最近の製造業界では、品質は当たり前で価格（コスト）勝負が付き物です。私自身も一生産者として、毎日より良いものを作ろうと努力しています。

コストに対する要求は使用する機械や設計アイディア、加工方法の工夫によって対応可能になってきます。では、その為には何をするべきか書いていこうと思います。

マシニングセンタ加工におけるコストとは

まずマシニングセンタ加工に関わる、主なコストについて見ていきましょう。

• マンチャージ：Man charge
  機械を動かすオペレータ(作業者)や、CAD・CAMを作成するプログラマなどのコスト
• マシンチャージ：Machine charge
  作業者が加工などをするために必要なコストを1時間当たりに換算したコスト
• 材料や治工具費：Material cost
  製品材料や加工する際に使う治具や、刃物などの工具費
• 械を動かす電気代などの光熱費：Energy cost
  大きな機械を動かすための電気などの光熱費

などが挙げられます。これらのコストを考慮して、一つ一つの部品の値段を決めていきます。

設計によって左右されるコスト

マシニングセンタ加工を行うためには図面が必要になりますが、その図面を起こす前に設計全体のレイアウトを決めたりする「基本設計」や、基本設計をもとに図面を作成する「詳細設計」があります。

基本設計では、各部品と接触してしまう部分を逃がしたり（干渉回避）、隙間なくはまるようにはめ合い公差などの厳しい公差を入れたりして設計します。

また、はめ合い公差などの物理的な設計の他に、外観に出る部品は見た目による視覚的な部分で、「仕上げ面を綺麗に」などの注釈を入れることもあります。

詳細設計では実際に図面に各部品の部品図を起こし、寸法や公差を入れて図面として仕上げます。

余談ですが、設計のやり直しによる再加工などもコスト増加を招きます。基本設計の段階で干渉回避やはめ合い公差などの確認をしっかりして、一回で図面が起こせるように設計者の技術が必要です。

加工を工夫してコストダウン！

では、どのようにして手間を省いてコストを下げ、本来の要求に値する部品を作っていくのがいいのでしょうか。設計と加工の両方で見ていきましょう。

まず設計ですが、内側に入る部品については必要以上の視覚的公差を入れないようにします。加工者は図面に忠実に作業します。

内側に入る部品であることは図面からはわからないため、加工の際に傷をつけないように細心の注意を払いながら慎重に作業を行います。

仮に傷が付いてしまった場合は、その部分のみを修正して手間と時間をかけて製品を完成させます。

また四角い製品から一部突起が出るような部品は、四角い部品と突起の部分で部品を２つの部品に分けたりして手間とコストを減らしていきます。部品を分けることによって材料費を減らせる場合もあります（下図参照）。

次に加工についてですが、マシニング加工機には「3軸マシニングセンタ」や「5軸マシニングセンタ」があります。3軸はX軸Y軸Z軸の3軸を、5軸は3軸＋回転方向のB軸C軸(※回転方向軸については機械によって呼び名は異なる)を使用します。

そして5軸マシニングセンタの中には「同時5軸マシニングセンタ」という加工機があり、これは3軸＋回転軸を同時に動かしながら加工できる機械です。

主に同時5軸マシニングセンタは車のエンジン部品や航空機のインペラの加工で使われます。

下記に3軸マシニングセンタと比較した5軸マシニングセンタのメリット・デメリットをまとめておきます。

5軸マシニングセンタのメリット・デメリット

メリット

・一度の加工で多面加工ができる
→軸がたくさんあるので同時に複数の面の加工が可能です。

・多面加工の場合は一回の加工時間が長く、加工中にオペレータが他の仕事に時間を使える
→生産効率が上がり、オペレータ１人で数台の機械を動かせるため結果的に人件費を削減できます。

・複雑な形状が加工可能
→3軸では加工した面を固定しながら加工するため、その都度固定方法を考えなければなりません。

・取り付けの回数が減り、ミスをする確率が減ります
→3軸では最大5回固定しなければならないが、5軸マシニングセンタでは1回で済むため、取り付けの向きを間違えたりする人為的ミスの回数が減ります。

デメリット

・段取り(※)に時間がかかる
→多面加工のため工程数が多く、一回で使う工具の数も多くなるため段取りに時間がかかります。多面加工であっても少数ロットであれば、3軸マシニングセンタの方が速い場合があります。
（※段取りとは、別の面を加工するために向きを変えて取り付け直す作業のこと）

・コストが高い
→加工プログラムや制御が複雑で、そもそもの機械の値段が高くチャージも高くなります。

これらメリット・デメリットをケースバイケースで使い分けて加工を行うことによって、コストを削減できます。

まとめ

製造業のコストについてお話してきましたが、いかがだったでしょうか。業務上、設計者と生産者は別の会社として成り立っている事が多いため、なかなか直接話し合うことがありません。

お互いで意見を出し合えれば、もっとより良く製品に見合った金額で品物を作り出すことが可能です。

この記事が設計者と生産者をつなぐものになって、日本のモノづくりに少しでも貢献できればと思います。