金属加工には様々な種類がありますが、その中で切る・削る・穴をあけるという加工を切削加工と呼びます。
この記事では、主要な切削加工であるフライス加工についての基礎知識をご紹介します。
フライス加工の基礎知識-製品例やアップカット・ダウンカットなども紹介
切削は、ものづくりの最初の工程で切り削る加工方法です。
「切る」工程と「削る」工程では加工方法や工具が大きく異なっています。切削加工の中の削る工程では主に旋削加工、フライス加工、穴あけ加工の3つの加工方法が存在します。
工具を取り付ける機械には、旋削用の旋盤、フライス加工用のマシニングセンタ、旋削もフライス加工も可能な複合加工機があります。
この記事ではこの中のフライス加工の基礎知識をご紹介します。
フライス加工の概要
フライス加工は、工具が回転する加工方法。マシニングセンタにフライス工具を取り付けて加工します。
工具検討時には、切込み角、突き出し長さ、カッター径、刃数、工具剛性、チップ材質を被削材などを踏まえて検討します。
また、切削条件は工具寿命に直接関わってくるため、設定時にはユーザーの求める生産性と工具寿命のバランスをとりながら検討していきます。
フライス工具の選定
フライス工具の選定では、まずはワークサイズ・加工タイプ・材質・加工数量などを検討し、続いて使用機械の機械制限（主軸・サイズ・トルク/動力・剛性）を確認して工具を選定します。
工具のタイプとして、平面フライス、肩削り、ランピング、溝加工などの加工内容に合った工具を選定していきます。
フライス工具の種類
フライス工具には、主に刃先交換式、ソリッド工具、ヘッド交換式の3つのタイプがあります。
刃先交換式：工具コストが安い・チップ種類が多い・加工精度はいまいち
ソリッド工具：加工精度良好・小径工具が豊富・コスト高
ヘッド交換式工具：コストと制度のバランスがいい・大径工具が少ない
この記事では、この3つの工具のうち刃先交換式工具の選定方法をご紹介します。
刃先交換式工具選定
90°カッター
メリット：汎用的・肩削り加工推奨
デメリット：長い突き出し時工具がビビりやす
45°カッター
メリット：正面フライス加工の一般推奨。バランスの取れた軸・径方向の切削力
デメリット：薄板加工時にワークがびびりやすい
丸駒カッター
メリット：高性能・多目的カッター・刃先頑丈
デメリット：切削抵抗が高い
カッター径の選定
加工幅の1.3倍が目安。
カッター径が小さすぎると加工できず、大きすぎると動力が上がる。
カッター径の計算方法
加工幅ae mm 、カッター径Dc mm
DC=1.3×ae
加工幅40ｍｍなら、40×1.3=52となるため、50mmの標準品を選ぶ
刃数の選定
刃数の選定では、コースピッチ、クロスピッチ、エクストラクロスピッチというのものがあります。
コースピッチ：刃数が少ない、低速・抵抗低い
クロスピッチ：刃数がやや多い、比較的高速
エクストラクロスピッチ：刃数が多い、高速・抵抗高い
不等ピッチ：振動抑
※アマゾンで購入できるフライスカッターはこちら
ダウンカット・アップカット
ダウンカットとアップカットは工具が材に当たるときの方向を示す言葉です。
ダウンカットは工具が材に向かって回転する切り方で、アップカットは材から工具が抜ける方向に回転する切り方です。
ダウンカット-切屑が厚い状態から加工が始まり薄くなる加工・工具寿命UP
アップカット-切屑が0から始まり厚くなる加工・工具寿命短い・加工精度高い
※超硬は引っ張りの力に弱いため、最後に引っ張られるアップカットでは寿命がダウンする。
鋼材と切削を詳しく知るなら
鋼材の特性や鋼材ごとの切削方法をより深く学びたいと思ったときにおすすめな本として、『元素から見た鉄鋼材料と切削の基礎知識』という本がおすすめ。
鋼材の特徴を詳しく解説しながら、その特性に適した加工方法を解説している本で、私もこの本を使って勉強しました。
切削について興味があるという場合には是非こちらの本を読んでみてください。
終わりに
この記事では、金属切削加工の主な加工方法である「フライス加工」について基礎知識をご紹介しました。
金属加工では切削工程は特に重要な工程ですので、工具は良いものを選定するのが重要。また、問題が発生した時には工具メーカーに相談するのがおすすめです。
※切削条件の決め方はこちら
※モーター回転数の計算方法はこちら
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