ステンレス切削加工｜SUS部品の旋盤・マシニング加工

ステンレス加工、なかでもステンレス切削加工は、耐食性と強度が求められる装置部品に欠かせない技術です。一方でステンレスは加工硬化しやすく熱がこもりやすいため、アルミや鉄に比べて削りにくい材料として知られています。このページでは、SUS303・SUS304・SUS316・SUS630など鋼種ごとの特徴、加工が難しい理由と対策、加工後の処理、主な用途を解説し、エヌテックのステンレス切削加工についてご紹介します。

ステンレス切削加工とは

ステンレス切削加工とは、ステンレス鋼（SUS）の丸棒・板・パイプ・鍛造素材などを、旋盤やマシニングセンタで削って部品形状に仕上げる加工です。ステンレス鋼は鉄にクロムを約10.5%以上加えた合金で、表面にできる薄い酸化皮膜（不動態皮膜）によってさびにくい性質を持ちます。

食品・医薬品機械、半導体製造装置、真空機器、化学プラントなど、衛生性や耐食性が重視される分野で多く使われます。旋盤加工ではシャフト、ノズル、ブッシュ、フランジなどの丸物を、マシニング加工ではブロック、ブラケット、マニホールドなどの角物を製作するのが一般的です。

ステンレス鋼の種類と特徴

ステンレス鋼は金属組織によって大きく5つの系統に分けられます。同じ「SUS」でも削りやすさや熱処理の可否、磁性が異なるため、用途と加工性の両面から鋼種を選ぶことが大切です。

オーステナイト系（SUS303・SUS304・SUS316/316L）

もっとも流通量が多い系統で、クロムとニッケルを含みます。基本的に非磁性ですが、冷間加工を受けた部分はわずかに磁性を帯びることがあります。

• SUS304：18Cr-8Niの代表鋼種。耐食性・加工性・入手性のバランスがよく、装置部品の標準材料です。
• SUS303：SUS304に硫黄などを加えて被削性（削りやすさ）を高めた快削ステンレス。切りくずが切れやすく、小物の旋盤部品に向きます。その反面、耐食性や溶接性はSUS304より劣ります。
• SUS316：モリブデンを約2%加え、塩化物などへの耐食性を高めた鋼種。薬液や海水環境、食品・医薬品機械で使われます。
• SUS316L：SUS316の炭素量を低く抑えた鋼種（Lはlow carbonの意味）。溶接部の粒界腐食が起こりにくく、溶接構造の配管部品や真空部品によく選ばれます。

マルテンサイト系（SUS410・SUS420J2・SUS440C）

焼入れによって硬くできる系統で、磁性があります。SUS410は13Cr系の基本鋼種、SUS420J2は刃物や耐摩耗部品、SUS440Cは炭素量が多く高硬度が得られるため、軸受やバルブシートなどに用いられます。耐食性はオーステナイト系より劣ります。焼入れ後は硬くなるため、焼入れ前に切削し、仕上げは研削で行うのが一般的です。

析出硬化系（SUS630）

SUS630は17-4PHとも呼ばれ、クロム・ニッケル・銅を含みます。固溶化熱処理の後に時効処理（比較的低い温度で保持して硬化させる処理）を行うことで、高い強度と耐食性を両立できます。時効処理による寸法変化が小さいため、高強度のシャフトや精密部品に使われます。時効後に仕上げ加工を行う場合は硬さが上がるため、工具選定に注意が必要です。

フェライト系・二相系

フェライト系はSUS430に代表される、ニッケルをほとんど含まない系統です。磁性があり、比較的安価で、厨房機器や建材に多く使われます。二相系（SUS329J4Lなど）はオーステナイトとフェライトの二相組織を持ち、強度と耐孔食性に優れるため、化学プラントや海水環境の部品に使われますが、切削は難しい部類に入ります。

鋼種比較表

※被削性・耐食性は鋼種間の相対的な目安です。

ステンレスの切削加工が難しい理由

加工硬化

オーステナイト系ステンレスは、刃物で削られた表面が塑性変形によって硬くなる「加工硬化」を起こしやすい材料です。切込みが浅すぎたり、刃先がこすれるだけの状態が続いたりすると、硬化した層を次の刃が削ることになり、工具摩耗が急速に進みます。

熱がこもりやすい

SUS304の熱伝導率は約16W/(m・K)と、炭素鋼の約3分の1程度しかありません。切削で発生した熱が材料側に逃げにくく、刃先に集中するため、工具寿命の低下や寸法の変化につながります。熱膨張係数も炭素鋼より大きいため、加工直後と冷えた後で寸法が変わる点にも注意が必要です。

構成刃先・工具摩耗

粘りの強い材料のため、切りくずが刃先に溶着して「構成刃先」（刃先に付着して成長する金属の塊）ができやすくなります。構成刃先が脱落すると刃先の欠けや仕上げ面の荒れを招きます。

切りくずが切れにくい

延性が高いため、切りくずが長くつながったまま排出されやすく、ワークや工具に絡みつきます。旋盤加工では仕上げ面のキズや自動運転の停止の原因になるため、切りくず処理の対策が欠かせません。

ステンレス切削加工のポイント

ステンレスを安定して削るためには、次のような点を押さえます。

• 切れ味のよい工具を選ぶ：すくい角の大きい刃形や、ステンレス用のコーティング・材種の工具を用い、こすらずに「切る」ことを優先します。
• 適切な切込みと送りを保つ：加工硬化層の下を削れる切込み・送りを確保し、同じ場所で刃先を空回りさせないようにします。
• クーラントを十分に供給する：刃先の冷却と潤滑、切りくずの排出を目的に、切削油剤を十分に当てます。
• チップブレーカで切りくずを分断する：送りや刃形を調整し、切りくずを短く分断して絡みを防ぎます。
• 剛性の高い段取り：びびり（振動）は加工硬化と仕上げ面の悪化を招くため、ワークの保持と工具の突き出し長さに配慮します。
• 温度を考慮した寸法管理：仕上げ前にワークの温度を落ち着かせ、測定環境の温度にも注意を払います。

耐食性の要件が厳しくない部品では、削りやすいSUS303を候補に入れるなど、設計段階の材料選定もコストに影響します。

加工後の処理（不動態化・電解研磨・バフ研磨）

• 不動態化処理：硝酸などの薬液で表面の鉄粉や汚れを除去し、不動態皮膜を整える処理です。加工中に付着した異物によるもらいさびを防ぎます。
• 電解研磨：電気化学的に表面をわずかに溶かして平滑にする処理です。微細な凹凸が減り、異物が付着しにくくなるため、半導体製造装置や食品・医薬品機械の接液部品で多く採用されます。
• バフ研磨：研磨材を付けた布や不織布で表面を磨き、光沢や所定の面粗さに仕上げる処理です。

いずれの処理も表面をわずかに除去することがあるため、はめあい部や精密寸法部は、処理後の寸法を見込んだ加工と事前の打ち合わせが重要です。

ステンレス部品の主な用途

• 食品充填・包装機械：ノズル、ローラー、ホッパー部品、シャフト
• 半導体・液晶製造装置：搬送部品、真空チャンバー部品、フランジ
• 化学・医薬品プラント：バルブ部品、配管継手、マニホールド
• 真空機器・分析装置：真空フランジ、ポート、ベローズ周辺部品

エヌテックのステンレス切削加工

加工実績の過半がアルミ・ステンレス

エヌテックは非鉄金属を中心とした精密機械加工を行っており、加工する材質の比率はアルミ・ステンレスで約55%を占めます。広島県福山市の本社工場と神奈川県相模原市の相模原工場で、NC旋盤10台超、複合加工機（INTEGREX）3台、立旋盤、マシニングセンタ（縦・横・5面加工）を使い分け、ステンレス部品を1個から数千個まで承ります。形状・材質によっては0.005mmレベルの精密加工にも対応します。

シャフト・フランジ・ノズルなど食品機械・装置部品

食品充填・包装機械向けのSUSノズルやローラー、半導体・液晶製造装置向けの搬送部品・真空部品など、装置メーカー様の図面に基づく部品加工を手がけています。長尺シャフトは丸物でφ350×2000mmまで、大径の丸物は立旋盤でφ800×400mmまでが加工サイズの目安です（→ シャフト加工のページ／長尺旋盤加工のページ）。

研磨・表面処理まで協力会社と一括対応

溶接・研磨・表面処理は、協力会社と連携して手配から管理までを一括で行います。材料調達から機械加工、外注工程、20℃恒温の検査室での三次元測定機による測定、専任検査員による出荷前検査までをまとめて管理します。溶接後に仕上げ加工を行うフランジ付き部品などもご相談ください（→ フランジ加工のページ）。

よくある質問

Q. ステンレスはなぜ切削加工が難しいのですか？

A. 加工硬化しやすいこと、熱伝導率が低く刃先に熱がこもること、粘りが強く構成刃先や長い切りくずが発生しやすいことが主な理由です。工具の選定、切込み・送り、クーラントの当て方を鋼種に合わせて調整することで、安定した加工が可能になります。

Q. SUS303とSUS304はどう使い分ければよいですか？

A. SUS303は硫黄を添加して削りやすくした鋼種で、加工コストを抑えやすい一方、耐食性と溶接性はSUS304より劣ります。溶接を伴う部品や接液・屋外で使う部品はSUS304、耐食性の要求が厳しくない小物部品はSUS303、という使い分けが一般的です。

Q. SUS316とSUS316Lの違いは何ですか？

A. SUS316Lは炭素量を低く抑えた鋼種で、溶接時の熱影響による粒界腐食が起こりにくい特長があります。溶接構造の配管部品や真空部品にはSUS316Lが選ばれることが多く、溶接しない切削部品ではSUS316でも問題ない場合があります。

Q. ステンレス部品は1個から依頼できますか？

A. はい。試作の1個から中量産の数千個まで対応しています。

Q. 電解研磨や不動態化処理もまとめて依頼できますか？

A. 協力会社と連携し、表面処理の手配から管理まで一括で対応しています。処理による寸法変化を見込んだ加工についても、図面をもとにご相談ください。

お問い合わせ

ステンレス部品の切削加工は、エヌテックにご相談ください。図面（または現物写真）に、鋼種・数量・希望納期を添えてお送りいただければ、加工方法と後工程の手配を含めてご提案します。表面処理や溶接を含む部品も、まとめてお問い合わせいただけます。