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治具とは?使用方法やメリット、流れをわかりやすく解説

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治具はワークを固定、加工しやすくするための補助としての役割を担っている工具です。治具を使用することで、加工物の品質向上と均質化、作業の効率化などに繋がります。

そのため、治具は加工業には欠かせない補助道具と言えるでしょう。今回は、治具の概要や種類、使用方法、得られるメリット、できるまでの流れについて解説していきます。

治具とは?

治具とは、加工されるワークといわれるものを固定し、加工しやすくするための補助道具のことです。治具を使用することで、作業の質を上げるだけでなく、ワークの品質を安定させたり、作業効率などを上げたりなど様々な効果が期待できます。

製品の形状によってはワークが曲がっていたり、加工方法がワークによって違ったりすることから治具は加工物や加工方法に合わせて1つ1つ作られることが一般的です。そうすることで、どの加工物・加工方法であっても一定の品質や作業スピードを担保したまま、生産を続けられることに繋がります。

治具と工具の違い

治具と工具の違いは以下のとおりです。

治具工具
道具種類場椅子(万力)クランプブッシュ切削工具研削工具
特徴加工をサポートする補助道具の役割を担っている加工を直接行う道具で加工に必要不可欠なもの

工具と治具の大きな違いは、加工に直接使用される道具かどうかです。先述した通り、治具はあくまで加工をサポートするために使用する補助道具になります。

しかし、工具は加工を直接行う道具です。それぞれ使用方法が大きく異なるため、注意して使用しなければなりません。

治具の種類

治具の代表的な種類は以下の2つです。

  • 手作業で使用される治具
  • 機械加工で使用される治具

治具は、手作業か機械加工かによって使用方法が異なります。それぞれ詳しくみていきましょう。

手作業で使用される治具

手作業で使用される治具には、以下の使用目的があります。

  • 塗装やシーリング時に他の場所が汚れないようにマスキング保護
  • 部品やツールを挿入する際にろうとのように挿入をガイドする
  • 作業に入る前に部品同士の位置決め
  • 機械が加工を行う際にワークを安定させる

手作業で使用される治具は、使用目的や場所によって様々な材質や形状のものがあります。例えば、ナイロン樹脂のような軽くて柔らかいものやナイロン樹脂に小さなクランプを組み合わせたものなど様々です。

ただし、手作業で使用できる治具は作業の関係からそれほど多くありません。治具そのものが1つの装置や機械として自動化されている場合もあります。

機械加工で使用される治具

機械加工で使用される治具は、ステンレス加工に適したNCなどの工作機械で使用されるものがメインです。加工物によっては、クレーンなどを使用することもあります。

また、機械加工の場合、ワークの固定も一時的なものではなく、ネジを用いてしっかりと固定します。NCなどによっては、1つの治具で複数の加工物を補助できるように、治具に沢山のネジ穴が開けられることも少なくはありません。

機械加工は手作業に比べて、使用される治具が多くメインで使用されていることが一般的です。

治具の使用方法

治具は、一般的な道具とは異なり、加工品の品質を高めたり、生産性の安定性を向上させたりといった理由から下記の2種類の使用方法が活用されています。

  • 穴あけ加工方法
  • 薄版の旋盤加工

それぞれ詳しくみていきましょう。

穴あけ加工方法

穴あけ加工方法とは、クランプでワークを固定し、穴をあける位置にケガキまたはポンチ穴加工を実施、水平方向に送って位置を合わせてから垂直に下ろして加工する加工方法のことです。

穴あけ加工方法に治具を使用することで、位置決めピンで材料の水平位置を固定することができます。また、ドリルを垂直に下げたときにドリルチャックと材料との距離を一定に保ってくれるため、一定の深さの穴を開けることができます。

薄板の旋盤加工

薄版の旋盤加工は、治具なしで行えない加工方法です。なぜなら、旋盤のチャックだけでは板材の固定ができないからです。旋盤加工は、板材のネジ穴と締結できる雄ネジを備えた治具を使用することで、加工が可能になります。

外面からの加工が可能になり、薄板であっても部品の整形が問題なく行えます。

治具の活用で得られるメリット

治具の活用で得られるメリットは以下のとおりです。

  • 加工物の品質向上と均質化
  • 加工物の精度向上と均質化
  • 加工の簡易化
  • 作業の効率化
  • 生産速度の上昇

治具は、加工物や加工方法によって作られます。そのため、誰が加工してもそれほど変化のない加工物の生産が可能であり、加工物の品質・精度向上と均質化、作業の効率化など様々なメリットを生み出すことにつなげられます。

治具ができるまでの流れ

治具ができるまでの流れは以下のとおりです。

  • 流れ①設計
  • 流れ②部品調達と製作
  • 流れ➂組立

それぞれ詳しくみていきましょう。

流れ①設計

治具を製作するためには、初めに設計を行わなくてはいけません。先述した通り、治具はあくまでワークの加工補助を担っている道具です。

そのため、治具の設計段階では治具の知識だけでなく、加工対象の工具や工作機械などについても調べておく必要があります。また、治具が製品に触れるケースの場合、設計段階で治具に対する表面処理仕上げについても考えておく必要があります。

治具の設計は、加工物の精度・品質や生産性にも直結してくるため、設計に時間をかけると良いでしょう。

流れ②部品調達と製作

設計と仕様の整合性を取ることができれば、治具の部品調達と製作に移りましょう。治具によっては、単純なものから複雑なものまで様々な部品が用意されています。

また、材料調達にはコストがかかります。そのため、自社で用意できる部品は自社で調達するなど、できるだけコスト面を考慮した部品調達と製作が必須です。

流れ➂組立

部品調達や製作が終了すれば、最後に組立を行います。組立は、設計書を確認しながら完成物をイメージしながら組立てられる他、治具によっては、電気機器を取り入れているケースもあるため、配線作業が必要になるケースもあります。

組立が終了次第、設計書に沿った寸法チェックを行ったうえで、試運転を実施、問題なければ治具の完成です。

まとめ

治具は正確な使用方法を知っていれば、加工物の品質向上と均質化、作業の効率化などに大きく役立つ役割を担っています。とはいえ、治具単体で設計してしまうと、加工物を補助する道具として機能しません。

治具は、加工対象の工具や工作機械などについても調べておく必要があります。そのため、治具は加工物の完成イメージをしながら使用しなくてはいけない、補助道具と言えるでしょう。

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