日本のモノづくりの発展を支えてきた工作機械。製造現場で活躍する工作機械は人々の目に触れる機会はほとんどなく、市場に出回る最終製品の機能性や利便性にばかり目が行きがちです。
しかし、製品を作るための工作機械も日々進化しています。
本記事では、工作機械の現在とその動向、そして工作機械の進化がもたらすモノづくりの未来予想について解説していきます。
目次
１．工作機械とは？
モノづくりにおいて、工作機械はなくてはならない存在です。
しかし、工作機械は基本的に製造現場にしかない機械であるため、世間一般にはあまり馴染みのない機械です。
「そもそも工作機械って何？」という人も多いでしょう。
工作機械を一言で説明すると「機械を作るための機械」です。
具体的には、金属素材に穴を開けたり、削ったりするのが工作機械の仕事です。
歴史を遡れば、金属に穴を開けるのも、削るのも、元々は人の手によって行われていました。
しかし、現代のモノづくりではこれらの作業のほとんどを工作機械に任せ、生産の効率化や低コスト化を図っています。
今やありとあらゆる機械部品は工作機械によって作られており、工作機械はモノづくりを支える根幹と言っても過言ではないでしょう。
２．工作機械の現在とその動向
自動車や航空機が日々進化しているのと同じように、工作機械も日々進化しています。
最新の工作機械を使うとどんなことができるのでしょうか？
ここでは工作機械の現在とその動向について解説していきます。
レーザー加工との融合で、より精度の高い加工が可能に
従来の工作機械は刃物で金属を削るというのが一般的でしたが、刃物ではどうしても加工の精度に限界がありました。
また、硬い金属を削れば削るほど、刃物の刃先が摩耗し、加工精度が低下してしまいます。
そこで近年は、刃物ではなくレーザーで金属を加工する技術が台頭してきています。
レーザーは金属の刃先のように摩耗することがなく、また刃物と比べて圧倒的に加工精度が高いです。
工作機械とレーザーを融合させることで、これまで実現できなかった精度の高い加工が可能となっています。
AIと連携し、びびり振動を抑制
工作機械で金属素材を削る際、工具の摩耗や金属素材表面の凹凸によって異常な振動が発生することがあります。
この振動を、機械用語で「びびり振動」と言います。
びびり振動の発生は加工精度にも悪影響を与え、生産効率を大きく落としてしまう原因の1つです。
ヤマザキマザックが開発した「Smooth AI Spindle（スムースAI主軸）」は、AIによってびびり振動の発生を感知し、瞬時に適切な加工条件を判断することで、びびり振動を抑制することを可能としました。
製造現場を悩ませるびびり振動による生産効率の低下は、この技術の導入で一気に解消されます。
省スペース化で導入の自由度が高まっている
工作機械は非常に大きな機械であり、製造現場に導入するにはその設置スペースがネックとなることが多くありました。
新たな工作機械を導入するために、生産ラインを再構築しなければいけないというケースも多々あります。
しかし近年は、工作機械の小型・省スペース化の動きが活発になってきています。
工作機械の小型・省スペース化により、多くの製造現場で新たな工作機械が導入しやすくなり、生産ライン構築の自由度が高まってきています。
IoTによる工作機械の保守
近年モノづくりの現場でも話題になっているIoT。
工作機械にも、IoTを導入する動きが盛んになってきています。
例えば工作機械の刃物は、従来までは寿命が来る前までに定期的に交換するという形をとっていました。
これに対してDMG森精機は、工作機械の稼働状況をモニタリングして、適切な工具の交換タイミングを提示する技術を開発しました。
この技術により、工作機械の工具の寿命を限界まで引き出すことが可能となります。
３．工作機械の進化でモノづくりはどう変わる？
日々進化する工作機械によって、モノづくりはどのように変わっていくのでしょうか？
ここでは、工作機械の進化がもたらすモノづくりの未来予想について紹介していきます。
1台の工作機械だけで、部品の加工が完結する
通常、部品の加工は切削を行う工作機械や研磨を行う工作機械など、様々な工作機械を間に挟んで行われます。
しかし近年は、1台の工作機械が複数の加工機能を持つようになりました。
将来的には、1台の工作機械だけで全ての加工工程を完了することが可能となるでしょう。
AIとの連携で工場の完全自動化が図られる
工作機械が進化しても、その操作や設定は人が行なっているのが現状です。
しかし今後、AIの技術が発達すれば、工作機械の操作や設定までもAI任せということが可能となります。
将来的には、人が介入せずともAIと工作機械だけで部品の加工が完了するようになり、工場の完全自動化も可能となるかもしれません。
高度な精密加工が可能になり、設計の多様化が進む
工作機械とレーザー加工の融合などにより、今後工作機械の加工精度はますます向上していくことが予想されます。
これまで加工精度がネックとなり設計ができなかった部品も、工作機械の進化で設計が可能となっていくでしょう。
高度な加工技術が求められる航空宇宙分野においても、工作機械の加工精度向上がその更なる可能性を広げていくと考えられます。
４．まとめ
本記事では、工作機械の現在とその動向、そして工作機械の進化がもたらすモノづくりの未来予想について解説しました。
本記事で紹介したように、今後は工作機械の進化でモノづくりの現場が大きく変わっていくことが予想されます。
モノづくりに携わるエンジニアは工作機械の今後の動向に目を向け、日々変化するモノづくりのあり方について考えていくことが重要となります。
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【参考文献】
・日刊工業新聞 工作機械とレーザーの融合 その加工技術の展望（上）ファイバーレーザーが主役に
https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00432798
・ヤマザキマザック株式会社
・日刊工業新聞 JIMTOF2018／工作機械各社、省スペース化顕著
https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00494757?isReadConfirmed=true
・DMG森精機株式会社
