の領域で カスタムCNC機械加工さまざまな精密機械加工プロセスの中でも、正面フライス加工は、複雑な製品設計の要求を満たすことができる一般的な機械的方法として際立っています。
でも、知っていましたか？正面フライス加工の操作が異なれば、切削工具に対する要件も大きく異なります。工具を選択する際には、切断速度や材料除去能力などの要素が重要な考慮事項となります。したがって、プロジェクトをスムーズに実行するには、正面フライス加工の深い理解が不可欠です。
この記事では、正面フライスの動作原理、適切な正面フライス工具の選択、およびさまざまなタイプの正面フライス加工について詳しく説明します。初心者でも経験豊富なエンジニアでも、正面フライス加工についての洞察を求めるなら、この記事が究極のガイドになります。
正面フライス加工とは何ですか?
正面フライス加工は、ワークピースの表面を平らにし、滑らかにするために使用される特殊な加工技術です。この技術には、切削工具を使用してワークピースから余分な材料を正確に除去するだけでなく、独特の加工角度と方法が含まれます。
従来のフライス加工プロセスと比較して、正面フライス加工の最も顕著な特徴は、切削工具の配置にあります (一般的な正面フライス加工工具には、シェル ミル、エンドミル、フライ カッターが含まれます)。正面フライス加工では、工具軸とも呼ばれる切削工具の回転軸が、工作物に対して垂直に巧みに配置されます。このような設計により、切削工具が全く新しい角度からワークに噛み合うことが可能となり、ワーク表面の効率的かつ高精度な加工が実現されます。
切削工具の歯が下を向き、ワークピースの上部にぴったりと密着していると想像してください。ワークピースが切削工具をゆっくりと通過すると、工具は反時計回りに回転し、その鋭い歯が精密な刃のように機能し、ワークピースの表面から余分な材料を徐々に除去します。このプロセスは、機械工のスキルをテストするだけでなく、正面フライス加工プロセスの精巧さと効率を実証するものでもあります。
正面フライスと外周フライスの違い
正面フライス加工と外周フライス加工は、CNC フライス加工プロセスの主なタイプであり、どちらも回転切削工具を使用してワークピース表面から材料を除去します。以下に、これら 2 つの加工方法の詳細な比較を示します。
正面フライス加工は、ワークの表面に焦点を当てた加工方法で、平面フライスを使用してワークの表面を微細に加工します。一方、外周フライス加工は、フライスの円筒面に配置された切れ刃を利用してフライス加工を行うもので、主に広すぎず狭すぎない平面の加工に使用されます。 120mm を超える幅の表面の場合、外周フライス加工は適さない場合があります。
正面フライス加工は、主に切削工具の上部に基づいてフライス加工を行います。工具軸がワークに対して垂直なため、工具先端のみがワーク表面に接触して切削できます。外周フライス加工にはワークピースの側面が含まれ、工具がワークピースの側面を切削して材料を除去します。
正面フライス加工は、表面加工やワークピースから少量の材料を除去する場合により適しています。正面フライスは切削方法の特性上、ワーク表面の微細な加工が可能であり、面粗度や精度が向上します。一方、外周フライス加工は、特に切削効率が高い荒加工や中仕上げ加工において、ワークピースから大量の材料を除去するのに適しています。
正面フライス加工は、水平スピンドルと垂直スピンドルの両方を備えた機械で実行できるため、柔軟性が高まります。一方、外周フライス加工は主に水平主軸を備えた機械に適しており、その適用範囲は比較的限られています。
正面フライス加工の仕組み
正面フライス加工のプロセスは、次の 4 つの主要なステップに細分できます。各ステップは、最終的な加工品質と効率にとって非常に重要です。
1.ワークの位置決め
正面フライス加工を行う前に、ワークテーブル上でワークピースを安定させて固定し、加工プロセス全体を通じてワークピースが動いたり振動したりしないようにします。
2.機械の調整と工具の選択
フライス盤をワークに対して垂直な位置に調整して、ツールの先端でワーク表面を正確に加工します。同時に、ワークの材質、形状、加工要件に基づいて適切な正面フライスを選択し、工具の切れ味と耐久性を確保します。
3.送り速度と主軸速度を調整する
送り速度は加工中にワークピースが移動する速度を決定し、主軸速度は工具の回転速度に影響します。最良の加工結果を得るには、ワークピースの材質、厚さ、加工要件に応じてこれら 2 つのパラメータを調整します。
4.加工とモニタリング
すべての準備が完了したら、CNC マシンを起動して加工を開始します。この時点で、機械は事前に設定された加工プログラムに自動的に従い、機械工はすべてがスムーズに進むようにプロセスを注意深く監視します。
正面フライス加工に最適な切削工具の選択
正面フライス加工では、シェル ミル、エンドミル、フライ カッターの 3 つの主要な工具が選択されます。
シェルミル
シェルミルは正面フライス加工で最も一般的に使用される工具です。複数の刃と外周に取り付けられた切れ刃を備えたこの切削工具は、安定性の高い表面仕上げを容易に作成できます。以下の図に示すように。
この設計は、各切断で除去される材料の量を制御するだけでなく、バランスのとれた切断力も提供します。さらに、シェルミルはさまざまな材料の加工に適しており、幅広い用途に使用できます。
ただし、材料の硬度によっては、切削性能を維持するためにシェルミルの切削インサートを定期的に交換する必要がある場合があることに注意することが重要です。
ハエカッター
フライカッターは 1 つの刃先と 1 つのブレードのみを備えており、主に大きな表面の加工に使用されます。フライカッターには、シングルポイント フライ カッター (「シングルポイント」とは、1 回のパスで材料を除去できる 1 つの刃先を備えた切削工具を指します) や回転曲げ工具など、さまざまなタイプがあります。
低エネルギー消費で良好な表面仕上げを実現できます。したがって、エネルギー消費を最小限に抑えながら高品質の表面仕上げが必要な機械加工作業には、フライカッターが理想的な選択肢です。
フライングナイフの詳細については、次の記事を参照してください。 フライカッターの探求: 最高の精密加工
エンドミル
エンドミル エンドミルは、高速回転するスピンドルの軸に沿って平らな面を作成するために使用される独自の刃先設計で有名で、特にワークピースの複雑な仕上げ作業に適しています。ただし、大量の材料を除去する必要がある機械加工タスクを処理する場合、エンドミルは最適な選択肢ではない可能性があります。
さらに、エンドミルは構造が比較的弱いため、特定の材料の加工が制限される場合があります。したがって、エンドミルを選択する際には、特定の加工要件と材料の特性に基づいてバランスをとる必要があります。
適切な正面フライス工具を選択するためのヒント
最適な正面フライス工具の選択に関しては、正面フライス加工の種類に応じて異なる選択が必要になります。ここでは、特定のタスクに適切なツールを選択するのに役立ついくつかの重要なポイントと詳細な説明を示します。
硬い材料を扱う場合には、シェルミルが推奨されます。複数の刃先を備えた設計により、大量の材料を効率的に除去できます。
より柔らかい材料の加工には、フライカッターが理想的な正面フライス工具です。その設計により、低エネルギー消費で良好な表面仕上げを実現できます。
正面フライス加工によって見た目の美しいデザインを作成する必要がある場合は、エンドミルが最適です。エンドミルはシャンクに複数の歯を備えているため、滑らかな曲線や複雑なパターンなど、さまざまな加工要件に柔軟に対応できます。
工具の種類に加えて、工具がワークピースに入る角度も重要な考慮事項です。ほとんどの工具は、45° または 90° の角度でワークピースに入ります。
45°と90°のどちらを選択しますか?
45°の切れ刃は、要求の高い切削に適しています。より良い表面仕上げ、より低い振動、よりバランスのとれた切削力を実現できます。
90° 正面フライスは、薄肉部品、クランプが不十分な部品、および正確な 90 度の成形が必要な状況に適しています。
一般的な 4 種類の正面フライス加工操作
フライス加工では、さまざまなタイプの正面フライス加工技術が一般的に使用され、それぞれに特定の用途とベストプラクティスがあります。以下では、これら 4 つの一般的なタイプの正面フライス加工について詳しく説明します。
一般的な正面フライス加工
一般的な正面フライス加工 (図 1 を参照) は、機械加工における最も基本的で一般的な正面フライス加工技術です。さまざまなタイプの切削工具を使用して実行できますが、リード角 45° の工具が最も一般的です。
45°リード角ツール:
- 一般的な目的に適しています
- 長いオーバーハングでの振動を低減
- チップ厚を薄くして生産性を向上
90°リード角ツール:
- 薄肉部品
- クランプが不十分な部品
- 90°の成形が必要な状況
丸インサートカッター:
- 多用途のツール
- 刃先強度の向上
- インサートごとに複数の切れ刃
- 耐熱合金の加工に最適
- スムーズな切断動作を実現
一般的な正面フライス加工プロセスを最適化するために、機械工は次のヒントを考慮できます。
- 適切な工具直径を選択します。通常は、ワークピースの直径より 20% ～ 50% 大きいことが推奨されます。
- 軸方向の剛性が低い部品をフライス加工する場合は、90° フライスを使用して切削力の大部分を軸方向に向けます。
- 軸方向の切込み深さは 0.5 ～ 2 mm にならないようにしてください。
- 鋭いポジすくい刃を使用して切削抵抗を低減し、薄肉部分や輪郭のある部分の正面フライス加工に適しています。
- 入口点をワークの中心からずらすことで出口の切りくずを薄くし、工具の摩耗と熱の蓄積を軽減します。
重切削正面フライス加工
重切削正面フライス加工 (図 2 を参照) は、主に大きなワークピースを加工し、大量の材料を除去するために使用されます。この加工方法では、機械工は切削抵抗、切削温度、工具の耐久性に注意を払う必要があります。リード角 60° の正面フライスは、高い送り速度と優れた切削性能により好まれています。
重切削正面フライス加工を最適化する鍵は次のとおりです。
磁気ワーク保持テーブルを使用してワークピースをクランプする場合、通常、発生する大量の切りくずが工具の周囲に蓄積する傾向があり、切りくずの中断や部分的な切りくずの排出、さらには切りくずの再切断が発生し、工具寿命を脅かす可能性があります。
この状況を回避するには、加工領域内に切りくずのないゾーンを維持することが不可欠です。これは、軸方向の切込み深さを増やして、壊れやすい工具先端が研磨面の皮や酸化物に接触するのを防ぎ、表面接触点をインサートのより堅牢な一次切れ刃に移動することによって実現できます。
高送りフライス加工
高送りフライス加工 (図 3 を参照) は、非常に高い切削速度と送り速度を備えた工具を必要とする高速切削方法です。リード角が小さい工具や丸チップカッターを使用する場合、切りくずが薄い効果により、非常に高い一刃あたりの送り速度 (最大 4mm/z) で正面フライス加工を実行できます。
ワイパーチップによる仕上げ
ワイパーインサートは主に以下の用途に使用されます。 表面仕上げ。標準チップに加えてワイパーチップを組み込むことで、ワークの仕上げ面をさらに向上させることができます。通常、さまざまな長さがあり、左手用と右手用のバージョンがあります。選択は、標準インサートのタイプと 1 回転あたりの送り速度によって異なります。
正面フライス加工を最適化するためのヒント
正面フライス加工技術は、機械工が加工プロセス中に習得する必要がある重要なスキルであり、加工効率と製品の品質に直接影響します。正面フライス加工の基本的なテクニックをいくつか紹介します。
- 過度の工具の摩耗を避けるために、工具とワークの材質に基づいて推奨主軸速度を選択してください。
- 切削工具をワークの中心から少しずらして配置します。この配置により、切りくずを薄くすることができ、切削時の抵抗が軽減され、切削効率が向上します。
- ワークピースへの頻繁な出入りは避けてください。不要な応力が発生し、加工精度や工具寿命に影響を与える可能性があります。
- 溝や穴をフライス加工する場合は、ワークピースの複数の出入りを避けてください。あるいは、特別な切断戦略を採用して、これらの課題に対処します。
- CNC テクノロジーを導入し、切断プロセスの自動化と精密な制御を実現します。
- 被削材の材質や加工要件に基づいて、適切な工具タイプと切削パラメータ (切削速度、送り速度など) を選択します。
- 切削力の大きさと方向を効果的に制御し、ワークピースの変形や工具の損傷を引き起こす過剰な切削力を回避します。
まとめ：
正面フライス加工は、部品の表面を滑らかにして精密に加工するための重要なプロセスであり、適切な正面フライスカッターの選択とプロセスの最適化が重要です。プロフェッショナルとして フライス加工サービス プロバイダー、 ボーイ プロトタイプ生産でも量産でも、カスタマイズされたプラスチックや金属部品のフライス加工ニーズに効率的に対応し、品質とスピードの両方を保証します。当社と協力することで、あらゆるフライス加工の問題を解決する、プロフェッショナルで効率的なフライス加工サービスを受けることができます。
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質疑応答
正面フライス加工は、切削工具の上部を利用してワークピースの上面をフライス加工することに重点を置いています。逆に、サイドミーリングではワークピースの側面をミーリングし、ミーリング動作を拡張します。正面フライス加工は横型スピンドル機と縦型スピンドル機の両方に適用できますが、側面フライス加工は横型スピンドル機専用です。
フライス加工におけるフェーシングとは、フライスの軸に対して直角の平面を作る加工のことを指します。これには、ワークピースがカッター上を移動する間にフェーシングツールを反時計回りに回転させ、材料を効果的に除去します。
正面フライス加工では、切削工具をスピンドルに対して垂直に配置し、ワークピースの表面を横切って切削します。一方、外周フライス加工では、カッターが表面と平行に移動し、ミルとの平行位置を維持します。
正面フライス加工には、滑らかな表面仕上げが実現できること、プラスチック、複合材料、金属などのさまざまな材料に多用途に使用できること、より高い送り速度を達成できることなど、いくつかの利点があります。
正面フライス加工は通常、大きな平らな表面を作成する場合に使用されます。外周フライス加工と比較して優れた表面仕上げが得られますが、材料の除去速度は遅くなります。正面フライス加工はエンドミル加工よりも高速ですが、表面仕上げが若干粗くなる可能性があります。
タグ： CNC加工ガイド
この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
