです。
機械加工
金属加工の方法は大きく分けて3つに区別することができます。その1つは「機械加工」。工作機械と呼ばれる大きなマシーンを使って、金属素材を加工します。上記の成形加工や除去加工、精密加工で使われる機械となり、近代に入って精密化が著しく進んだ加工方法の1つです。
ちなみに、工作機械を開発・販売をするメーカーの世界シェアNo.1は、なんと日本のDMG森精機。世界シェアで6%弱を握っています。そして、2位はドイツで、3位が日本のアマダ。そして5位から7位も日本メーカーが占めます。このように、日本は半導体や部品大国と呼ばれていますが、その背景には金属加工工場だけではなく、部品製造機械（工作機械）の開発力、及び技術力が高いことも背景に挙げられます。
熱処理加工
熱処理加工とは、金属を高温で加熱したり、冷却したりして金属の性質を変えたり、見た目の成形をする加工方法の1つ。一般的な熱処理方法は、焼入れ、焼き戻し、焼きならし、焼きなまし、固溶化熱処理、調質、真空熱処理などに区分されます。とはいっても、例えば「焼きなまし」だけでも「完全焼きなまし」、「軟化焼きなまし」、「光輝焼なまし」などがあり、「焼入れ」でも「プレス焼き入れ」、「高周波焼入れ」、「炎焼入れ」、「電解焼入れ」など種類は多彩。一朝一夕で習得できる技術でないことが分かります。
表面処理
上記でも紹介しましたが、多くの金属加工製品には何かしらの表面処理が施されていると考えてください。表面処理の目的は、色見た目の変化や金属性質のカバー、手触りの変化など。さらに言えば、耐食性や強度、耐衝撃性などを向上させる役割も担っているため、金属加工の際には重要なポジションを占める処理方法となります。
金属加工を低予算・低コストで業者に依頼するポイント
金属加工を依頼する方は、メーカーや製造業から個人まで多岐業界にわたります。また、依頼先である金属加工の向上も従業員数名の同族経営から零細、町工場、大手工場まで規模はさまざま。規模が小さいほど請け負える加工方法は少なくなりますが、その分専門性に優れて、大手に負けない精密さと正確さを兼ね備えた金属加工を実現してくれます。
しかし、昨今の不景気により、金属加工に費やす予算・コストは年々減少傾向。「なるべく安くしてほしい」、「予算はこれだけしかないから、この予算で収まるように値引きしてほしい」といった注文を大手メーカーがするのも普通の時代となりました。そこで、ここでは金属加工を工場に依頼する際、低コスト・低予算で請け負ってもらうポイントを幾つかご紹介します。
＞＞金属加工業における『見積り依頼』でお困りのメーカー様
自社工場でできる加工範囲が広い
1つの製品を完成させるまでにはたくさんの工程を踏み、複数種類の金属加工の工作機械を使います。そのため、「うちは切削はできるけど板金は得意じゃないよ」といったことがよくあります。この場合、製造業は提携している製造業に持ち込み板金を依頼します。このように自社工場でできる金属加工が少ないと、どうしても他社に頼るほかありませんので、見積もりも高くなってしまいます。そのため、1つの工場でなるべく多くの金属加工を請け負える製造業を探すのが低予算の近道です。
また、「〇〇の加工はうちでは請け負えないから、お断りします」と自分たちの工作機械の対応範囲外の案件は、提携工場に依頼することもなく断る製造業もあります。こういった工場にお願いする場合は、自分たちで製造業を複数探す必要があるので、非常に手間がかかります。基本的に1つの製造業に素材集めから加工、完成まで一貫して請け負ってもらうようにするのが理想です。
海外工場を有している金属加工業に依頼する
一昔前までは、海外工場と言えば中国一強でしたが、昨今はチャイナリスク、プラスワンなどと呼ばれるように、主に東南アジアに工場を置く金属加工工場が増えてきました。基本的に同じ素材、加工方法であっても日本で製作するのとアジアとでは、見積もり金額に雲泥の差が生じます。日本のみで金属加工を請け負っている工場では、ちょっと歯が立たないような値段となるので、低予算・低コストを実現するなら、アジアの支店、もしくは提携工場で製作できる業者を探すのが何より先決となります。
ちなみに技術力の問題ですが、工作機械で仕上げることができる加工であれば、機械にデータを入力すればいいので、日本で加工するのとそれほど差はありません。ただし、手作業が工程に複数入ってくる場合は、どうしても日本人の方が技術力が上のため、アジアの工場だと不良率が上がる傾向にあります。
解決策としては、アジアの工場から直接客先へ納品する金属加工業者を選ぶのではなく、一旦日本の向上に持ち込まれ、日本人技術者がしっかりと加工のチェックをして、不良品をそこで排除・再加工できるような体制が用意されている業者を選ぶことをおすすめします。
＞＞金属加工で部品を海外調達するメリットとデメリット
様々な加工方法を提案してくれる金属加工業者を選ぶ
こちらが提案、提出した図面や設計図だけを元に金属加工をするのではなく、予算や納期などを考慮しつつ、場合によっては当初予定していた金属素材や加工方法を変更する柔軟さと知識がある金属加工業者は、往々にして優良企業と言えます。昔ながらの町工場の場合、なかなか予算・値引き交渉の話を受け入れてくれなかったり、大手工場に依頼すると、予算を提示しただけで拒否されたり、あからさまに素材の品質を落とされたりすることもしばしばあります。
安かろう悪かろうではありますが、「安くて品質のいいもの」を探したくなるのは企業や個人としては普通の心理です。最後の最後まで親身になってくれる信頼ある金属加工業者を見つけることができたら、できるだけ長い付き合いを視野に取引を検討するといいでしょう。
＞＞金属加工業者の選び方・ポイントを紹介。見積もり相談に真摯になってくれるかが重要
金属加工工場の探し方。地元で探すメリットとデメリット
メーカー担当者や個人で金属加工を工場に依頼したいと考える場合、まずは地元の金属加工工場を探すのではないでしょうか。ネットを使えば全国の工場を探すこともできますが、遠方の工場だと直接会っての商談ができません。
特に量産や高度な電子部品を依頼するメーカーは、ネットだけでオーダーするのはリスクがあると感じるでしょう。ただし、地元だけといっても大阪などモノづくりが盛んな地域では数千、1万を超す工場があります。1社1社商談して見積もりをとるのも労力が必要となるので、やはり最初はネットで検索するのがおすすめです。
地元の工場と契約する場合は、必ず工場を見学しよう
地元の工場と契約する際は、事務所で商談することになりますが、必ず金属加工の工場も見学するようにしましょう。工作機械の種類や台数、従業員数などはチェックするべきといえます。
もっと細かく調べるならば、金属加工の工程をどこまで1社の工場で請け負えるか、自社への納品方法まで確認しましょう。もちろん工場の社長や担当者の人柄も重要なポイントです。直接会うことによって得られる利点を最大限活かしてください。
金属加工工場の担当者の確認事項
金属加工を依頼する工場を決めたら、次は担当者と契約内容を確認することになりますが、必ず下記事項を話し合うようにしてください。
1．予定納期に遅れた場合の対応
例えば〇日遅れるごとに割引するなど、ペナルティを話し合うことが必須となります。
2．希望予算の範囲内に収まるか否か
金属加工の工場は必ずコストダウンの方法を知っています。こちら側の希望予算を全く汲んでくれない工場は避けるべきといえるでしょう。
3．金属加工をする工場の所在地
場合によっては、依頼者の許可なく海外工場で加工をするところもあるようです。海外工場の場合は品質や加工工程に日本と差が出ますので、製品完成後に思わぬトラブルが生じることもあります。
金属加工に使う工作機械（設備）について
金属加工で重要視される機械・設備は「工作機械」と呼ばれていて、主に切削加工で活躍します。最新の工作機械を揃えている金属加工業者を選ぶのも1つのポイントですが、最新といっても10～20年は普通に使うことができますし、水没式ではない機械であれば、さらに使い続けることも可能です。基本的にリースは7年ものが多いので、使用10年程度であれば、「最新設備を整えている」と謳うことができるでしょう。
ただし、メンテナンスが悪かったり、錆びついた部品をいつまでも交換していなかったりと、ずさんな管理をしている金属加工業も少なくなく、そういった業者に依頼してしまうと、一見すると設備は最新でも、加工誤差が大きくなったり、ずれたりするトラブルが度々発生してしまいます。
金属加工におけるCNC旋盤に関して
金属加工における必要不可欠な工作機械の代表が「CNC旋盤」です。NC旋盤の登場により、もともと手動で加工していたものを数値（データ）入力により加工精度が飛躍。さらに量産化の大きな助けとなりました。また、コンピューター制御ができるようになった現在はパソコンは工作機械にデータを送信するだけとなり、これをCNC旋盤と呼ぶようになりました。NC旋盤とCNC旋盤はこのように多少の違いはありますが、一部古い機械を使っている業者以外は、基本CNC旋盤を使用しています。
＞＞大阪の金属加工業者「フィリール」における工作機械設備について
金属加工の流れ～問い合わせから納品まで
金属加工を工場に依頼したい企業・個人の方に向けて、大まかな問合せから納品までの流れをご紹介します。
① 問い合わせ
まずは金属加工業のホームページを見つけて、問合せをしましょう。近郊であれば問合せ後に直接会って対面で対話するのもおすすめです。ただし、図面や設計図があれば、電話やメールでも問題ありませんので、基本は地域を絞って選ぶ必要はそれほどないと言えます。ちなみに、金属加工業のホームページにはあまり見栄えがよくないところも多いですが、ホームページは企業・工場の『顔』です。顧客本位に考える真面目な会社であれば、デザインや見た目もある程度しっかりしているはずですし、ホームページの見た目で金属加工業者を選ぶのもポイントの一つともなります。
② 見積もり
正確な見積もりを出すには、図面、設計図、サンプルなどが必要となります。また、金属加工業者によってはその他提出も要望してくるところもあるでしょう。注文後に追加費用が掛かるのは企業としては受け入れがたいものかと思うので、この段階で必ず金額の確認及び交渉は済ませておきましょう。
③ 発注
納期や数量の最終調整ができます。すべての交渉を終えた後は契約書にて合意をするだけ。これを持ってして金属加工業者の技術者が初めて加工を始めます。
④ 加工・製作
加工・製作にあたっては事前に送付された仕様書というものがあるので、それに沿って加工をしますので、金属加工業者が何をしているのか分からない、と言ったことはありません。また、1つの工場ですべての加工を賄えるわけではないので、通常は提携している複数の工場で加工をします（例：切削はA工場、表面処理はB工場）。
⑤ 加工チェック（検査）
一通りの金属加工が終わったあとは、加工チェックが入ります。ここで傷、汚れ、へこみ、誤差などをすべてチェックして、すべての項目をクリアした加工品のみを納品し、クリアできなかったものは不良品として再加工することになります。中国やアジアの工場で加工をしている場合は、ここで不良品が出るケースが多いので、必ずこの加工チェックは日本人が行っている金属加工業者を選んでください。現地人が加工チェックしていたら、わずかな誤差を見抜けなかったり、小さなへこみを無視して納品してしまうこともあります。
⑥ 納品
最終の加工チェックをクリアしたものが製品として納品されます。
＞＞納品の流れまとめ
金属加工の業者が集まる展示会
金属加工の展示会・見本市も毎年複数回開催されています。金属加工の工作機メーカーが集まる展示会から、金属加工の工場が集まる技術展などが全国各地でありますので、実際に展示会場に赴き歩く事で、効率良く業者を見つけるのもおすすめです。展示会や見本市では、実際に製品や加工品を直接目で見て触れる事ができ、商材検討・導入検討に役立ちますし、最新の加工技術が披露されていたり、新しい事業やサービスが大々的にプロモーションされていたりし、欲しい情報を展示会場で一手に入手するチャンスでもあります。ただし、大きな展示会に出展するのは、毎度中小から大手企業となるので、Ｗｅｂやホームページで業者を探すのも怠らないようにしてください。
金属加工に必要な資格
金属加工に必要な資格は、主に3つ。「機械加工技能士」、「めっき技能士」、「溶接技能者」となります。金属加工をするに当たって、従業員の資格の有無は必須ではありませんが、まったく知らない企業・担当者に対してのアピールの材料になりますし、自分の技能レベルを簡単に示すことができる証明書の役割なので、取得するに越したことはありません。
機械加工技能士
機械加工技能士は国家資格となります。主に切削加工で必要とする知識と技術を証明する資格となります。昨今はマニシングセンタを扱えることが切削加工における最低レベルとなるので、1級、2級の保持者はどこの金属加工業者も重宝しています。
めっき技能士
こちらも機械加工技能士と同様に国家資格の1つとなります。主にメッキ・表面処理の知識と技術を図るための資格となります。1級は7年以上の実務経験、特級はさらに5年の実務経験が必要となる難問。ただし将来性のある技能資格となりますし、1級以上の保有者は好待遇で就職することも可能。表面処理のエキスパートを目指す方は、是非取得したいところです。
溶接技能者
ガス溶接、アルミニウム溶接、アーク溶接といった資格に分かれていて、それぞれ求められる知識が異なります。一般的に一番簡単な資格はアーク溶接で、需要のある資格はアルミニウム溶接と言われています。溶接技能者も他の資格と同様に国家資格となります。
金属加工の持ち込み可能！大阪のフィリール
金属加工を製造業の業者に依頼する場合、直接足を運ぶことができない場合はメールの対応でも可能ですが、具体的な設計図がないと情報共有不足による完成後のギャップが生じるケースが時折あります。当サイトを運営している「フィリール」は、大阪に本社を構える金属加工製造業となります。個人・法人問わず持ち込みは大歓迎となりますし、ご要望があれば工場の見学や試作品の製作も可能となります。
製造業の中には”個人の持ち込みは請け負っていない”ところも多くあります。個人の場合は単純に数が少ないので利益率が悪いのと、トラブルが起きたときの責任の所在の問題などが絡むため、製造業の中には個人の依頼は請け負わないところも少なくありません。フィリールでは個人のお客様に対してもご満足いただけるようにしっかりとフォローします。
金属加工は奥が深い。不明点はまずは問合せを
ここで紹介した金属加工は基本的な情報としてのほんの一部分のみ。先史時代から培われてきた金属加工は、現在ではあらゆる製品に使われています。その金属加工に従事する技術者や製造業、工場も全国には数万とあるので、もし企業・個人の方が金属加工を依頼したい場合は、業者の選定に慎重になる必要があります。金属加工のご相談、ご依頼の際は、まずはお気軽に問合せしてみてください。