鋼管うんちく

フライス加工とは?種類や特徴、切削機械の基礎知識を解説

2022.08.24
フライス加工とは?種類や特徴、切削機械の基礎知識を解説
宮脇鋼管は幅広い鋼材に対応!一貫生産の体制を整えています
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建築材料や設備材料としてあらゆる現場で使用される鋼材は、意匠や構造の観点から多様な形状の加工が必要となりますが、その際に使われる加工の種類の一つにフライス加工と呼ばれる方法があります。
そこで今回は、鋼材の加工方法に代表される汎用性が高いフライス加工について、その特徴やフライス加工の種類、工具や機械の種類についてご紹介します。

フライス加工とは

フライス加工とは

フライス加工とは、固定した加工物に高速に回転する刃物(切削工具)をあてて、対象物を削り取る加工方法です。
一般的には「フライス」という円筒面上に多数の切刃を持った切削工具や「エンドミル」という外周面及び端面に切刃がある柄のついたフライス工具を使用し、加工物の平面や側面、溝を切削します。
フライス加工は、特に、角物(かくもの)と称される、直方体の切削加工に適しています。

フライス加工と旋盤加工の違い

加工物と切削工具の固定方法により、切削加工はフライス加工と旋盤加工に大別できます。
フライス加工は先述の通り、固定した加工物に切削工具を高速で回転させながら切削する方法で、作業台にしっかり固定さえできれば、どのような形状の工作物でも加工可能です。
一方、旋盤加工とは、固定した切削工具に丸物の加工物の方を回転させながら切削し、円筒形状の加工物の外径や内径を加工します。

旋盤加工とは

旋盤加工は、主に中心に穴を開ける穴あけ加工やねじ切り、溝削りなどの複雑な加工が行えます。

フライス加工で使用する工具の種類

ここでは加工物を固定し、切削工具を回転させるフライス加工で使用する代表的な工具をご紹介します。

正面フライス

正面フライスは、フェイスミルやフェイスミルカッターとも称され、切削工具の円周上に多数の刃(チップ)があり、高速で回転しながら送り方向に平行移動して、表面を平らに切削することができます。
広い面積を効率的に削り取る最も一般的な加工方法で使用します。

エンドミル

エンドミル

エンドミルとは、円筒状のドリルのような切削工具で、主に平面を削るために用いられます。
前記で述べた正面フライスよりも削れる面積が小さいですが、エンドミル1本で曲線などの多様な加工が可能です。
また、加工対象物との接点も小さいため、刃物の交換サイクルが長く、経済性に優れた工具だと言えます。

溝フライス

溝フライスとは、加工物の側面や端部に溝を掘るために使用する円筒状の刃です。
加工スピードが速く、切り屑を効率よく排出できるため効率が良い工具とされています。
T溝(T溝ボルト用の溝)やアリ溝(入り口が狭く奥に入るにつれて広くなっている形状の溝)などの溝加工に適しています。

平フライス

平フライスとは、円筒状のギアのような工具の外周部に刃がある切削工具で、横型フライスに取り付けて使用します。
平面の切削効率に優れていますが、仕上がり精度は平面フライスと比較すると劣ります。そのため、一般的に荒削り加工や製品精度を求めない加工に向いていると言えます。

フライス加工で使用する機械の種類

ここからは、先ほどご紹介した工具とあわせて、フライス加工で使用する機械の種類をご紹介します。

汎用フライス

汎用フライスとは、切削工具の取り付けから加工完了までのフライス盤の操作を手動で行うタイプの加工機のことで、主にモックアップやオーダー品の製作現場で使用されています。
後述するNCフライス盤と比較し、機械の導入コストが低い点や単純形状の加工であれば短時間で加工でき、操作性に優れている点がメリットとして挙げられます。
反対にデメリットとしては、動作が人の手によるため、作業者の技量や習熟度により製品の精度が大きく異なる点が挙げられます。

NCフライス(CNCフライス)

NCフライス

NCフライスとは「Numerical Control」の略称で、材料の位置や動きを数値化し、オートメーション作業を行うタイプの加工機のことです。
汎用フライス盤のハンドル操作では困難な3次元の難しい形状も、数値入力により高精度で加工することが可能です。
また、数値化したデータを加工機の内部にあるコンピュータで数値制御を行い、自動で加工するCNC(Computerized Numerical Control)フライスもNCフライスの一種として多くの製作現場で使用されています。
汎用フライスと比較して、加工の際に要されるスキルも高くないことで品質のばらつきが無く、安定した製品加工が可能な機械です。

マシニングセンタ

マシニングセンタとは、前述したNCフライスに「ATC(自動工具交換装置)」が付いている加工機を称します。
従来のNCフライスは、切削工具の交換作業が手動で、工程ごとの切削工具の交換が必要であったため、人件費や施工時間の増大が課題でした。
しかし、NCフライスにATCを装着することにより、一度の加工で複数の切削工具使用が可能となり、工具交換の手間が削減され、作業効率と製品精度の向上が両立できるようになりました。

フライス加工でできる加工方法の種類

フライス加工でできる加工方法の種類

ここではフライス加工でどのような加工ができるのか、その種類をご紹介します。

側面加工

側面加工とは、平面フライスやエンドミルを使用して、工具を上下に平行移動させ、工作物の側面を削り取る方法です。
横型のフライス盤にサイドカッターを装着して、側面を切削することも可能で、主に精度を必要としない荒削り加工で使用されます。

溝加工

溝加工とは、工作物に対してT溝(T溝ボルト用の溝)やアリ溝(入り口が狭く奥に入るにつれて広くなっている形状の溝)などの溝を掘る方法です。
主にエンドミルを使用して加工する方法が一般的です。

曲面加工

曲面加工とは、3次元加工とも称され、工具を上下に動かし、工作物を前後左右に移動させて加工する方法です。
工具と工作物を固定した作業台をNCにより数値制御して動かすことで、曲面等の3次元形状の加工を可能とします。

フライス加工の難しさとは

フライス加工の難しいポイントは、加工する工具(刃物)よりも硬度が高い鋼材や粘性や靭性が高いニッケル系材料などには不向きである点です。
材料が硬すぎると刃物の方が摩耗してしまい切れ味を悪くしてしまうほか、機械の破損を招いてしまう恐れもあります。

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