ミリングとは何か: CNC ミリング プロセスを理解する

フライス加工は、固体材料を成形するためにさまざまな業界で採用されている重要な加工プロセスです。回転カッターを使用してワークピースから材料を除去し、目的の形状とサイズを実現します。この記事では、フライス加工プロセスの種類、技術、用途、進歩などについて包括的に説明します。

CNCフライス加工は高価ですか?

CNCフライス加工は、初期設備コストが高いため、確かに高価になる可能性があります。高品質のCNCフライス加工は、約100000万ドルから始まり、天文学的な価格になります。さらに、材料と人件費を含むフライス加工の運用コストもかさみ、通常は35時間あたり約XNUMXドルから始まります。XNUMX回限りまたは少量生産の場合、フライス加工は手作業や他のプロセスに比べて経済的です。ただし、大量生産の場合は、ダイカストや プラスチック射出成形 多くの場合、規模の経済により製粉よりもコスト面で有利です。

これらの出費を軽減するために、多くのメーカーはフライス加工作業を BOYI のような専門の機械加工サービスに委託することを選択しています。そうすることで、自社で高価な機器に投資する必要がなくなります。代わりに、設計図を使用して機械加工サービスを提供するだけで済み、全体としてより手頃な価格のソリューションが得られます。

フライス加工とは？

フライス加工は、回転カッターがワークピースから材料を除去し、希望の形状に成形する機械加工プロセスです。これはサブトラクティブ製造技術であり、材料を追加するのではなく除去することを意味します。

従来のフライス加工では、ワークピースは「ベッド」または「テーブル」と呼ばれるプラットフォームに固定され、通常は複数の切れ刃を備えた回転工具であるカッターがさまざまな軸に沿って移動して材料を除去します。カッターの動きは手動または自動システムを使用して制御されます。

フライス加工の基本的な性質により、さまざまな形状、特徴、表面仕上げを実現し、さまざまな用途の要求に応えることができます。フライス加工の重要性は、製造、航空宇宙、自動車、金型製造など、精度と再現性が極めて重要な業界で明らかです。

沿革

フライス加工の起源は古代文明にまで遡ります。初期の金属加工業者は、のみややすりなどの手工具を使用して金属を手作業で成形していました。伝統的に、複雑な形状は手作業によるやすりがけで作られていましたが、これには高度なスキルを持った労働者が必要でした。しかし、現代のフライス加工の中心となる回転切削の概念は、18 世紀と 19 世紀の産業革命の間に生まれました。今では、成形プロセスの大部分が自動化されているため、オペレーターは最小限のトレーニングでこれらの機械を使用できるようになりました。

1950 年代のコンピューティング技術の統合は、フライス加工の歴史に重要な転換点をもたらしました。これがコンピューター数値制御 (CNC) テクノロジーの開発につながり、機械加工プロセスの制御を自動化することでフライス加工に革命をもたらしました。 CNC フライス盤は、比類のない精度と一貫性で複雑な操作を実行できます。現在、CNC フライス盤は、航空宇宙や自動車の製造から産業に至るまで、さまざまな用途で業界全体で広く使用されています。 型作り と プロトタイピング.

誰が発明したのか?

今日の工作機械に似た最初のフライス盤は、1818 年にアメリカの発明家イーライ ホイットニーによって作成されました。ホイットニーの機械は銃の部品の製造に使用され、金属をフライス加工して形状を整えるために使用されたため、「フライス盤」と呼ばれていました。しかし、ホイットニーのフライス盤は、後のバージョンほど多用途ではなく、広く採用されませんでした。

フライス盤の設計と開発は、さまざまな発明者による多大な貢献により、長年にわたって進化し続けました。この点で注目すべき人物の 1860 人は、XNUMX 年代にらせん状の切断を可能にする万能フライス盤の特許を取得したジョセフ ブラウンです。ブラウンの機械は現代のフライス盤の基礎を築きました。

その後の技術革新と改良、特に産業革命の時期には、より高度なフライス盤が開発され、幅広い機械加工作業をより高い精度と効率で実行できるようになりました。

目的

製造におけるフライス加工は、原材料を特定の形状に成形し、望ましい寸法や形状を実現するのに役立ちます。これは航空宇宙や医療機器などの精密産業にとって極めて重要であり、厳しい公差と高精度を保証します。さらに、フライス加工は多用途性を提供し、さまざまな表面仕上げを提供し、複雑な 3D 形状や機能の作成を可能にします。 CNC フライス盤は、同一の部品を再現性よく大量に生産することで効率を高めます。このプロセスは、金属からプラスチック、複合材料まで、幅広い材料に適用できます。

フライス加工はどのように行われるのですか?

フライス加工は、フライスカッターと呼ばれる回転する切削工具を使用して、ワークピースから材料を除去することによって行われます。ワークピースはベッドまたはテーブルと呼ばれるプラットフォームにしっかりと固定され、フライスカッターは高速で回転します。カッターが回転すると、手動制御またはコンピュータ数値制御 (CNC) などの自動システムによって誘導され、通常は X、Y、Z のさまざまな軸に沿って移動します。

フライスカッターの刃先がワークピースに接触し、材料を徐々に除去して目的の形状を作成します。望ましい結果を達成するために、切込みの深さ、カッターの速度、送り速度 (カッターがワークピースに沿って移動する速度) はすべて注意深く制御されます。

機械加工におけるフライス加工のプロセス

機械加工におけるフライス加工プロセスの段階的な内訳は次のとおりです。

1. ワークのセットアップ: ワークピースは、固定具またはクランプを使用してフライス盤のベッドまたはテーブルにしっかりと固定されます。適切なセットアップにより、加工中の安定性が確保され、エラーが防止されます。
2. ツールの選択: 材料、希望の仕上げ、部品の複雑さなどの要素に基づいて、適切なフライスを選択します。フライスにはエンドミル、フェイスミル、ボールミルなど、用途に応じたさまざまな種類があります。
3. 機械のセットアップ: ジョブの要件に応じてフライス盤の設定とパラメータを調整します。これには、主軸速度、送り速度、切削深さ、クーラント流量の設定が含まれます。
4. 軸をゼロにする: 各移動軸 (X、Y、Z) の基準点またはゼロ位置を確立します。これにより、ワークピースに対するカッターの正確な位置決めが保証されます。
5. ツールのインストール: 選択したフライスをフライス盤の主軸にしっかりと取り付けます。振動や工具のたわみを防ぐために、正しく締め付けられ、位置が調整されていることを確認してください。
6. ワーク測定: 機械加工を始める前に、ノギスやマイクロメータなどの精密測定ツールを使用してワークピースの寸法を確認します。これにより、最終部品が必要な仕様を満たしていることを確認できます。
7. 荒削りパス: 荒加工パスでワークピースから余分な材料を除去して、フライス加工プロセスを開始します。荒加工では、フライスを使用して高速で深い切り込みを行い、大量の材料を効率的に除去します。
8. セミフィニッシュパス: 荒削りパスが完了したら、半仕上げパスに切り替えて部品の形状をさらに微調整します。半仕上げでは、より軽い切削とより低い送り速度を使用して、より狭い許容差とより滑らかな表面仕上げを実現します。
9. フィニッシュパス最後に、仕上げパスを実行して、必要な表面仕上げと寸法精度を実現します。仕上げパスは通常、精度を確保するために、低速および低送りで、切り込みの深さを小さくして実行されます。
10. クーラントの塗布: フライス加工プロセス全体を通じて、クーラントまたは切削液を使用して切削工具とワークピースを潤滑し、熱を放散し、切りくずを洗い流します。クーラントを適切に適用すると、工具寿命が延長され、表面仕上げが向上します。
11. 継続的モニタリング: フライス加工プロセスを継続的に監視し、工具の摩耗、振動、または意図した寸法からの逸脱の兆候がないか確認します。必要に応じて加工パラメータを調整し、品質と効率を維持します。
12. 最終検査: フライス加工が完了したら、測定ツールとゲージを使用して完成した部品を検査し、指定された許容範囲と表面仕上げの要件を満たしていることを確認します。
13. 後処理バリ取り、洗浄、表面処理など、必要な後処理操作を実行して、部品を目的の用途に備えます。

これらのステップバイステップの手順に従うことで、フライス加工操作により、さまざまな産業用途向けの精密で高品質の機械加工部品を製造できます。

Key Parameters

これらの各パラメーターは、フライス加工プロセスを最適化し、表面仕上げ、寸法精度、工具寿命の点で望ましい結果を達成する上で重要な役割を果たします。

もちろんです！フライス加工における各主要パラメータの詳細な説明は次のとおりです。

1. 送り速度: 送り速度は、切削工具がワークピースに対して移動する速度を決定します。材料の除去速度、表面仕上げ、工具寿命に影響します。送り速度を高くすると加工速度が速くなりますが、より堅牢な工具と機械の剛性が必要になる場合があります。
2. チップロード: チップ負荷とは、フライス加工中に各刃先によって除去されるチップの厚さを指します。これは、工具寿命、表面仕上げ、およびチップ排出に直接影響します。チップ負荷を制御すると、切削性能が最適化され、工具の過負荷を防ぐことができます。
3. 切り込みの深さ: 切込み深さは、1 回のパスで除去される材料の厚さを指します。切削抵抗、工具摩耗、切りくず排出に影響します。最適な切込み深さにより、材料除去効率と工具寿命および表面仕上げの要件のバランスがとれます。
4. 主軸速度: スピンドル速度は、工具またはスピンドルの回転速度であり、毎分回転数 (RPM) で測定されます。これは、切削速度、材料除去率、および表面仕上げに影響します。適切なスピンドル速度の選択は、材料の種類、工具、および切削条件などの要因によって異なります。
5. 軸方向切込み深さ: 軸方向切込み深さは、切削工具の軸に沿って測定した切込みの長さです。切りくずの厚さを決定し、切削抵抗、工具のたわみ、および表面仕上げに影響を与えます。軸方向の切込み深さを調整することで、切りくず排出性と加工の安定性を最適化できます。
6. ラジアル切込み深さ: 半径方向の切削深さは、切削工具の半径に沿って測定され、ワー​​クピースの切削直径を決定します。切削力、工具のたわみ、表面仕上げに影響します。半径方向の切削深さを適切に選択すると、工具の摩耗を最小限に抑え、寸法精度を維持するのに役立ちます。
7. 工具径: ツール径はフライスカッターの直径であり、切削寸法、切削力、および切りくず排出に直接影響します。ツール径が大きいほど材料除去速度が速くなりますが、より高い機械出力と剛性が必要になる場合があります。
8. 切削工具コーティング: フライス工具にコーティングを施すと、耐摩耗性、摩擦低減、切りくず排出の面で性能が向上します。一般的なコーティングには TiN、TiCN、AlTiN などがあり、それぞれ異なる加工用途で特定の利点を提供します。
9. 切削速度: 切削速度は工具がワーク表面に沿って移動する速度であり、工具の円周に主軸速度を乗じて計算されます。材料の除去速度、工具寿命、表面仕上げに影響します。最適な切削速度は、材料の特性、工具、加工条件によって異なります。
10. 工具オーバーハング: 工具オーバーハングは工具ホルダーと工具刃先の間の距離であり、工具の安定性、振動、工具の摩耗に影響します。工具オーバーハングを最小限に抑えることで、工具破損のリスクを軽減しながら、加工精度と表面仕上げを維持できます。
11. クーラント流量: クーラントの流量によって、切削液が作業面に適用される速度が決まり、切りくずの排出、工具の冷却、および潤滑が促進されます。適切なクーラント流量により、工具寿命、表面仕上げ、加工効率が向上します。
12. ツールコーティング: ダイヤモンドライクカーボン (DLC)、窒化チタン (TiN)、窒化チタンアルミニウム (TiAlN) などの特殊コーティングをフライス工具に施すことで、切削品質を向上させ、工具の摩耗を軽減します。コーティングにより、工具寿命、表面仕上げ、耐熱性、耐化学摩耗性が向上します。
13. ステップオーバー: ステップオーバーは、フライス加工中の 2 つの連続するパス間の距離であり、表面仕上げと精度に影響します。適切なステップオーバーを選択すると、干渉する切断を回避し、寸法精度を維持しながら、効率的に材料を除去できます。
14. ランプ角度: ランプ角は、ランピング操作中に使用される、進入時のフライス工具とワークピース間の接触角です。工具の噛み合い、表面仕上げ、加工効率に影響します。適切なランプ角度を選択すると、工具の摩耗を最小限に抑え、加工の安定性を維持できます。

一般的なタイプのフライス加工操作

フライス盤は、次のようなさまざまな操作を実行できます。

確かに！それぞれのタイプのフライス加工操作をさらに詳しく見てみましょう。

1. 正面フライス: この操作には、フライスの回転軸に垂直な平面をフライス加工することが含まれます。通常、この加工は、カッターの外周と表面に切削歯を備えたフェースミルを使用して実行されます。正面フライス加工は多用途であり、平坦な表面を作成し、正確な仕上げを行い、ワークピースの広い領域を効率的に加工するために一般的に使用されます。
2. 外周フライス加工: 外周フライス加工では、フライスカッターは外周エッジを使用してワークピースの表面から材料を除去します。この操作は、ワークピースの広い領域を加工するのに適しており、材料をすばやく除去するために荒加工操作でよく使用されます。これは効率的で、エンドミルやフェースミルなどのさまざまなタイプのフライスカッターを使用して実行できます。
3. エンドミル: エンドミル フライスカッターの側面で切削を行います。一般的には、ワークピースにスロット、ポケット、複雑な 3D 形状を作成するために使用されます。エンドミルには、フラットエンドミル、ボールエンドミル、コーナーラジアスエンドミルなど、さまざまなタイプがあり、それぞれ特定の加工タスクと形状に適しています。
4. スロットミーリング: スロットフライス加工は、ワークピースにスロットまたはチャネルを切削するプロセスです。これは、キー溝、T スロット、およびその他の凹んだフィーチャを作成するためによく使用されます。スロットフライス加工は、必要なスロットの形状と寸法に応じて、エンドミル、スロットドリル、または専用のスロットカッターを使用して実行できます。
5. プロファイルミリング: プロファイルフライス加工では、ワークピースの表面に複雑な形状や輪郭を切削します。これは、複雑なプロファイル、金型、ダイを高精度で作成するために使用されます。プロファイルフライス加工は、コンターミルやフォームカッターなどの特殊なフライスカッターを使用して実行し、特定のプロファイルを正確に複製できます。
6. スレッドミリング: スレッドフライス加工は、ワークピースの内面または外面にねじ山を切るプロセスです。正確なピッチと深さのねじ穴または外ねじを作成するために使用されます。 スレッド フライス加工は、特殊なねじフライスカッターまたはらせん補間が可能な多歯エンドミルを使用して実行できます。
7. 歯車フライス加工: ギアフライス加工では、ワークピース上でギアまたはギアのような構造を切削します。ギア、スプライン、および正確な歯形とピッチを持つその他の回転部品の製造に使用されます。ギアフライス加工は、ギアの形状と要件に応じて、ホブカッター、ギアシェーパー、ギアフライスカッターなどの特殊なギア切削ツールを使用して実行できます。
8. ヘリカルミリング: ヘリカルフライス加工では、ワークピースの表面にらせん状の溝やねじ山を切削します。これは、ねじ、オーガー、タービンブレードなどのらせん状のフィーチャやコンポーネントを作成するために使用されます。ヘリカルフライス加工は、専用のヘリカルフライスカッターを使用するか、CNC フライス盤でヘリカルツールパスをプログラミングすることによって実行できます。
9. 訓練: 穴あけ加工は、回転するドリルビットを使用してワークピースに穴を開けるプロセスです。ワークピースにさまざまな直径と深さの穴を作成するために使用されます。穴あけは、穴のサイズと材質に応じて、ツイスト ドリル、センター ドリル、または専用のドリル ビットを使用して実行できます。
10. 退屈な: ボーリングでは、一点切削工具を使用して、ワークピースの既存の穴または内径を拡大します。精密な穴のサイズ調整、仕上げ、および厳しい公差の達成に使用されます。ボーリング加工は、ボーリングバー、ボーリングヘッド、または超硬インサートまたは刃先交換式工具を備えたボーリングマシンを使用して実行できます。
11. TスロットミーリングT スロットフライス加工では、ワークピースに T 字型のスロットまたはチャネルを切り込みます。これは、T スロット テーブル、固定具、およびワーク保持装置の作成によく使用されます。T スロットフライス加工は、専用の T スロットフライスカッターを使用するか、エンドミルまたはスロットドリルを使用して複数のパスでスロットを加工することによって実行できます。
12. 輪郭ミリング: 輪郭フライス加工では、ワークピースの表面上の定義済みの輪郭またはパスに沿って切断します。これは、複雑な形状、曲線、およびプロファイルを高精度かつ正確に作成するために使用されます。輪郭フライス加工は、CAD/CAM ソフトウェアでプログラムされた CNC フライス盤を使用して、目的の輪郭または形状に沿って実行できます。
13. スレッドミリング: ねじ切り加工では、専用のねじ切りフライスを使用して雌ねじまたは雄ねじを切削します。ワークピース上に正確なピッチ、深さ、プロファイルのねじ山を製造するために使用されます。ねじ切り加工は、ねじ山の仕様と要件に応じて、シングルポイントねじ切りフライスまたは多歯ねじ切りフライスを使用して実行できます。
14. ランプミリング: ランプ ミーリングでは、ワーク表面の傾斜したパスまたは角度に沿って切削します。これは、特定の角度や傾斜を備えた傾斜面、ランプ、フィーチャを作成するために使用されます。ランプミーリングは、ランプ角度と形状に応じて、エンドミルまたは専用のランプミーリングカッターを使用して実行できます。
15. ポケットミーリング: ポケットフライス加工では、ワークピース内の密閉されたポケットまたはキャビティを切断します。これは、コンポーネントを取り付けるための凹型フィーチャ、ポケット、およびハウジングを作成するために一般的に使用されます。ポケットフライス加工は、ポケットの形状や寸法に応じて、エンドミル、スロットドリル、または特殊なポケットフライスカッターを使用して実行できます。

ミリング方法

クライムミリング（またはダウンミリング）

クライムフライス加工では、ワークピースの動きの方向に逆らって工具を回転させます。これは、切削工具が材料送りと同じ方向に移動することを意味します。カッターがワークピース上を移動するとき、カッターは表面に沿って登ります。この方法は、高品質の部品や薄片の場合に特に効果的です。

クライムミリングの利点:

• 工具摩耗の低減: 切削力が工具をワークピースに押し込むため、工具のびびりや摩擦の可能性が減り、摩耗の低減につながります。
• 発熱量の減少: 工具とワークピース間の摩擦が減少するため、加工中の温度が低下します。
• 優れた切りくず管理: 切りくずが刃先から遠ざかるように誘導されるため、切りくず排出が改善され、切りくず再切削のリスクが軽減されます。
• 表面仕上げの改善: クライムミリングでは、工具の振動が低減し、切りくずの排出が改善されるため、より滑らかな表面仕上げが得られます。
• ワークピースのたわみが少ない: 切削力によってワークピースがテーブルに押し下げられるため、ワークピースのたわみが少なくなり、より正確な加工が可能になります。
• クライムミリングを使用するかどうかは、被削材の材質、機械の能力、工具の種類、必要な部品の品質などのいくつかの要因によって決まります。

従来のミーリング（またはアップミーリング）

従来のフライス加工では、切削工具をワークピースの動きと同じ方向に回転させ、工具を材料の送りと反対方向に動かします。この方法では、カッターがワークピースに対して動き、材料を前方に押し出します。従来のフライス加工は、延性が高い材料に適しており、より速い加工速度を実現します。

従来のフライス加工の利点:

• より速い加工速度: 切削力によって材料が工具の前方に押し出されるため、従来のフライス加工では、ダウンミリング加工に比べてより高い材料除去率を達成できます。
• 漸進的なカッターの噛み合い: カッターがワークピースと噛み合うにつれて、材料が徐々に除去され、よりスムーズな切断動作が実現します。
• 従来のフライス加工は、特定のシナリオでは利点がありますが、欠点もあります。工具の摩耗が増加し、表面仕上げが粗くなり、ワークピースのたわみが大きくなり、加工精度が低下する可能性があります。

関連リソース アップミリングとダウンミリングの違い

フライス工具

フライス工具は、フライスカッターまたはエンドミルとも呼ばれ、フライス盤またはマシニングセンターでワークピースから材料を除去するために使用される回転切削工具です。フライス工具はさまざまな切削操作を実行できるように設計されており、さまざまな加工要件に合わせてさまざまな形状、サイズ、材質が用意されています。フライス加工ツールの重要な側面をいくつか示します。

種類: フライス工具にはいくつかの種類があり、それぞれ特定のフライス加工用に設計されています。一般的なタイプには次のようなものがあります。

• エンドミル: スロット、ポケット、輪郭の切削に使用されます。スクエアエンドミル、ボールエンドミル、コーナラジアスエンドミルなど多彩な形状を取り揃えております。
• フェースミル: 大きな平らな面を面取りするのに使用します。外周と面に複数の切削歯があります。
• シェルミル: フェースミルに似ていますが、直径が大きく、重切削用途に使用されます。
• スロットドリル：スロットやキー溝の加工に使用します。
• T スロット カッター: T 字型スロットを切断するために設計されています。
• スレッドミル：ねじを切るのに使用します。
• 面取りミル: 面取りまたは斜めのエッジを作成するために使用されます。
• ハエカッター: 面取りに使用する単点切削工具。
• さらに、特定のアプリケーション向けの特化されたタイプも多数あります。

幾何学: フライス工具には、さまざまな切削要件に合わせてさまざまな形状があります。形状には、溝（切れ刃）の数、溝の形状、ねじれ角、すくい角、逃げ角などの側面が含まれます。

材料: フライス工具は、ワークピースの材質と切削条件に応じて、さまざまな材質で作られています。一般的な材質には、高速度鋼 (HSS)、超硬合金、セラミック、コバルト鋼などがあります。超硬工​​具は、硬度、耐摩耗性、および高速切削に耐える能力があるため人気があります。

コーティング: 多くのフライス工具は、性能を向上させ、工具寿命を延ばし、加工中の摩擦と発熱を低減するために特殊なコーティングでコーティングされています。一般的なコーティングには、TiN (窒化チタン)、TiCN (炭窒化チタン)、TiAlN (窒化チタンアルミニウム)、ダイヤモンドライクカーボン (DLC) などがあります。

サイズ: フライス工具には、直径、長さ、シャンク径など、さまざまなサイズがあります。工具のサイズは、ワークピースの寸法と必要な加工パラメータに基づいて選択されます。

ツールホルダー: フライス工具は、フライスまたはマシニング センターの主軸に取り付けられるツール ホルダーに取り付けられます。ツールホルダーは、ツールと機械スピンドル間の確実な接続を提供し、正確な位置決めとツール交換を可能にします。

フライス工具の寿命を延ばす

工具寿命とは、フライスを最初に使用してから、破損または性能の低下によりフライス加工要件を満たさなくなるまでの、フライスが効果的に動作する期間を指します。これは、製粉コストと廃棄物の発生に影響を与える重要な要素です。工具摩耗、つまり動作中の切削工具の徐々に劣化は工具寿命に影響を与え、工具の材質や使用方法などの要因によって異なります。工具摩耗の定期的な検査と分析は、オペレーターが残りの工具寿命を判断するのに役立ちます。

切削液は、クーラントまたは潤滑剤とも呼ばれ、フライス加工、特に金属材料の加工において工具寿命を延ばすために不可欠です。切削液は熱を放散し、工具とワークピース間の摩擦を減らし、切りくずの除去を容易にします。さまざまなフライス加工要件と材料に対応するために、液体（鉱物、半合成、合成）、ペースト、エアゾール、空気ベースのオプションなど、さまざまな種類の切削液が用意されています。たとえば、空気ベースの切削液は、特にチタンやインコネルなどの硬い材料を加工する場合に、工具寿命を大幅に延ばすことができることから人気が高まっています。

さまざまな種類のフライス盤

フライス盤にはさまざまなタイプがあり、それぞれが特定の加工タスクや用途向けに設計されています。一般的なフライス盤のいくつかを次に示します。

1. 立フライス盤:
   • で 縦フライス盤スピンドル軸が垂直に配置されているため、切削工具を垂直方向に動かすことができます。ワークピースはテーブルに固定され、複数の方向に移動できます。
   • 垂直フライス盤は用途が広く、正面フライス加工、エンドミル加工、穴あけ、タッピングなどのさまざまなフライス加工作業に広く使用されています。
2. 横フライス盤:
   • 水平フライス盤には水平方向のスピンドルがあり、切削工具は作業台と平行に配置されます。
   • これらの機械は、より重度の切削作業に適しており、スロット、溝、キー溝の製造によく使用されます。
   • 横型フライス盤は、縦型フライス盤と比較して、より大きなワークピースにも対応できます。
3. ユニバーサルフライス盤:
   • ユニバーサルフライス盤は、ワークピースをさまざまな角度で回転できる回転ワークテーブルを備えています。
   • この多用途性により、機械は水平および垂直の両方のフライス加工操作を実行できるため、複雑な加工タスクや複数のセットアップに適しています。
4. ベッドフライス盤:
   • ベッドフライス盤には、可動スピンドルを備えた固定ベッドまたはベースがあります。作業台は縦方向と横方向に移動して、ワークピースを切削工具の下に配置します。
   • これらの機械は堅牢で、重いワークピースを処理できるため、大規模生産や高負荷のフライス加工作業に適しています。
5. タレットフライス盤:
   • タレットフライス盤は、さまざまな切削角度に対応するために回転および調整できるタレットに取り付けられたスピンドルヘッドを備えています。
   • これらのマシンは汎用性が高く、小規模から中規模のフライス加工プロジェクトでよく使用され、迅速な工具交換と精密な加工機能を提供します。
6. 膝型フライス盤:
   • 膝型フライス盤は、上下に移動できる膝で支えられた垂直方向に調整可能なワークテーブルを備えています。
   • これらの機械はコンパクトで、工具室、作業場、小規模生産施設でさまざまなフライス加工作業に広く使用されています。
7. CNCミリングマシン:
   • CNC (コンピュータ数値制御) フライス盤は、コンピュータ プログラムによって制御される自動フライス盤です。
   • これらは高精度、再現性、効率性を備えているため、航空宇宙、自動車、医療などの業界における複雑で大量の機械加工タスクに適しています。

各タイプのフライス盤には利点と制限があり、選択は特定の加工要件、ワークピースのサイズと材質、望ましい結果などの要因によって異なります。

フライス使用上の注意

フライス盤を使用するには、事故を防ぎ効率的な加工を確保するために、安全性と適切な操作手順に細心の注意を払う必要があります。フライス盤を使用する際に考慮すべき注意事項をいくつか示します。

1. マニュアルを読む: フライス盤を操作する前に、製造元のマニュアルをよく読み、機械の制御、機能、および安全機能についてよく理解してください。
2. 個人用保護具（PPE）を着用してください: 飛散する破片、騒音、回転部品との偶発的な接触などの潜在的な危険から身を守るために、安全メガネまたはゴーグル、聴覚保護具、手袋、スチール製のつま先付きブーツなどの適切な個人用保護具を常に着用してください。
3. 機械を点検する: 機械を起動する前に、損傷、摩耗、緩んだ部品の兆候がないか目視検査してください。すべてのガードと安全装置が所定の位置にあり、適切に機能していることを確認してください。
4. ワークを固定する: クランプ、バイス、またはその他の適切なワーク保持装置を使用して、ワークピースを機械テーブルにしっかりと固定します。加工中にワークピースが動いたり振動したりしないように、ワークピースが適切に位置合わせされ、サポートされていることを確認します。
5. 速度と送り速度を設定する: 加工する材料、工具、および希望する切削パラメータに応じて、スピンドル速度と送り速度を調整します。速度や送り速度が高すぎると、工具の破損、表面仕上げの劣化、その他の加工上の問題が発生する可能性があります。
6. 正しいツールを使用する: 加工作業と材料に適した切削工具を選択します。工具が鋭利で、スピンドルに適切に固定され、目的の用途に適していることを確認します。
7. 機械の過負荷を避ける: あまりにも深い切り込みや激しい切り込みを入れて、フライス盤に過負荷をかけないでください。機械や工具に過度の負担がかかるのを防ぐために、推奨される切削パラメータと加工方法に従ってください。
8. 加工プロセスを監視する: 加工プロセスを注意深く監視し、異常な音、振動、または工具の摩耗や破損の兆候に気付いた場合は、すぐに機械を停止できるように準備してください。
9. 可動部品に手を近づけないでください: 機械の動作中は絶対に加工領域に手を入れないでください。手、衣服、その他の物体を回転カッター、移動するワークピース、その他の危険物から遠ざけてください。
10. 使用後の清掃: 加工作業が完了したら、機械テーブル、作業エリア、およびその周囲の切り粉、破片、クーラントを清掃してください。廃棄物は適切に処分し、機械が安全で整った状態に保たれるようにしてください。

これらの注意事項に従い、安全な操作方法を順守することで、事故のリスクを最小限に抑え、フライス盤の安全で効率的な操作を確保できます。

フライス加工のメリットとデメリット

フライス加工にはいくつかの利点と欠点があり、それらは特定の用途、機械加工される材料、機械加工要件などの要因によって異なります。フライス加工の主な利点と欠点をいくつか示します。

Advantages	デメリット
幅広い加工作業が可能です。	フライス盤の購入と設置には費用がかかる場合があります。
厳しい公差と高精度を実現できます。	効果的にセットアップして操作するには技術的な知識とスキルが必要です。
CNC フライス盤は、高レベルの自動化と生産性を提供します。	切削工具は時間の経過とともに摩耗する可能性があり、工具寿命の短縮やメンテナンスコストの増加につながります。
金属、プラスチック、複合材料、木材に使用できます。	大量のチップが生成されるため、ツールの損傷や職場の危険を防ぐために適切に管理する必要があります。
粗い表面から高度に研磨された表面まで、さまざまな表面仕上げを実現できます。	ワークピースの形状によっては、加工作業中に特定の領域へのアクセスが制限される場合があります。

一般的なフライス加工材料

フライス加工作業には、それぞれ独自の特性と課題を持つ幅広い材料が含まれます。

金属

フライス加工は、アルミニウムの軽量性と耐食性の特性から、ステンレス鋼の高強度と耐久性まで、さまざまな金属の成形において極めて重要な役割を果たします。一般的にフライス加工される金属および合金には次のようなものがあります。

• アルミアルミニウムは、その優れた加工性と軽量特性により、航空宇宙、自動車、一般的なエンジニアリング用途向けに広く加工されています。
• ステンレス鋼 (全グレード)耐食性と機械的特性に優れていることで知られるステンレス鋼は、医療機器、食品加工、建設などの産業の部品としてフライス加工されます。
• 炭素鋼炭素鋼は、その汎用性と手頃な価格により、機械、建設、インフラストラクチャの部品を製造するためのフライス加工プロセスで主力製品となっています。
• 銅: 銅はその柔らかさにもかかわらず、優れた電気伝導性と熱伝導性を備えているため、複雑な電気部品や熱交換器のフライス加工に適しています。
• ニッケル、クロム、ブロンズ: これらの金属は他の元素と合金になることが多く、航空宇宙部品、船舶用付属品、精密機器などの特殊な用途のためにフライス加工されます。

プラスチック

プラスチックの精密フライス加工では、温度管理と工具の考慮に細心の注意を払う必要があります。フライス加工に使用される一般的なプラスチックには次のようなものがあります。

• ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）: 耐衝撃性と加工性に優れていることで知られる ABS は、試作、自動車部品、消費財に使用されます。
• ナイロン: ナイロンは摩擦係数が低く、耐薬品性があるため、産業用途のギア、ベアリング、ブッシュのフライス加工に最適です。
• ピーク（ポリエーテルエーテルケトン）: Peek の高温耐性と機械的強度により、航空宇宙部品、医療用インプラント、自動車部品のフライス加工に適しています。
• POM（ポリオキシメチレン）: POM は摩擦が少なく耐摩耗性が高いため、精密ギア、コンベア ベルト、ポンプ部品のフライス加工に適した材料です。
• ポリカーボネート: ポリカーボネートの透明性、耐衝撃性、耐熱性により、光学レンズ、安全メガネ、電子ディスプレイ パネルのフライス加工に適しています。

コンポジット

複合材料のフライス加工には、繊維の層間剥離や工具の摩耗などの課題への対処が含まれます。一般的にフライス加工される複合材料には次のようなものがあります。

• FRP（繊維強化プラスチック）: FRP は、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維で強化されたポリマー マトリックスで構成され、航空宇宙構造、自動車のボディパネル、スポーツ用品などに加工されます。
• 炭素繊維複合材料: カーボンファイバー複合材は高い強度重量比と剛性を備えているため、航空宇宙部品、レーシングカーのボディ、スポーツ用品のフライス加工に最適です。
• 金属マトリックス複合材料セラミックや繊維などの強化材を組み込んだ金属マトリックス複合材は、高い熱伝導性と機械的強度が求められる用途向けにフライス加工されます。
• ポリマーマトリックス複合材料: ガラスやアラミド繊維などの材料で強化されたポリマーマトリックス複合材料は、航空宇宙、海洋、自動車産業の軽量構造コンポーネント用に粉砕されます。
• セラミックマトリックス複合材料: セラミック繊維とセラミックマトリックスを組み合わせたセラミックマトリックス複合材料は、航空宇宙、防衛、エネルギー分野の高温用途向けに粉砕されます。

ウッズ

木材の製材には、木目の方向、水分含有量、工具の選択などの考慮事項があります。一般的に製材される木材には次のものがあります。

• ハードウッド: オーク、メープル、クルミなどの広葉樹は、その耐久性と美観のため、家具、キャビネット、床材、装飾材として製材されます。
• 針葉樹: 松、杉、モミなどの針葉樹は、その量が豊富で加工が容易なため、建築用木材、骨組み、内装仕上げ材として製材されます。
• 合板合板は、薄い木材のベニヤ板を貼り合わせて作られており、その強度と寸法安定性により、構造パネル、家具部品、建築用途向けに加工されます。

セラミック

セラミックのフライス加工には、脆さを軽減し、正確な寸法公差を実現するための技術が含まれます。一般的にフライス加工されるセラミックには次のものがあります。

• アルミナ（酸化アルミニウム）高い硬度、耐摩耗性、電気絶縁性で知られるアルミナセラミックスは、切削工具、絶縁体、摩耗部品用に加工されます。
• Macor (機械加工可能なガラスセラミック): Macor は、機械加工性、熱安定性、電気絶縁性などの特性を独自に組み合わせているため、フライス加工治具、絶縁体、医療部品に適しています。
• 窒化アルミニウム高い熱伝導性と機械的強度が評価されている窒化アルミニウムセラミックスは、ヒートシンク、電子基板、半導体部品向けにフライス加工されています。
• 窒化ホウ素: 窒化ホウ素セラミックは、高い熱伝導率、潤滑性、化学的不活性性を備え、高温用途のるつぼ、ダイ、コンポーネント用に粉砕されます。
• ケイ酸アルミナ: 耐熱衝撃性と低熱膨張性を特徴とするアルミナケイ酸塩セラミックは、耐火ライニング、窯設備、セラミック基板用に粉砕されます。

その他

フライス加工プロセスは、金属、プラスチック、複合材、木材、セラミックス以外にも、次のようなさまざまな材料に及びます。

• ラバー天然ゴムから合成エラストマーに至るまでのゴム材料は、シール、ガスケット、ローラー、振動減衰部品用に加工されます。
• 発泡材：: ポリウレタン、ポリスチレン、PVC フォームなどの発泡材料は、航空宇宙および海洋用途の包装インサート、断熱パネル、複合コア用に粉砕されます。
• 大理石や黒鉛などの石大理石、花崗岩、石英、黒鉛などの天然石や人工石は、さまざまな産業において建築要素、彫刻、金型、電極用に粉砕されます。

適切な材料を選択するには?

フライス加工に適した材料を選択するには、最適なパフォーマンスと望ましい結果を確保するためにさまざまな要素を考慮する必要があります。フライス加工用の材料を選択するための体系的なアプローチは次のとおりです。

1. アプリケーション要件を理解します。

• 機能要件最終用途アプリケーションに必要な機械的、熱的、電気的、化学的特性を決定します。
• 環境条件: 温度、湿度、腐食、摩耗要因などの動作環境を考慮してください。
• 規制基準: 特に航空宇宙や医療機器などの重要な用途において、材料の選択を管理する業界標準および規制への準拠を確保します。

2. 材料特性を評価する:

• 機械的性質: 硬度、強度、靱性、延性などの特性を評価して、フライス加工プロセスと最終部品の性能との互換性を確保します。
• 熱特性: 熱変形を防ぎ、フライス加工中および耐用年数中の寸法安定性を確保するために、熱伝導率、膨張係数、耐熱性を考慮してください。
• 耐薬品性: 化学物質、溶剤、油、環境暴露に対する耐性を判断して、材料の劣化を防ぎ、長期にわたって性能を維持します。
• 電気特性: 電気アプリケーションの場合、安全で信頼性の高い動作を確保するために、導電性、絶縁特性、および誘電強度を考慮してください。

3. 被削性を考慮する:

• フライス加工の互換性: 切削片の形成、工具の摩耗、表面仕上げ、寸法精度などの材料の加工性を評価し、フライス加工パラメータと加工戦略を最適化します。
• ツールの選択: 材料特性と加工要件に合わせて適切な切削工具、コーティング、形状を選択し、工具寿命と加工効率を向上させます。
• 冷却剤の要件: フライス加工中、特に発熱、切りくずの付着、または熱損傷を受けやすい材料の場合、冷却剤または潤滑剤の必要性を判断します。

4. コストと可用性を評価する:

• 材料費: パフォーマンス要件と材料コストの考慮事項のバランスをとることで、品質や機能性を損なうことなくコスト効率の高いソリューションを実現します。
• 材料の入手可能性: 生産ニーズを満たし、サプライチェーンの混乱を回避するために、選択した材料を希望の形状、サイズ、数量で十分に入手できるようにします。

5. 専門知識と協力を求める:

• サプライヤーおよびメーカーに相談する: 材料サプライヤー、メーカー、業界の専門家と連携して、技術ガイダンス、材料データシート、機械加工の推奨事項を入手します。
• 機械加工の専門家と協力: 機械加工の専門家や CNC プログラマーと緊密に連携して、特定の材料や用途に合わせてフライス加工プロセス、ツールパス戦略、切削パラメータを最適化します。

製粉業を使用する産業

フライス加工は、精密部品、試作品、工具の製造にさまざまな業界で利用されている多目的加工プロセスです。フライス加工が重要な役割を果たしている業界をいくつか紹介します。

航空宇宙および航空

フライス加工は、航空機の構造部品、エンジン部品、着陸装置、タービンブレードなどの重要な部品の製造に航空宇宙業界で広く使用されています。航空宇宙用途の精度と高性能の要件には、アルミニウム、チタン、複合材、超合金などの材料に対する高度なフライス加工技術が必要です。

自動車および輸送

自動車分野では、エンジン ブロック、シリンダー ヘッド、トランスミッション部品、シャーシ部品、ボディ パネルの製造にフライス加工が不可欠です。プロトタイピングから量産まで、フライス加工プロセスは、電気自動車や自動運転車を含む現代の車両に使用されるさまざまな金属、プラスチック、複合材料の成形に使用されます。

医療およびヘルスケア

フライス加工は、医療業界では手術器具、整形外科用インプラント、歯科補綴物、医療機器の製造に不可欠です。チタン、ステンレス鋼、セラミック、ポリマーなどの生体適合性材料をフライス加工する能力により、厳格な品質基準を満たすカスタムインプラントや患者固有の医療機器の精密な製造が保証されます。

エレクトロニクスと半導体

エレクトロニクスおよび半導体産業では、プリント基板 (PCB)、半導体ウェーハ、マイクロエレクトロニクス パッケージ、コネクタなどの精密部品の製造にフライス加工が使用されます。高精度のフライス加工プロセスは、マイクロエレクトロニクス製造に必要な厳しい公差と微細な形状サイズを達成するために不可欠です。

エネルギーと発電

フライス加工は、発電、再生可能エネルギーシステム、石油・ガス探査に使用される部品の製造において、エネルギー分野で重要な役割を果たしています。タービンブレードや発電機部品から風力タービン部品やソーラーパネルフレームまで、フライス加工プロセスは、さまざまなエネルギー用途の金属、複合材、セラミックから部品を製造するために利用されています。

防衛および軍事

防衛および軍事用途では、フライス加工は航空宇宙グレードの部品、装甲車両、銃器、軍需品、軍事機器の製造に不可欠です。装甲グレードの鋼、アルミニウム合金、高度な複合材などの高強度材料をフライス加工する能力により、防衛システムおよび機器の信頼性の高いパフォーマンスと耐久性が保証されます。

消費財および家電製品

フライス加工は、キッチン家電、電子機器、スポーツ用品、家具など、幅広い消費財や家電製品の製造に不可欠です。複雑な金型やハウジングから精密機械部品まで、フライス加工プロセスにより、高品質の表面仕上げと寸法精度を備えた消費財を効率的に生産できます。

建設とインフラストラクチャ

建設およびインフラ部門では、構造部品、建築要素、金型、および付属品の製造にフライス加工が利用されています。鉄、アルミニウム、コンクリート、人工木材などの材料がフライス加工され、建築部品、ファサード、橋、トンネル、および都市インフラ プロジェクトが作成されます。

研究開発

フライス加工は、さまざまな業界の研究開発において重要な役割を果たし、迅速な試作、材料試験、製品革新を促進します。小規模な実験から大規模な生産試験まで、フライス加工プロセスにより、研究者やエンジニアは設計を繰り返し、コンセプトを検証し、新しい製品や技術の製造プロセスを最適化することができます。

フライス加工と他の機械加工の違い

側面	フライス加工	ターニング	訓練	研削	スイスの機械加工	テーパー旋削	3D印刷
プロセスタイプ	切削（回転工具）	切削（ワークの回転）	切削（回転工具）	研磨材（回転砥石）	切削（回転工具＆ワーク）	切削（回転工具）	積層造形（積層積層）
操作	カッターを回転させて材料を除去します	ワークを回転させ、固定カッターを送り込むことで材料を除去します	切削工具を回転させて材料を除去する	砥石を使用して材料を研磨して除去します	カッターを回転させてワークピースを送り、材料を除去します。	カッターを回転させて材料を除去します	材料を層ごとに構築します
代表的なワーク	平面または輪郭のある表面、スロット、溝、ねじ山	円筒形または円錐形、シャフト、ピン、ネジ	穴（通常は固体材料）	平面、プロファイル、円筒形	複雑で小さな精密部品	円筒形、円錐形	複雑な形状、プロトタイプ、小さな部品
ツーリング	フライス盤	旋削工具	ドリルビット	研削ホイール、研磨ベルト	スイススタイルの切削工具	旋削工具、成形工具	専用ツールなし
運動制御	多軸（X、Y、Z）	多軸（X、Z）	直線（Z軸）	ロータリー（ワーク）、リニア（ツール）	多軸 (X、Y、Z、C)	直線（Z軸）	多軸（X、Y、Z）
材料除去率	中〜高	穏健派	中〜高	中程度から低程度	中〜高	穏健派	低から中
表面仕上げ	グッド	中程度から良い	穏健派	ハイ	グッド	穏健派	穏健派
公差	きつい（機械精度による）	中程度（機械精度による）	穏健派	タイト	きつい（機械精度による）	穏健派	中程度からきつい
アプリケーション	多用途: 航空宇宙、自動車、医療機器、金型	共通: 自動車、航空宇宙、船舶、石油およびガス	共通: 金属加工、木工	共通：精密工具、金型、金型	小型高精度部品、時計製造	テーパーシャフト、ツールハンドル	プロトタイピング、カスタマイズ

まとめ

CNCは多様な操作が可能で、あらゆる形状の部品をシームレスに作成できるため、金属加工の分野だけでなく、それ以外の分野でも欠かせない存在となっています。次のプロジェクトでは、 CNC機械加工サービス 　 ボーイ今すぐお問い合わせいただき、カスタマイズされた見積もりを受け取り、製造ニーズに合わせて CNC の可能性を解き放ちましょう。

Q＆A

参考資料

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1526612523008848

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141635923001952

---

カタログ： CNC加工ガイド