フライス加工の進捗状況は？

Dec 21, 2019

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フライス加工の進捗状況は？

フライス加工は最も一般的な機械加工の形式であり、材料除去プロセスであり、不要な材料を切断することで部品にさまざまなフィーチャを作成できます。フライス加工プロセスには、フライス盤、ワークピース、治具、およびカッターが必要です。ワークピースは、固定具に固定された事前に成形された材料であり、固定具自体はフライス盤内部のプラットフォームに取り付けられています。カッターは、フライス盤にも固定され、高速で回転する鋭い歯を持つ切削工具です。ワークピースを回転カッターに送り込むことにより、このワークピースから小さな切りくずの形で材料が切り取られ、所望の形状が作成されます。

フライス加工は通常、軸対称ではなく、穴、スロット、ポケット、さらには3次元の表面輪郭などの多くの機能を備えた部品を製造するために使用されます。フライス加工により完全に製造される部品には、カスタム設計のファスナーやブラケットなどのプロトタイプ用に限られた量で使用されるコンポーネントが含まれることがよくあります。フライス加工の別の用途は、他のプロセス用の工具の製造です。たとえば、3次元の金型は通常、フライス加工されます。フライス加工は、一般に、別のプロセスを使用して製造された部品にフィーチャーを追加または改良するための2次プロセスとしても使用されます。フライス加工が提供できる高い公差と表面仕上げにより、基本形状がすでに形成されている部品に精密なフィーチャーを追加するのに理想的です。

装置

フライス盤はさまざまなサイズとデザインで入手できますが、ツールに対して3つの方向にワークを移動できるようにするための主要コンポーネントが同じままです。これらのコンポーネントには次のものが含まれます。

土台とコラム-フライス盤の土台は、地面に座って機械を支える単なるプラットフォームです。大きな柱がベースに取り付けられ、他のコンポーネントに接続します。
テーブル-フライス加工されるワークピースは、テーブルと呼ばれるプラットフォームに取り付けられます。プラットフォームは通常、表面に「T」字型のスロットがあります。ワークピースは、Tスロットに固定されているバイスと呼ばれる固定具に固定するか、これらのスロットに直接固定することができます。テーブルは、サドルと呼ばれるその下のプラットフォームに沿ってスライドすることにより、X方向のワークピースの水平方向の動きを提供します。
サドル-サドルは、テーブルをサポートし、その縦方向の動きを可能にするプラットフォームです。また、サドルは膝と呼ばれる別のプラットフォームに沿って横方向にスライドすることにより、Y方向のワークピースの水平方向の動きを提供します。
膝-膝はサドルとテーブルを支えるプラットフォームです。コラムフライス盤と呼ばれることもあるほとんどのフライス盤では、膝がワークピースの垂直運動（Z方向）を提供します。膝はコラムに沿って垂直に移動できるため、カッターはその上で静止したままで、ワークを垂直に移動できます。ただし、固定ベッド機では、ワークピースを切断するためにカッターが垂直に動く間、膝が固定されます。

手動立フライス盤

フライス盤の上記のコンポーネントは、垂直または水平に向けることができ、2つの非常に異なるフライス盤を作成できます。水平フライス盤は、アーバーと呼ばれる水平シャフトに取り付けられたカッターをワークピースの上に使用します。このため、水平ミリングはアーバーミリングと呼ばれることもあります。アーバーは、一方の側がコラムに接続されたオーバーアームによってサポートされ、もう一方の側はスピンドルによってサポートされています。スピンドルはモーターで駆動されるため、アーバーを回転させます。フライス加工中、カッターは水平軸に沿って回転し、カッターの側面はワークから材料を取り除きます。一方、垂直フライス盤はカッターを垂直に向けます。カッターはコレットと呼ばれる部品の内側に固定され、コレットは垂直方向のスピンドルに取り付けられます。スピンドルは、カラムに取り付けられたミリングヘッド内にあります。垂直フライス盤で実行されるフライス加工操作では、カッターの底面と側面の両方を使用して材料を除去します。

フライス盤は、使用される制御の種類によって分類することもできます。手動フライス盤では、オペレーターがフライス加工中にカッターの動きを制御する必要があります。オペレーターは、テーブル、サドル、膝を動かすハンドクランクを使用して、カッターの位置を調整します。フライス盤はコンピューター制御することもできます。その場合、コンピューター数値制御（CNC）フライス盤と呼ばれます。 CNCフライス盤は、事前にプログラムされ、非常に高い精度を提供するコマンドに基づいて、ワークとカッターを移動します。作成されるプログラムは、多くの場合、GコードまたはNCコードと呼ばれます。多くのCNCフライス盤には、標準のXYZ運動以外の運動軸も含まれています。スピンドルとカッターの角度を変更できるため、さらに複雑な形状を加工できます。

フライス工具

フライス加工に必要な工具は、スピンドルによって回転する鋭利なカッターです。カッターは、外側に鋭利な歯が間隔を空けた円筒形のツールです。歯の間のスペースはフルートと呼ばれ、材料チップが加工物から離れるようにします。歯は、カッターの側面に沿ってまっすぐであってもよいが、より一般的にはらせん状に配置される。ねじれ角は、力を分散することで歯への負荷を減らします。また、カッターの歯の数も異なります。歯の数が多いほど、より良い表面仕上げが得られます。フライス加工に使用できるカッターは非常に多様であるため、さまざまな特徴の形成が可能です。これらのカッターは、直径、長さ、および形成するカットの形状によって大きく異なりますが、水平または垂直のどちらを使用するかによって、向きによっても異なります。

水平フライス盤で使用されるカッターは、ツールの全長に沿って歯が伸びます。ツールの内部は中空であるため、アーバに取り付けることができます。この基本形式では、水平フライス加工に使用できるさまざまな種類のカッターがまだあります。それらには以下のものが含まれます。

平面（ヘリカル）ミル
形状緩和ミル
千鳥歯ミル
ダブルアングルミル

ストラドルミリングとして知られる別の操作も、水平フライス盤で可能です。この形式のフライス加工は、アーバに取り付けられ、同時に使用される複数のカッターの使用を指します。ストラドルフライス加工を使用して、1回の切断で複雑なフィーチャを形成できます。

縦型フライス盤の場合、カッターの形状は大きく異なります。カッターの歯は工具の一部のみを覆い、残りの長さはシャンクと呼ばれる滑らかな表面です。シャンクは、スピンドルに取り付けるためにコレットの内側に固定されているカッターのセクションです。また、多くの垂直カッターは、カッターの側面と底面の両方を使用して切断するように設計されています。以下は、いくつかの一般的な垂直カッターです。

フラットエンドミル
ボールエンドミル
面取りミル
フェイスミル
ツイストドリル
リーマー
タップ

フライス加工に使用されるすべてのカッターは、さまざまな材料で見つけることができます。これらの材料は、カッターの特性と最適なワーク材料を決定します。これらの特性には、カッターの硬度、靭性、および耐摩耗性が含まれます。使用される最も一般的なカッター材料は次のとおりです。

高速度鋼（HSS）
炭化物
炭素鋼
コバルトハイス鋼

カッターの材料は、ワークの材料、コスト、工具寿命などの多くの要因に基づいて選択されます。工具寿命は、製造コストに大きく影響するため、カッターを選択する際に考慮される重要な特性です。ツールの寿命が短いと、追加のツールを購入する必要があるだけでなく、使い古されるたびにツールを交換する時間も必要になります。上記のカッターは、多くの場合、追加の耐摩耗性を提供するために異なる材料でコーティングされた歯を持ち、したがってツールの寿命を延ばします。フライス加工中に、カッターおよびワークピースに潤滑剤および/またはクーラントをスプレーすることにより、工具の摩耗を減らすこともできます。この流体は、フライス加工中に非常に高温になるカッターの温度を下げるために使用され、カッターとワークピース間の界面での摩擦を減らし、工具寿命を延ばします。また、ミリング中に流体をスプレーすることにより、より高い送り速度を使用でき、表面仕上げを改善でき、材料チップを押し出すことができます。典型的な切削液には、鉱物油、合成油、水溶性油が含まれます。

材料

フライス加工では、素材の未加工の形状は、ワークピースが切り取られる素材です。このストックには、フラットシート、ソリッドバー（長方形、円筒形、六角形など）、中空チューブ（長方形、円筒形など）、成形ビーム（Iビーム、Lビーム、 Tビームなど）。カスタムの押し出しや、鋳物や鍛造品などの既存の部品も使用されることがあります。