CNC加工による時計ケースの製造工程

CNCは単一の作業ではなく、一連の意思決定の連鎖である

時計のケースは、穴や曲線が施された単純な金属塊のように見えます。しかし、CNC加工においては、互いに参照し合う一連の意思決定の積み重ねです。素材の初期サイズ（ブランクサイズ）によって、削り取る必要のある材料の量が決まります。治具（ワークホルディング）によって、切削中に部品が安定して保持されるかどうかが決まります。工具の移動経路（トールパス）によって、壁の厚さ、角のR形状、および仕上げ工程で残る作業量が決まります。加工工程の順序によっては、重要な寸法を部品がまだ剛性を保っている段階で早期に加工するか、あるいは部品の剛性が低下した後に後工程で加工するかが決まります。

加工順序が誤っていると、各工程での切削はすべて合格しても、最終的な寸法がずれてしまうことがあります。そのため、経験豊富なCNC加工チームは、工作機械に触れる前にあらかじめ加工順序を計画します。荒加工では材料の大部分を除去し、中間加工で部品を公称寸法に近づけ、仕上げ加工で公差を確保します。ケースの特徴的な穴（ドリル穴・タップ穴）の加工は、主なポケット加工の後に行うことが多く、これは穴を加工する前に部品の剛性が低下してしまうのを防ぐためです。この加工順序は目立たない作業ですが、部品ごとの一貫性を左右する重要な要素です。

治具が決めるものこそ、主軸以上に多い

機械の仕様は注目されがちですが、寸法誤差の多くは治具に起因します。ケースは単純な立方体ではありません。曲面の側面、ラグの下面、ケースバック座面など、部品を歪めずに確実に保持する必要がある箇所が多数あります。治具の締付けが強すぎるとケースが変形し、加工後に元の形状に戻って、工具のパスが正しくても寸法がずれてしまうことがあります。

ケース加工における感度低下の一例です。ステンレス鋼製のケースを長時間連続加工した際、ラグ穴の位置が徐々に上限値寄りにずれていきました。カッターの摩耗は確認されず、工具パスも変更していませんでした。原因は、加工中に治具にわずかな偏心（ランアウト）が生じ、工程間での部品の装着状態が変化したことでした。対策として、治具の点検、加工開始前の再センター出し、および所定の加工間隔でのインプロセスゲージによる測定を導入しました。主軸には問題がなく、原因はあくまで治具でした。

工具パスと壁厚が、ケースの手触りを決める

時計のケースには、薄い部分と厚い部分が混在しています。工具のパスは、この厚みの違いを考慮する必要があります。薄い壁に強い切削荷重をかけると、部品がたわんでしまい、そのたわみが後に波状の表面や公差から外れた寸法として現れます。一方、軽い切削では加工時間が長くなりますが、壁の厚みをより正確に保つことができます。ここで重要なのは加工速度ではなく、切削中に部品がどれだけ変形（移動）するかです。

コーナーのR形状も工具パスを決定する際の重要な要素です。鋭角な内角には小さな工具が必要ですが、小さな工具ほどたわみやすくなります。一方、大きなR形状なら工具が安定して回転できますが、ケースの外観が変わってしまいます。設計意図と工具パスは一致している必要があります。両者が食い違った場合、加工チームは仕上げ工程でコーナーを修正するか、図面と異なる形状のまま受け入れるしかありません。

ケースにおいて重要な公差

ケースのすべての寸法に同じ注意を払う必要はありません。一部の寸法は、他の部品との適合性を左右するため、厳密な公差が求められます。一方、外観に関係する寸法は、やや緩い公差でも問題ありません。クロノメーター審査仕様における一般的な公差は約±100 μmですが、特に重要な適合部では、±0.05 mmまたはそれより厳しい公差が要求されることがあります。

この表は順位付けではありません。機能を制御する寸法公差と外観を制御する面を、ケース図面で明確に分けるべき理由を示しています。重要な機能寸法は厳密に守られ、一方で外観に関する許容範囲が若干広くても、そのケース部品は通常、外観は完璧だが機能寸法がずれてしまったものより優れた部品です。

表面仕上げは、研磨ホイールではなく切削工具から始まる

研磨によって外装ケースの高級感を演出することは可能ですが、切削工程で生じた波打ちのような表面欠陥を修正することはできません。光沢仕上げされた側面は光を反射するため、その下にあるわずかな凹凸もすべて強調されてしまいます。荒加工時の工具痕、治具によるわずかな平らな箇所、あるいは不安定な切削によるびびり痕などは、ブラシ仕上げでは目立たないものの、光沢仕上げでは明確に浮かび上がることがあります。仕上げ担当チームがこうした欠陥の一部を除去することは可能ですが、除去作業自体が形状を変化させることになるため、再度寸法検査を行う必要があります。

そのため、CNC機械加工チームでは、表面仕上げを単に研磨工程だけに依存するのではなく、工具パス全体に組み込んで計画します。段階的な仕上げ（セミフィニッシュ）工程で一定のスカラップ高さを残すことで、研磨担当者は予測可能な出発点から作業を始められます。また、安定した送り速度で行う最終仕上げ（フィニッシュ）工程では、びびり痕が少なくなります。もちろん研磨工程も重要ですが、切削工程が十分に機能してこそ、その効果が最大限に発揮されるのです。

すべてのCNCケース製造工程に必須の検査ポイント

CNC加工によるケース製造では、複数の工程で検査を実施する必要があります。入荷検査では、素材の形状（ブランク寸法）、材質等級、および状態を確認します。工程内検査では、部品がまだ修正可能な段階で寸法のばらつき（ドリフト）を早期に検出し、是正措置を講じます。出荷検査では、完成したケースが図面仕様および外観基準を満たしていることを最終的に確認します。これらの検査をすべて最終工程の1回のチェックに統合すると、不具合の見逃し率（エスケープレート）が高まってしまいます。

1. 入荷検査：材質証明書、ブランク寸法、硬度または状態

2. 工程内検査：機械加工後の重要寸法、肉厚、穴位置

3. 出荷検査：最終寸法、ねじゲージ検査、制御された照明下での目視検査

CNC加工において、最も注目すべきは加工中の段階です。フライス加工中に寸法がずれても、研磨前に修正できます。壁の厚みがわずかに薄くても、ケースの仕上げ前に検出できます。小ロットでも大ロットでも、同じ厳格な検査体制を適用します。小ロットでは、セットアップや金型などのコストが少ない部品数で割り勘されるため、単価が高くなります。これは価格の勾配であり、品質基準の違いではありません。

バリーバ社は、文字盤、ケース、ブレスレット、バックルといった各部品レベルで製造を行っており、特に時計ケースの生産では、CNCフライス加工、プレス成形、自動研磨、寸法検査に加え、入荷時・加工中・出荷前の各段階で複数回にわたる検査を実施しています。作業工程は役割ごとに分離されており、CADファイルへのアクセスも職務権限に基づいて制御されています。CNC加工による時計ケース開発をご検討中のブランド様は、当社チームまでケースの仕様、公差要件、検査ポイントなどについてお気軽にお問い合わせください。