ベークライト3次元切削加工品｜精密マシニング加工

茶紙ベークライト（紙基材フェノール樹脂）を使用した3次元切削加工品の事例です。3次元CAD（STEP）をもとに加工プログラムを作成し、3軸マシニングセンターで凹凸・曲面を含む複雑形状を精密に削り出しています。ベークライトが持つ電気絶縁性・耐熱性・寸法安定性を活かし、治具・電気絶縁パーツ・検査装置部品などで活用される加工例をご紹介します。

この記事の要点

1. 茶紙ベークライト（紙基材フェノール樹脂）を使用した、3次元切削加工品の精密マシニング加工事例です。
2. 3次元CAD＋CAMを活用し、複雑形状の凹凸・曲面を高精度に加工しています。
3. フルバックカッター、フラットエンドミル、ボールエンドミルを使い分け、表面の仕上がり精度と寸法精度を両立しています。
4. ベークライトの耐熱性・電気絶縁性・寸法安定性を活かし、工業部品・絶縁部品など小ロットの精密部品に適しています。
5. ベークライト加工品の一覧ページ、フェノール樹脂（ベークライト）素材解説ページ

 

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ベークライト3次元切削加工の概要とポイント

本製品は、茶紙ベークライト（紙基材フェノール樹脂）を素材として、3軸マシニングセンターによる高精度切削加工で製作した特注部品です。お客様支給の3次元CADデータをもとに、CAMシステムでNCプログラムを作成し、工程ごとに基準面・外形・3D形状・穴加工を整理することで、安定した寸法精度と仕上がりを確保しています。

ベークライト（フェノール樹脂）は熱硬化性樹脂で、優れた電気絶縁性・耐熱性・寸法安定性を持つ一方、熱やクランプ条件によっては割れや反りが発生しやすい素材です。当社では、素材特性を理解した加工条件と治具設計により、精度・外観・加工効率のバランスを取った3次元切削加工を行っています。

ベークライト精密マシニング加工の工程ステップ

1. 3次元CADデータ解析 – 支給図面と3Dデータの照合、加工可否・精度要求の確認
2. CAMプログラム作成 – 加工順序・工具経路の最適化とシミュレーション
3. 素材準備・段取り – ベークライト板材の厚み確認、ワーク固定方法の検討
4. 表面加工（フルバックカッター） – 表面・裏面の平面仕上げと基準面出し
5. 外形加工（フラットエンドミル） – 輪郭切削による外形形状の創成
6. 3次元形状加工（ボールエンドミル） – R面や曲面の高精度3次元加工
7. 穴あけ加工（ドリル） – ザグリ穴・貫通穴の加工と穴位置精度の確保
8. バリ取り・糸面取り – 手作業によるエッジ処理、組付け性の確保
9. 寸法検査・品質確認 – 主寸法・重要部の検査と外観チェック

ベークライト切削加工で注意すべきポイント

• 切削熱対策 – 熱硬化性樹脂のため、過度な切削熱は寸法変化や変質の原因となります。適切な回転数・送り・切込みに加え、必要に応じてクーラントやエアブローを併用します。
• 工具選定 – 紙や布を基材とする積層構造のため、超硬工具やダイヤモンドコーティング工具を用いて、工具摩耗を抑えつつ安定した加工品質を維持します。
• クランプ方法 – 板材の反りや割れを防ぐため、均一な締め付けと適切な支持点が重要です。過度なクランプ力は欠け・割れの原因となります。
• 切削粉塵の管理 – ベークライト加工では細かい粉塵が多く発生するため、集塵装置による除去や作業環境の維持が欠かせません。
• 積層方向の考慮 – 荷重がかかる方向と積層方向の関係を考慮し、層間剥離や強度低下を防ぐ設計・加工を行います。
• 寸法精度管理 – 工程途中での測定と工具摩耗の管理により、最終的な寸法精度を安定させます。

本製品で使用したベークライト（フェノール樹脂）について

本製品には紙基材フェノール樹脂（茶紙ベークライト、PL-PEM）を使用しています。ベークライト（Bakelite）は、1907年に化学者レオ・ベークランドによって開発された、世界初の完全合成プラスチックとして知られています。フェノールとホルムアルデヒドを原料とする熱硬化性樹脂で、一度硬化すると再び溶けない特性を持ち、産業用途で長く利用されてきました。

ベークライトには、基材の違いにより複数のバリエーションがあります。

• 紙基材フェノール樹脂（紙ベークライト） – 本製品で使用。優れた電気絶縁性とコストパフォーマンスを両立。茶色・黒色が一般的です。
• 布基材フェノール樹脂（布ベークライト） – 紙基材よりも高い機械的強度と耐衝撃性を持ち、ギアや軸受けなど機械的負荷の高い部品に使用されます。
• ガラス基材フェノール樹脂 – 非常に高い機械的強度と寸法安定性を持ち、高精度電子部品や絶縁板に用いられます。

詳しい素材特性や種類については、フェノール樹脂(ベークライト,PF)の詳細情報ページをご覧ください。

ベークライト（フェノール樹脂）の特性と優位性

• 優れた電気絶縁性 – 体積抵抗率10¹²～10¹⁴ Ω・cmという高い絶縁性能を持ち、電気・電子部品の絶縁材料として適しています。
• 高い耐熱性 – 連続使用温度約130℃、短時間耐熱温度150～180℃と、熱可塑性樹脂と比較して優れた耐熱性を発揮します。
• 優れた寸法安定性 – 熱硬化性樹脂であるため、温度変化や経時変化による寸法変動が少なく、精密部品に向いています。
• 良好な機械的強度 – 曲げ強さ・圧縮強さともに構造部品として十分な値を持ち、絶縁部品＋構造部品として利用できます。
• 切削加工性の良さ – マシニングセンターや旋盤による切削加工に適しており、金型レスで複雑形状の精密加工が可能です。
• 良好な耐薬品性 – 多くの溶剤や弱酸・弱アルカリに対して安定しており、幅広い環境で使用できます。
• 経済性 – 高性能でありながら比較的安価で、コストパフォーマンスに優れた素材です。

ベークライト（紙基材フェノール樹脂）の主要特性

以下は紙基材フェノール樹脂（PL-PEM）の代表的な物性値です。設計・素材選定時の目安としてご活用ください。

物性項目	単位	代表値	測定方法
密度（比重）	g/cm3	1.31～1.35	JIS K 7112
曲げ強さ（LW方向）	MPa	120～200	JIS K 7171
曲げ強さ（CW方向）	MPa	110～180	JIS K 7171
曲げ弾性率	GPa	6～9	JIS K 7171
圧縮強さ	MPa	150～200	JIS K 7181
体積抵抗率	Ω・cm	1012～1014	JIS K 6911
絶縁破壊強さ	kV/mm	15～25	JIS K 6911
連続使用温度	℃	約130	JIS K 6911（130℃、2h加熱後異常なし）
線膨張係数	×10-5/℃	2～4	JIS K 7197
ロックウェル硬度	Mスケール	110±10	JIS K 6911
アイゾット衝撃強さ	J/cm	0.21～0.40	JIS K 7110

※上記数値は代表値であり、保証値ではありません。実際の値は製造ロットや測定条件により変動する場合があります。

ベークライト・他樹脂素材・金属素材との比較表と優位性分析

ベークライトの特性を他の代表的な樹脂素材・金属素材と比較すると、電気絶縁性・耐熱性・コストバランスに優れた素材であることが分かります。

特性項目	ベークライト (紙基材PF)	ガラスエポキシ樹脂 (G10 / FR4)	ポリアセタール (POM)	アルミニウム (A5052)	ステンレス (SUS304)
密度（g/cm3）	1.31～1.35	1.7～2.0	1.42	2.68	7.93
引張強さ（MPa）	80～120	300～450	62～70	210～220	520以上
電気絶縁性	◎ 優秀	◎ 非常に優	○ 良好	× 導電体	× 導電体
連続使用温度（℃）	約130	約130～180	90～100	200以上	450～600
切削加工性	◎ 優秀	△～○ 中程度	◎ 優秀	○ 良好	△ やや難
寸法安定性	◎ 優秀	◎ 優秀	○ 良好	◎ 優秀	◎ 優秀
コスト（指数）	1.0（基準）	1.5～2.5	1.5～2.0	2.0～3.0	4.0～5.0
汎用性	◎ 高い	○ 中～高	◎ 高い	○ 良好	◎ 高い
加工品事例	ベークライト加工品事例	ガラスエポキシ樹脂加工品事例	ポリアセタール加工品事例	–	–

比較表から見るベークライトの優位点

電気絶縁用途での優位性 – 金属素材では実現できない高い絶縁性能（10¹²～10¹⁴ Ω・cm）を持ち、電気・電子部品の絶縁材として最適です。POM素材（ポリアセタール）よりも高い絶縁性を発揮します。

樹脂素材の中でも高い耐熱性 – 連続使用温度約130℃は、一般的な熱可塑性樹脂（POMの90～100℃）を上回り、高温環境下での安定した使用が可能です。

軽量かつコストバランス良好 – 金属と比べて大幅に軽量で、加工性も良いため、総コストを抑えつつ必要な強度・絶縁性を確保できます。

切削加工で金型レス対応 – マシニングセンター加工や旋盤加工との相性が良く、金型を製作せずに短納期・小ロットでの部品製作に向いています。

ベークライト（フェノール樹脂）の長所と短所

評価項目	長所（メリット）	短所（デメリット）
電気特性	優れた電気絶縁性、高い絶縁破壊強度（15～25 kV/mm）	湿度条件によっては絶縁性が低下する場合があります
熱特性	高い耐熱性（連続使用温度約130℃）、優れた難燃性	熱硬化性のため再成形・リサイクルが困難
機械特性	高い機械的強度と寸法安定性、低い線膨張係数	衝撃に対してやや脆く、積層方向で強度差があります
加工性	切削加工性に優れ、金型不要で精密加工が可能	加工時に粉塵が多く発生し、工具摩耗もやや大きい
化学特性	良好な耐薬品性・耐油性を持ち、多くの溶剤に対して安定	強アルカリには弱く、用途によっては素材選定に注意が必要
経済性	比較的安価で入手性も良く、コストパフォーマンスが高い	高機能グレードでは価格が上昇する場合があります
その他	吸湿性が比較的低く、長期的な寸法安定性に優れます	紫外線により変色する場合があり、意匠性重視の用途には不向きな場合があります

ベークライト加工でよくあるトラブルと当社の対策

ベークライト加工では、素材特性を理解したうえで条件設定・治具設計を行うことが重要です。当社では、過去の実績に基づくノウハウで、下記のようなトラブルを未然に防ぐ・最小化する取り組みを行っています。

トラブル	主な原因	当社の対策
エッジ欠け・チッピング	切削条件の不適切、工具摩耗、素材の脆性	最適な切削条件設定と鋭利な工具の使用、仕上げ加工での低送り対応、手仕上げによる糸面取りでエッジ欠けを抑制します。
寸法不良・反り	切削熱、クランプ応力、工具摩耗による寸法変化	切削条件とクランプ方法の最適化、必要に応じたクーラント使用、各工程での寸法測定により反り・寸法変化を抑えます。
表面粗さ不良	工具刃先の状態、切削条件、積層面のめくれ	仕上げ用の新しい工具の使用や、積層方向を考慮した工具経路設定により、安定した表面粗さを実現します。
層間剥離	過大な切削抵抗、積層面に平行な応力、不適切な工具選定	積層方向を考慮した加工方向や切削抵抗の低い条件・工具形状を採用し、段階的な加工で層間剥離を抑えます。
穴加工の精度不良	ドリルの振れ、切削熱、工具摩耗	センタドリルによる位置決め、段階的な穴あけ、必要に応じたリーマ仕上げにより、穴径・位置精度を確保します。
工具摩耗の進行	研磨材としての紙・布基材、切削熱、工具材質の不適合	超硬工具やダイヤモンドコーティング工具の採用と、工具交換タイミングの管理により、寸法変化と仕上げ品質の低下を防ぎます。

ベークライト加工でお困りの点がございましたら、お気軽にご相談ください。豊富な加工実績を持つ当社の技術スタッフが、用途・精度・コスト条件に合わせた最適な加工方法をご提案いたします。

電話での問い合わせは 0553-33-6927 まで

当社のベークライト加工が活躍する分野

ベークライト（フェノール樹脂）の電気絶縁性・耐熱性・寸法安定性と、当社の切削加工技術を組み合わせることで、以下のような分野で多くの精密部品を製作しています。

主な加工実績分野

• 電気・電子機器分野： 絶縁スペーサー、端子台、ソケット部品、スイッチ筐体、コネクタ部品、配電盤用絶縁板 など
• 産業機械・設備分野： 絶縁治具、検査治具、位置決め治具、高温環境用絶縁部品、摩耗部品 など
• 自動車・輸送機器分野： 電装部品用絶縁材、センサーブラケット、高温環境用絶縁部品 など
• 半導体製造装置分野： ウェハーキャリア、治具部品、絶縁スペーサー、高精度位置決め部品 など
• 試作・開発分野： 製品開発用試作部品、機能評価用サンプル、1個からの小ロット対応の試作部品
• その他特注精密加工： 医療機器・分析装置・計測機器向けの高精度な絶縁部品・構造部品 など

当社では、金型不要の切削加工により、小ロット・短納期での部品製作が可能です。1個からの試作にも柔軟に対応し、お客様の製品開発や設備改善をサポートいたします。

ベークライト加工に関するよくある質問（FAQ）

Q1. ベークライト（フェノール樹脂）の加工精度はどの程度まで可能ですか？

A1. 当社では高精度マシニングセンターを使用することで、公差±0.05mm～±0.02mmでの加工が可能です。ベークライトは熱硬化性樹脂で寸法安定性に優れているため、温度変化による寸法変動も少なく、精密部品の製作に適しています。本ページでご紹介している製品でも、3次元CADデータを活用したCNC加工プログラムにより、複雑な3次元形状を精密に仕上げています。

Q2. ベークライト加工時の切削条件はどのように設定していますか？

A2. ベークライトは熱硬化性樹脂のため、切削熱の管理が重要です。当社では素材特性に応じて切削速度・送り速度・切込み量を最適化し、工具摩耗を抑えながら良好な表面仕上げを実現しています。また、超硬工具やダイヤモンドコーティング工具を使用することで、切削抵抗を低減し、安定した加工品質を確保しています。

Q3. 図面データはどのような形式で受け取ることができますか？

A3. 3次元CADデータ（STEP、IGES等）の受け取りが可能です。2次元CADデータ（DXF、DWG等）にも対応しています。もちろん、メールでPDFファイルをご送付いただくことや、Faxで図面をいただくことも可能です。3D形状の製品の場合、3次元データをご支給いただくことで、正確な加工プログラム作成とリードタイム短縮につながります。

Q4. ベークライトと他の樹脂素材との使い分けはどう判断すればよいですか？

A4. 電気絶縁性と耐熱性が重要な用途ではベークライトが最適です。一方、耐衝撃性や透明性が求められる場合は、ポリカーボネートやアクリルなどの熱可塑性樹脂をお勧めします。当社では用途・使用環境・数量に応じて、最適な素材選定のご提案が可能ですので、お気軽にお問い合わせください。

Q5. 小ロット生産や試作品製作にも対応していますか？

A5. はい、対応しています。1個からの試作品や少量多品種の部品にも柔軟に対応しています。マシニングセンターやNC旋盤による切削加工を基本としているため、金型不要で短納期対応が可能です。

Q6. ベークライト加工品の表面仕上げはどの程度まで可能ですか？

A6. 切削加工のみでRa 3.2μm以下の表面仕上げが標準的に可能です。用途によってはバフ研磨加工により、さらに滑らかな表面仕上げにも対応できます。本ページの製品は表面処理なしの切削面ですが、写真のとおり非常に滑らかな仕上がりとなっています。

Q7. 納期はどの程度かかりますか？

A7. 加工内容や数量によって変わりますが、標準的な部品であれば5～7日程度が目安です。お急ぎの場合は工程調整により短納期対応が可能な場合もありますので、まずはご相談ください。3次元CADデータをご提供いただくことで、プログラム作成時間の短縮にもつながります。

Q8. 加工後の品質保証や検査体制はどうなっていますか？

A8. すべての加工品に対して寸法検査と外観検査を実施しています。ご要望に応じて検査成績書の添付や、材料証明書のご用意も可能です。社内の品質管理体制により、安定した品質の製品を継続的にお届けします。

Q9. ベークライトの紙基材と布基材の違いは何ですか？

A9. 紙基材ベークライト（紙ベークライト、PL-PEM）は電気絶縁性に優れ、コストパフォーマンスが良好です。一方、布基材ベークライト（布ベークライト、PL-FLE）は紙基材よりも機械的強度と耐衝撃性が高く、負荷の大きい機械部品に適しています。本製品では茶色の紙基材ベークライトを使用していますが、用途に応じて最適な基材をご提案いたします。

Q10. ベークライトは食品に接触する用途に使用できますか？

A10. 一部のグレードでは食品衛生法に適合しているものもあり、食品接触用途に使用される事例もあります。ただし、温度条件・接触時間・食品の種類などにより適否が異なるため、具体的な条件を確認のうえで素材選定を行う必要があります。

Q11. マシニングセンター以外の加工方法にも対応できますか？

A11. はい、対応しています。マシニングセンター加工以外にも、旋盤加工、フライス加工、穴あけ加工、タップ加工（ねじ切り加工）など各種機械加工に対応可能です。また、バリ取り・糸面取り・研磨などの仕上げ加工も一貫してお任せいただけます。

Q12. ベークライト加工での最小加工可能サイズはどの程度ですか？

A12. 形状にもよりますが、数mm角程度の小型部品から対応実績があります。ただし、ベークライトは脆性材料であるため、極小部品では形状・厚み・公差によっては制約が生じる場合があります。具体的な図面や仕様をご提示いただければ、加工可否や注意点を含めてご案内いたします。

お問い合わせから納品までの流れ

お客様からのお問い合わせから製品納品まで、スムーズで分かりやすい流れで対応いたします。

1. お問い合わせ・図面受領 – お問い合わせメールフォームまたはお電話（0553-33-6927）でのご相談、CADデータ・図面の受領
2. 技術検討・仕様確認 – 加工可能性の検討、材質・精度・数量などの条件確認、必要に応じた代替案のご提案
3. お見積もり作成・提出 – 加工費・材料費・納期を含む見積書の作成・ご提示
4. ご発注・正式受注 – お見積もりご承認後、注文書の受領と製作スケジュールの確定
5. 材料手配・加工準備 – ベークライト素材の手配、CAMプログラム作成、段取り・治具準備
6. 加工実行 – マシニングセンターによる精密切削加工、各工程での品質管理
7. 検査・品質確認 – 寸法検査・外観検査の実施、必要に応じて検査成績書の作成
8. 梱包・出荷・納品 – 適切な梱包での出荷、指定場所への納品、納品書・検査成績書のご提出

まとめ

ベークライト（フェノール樹脂）の精密マシニング加工は、優れた電気絶縁性・耐熱性・寸法安定性を活かした精密部品製作に大きな強みを持つ加工方法です。当社では、長年の加工経験と最新設備により、お客様のご要望に合わせた高品質なベークライト部品を製作しています。

本ページでご紹介したように、3次元CADデータを活用したCNC加工と、フルバックカッター・各種エンドミル・ドリルなどの適切な工具選定により、複雑な3次元形状でも表面品質と寸法精度を両立した加工が可能です。ベークライトの特性を踏まえた治具設計・切削条件の最適化により、安定した品質での小ロット生産・試作品製作に対応しています。

ベークライト加工に関するご質問やお見積もりのご相談がございましたら、下記よりお気軽にお問い合わせください。用途・仕様・数量に応じて、最適な加工方法や素材選定をご提案いたします。

電話での問い合わせは 0553-33-6927 まで

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