旋盤加工時間(1パスあたり)

基本式

切削時間 T(秒) = 加工長L(mm) ÷ 送りfn(mm/rev) ÷ 回転数N(rpm) × 60

分換算 = T ÷ 60

加工長100mm・送り0.2mm/rev・回転1,000rpmのときT = 100/0.2/1000×60 = 30秒(0.5分)となります。

これは1パスあたりの単純切削時間で、実際のサイクルタイムには早送り移動・工具交換・加減速・ワーク着脱時間が加わります。CNC旋盤ではプログラム上の理論値と実測値の差(=非切削時間)を最小化することが生産性改善のポイントです。

旋削条件別 時間目安

材質別 推奨送り(参考値)

旋盤加工時間(1パスあたり)の詳しい解説

旋削時間の計算は「加工長÷送り÷回転数×60」という基本式で表せますが、これは「1パス・1直径・加減速無視」の理想値です。

実際の生産工程では、荒→中→仕上げのパス数、径方向切込み(切込量ap)、工具交換時間、早送り・ドウェル(停止)、ワークの着脱時間まで含めたサイクルタイムで見積もる必要があります。

切削速度・送り・回転数の三要素

旋削の基本パラメータは切削速度Vc(m/min)・送りfn(mm/rev)・切込量ap(mm)の三要素です。

切削速度Vc = π × D(直径) × N(rpm) ÷ 1000 で、直径50mm・N=1000rpmならVc≒157m/min。工具メーカー推奨値(S45C鋼で150-200m/min前後)から逆算して回転数を決定するのが標準手順です。

送りfnは表面粗さと直結し、fn=0.2mm/revで理論粗さRz≒10μm、fn=0.05mm/revでRz≒0.6μm前後になります。

G96 周速一定制御(CSS)

CNC旋盤ではG96(Constant Surface Speed / 周速一定制御)が標準機能です。

端面加工や大径→小径への外径削り時、径Dが変わると回転数Nを自動可変させて切削速度Vcを一定に保つ制御で、外周では低rpm・中心近傍では高rpmに変化します。

これにより外周から中心まで均一な面粗度と工具寿命が得られます。プログラミング時は「G96 S180」(周速180m/min)のように指令し、最大回転数リミッタとしてG50 S3000を組み合わせるのが定石です。

送り単位の混同に注意

旋盤の送りには2種類の単位があります。

mm/rev(1回転あたり送り量)は主に旋削で使い、fn=0.2mm/revなら1回転で工具が0.2mm進みます。

mm/min(1分あたり送り量)は主にミーリング(フライス)で使い、F=200mm/minなら1分間で工具が200mm進みます。

旋盤でG98(mm/min)指令に切り替えると同じ数値でも意味が変わるため、プログラムミスの温床になります。図面指示・工具メーカーカタログの単位を必ず確認してください。

パス数と切込量の設計

荒加工では切込量ap=2-5mm・fn=0.3-0.5mm/revで除去量を最大化し、仕上げ加工では ap=0.2-0.5mm・fn=0.05-0.15mm/revで面粗度と寸法精度を確保します。

取代3mmの外径削りを荒2mm+中0.7mm+仕上0.3mmの3パスに分解し、各パスの時間を積算するのがCNCプログラミングの基本パターン。

刃先R(ノーズR)は0.2/0.4/0.8/1.2mmが標準ラインナップで、Rが大きいほど面粗度は良くなるが加工抵抗も増えます。

原価計算・時間単価

製造業では加工時間×時間単価で加工賃を算定します。

汎用旋盤オペレータ人件費で3,000-5,000円/時、CNC旋盤(マシン+オペレータ)で5,000-8,000円/時、5軸マシニングで10,000-20,000円/時が中小製造業の相場です。

1パス30秒=0.5分の加工なら CNC旋盤6,000円/時 → 50円/パス、10パス構造で500円、これに材料費・工具償却費・段取り替え時間を加算して原価計算します。

工具寿命との関係

送りfnと回転数Nを上げれば加工時間は短縮できますが、工具寿命(Tayler式)の逆相関があります。

Taylorの式: Vc^n × T = C(定数) より、切削速度を1.2倍にすると工具寿命は約1/2に。送りfnを2倍にすると寿命は約1/1.7に低下します。

大量生産では「短時間で工具消費増」vs「長時間で工具長寿命」の総コスト最小点を実験で求めるのが工程設計の醍醐味です。

業界・現場での使い方

ケーススタディ：現場での実務計算

ケース1：S45C軸物 荒→中→仕上げの3パス積算

• ワーク:S45C軸物 φ40×L=150mm、取代径φ3mm(片肉1.5mm)
• 荒: fn=0.3mm/rev・N=1,200rpm → 150/0.3/1200×60 = 25秒
• 中: fn=0.2mm/rev・N=1,500rpm → 150/0.2/1500×60 = 30秒
• 仕上: fn=0.1mm/rev・N=2,000rpm → 150/0.1/2000×60 = 45秒
• 合計切削時間 = 100秒(1分40秒)、工具交換2回で+20秒、実サイクル約2分

ケース2：SUS304端面削り(G96周速一定)

• ワーク:SUS304 φ100の端面を中心まで削る
• G96 Vc=120m/min指令 → 外周φ100でN=382rpm、中心近傍でN=リミット3,000rpm
• fn=0.1mm/rev(SUS仕上げ) → 半径50mmを削るのに 50/0.1/実効回転数×60
• 周速一定制御により面粗度が中心から外周まで均一となり、寸法精度も安定

ケース3：ネジ切り(M20×P2.5)5パス積算

• ワーク:S45C φ20外径にM20×2.5ピッチのネジを切る
• ネジ長L=30mm、リード=ピッチ×条数=2.5×1=2.5mm、N=800rpm
• 1パス時間 = 30/2.5/800×60 = 0.9秒 × 5パス = 4.5秒
• 戻り時間+加減速+シンクロ調整で実際は1パス3-5秒と見積もる

ケース4：量産部品の秒単位KPI改善

• 自動車部品(日産10,000個)、現状加工時間45秒/個
• fn=0.2→0.25mm/revに増速(工具メーカー推奨範囲内) → 45秒→36秒(20%短縮)
• 年間生産240万個 × 9秒短縮 = 年間216万秒=600時間の生産余力
• 時間単価6,000円で年間360万円の生産キャパ改善効果

ケース5：チタン合金の低速加工

• ワーク:Ti-6Al-4V(航空機部品)、切削速度Vc=50m/min推奨
• φ30 → N = 50×1000/(π×30) = 530rpm、fn=0.08mm/rev
• L=100mm加工 → 100/0.08/530×60 = 141秒(2分21秒)
• 難削材のため工具寿命10-30分と短く、頻繁な工具交換とセンサー監視が必要

よくある間違い・注意点

• 送り単位 mm/rev と mm/min の混同 — 旋盤はmm/rev、フライスはmm/minが標準。G94/G98切替でも数値の意味が変わる。 図面指示・工具カタログの単位を必ず確認。プログラムミスは即座に工具破損や寸法不良につながる。
• パス数見落とし — 荒・中・仕上げの複数パス分を積算せず、1パスの数値で見積りするミス。 実サイクルタイムは1パス時間の2-5倍になるのが通常。工程設計時にパス数を必ず明記する。
• 切削速度Vcの単位換算ミス — Vc=m/min、N=rpm、直径D=mmで単位系が混ざる。 Vc = πDN/1000(mm/minをm/minに換算するため÷1000)を機械的に処理する習慣が必要。
• 周速一定G96のリミット未設定 — G96だけで G50 (最大回転数リミット)を書き忘れると、径0付近で理論値∞rpmを目指してオーバーラン。 主軸ベアリング破損の重大事故の原因。プログラム定型として必ずセットで書く。
• 刃先Rが理論面粗さに与える影響を無視 — 理論粗さ Rz = fn² / (8×R)。R=0.4mm・fn=0.2mmでRz=12.5μm。 面粗度指示Ra1.6以下ならfn=0.1mm/rev以下に落とすなど、送り設定は目標粗さから逆算するのが正解。
• 非切削時間(段取り替え・工具交換)を無視した見積り — 実生産では加工時間の20-40%が非切削時間。 1個5分の切削でも段取り替え30分/ロット・工具交換2分/工具を積算しないと見積り過小。
• 工具寿命の逆相関を軽視して高送り化 — Taylorの式より、送り2倍で寿命約1/1.7低下。工具コスト増を無視した加工時間短縮は逆に赤字化する。 総コスト最小点を実験で求めるのが工程改善の本質。

関連する規格・法規

• ISO 3685「単一刃工具の寿命試験方法(旋削)」— 工具寿命試験の国際標準。Taylorの式に基づく評価。
• JIS B 0170「切削加工用語」— 旋削・フライス削り・穴あけ等の切削加工用語の定義。
• JIS B 6153「NC工作機械のプログラム コード」— G96・G50等のG コード規格。
• JIS B 0601「表面粗さ Ra/Rz/Rmax」— 面粗度指示の国際共通規格。
• 技能検定 機械加工職種(厚生労働省) — 旋盤加工の1級・2級技能検定。加工時間・切削条件が学科試験範囲。
• 労働安全衛生法(安衛則第104条) — 工作機械の安全カバー・非常停止装置・粉塵管理の規定。
• JIS B 4053「切削工具材種の識別記号」— P/M/K/N/S/H分類(ISO 513準拠)、材種選定の共通言語。

※本ツールは公的基準に基づく参考計算です。実際の切削条件は工作機械メーカー・工具メーカーの推奨値と現場実験に従って決定してください。

よくある質問（FAQ）

関連計算ツール

用語集

切削速度Vc

ワーク外周の周速度(m/min)。Vc = π×D×N/1000。工具メーカー推奨値を採用。

送り fn

1回転あたり工具の進む距離(mm/rev)。旋盤の標準単位。面粗度と加工時間の主要因。

送り速度 F

1分あたり送り量(mm/min)。F = fn × N。フライス盤の標準単位。

切込量 ap

工具刃先が1パスで削り取る径方向の量(mm)。荒2-5mm、仕上げ0.2-0.5mmが標準。

回転数 N

主軸回転数(rpm=回転/分)。Vc・Dから逆算。

周速一定制御 G96(CSS)

径変化にrpmを自動調整してVcを一定に保つNC機能。均一な面粗度を実現。

Gコード

NC工作機械の準備機能指令。G96・G50・G01・G02等。JIS B 6153。

ノーズR

工具刃先の半径。0.2/0.4/0.8/1.2mmが標準。面粗度と切削抵抗のトレードオフ。

Taylorの式

工具寿命と切削速度の経験式 Vc^n × T = C。切削速度10%増で寿命半減の目安。

MRR(除去率)

単位時間あたりの切り屑体積(cm³/min)。MRR = Vc × fn × ap。生産性のKPI。

技能検定

厚生労働省の国家検定。「機械加工」職種で普通旋盤・数値制御旋盤の技能を評価。

難削材

ステンレス・チタン・ニッケル基合金など加工しにくい材料。低速・低送りが必要。

まとめ・実務ポイント

旋盤加工時間の基本式は「T(秒)=L÷fn÷N×60」と単純ですが、実サイクルタイムには早送り・工具交換・段取り替え・ワーク着脱の非切削時間を必ず加算する必要があります。

工程設計では荒→中→仕上げのパス積算・切削速度Vcの適正選定・G96周速一定制御・工具寿命との総コスト最適化の4点が生産性改善のKPIになります。

特に量産部品では1秒短縮が年間数百時間の生産余力になり、面粗度・工具寿命・段取り時間を含めた総合設計が原価競争力に直結します。技能検定の学科試験でも頻出の計算範囲なので、若手技能者は本ツールで暗算感覚を養うのがおすすめです。

参考文献・公的リソース

• 日本産業標準調査会「JIS B 0170 切削加工用語」jisc.go.jp
• 日本産業標準調査会「JIS B 6153 NC工作機械プログラムコード」jisc.go.jp
• 厚生労働省「技能検定制度・機械加工職種」mhlw.go.jp
• ISO 3685「Tool life testing with single point turning tools」iso.org
• 日本工作機械工業会「工作機械統計・技術資料」jmtba.or.jp
• 公益社団法人 精密工学会「切削加工研究論文」jspe.or.jp
• 日本切削工具工業会「切削工具技術資料」jta-tool.jp
• 日本規格協会「JIS B 0601 表面粗さ Ra/Rz/Rmax」jsa.or.jp
• 中央職業能力開発協会「技能検定 学科試験問題集(機械加工)」javada.or.jp
• 日本機械学会「機械工学便覧 切削加工編」jsme.or.jp