スローアウェイ工具による正面フライス加工|効率的な平面加工の課題と対策

  • トップ
  • コラム
  • スローアウェイ工具による正面フライス加工|効率的な平面加工の課題と対策

フライス工具によるフライス加工の課題と対策

切削加工のなかでも代表的な加工であるフライス加工。 正面フライス(フェイスミル)などのフライス工具を使い、ワークの平面・直角を削る加工方法です。

角ものと呼ばれる四角い部品の切削加工に適しており、固定した加工ワークにフェイスミルやエンドミルと呼ばれる工具を使い、加工ワークの平面・側面・溝を削り出します。フェイスミルは広い面積を効率的に削ることに適しており、エンドミルは削れる面積は少ないですが、様々な加工が可能です。

この記事ではフライス加工、とりわけ正面フライス加工において発生する課題と、効率的な加工のために押さえておきたいポイントについて解説します。

工具異常発生タイミングの可視化、不良品の連続排出防止にご関心ですか?

弊社提供している「切削工具AI管理システム」では、製品品質に影響を及ぼす工具異常を自動で検知し作業者の方々へ通知を行うソリューションを提供しております。

insert_cta

詳細はこちら

「切削工具AI管理システム」の主な特徴

  • 量産加工事業者を対象とした工具異常検知システム
  • 工作機械のメーカーや年式に依存せず対応可能な完全外付けシステム
  • 1ヶ月の無料トライアルによる課題の見える化、費用対効果の検証

無料トライアルも可能です。詳細については下記フォームよりお問い合わせください。

詳細はこちら

フライス加工で発生する課題

フライス加工に共通する課題

フライス加工には平面・側面・段差・溝加工など、さまざまな種類があります。 これらフライス加工に共通する課題には、以下のようなものがあげられます。

  • ビビりによる加工不良が発生
  • チップの寿命がもたない

ビビりによる加工不良が発生

ワークやフライス工具の振動でビビりが発生し、加工精度が低下することがあります。 振動は主軸・ツールホルダー・治具・切粉・切削条件など、さまざまな要因が重なり発生します。

また、ビビりは振動の発生要因によって大きく分けられ、強制ビビり振動と自励ビビり振動の2つがあります。 強制ビビり振動は強制振動源による振動で、フライス加工の断続切削、または機械のモータや歯車、ポンプなど外部の振動が要因となります。

自励ビビり振動は、切削加工中の抵抗の変化などで生じた振動が収まらない場合に起こる振動で、一旦発生すると工具や被削材などの振動の伝達特性と連なって大きな振動になることが多いです。

チップの寿命がもたない 

ワークに大きく切り込むフライス加工は、工具への負荷が大きい加工方法です。 そのため他の工具にくらべ、チップの寿命が短くなる傾向にあります。

平面フライス加工特有の課題

平面フライス加工は、金属の表面を効率よく削る加工方法です。 加工にはスローアウェイ(チップ交換式)の正面フライスを使うのが一般的です。 フライス加工とくらべ切削面が大きいため、以下のような課題があります。

  • 切削抵抗が大きく、ビビりが発生しやすい
  • 同時切削刃数の変化によって、ビビりが発生しやすい

切削抵抗が大きく、ビビりが発生しやすい

切削面が大きいため切削抵抗も大きく、フライス加工にくらべてビビりが発生しやすくなります。

同時切削刃数の変化によって、ビビりが発生しやすい

切削面の大きさや工具径によって、加工中の同時切削刃数(ワークに同時に当たる刃数)が変動します。刃数が増えると切れ刃の間隔が狭くなるため、切りくずの排出性が悪くなり、また同時切削刃が増えるため切削抵抗が高くなります。単純な切削抵抗の上昇に加え、排出できなかった切粉が切削時に噛み込んでしまったりすることで、振動が発生しやすくなり、ビビりが発生しやすくなります。

フライス加工の課題別対策

フライス加工に共通する課題への対策

フライス加工のビビり抑制やチップ寿命の改善には、以下のような対策があります。

ビビりを抑えるために

ビビリ発生抑制の主な対策として、選定する工具の見直しや切削条件の調整が有効です。一言にビビリの抑制対策といえど、下記のように対策方法にはバリエーションがあります。

突き出しの短い工具を使う

フライス工具の突き出しを短くすることで、工具の振れやたわみによるビビりの発生を抑えます。 アルミ材質などの軽量工具を選定することも、ビビり抑制のポイントです。 ワークサイズや加工パスによっては、ツールホルダーとワークが干渉するため注意が必要です。

不等ピッチの工具を選定し、高周波振動を分散させる

チップが均等に配置されたフライス工具は、切削抵抗が共鳴しビビりにつながることがあります。 その場合、チップの配置が不均等(不等ピッチ)のフライス工具を使うことで、振動を分散させることができます。

insert_no2_cutting_process_column

フライス工具の突き出しを短くできない場合に有効です。

切削条件を調整する

「切込角」「切込み量」などの切削条件を調整し、切削抵抗を小さくすることでビビりの発生を抑えます。 切込角・切込み量ともに小さくするのが一般的ですが、薄肉ワークでは切込み角を大きくするなど条件に応じた調整が必要です。

チップの寿命改善のために

加工時の正しいカッターパスと切りくず生成は、フライス加工において安定した刃先と長い工具寿命を保証するための重要な要素です。

切削パスの開始時にロールインをする

曲線を描きながらワークに切り込む(ロールインアプローチ)ことで、切削開始時の負荷を最小限に抑え、チッピングを防止します。 切り込み時の切粉が薄くなるため、ビビり抑制にも効果があります。

断続加工を回避する

加工中はフライス工具が常にワークに接するように調整し、切り込み回数を減らします。 工具への負荷が減ることで、チップの寿命改善につながります。

平面フライス加工における課題への対策

平面フライス加工では、以下のような対策があります。

切削抵抗によるビビりを抑えるために

主要な切削抵抗は径方向に集中します。長い突き出し量ではこれがカッターのたわみを発生させます。つまり、切削抵抗を小さくすることはビビりの抑制につながります。

フライス工具の突き出しを短くし剛性を高める

正面フライスの突き出しを短くすることで、工具の振れやたわみによるビビりの発生を抑えます。 工具径を小さくすることも効果的ですが、加工効率に影響するため総合的な検討が必要です。

同時切削刃数の変化を抑える

切削面に常に一定の刃数が当たるようにすることで、ビビりの発生を抑えます。 工具の中心とワークの中心をずらし、同時切削刃数を増やすこともビビりには有効です。 また、刃数の変更に加え切れ刃の角度を緩やかにすることも抑制につながります。

フライス加工のよくある課題と注意点

切粉の排出が挙げられます。切りくずの排出が悪い場合、エンドミルの切れ刃が切りくずをかみこんで仕上げ面の形状を悪化させます。さらに進めれば切りくず詰まりをおこし、切れ刃の欠損やエンドミルそのものの折損をもたらします。

フライス工具の刃数の影響

フライス工具の刃数は、多いほど切削抵抗が安定し加工精度が上がります。 しかし刃数が増えるに従い「チップポケット」が小さくなり、切粉の排出が悪くなるため注意が必要です。 切粉はビビりやワーク損傷の原因となるため、確実に排出する必要があります。

チップポケットとは?:チップとチップの間にあるくぼみ。切粉をスムーズに排出するためには、チップポケットを大きくとることが重要

フライス工具を使ったフライス加工とは?まとめ

この記事ではフライス加工で発生する課題と、押さえておきたいポイントについて解説しました。 一見シンプルに見えるフライス加工ですが、NC制御されたマシニングセンタであっても、高度な知識と経験が求められます。 ビビりを抑えながら加工効率を上げるためには、要求精度と生産性を踏まえた総合的な検討が重要です。

工具異常発生タイミングの可視化、不良品の連続排出防止にご関心ですか?

弊社提供している「切削工具AI管理システム」では、製品品質に影響を及ぼす工具異常を自動で検知し作業者の方々へ通知を行うソリューションを提供しております。

「切削工具AI管理システム」の主な特徴

  • 量産加工事業者を対象とした工具異常検知システム
  • 工作機械のメーカーや年式に依存せず対応可能な完全外付けシステム
  • 1ヶ月の無料トライアルによる課題の見える化、費用対効果の検証

無料トライアルも可能です。詳細については下記フォームよりお問い合わせください。

お問い合わせ
勤務先メールアドレス
電話番号(携帯)
会社名
勤務地の住所
部署名
役職
経営者・役員
部長
課長
係長・主任
一般社員
契約・嘱託・派遣等
個人
その他
検討状況
お問い合せ内容
このサイトはreCAPTCHAによって保護されており、
Googleのプライバシーポリシーと利用規約が適用されます。