フライス加工 は、CNC製造における最も基本的で重要な加工作業のひとつである。基準面、組立面、機械部品上の大きな平らな領域を生成するために広く使用されています。フェースフライス加工の安定性と品質は、加工精度を左右するだけではありません。 表面仕上げ のみならず、その後に続くすべての加工の寸法精度と工程の信頼性に直接影響します。フェースミル加工の原理、ツーリングシステム、材料別戦略、プロセス制御方法を体系的に理解することは、高い効率と安定した品質を目指す現代の機械加工には不可欠です。
フライス加工とは？
正面フライスの定義と基本概念
フェースフライス加工は、カッターの軸がワーク表面に対して垂直なフライス加工です。カッタの表面と外周の両方にある切れ刃が材料除去に参加し、平らな表面を作り出します。面削りは、エンドミルを使用した面削りと比較して、高い材料除去率、優れた加工面の均一性、安定した平坦度制御を実現するため、大面積の平面加工や基準面生成に適した加工方法です。
正面フライスの基本切削原理
正面フライス加工では、複数のチップが同時に加工物に噛み合います。切削力が軸方向と半径方向に分散されるため、切削の安定性と生産性が向上します。フェースミル加工は、一回転で複数のエッジが切削するため、非常に効率的ですが、カッタの振れ、チップの高さのばらつき、機械の剛性の影響を受けやすいという欠点もあります。安定した加工結果を得るには、バランスのとれたカッターシステムと安定した加工条件が不可欠です。
正面フライス加工の主な種類
従来のフェースフライス加工： ほとんどの機械部品において、安定した切削条件、幅広い適用性、信頼性の高い表面生成を重視し、汎用的な平面加工に使用される。
高送りフェースフライス 非常に小さな切り込みと非常に高い送り速度で高い生産性を実現し、特に金型や大きなキャビティでの荒加工に適しています。
重負荷フェースフライス加工： 工具強度、システム剛性、安定した負荷能力を重視し、鋳造品や鍛造品の大物除去用に設計されています。
仕上げ面フライス加工： よりシャープな形状とより精密なカッタシステムを使用して、仕上げ面と平坦度を最適化し、平面加工の最終工程として適用されることが多い。
高速フェースフライス アルミニウムや金型産業で一般的で、高い主軸回転速度と軽い切削パラメータを組み合わせることで、生産性と良好な表面品質を両立させている。
正面フライスカッターの種類
刃先交換式フェースミル 最も広く使用されているタイプで、柔軟なインサート交換、優れた経済性、幅広い材料適応性を提供する。
超硬ソリッドフェースミル 主に小径、高速加工、高精度仕上げ加工に使用され、優れた剛性と低振れを実現。
PCDフェースミル 主にアルミニウム合金、非鉄金属、一部のプラスチックに使用され、極めて長い工具寿命と優れた仕上げ面精度を提供する。
CBNフェースミル 主に焼入れ鋼や高硬度材の仕上げ加工に使用され、高い機械安定性が要求される。
45°、75°、90°フェースミル： 異なる進入角度は、切削力の方向、安定性、ショルダー能力に影響するため、用途と機械の能力に基づいて選択する必要がある。
正面フライス加工の利点と限界
メリット
フェイスミル加工は、高い材料除去率、優れた表面均一性、良好な平面度制御、大量生産における部品あたりの有利なコストを提供します。大きな平面と機能的な基準面を生成する最も効率的な方法です。
制限事項
正面フライス加工には、優れた機械剛性、安定した固定具、正確なカッターシステムが必要です。変形や振動が致命的な問題となる可能性のある、非常に小さく、薄く、柔軟性の高い部品には、必ずしも適していません。
被削材の違いによる工具材料の選択（百科事典版）
素材と工具のマッチングは、安定した正面フライス加工の核心です。被削材の硬度、靭性、熱伝導性、接着傾向、弾性は、チップのグレード、コーティング、形状を直接決定します。
アルミニウム合金: アルミニウムは、エッジが蓄積しやすく、切りくずが付着しやすい。カッタは、すくい角が大きく、鋭利で高度に研磨 された切れ刃を使用する必要がある。非コーティングの超硬またはDLCコーティングのチップが望ましい。大量生産や鏡面加工には、PCDフェースミルを使用すると、優れた仕上げ面と非常に長い工具寿命が得られます。
ステンレス鋼: ステンレス鋼は加工硬化しやすく、熱伝導率が低い。インサートは、靭性と耐熱性を重視しなければならない。安定した刃先処理を施したTiAlNまたはAlTiNコーティングの超硬チップが一般的に使用される。チッピングを減らすため、過度に鋭利な形状は避けるべきである。
炭素鋼 および合金鋼： これらの材料は、幅広い硬度範囲をカバーしています。汎用コーティング超硬チップは、ほとんどの用途に適しています。軟質鋼は耐摩耗性に優れ、硬質鋼や断続切削には強靭な材種が必要です。工具の選択は、生産性と工具寿命のバランスを取る必要があります。
チタン合金: チタンは、高い切削温度と強い材料反発を発生させる。インサートは、高熱硬度の基材と、切れ刃を強化した耐熱コーティングを使用すべきである。切削パラメータは、熱の蓄積を制御し、刃先の塑性変形を避けるために保守的でなければならない。
真鍮: 真鍮は加工しやすいが、バリが出たり表面が汚れたりすることがある。鋭利で高ポジットのチップを推奨し、通常重いコーティングは施さない。刃先の品質とカッターの振れ制御に重点を置く必要があります。
ブロンズ: 一部の青銅合金は研磨性がある。黄銅と比較すると、より耐摩耗性の高い超硬合金が必要であり、その一方で、表面の引き裂きを避けるために適度に鋭いエッジを維持する必要があります。
プラスチックABS, POM, 覗き見, PMMA, PA, PC, PET, PTFE): プラスチックは熱、汚れ、変形に敏感です。核となる原則は、極めてシャープなエッジ、研磨されたすくい面、低摩擦、効率的な切りくず排出です。
ABSは摩擦熱の低減、POMは良好な切りくず処理、PEEKは低入熱と安定した切削、PMMAは鏡面研磨された超鋭利な工具、PAは低切削力形状、PCは低摩擦研磨工具、PETはクリーンな切りくず排出、PTFEは超鋭利な工具と強力なワークサポートが求められる。
3-軸、4-軸、5-軸CNCおよびマニュアルマシンでのフェースフライス加工
3軸CNC: 標準的な平面に最も一般的で費用対効果の高いソリューションで、安定性に優れ、プログラミングも簡単だが、多角度部品には限界がある。
4軸CNC: 1回のセットアップで複数の面または角度のある平面を加工できるため、再クランプを減らし、形状の一貫性を向上させることができます。
5軸CNC: 工具の向きを最適化することで切削条件を最適化し、複雑な部品の表面品質と工具寿命を向上させる。
手動フライス： 主に修理作業、プロトタイプ、または効率と再現性が限られた極小ロット生産に適している。
効率とコストの考慮： より高い軸数の機械は、より高い柔軟性とより少ないセットアップを提供するが、より高い設備コストとプログラミングコストを伴う。部品の複雑さと総製造コストに基づいて選択する必要がある。
フェースフライスを使った代表的な部品と構造
機械構造基準面： これらの表面は、後続の機械加工作業の主要な基準として機能し、その平坦度と一貫性は、部品全体の寸法安定性を直接決定する。
金型のパーティング面： 金型製造において、パーティング面はアライメント精度とシール品質を制御し、フェースフライスは仕上げ研磨の前に主基準面を確立する。
機器取り付けベース： これらの表面は、均一な荷重分布と長期的な動作安定性を確保するために、良好な平坦度と接触面積を必要とする。
フィクスチャーとジグのベースプレート： フィクスチャー・ベース表面は、フィクスチャー・システム全体の再現性と位置決め精度を決定します。
箱型部品： ハウジングやギアボックスには通常、相互に関連する複数の平面があり、フェースフライス加工により、平行度と垂直度を制御する統一された基準面が確立されます。
大型プレート・コンポーネント： 大きな板は残留応力やクランプ力によって変形しやすく、フェースミーリングは形状の安定化にも一役買っている。
正面フライス加工における加工パラメータと加工戦略
切削速度、送り速度、切り込み量： これらの3つのパラメータは、擦れではなく真の切削を維持するために適切にマッチングされなければならず、そうでなければ過度の熱と不安定な工具寿命が発生する。
クライム・フライス加工と従来のフライス加工： CNC加工機では、切削抵抗の低減、表面品質の向上、工具寿命の延長のため、一般的にクライムミリングが好まれる。
参入と撤退戦略： スムーズな傾斜または円弧状の出入口は、衝撃荷重を軽減し、インサートのチッピングを防ぎます。
カッターの振れとインサートの高さの一貫性： わずかなズレでも、荷重分布が不均一になり、表面仕上げが悪くなり、工具の摩耗が早まる。
ワークホールディングと固定具の安定性： クランプ不良は、特に大きな部品や薄い部品の変形や平面度誤差の原因になりやすい。
チップの避難と地表の保護： 切りくずの管理が悪いと、表面に傷がついたり、二次切削の原因になったりするため、クーラントやエアーの管理が重要になる。
一般的な正面フライス加工の問題とその解決策
表面のうねりと振動： 通常、剛性不足、過剰な工具の張り出し、不安定な切削負荷が原因。
インサートの欠けや早期故障： 不適切なインサートグレード、過度の熱負荷、不適切なエントリー戦略が原因であることが多い。
平坦度と平行度のエラー： 一般的には、部品の変形、不安定な固定具、または不十分なリファレンス・プランニングが原因となる。
表面の傷と汚れ： 通常、切りくずの排出不良や刃先の損傷が原因。
フェースフライスに関連するその他のフライス加工
エンドミル： 主に、大きな平面ではなく、側壁、ポケット、プロファイルに使用され、輪郭生成と3次元形状加工に重点を置いている。
サイドミーリング： 垂直面や段差の加工に使用され、サイドエッジの切削能力を重視し、フェースフライスと組み合わせて多面加工部品を完成させることが多い。
スロットフライス： 良好な工具剛性と効率的な切りくず排出を必要とする、キー溝、溝、スロットの加工専用。
プロファイル加工： 主に、材料除去率よりもツールパスの精度が重視される複雑な外形輪郭に使用される。
ポケットフライス： 内部キャビティ加工に使用され、通常は荒加工と仕上げ加工を組み合わせる。
高速フライス加工： 切込みが小さく、主軸回転速度が速く、送り速度が速いことを重視し、アルミニウムや金型加工では、フェースフライスと併用されることが多い。
トロコイド加工： 特殊なツールパスを使用し、難削材の切削負荷と熱集中を軽減。
結論高効率・高安定な正面フライス加工システムの構築
堅牢な正面フライス加工システムは、工具システム、材料特性、工作機械の能力、プロセス戦略、および標準化された操作方法の体系的な統合の結果です。フェースフライスを単純な操作ではなく、エンジニアリングシステムとして扱うことによってのみ、メーカーは予測可能な品質、安定した生産性、長期的なコストコントロールを達成することができます。 お問い合わせ.
