試作人基礎講座

こんにちは！本日は、NCプログラミングを行うための基礎となるフライス盤について記事にしました。
製造業の方には当たり前の話となりますが、是非ご覧ください♪

フライス盤とは

回転する主軸にフライスという刃物を取り付け、バイスなどに固定された素材を削って加工物を作り出す機械をフライス盤と言います。
回転する素材に固定した刃物を押し当てて加工する機械を旋盤、回転する刃物に固定した素材を削って加工する機械がフライス盤です。

フライス盤の種類

主軸の向きによる種別と主軸やテーブルの移動方向による種別に分類されます。
市場に出回っているフライス盤の8割を立型フライス盤が占め、一般的にフライス盤と言えば立型のフライス盤を指します。

主軸の向きによる種別
①立型フライス盤

主軸が地面に対して垂直(下向き)のフライス盤を立型フライス盤といい、立方体素材などの平面加工、R面加工に適しています。

②横型フライス盤

主軸が地面に対して水平(横向き)のフライス盤を横型フライス盤といいます。
溝入れや切断加工に適しています。

③万能フライス盤

立型・横型フライス盤の基本機能に加え、テーブルが水平方向へ回転するフライス盤を万能フライス盤と言います。
主軸が180度動く立横兼用の万能フライス盤もあります。
フライス盤の加工機能に加え、歯車やドリルなどの複雑な加工が可能です。

移動方向による種別
①ヒザ型フライス盤

テーブルの下にニー(膝)と呼ばれる上下運動する柱があります。
主軸は固定され、テーブルが、上下、左右、前後に動きます。
目線の高さで加工できるため視認性が良く、軽い素材の加工や加工と測定を繰り返す細かい作業に適しています。

②ラム型フライス盤

主軸が前後に移動する仕組みのことをラムと言います。
ラム型フライス盤では、主軸が前後に動き、テーブルが上下左右に動きます。

③ベッド型フライス盤

主軸が上下に動き、ベッドが前後左右に動きます。
このベッド型フライス盤が剛性が最も強く、大量生産に向いています。

フライス盤(立型)の構成

主軸頭

工具を回転する主軸やモーター、回転速度の変速機を備えている部分を主軸頭といいます。

主軸

素材に旋削回転を与える軸を主軸と言います。
主軸の回転速度はRPMという単位で表します。
フライス盤では、主軸にフライスという工具を取り付け、回転を与えて素材を切削します。

コラム

コラムとは、フライス盤本体を構成する柱のことです。
主軸駆動や送りの機構などを内蔵します。

サドル

テーブルを支える台をサドルと言います。
ベッドやニーの案内面上を移動します。

ベッド(ベッド型フライス盤)

ベッド型のフライス盤にはサドルの下にベッドがあり、フライス盤全体を支える台です。

ニー(ヒザ型フライス盤)

ヒザ型フライス盤にはサドルの下にニーがあり、コラムの案内面に沿って上下移動します。

フライスの種類

　

JISで定められた規格では、フライス盤に取り付ける工具のタイプは、「ボアタイプ」と「シャンクタイプ」の2通りがあります。
ボアタイプとは、平フライスや正面フライスのように中央に穴があり、アーバというツール保持具を介してフライス盤に取り付けます。
シャンクタイプとは、エンドミルのように棒状のタイプで、切刃の反対側をツールチャックというツール保持具を介してフライス盤に取り付けます。
ツールチャックは、コレットチャックや単にコレットとも呼ばれます。

正面フライス

円盤状で側面に切刃を持ったボアタイプの切削工具です。
立型フライス盤で正面フライス削りを行う基本的なフライスで、フェイスミルとも呼ばれています。
フライス本体のボディー部分と刃先(チップ)からなるスローアウェイタイプが主流で、切削能力が悪くなったら、刃先のチップを交換することで何度でも繰り返し使用できます。

平フライス

円筒状で外周に切刃を持ったボアタイプの切削工具です。
平フライスは横型フライス盤で使用するもので、平フライス削りを行う基本的なフライスです。
プレーンカッターともいいます。
しかし平面加工においては立型フライス盤の正面フライスやエンドミルを使った方が効率が良く、最近では平フライスはあまり使われることはありません。
平フライスの工具自体もあまり販売されていません。

側フライス

円盤状で外周と両側面に切刃を持ったボアタイプの切削工具です。
側(がわ)フライスはサイドカッターとも呼ばれ、刃の形状によって、普通刃、荒刃、千鳥刃といったタイプがあります。
溝削り、段削り、側面削り加工に使用します。
特に深溝を削る場合には横型フライス盤で側フライスの使用が最適です。
千鳥刃側フライスは、切刃が左右交互のネジレ角をもつ切削性に優れたサイドカッターで、重切削加工に適しています。

角フライス

側フライスと同様に外周に切刃を持ちますが、切刃に角度がついたものが角フライス、別名アングルカッターです。
メーカーによっては、アングルフライス、アンギュラーカッターの呼び方があります。
横型フライス盤でV溝加工や立型フライス盤でアリ溝加工といった用途で使用します。

切れ刃の2か所で同時切削し、主に溝加工で使用します。
切刃2か所の内、1か所だけに角度がついたものを片角フライスやシングルアンギュラーカッターといい、アリ溝加工で使用します。
切刃の2か所に角度がついたものをダブルアンギュラーカッターといい、等角と不等角のタイプがあります。
ダブルアンギュラーカッターは、主にV溝加工に使用します。

歯切り用フライス

インボリュート歯車の歯を作成するための切削工具で、インボリュートギアカッターともいいます。
切刃がインボリュート曲線(少し丸みを帯びた歯)となっています。

エンドミル

ドリルに似た外観を持ち、先端の側面にある切刃で切削加工するフライスをエンドミルといいます。
外周削りから曲面削り、穴加工、溝加工ができます。
工具材料は高速度工具鋼が使われており、最近では先端のチップを交換できるスローアウェイチップ式のエンドミルも発売されています。
エンドミルの形状はJIS規格でシャンクタイプに分類されています。
エンドミルにはいくつかの形状が存在しますので、主なタイプをご紹介します。

2枚刃エンドミル

エンドミルの刃先が2枚刃となっているのが2枚刃エンドミルです。
2枚刃の最大の特徴は、切粉の排出性に優れていることです。
切粉が大量に出る荒削りでは、多枚刃より2枚刃エンドミルの方が切削性が良いでしょう。
その反面、2枚刃エンドミルは中心軸が細くなるため多枚刃よりも剛性が弱く、工具のたわみが発生しやすいです。
溝加工で直角度がシビアな精度を求められる場合は多枚刃の方が適しています。

3枚刃エンドミル

刃先の枚数が3枚のエンドミルです。
3枚エンドミルなどの奇数刃は、刃の対角線上に刃がないため、びびりが発生しにくい構造となっています。
切り屑の排出性能は、2枚ほどではないですが4枚以上の多刃よりも優れています。
2枚刃と多刃のどちらの欠点も補ったいいとこ取りで、外周削りや溝加工も適応します。

多刃エンドミル

刃先の枚数が4枚以上のエンドミルです。
エンドミルは歯数が増えるにしたがって剛性が強くなりますので、工具のたわみが発生しにくく、精密切削や仕上げ加工に適しています。
デメリットとしては、刃先の枚数が多いとチップポケットという切粉の逃げ口が小さいため、排出性能は良くないといったところです。
荒削りは枚数の少ないエンドミルを使い、仕上げに多刃のエンドミルを使うのが一般的です。

テーパーエンドミル

外周刃が先細り形状のタイプをテーパーエンドミルと言います。
切刃に傾斜角があるため、角度のついた溝加工(リブ加工)に適しています。

ボールエンドミル

底刃が半球状になっているエンドミルがボールエンドミルです。
マシニングセンタやNCフライス盤のスピンドルに取り付け、金型の切削加工など三次元加工で使用されます。
テーパーエンドミルの底刃が半球状のテーパーボールエンドミルというものもあります。

スクエアエンドミル

底刃に角度のあるエンドミルがスクエアエンドミルです。
外周刃を使った側面加工や底刃を使った平面加工に適応し、荒削りから仕上げ加工まで使用できます。
スクエアエンドミルの刃先は、ピン角とアタリ付きの2種類があります。
ピン角タイプはコーナー部の切削能力が高いですが、刃がかけやすく、アタリ付きタイプは刃がかけにくいですが、ピン角ほど切れ味はよくないといった特性があります。
素材が硬度の高いものならアタリ付き、硬度が高くなければピン角など、素材に応じて使い分けが必要です。

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