イントロダクション
CNC正面フライス加工は平面を作る加工です。切削を行うのはカッターの端面であり、側面ではありません。ドリル加工は穴を開ける加工です。フライス加工は一般的に材料を除去する加工です。正面フライス加工は仕上げ面を作る加工です。このガイドでは、その仕組み、使用する工具、そして実際の部品においてどのような場合に重要になるのかを解説します。
CNC正面フライス加工とは何ですか？
プロセスの定義
人々は機械が動いているのを見ても、その幾何学的構造を必ずしも理解しているわけではありません。CNC正面フライス加工はシンプルな構造です。主軸は加工対象物に対して垂直に配置され、上下にまっすぐ伸びています。カッターは加工対象物に直接向き合います。
目標は平面度です。滑らかな表面。ブロックを直角に仕上げること。デッキを仕上げること。平面を真っ直ぐにするために必要なだけの材料を削り取る。深い穴は不要。複雑な輪郭も不要。ただ平らであること。
カッターの概要
ここで重要なのは2つの部分です。カッター本体は金属製の円盤で、すべての部品を固定する役割を果たします。交換可能なインサートは、実際の切削刃です。硬い素材でできており、交換可能です。インサートが摩耗したら、交換します。本体はそのまま残ります。
厚みのある円盤を想像してみてください。その表面には歯が並んでいます。外周にも歯があります。表面の歯が主な平面出し作業を行い、外周の歯が壁面の縁を仕上げます。1つの工具で2つの切削面。これがCNC正面フライス加工の標準的な設計です。
メカニズム：CNC正面フライス加工の仕組み
切断動作
CNC正面フライス加工では、次のようなことが起こります。カッターは加工物の端からはみ出しています。中心に位置しておらず、はみ出している状態です。これは間違いではなく、必要な状態です。はみ出しがないと、工具は一度のパスで表面全体を切削することができません。
切削を制御する数値は2つあります。ステップオーバーは幅です。カッターの面が横方向にどれだけワークに接触するかを示します。切削深さは軸方向の食い込みです。刃が垂直方向にどれだけ深く食い込むかを示します。人々はこれらを混同しがちです。ステップオーバーは横方向の動き、切削深さは垂直方向の食い込みです。これらを区別して考えましょう。
クライムフライス加工と従来のフライス加工
クライムフライス加工とは、カッターが送り方向と同じ方向に回転する加工方法です。刃は入口で材料の厚み全体を掴み、ゼロまで切削します。これは、剛性の高い機械でのCNC正面フライス加工の標準的な方法です。仕上がりが良く、発熱も少なく、工具の寿命も長くなります。ただし、一つ注意点があります。機械のバックラッシュがゼロでなければなりません。ネジが緩んでいると、ビビリや破損の原因となります。
従来型のフライス加工では、カッターが送り方向に対して回転します。刃先は厚さゼロの状態から始まり、まず摩擦し、それから切削します。摩擦が大きく、発熱量も多くなります。そのため、表面仕上げが悪くなります。摩耗した送りねじを備えた古い手動機械では、この方法が必要となる場合があります。また、鋳物の硬いスケールを除去するのにも有効です。ほとんどのCNC正面フライス加工では、やむを得ない場合を除き、従来型のフライス加工は避けられます。
| 機能 | クライムミリング | 従来のフライス加工 |
| 回転速度と送り速度の比較 | 同じ方向 | 反対方向 |
| チップの厚さ | 最大→ゼロ | ゼロ→最大 |
| 表面仕上げ | より良いです | もっと悪いです |
| 熱 | 低くなる | より高い |
| 機械が必要 | 剛性が高く、バックラッシュが少ない | ネジが緩んでいても問題ありません |
| ユースケース | CNC加工、仕上げ | 古い機械、ハードスケール |
リードアングルを理解する
リード角によって切削力が作用する位置が変わります。
- 90度カッター力が横方向に作用する。半径方向。角張った肩部には適している。薄い壁には不向き。部品がたわむ。
- 45度カッター– 工場現場の標準。力は半径方向と軸方向に分散されます。一部は横方向、一部はスピンドルに向かって下向きに作用します。バランスが取れています。ほとんどの作業者にとって安全です。 CNC正面フライス加工.
- 75度カッター―妥協案。軸方向の力が半径方向の力よりも大きい。薄い部品や強度の弱い治具に適している。下向きの力はワークピースをしっかりと固定するのに役立つ。
リード角度は部品の剛性に基づいて選択してください。剛性の高い部品と剛性の高い機械であれば、90度で問題ありません。薄肉部品や緩いセットアップの場合は、45度または75度で安定性を確保できます。これが基本ルールです。
CNC正面フライス盤の種類と ツーリング
シェルミル対フェイスミル
人々はこれらの用語を曖昧に、しばしば互換的に使用しています。しかし、それは必ずしも正しくありません。
正面フライスには一体型のシャンクが付いています。つまり、カッター本体と取り付けシャフトが同じ金属の塊です。それをスピンドルまたはホルダーに直接固定します。
シェルミルは構造が異なります。カッター本体は中空になっており、別体のアーバーに取り付けられます。そのアーバーがスピンドルに挿入されます。シェルミルは大型で、より大きなCNC正面フライス加工に対応できます。
インデックス式 vs. ソリッドカーバイド
- インデックス可能な面 ミルズ つかいます 交換可能なインサート。カッター本体は鋼鉄またはアルミニウム製。インサートは超硬合金製。刃先が摩耗したら、インサートを回転させて新しい刃先を探します。すべての刃先がなくなったら、新しいインサートに交換します。本体は何年も使用できます。
広い面の加工に最適。刃当たりのコストが安い。荒削り加工や、大量の材料除去に適している。欠点は？ソリッドツールに比べて精度が劣る。振れが蓄積される。
- 超硬ソリッド面 ミルズ 一体型。カッター本体と刃は同じ超硬合金の素材から作られています。一体研磨されているため、完璧な同心度を実現。緩むインサートはありません。
小型部品の加工に最適。高精度。仕上げ加工が可能。欠点は？高価であること。工具が摩耗すると、本体ごと廃棄処分となり、交換部品は入手できない。
一般的なCNC正面フライス加工では、荒加工にはインデックス式フライスを、仕上げ加工には超硬ソリッドフライスを使用します。2種類の工具で、2つの異なる作業を行うのです。
| 機能 | インデックス可能 | 固体炭化物 |
| 構築 | 本体＋インサート | ワンピース |
| エッジあたりのコスト | ロー | 高（ツールは使い捨てです） |
| 精度 | 良好（一部ランアウトあり） | 素晴らしい |
| ベスト | 大きな表面、粗面 | 小さな部品、仕上げ |
| 工具寿命 | インサートを交換しました | ツールが廃棄されました |
カッター本体の材質
本体はインサートを保持する。素材選びは重要だ。
鋼鉄製の筐体は安価だが、重い。重量は、場合によっては振動を軽減する効果がある。しかし、重いということはスピンドルの加速速度が遅くなることを意味する。高速CNC正面フライス加工には理想的ではない。
アルミニウム製の本体は軽量で、慣性モーメントも小さいため、機械の速度上昇が速く、多くの用途で振動も少ない。スチール製よりも高価だが、高速加工にはそれだけの価値がある。
一部のハイエンドカッターは、複合材やチタン製の本体を使用しています。しかし、ほとんどの工場ではそれらは必要ありません。鋼鉄またはアルミニウムで95%の作業に対応できます。予算重視の作業で剛性の高い機械を使用する場合は鋼鉄製を、高速作業や重量が重要な場合はアルミニウム製を選択してください。
CNC正面フライス加工 vs. CNCエンドミル加工
2つの工具。同じ機械。一方は大きな面を平らにする。もう一方は溝やポケットを彫り出す。形状が異なる。結果が異なる。工具の寿命が異なる。詳しく見ていこう。
| 機能 | CNC正面フライス加工 | エンドミル |
| ジオメトリ | カッターの表面と外周エッジを使用します。平らなディスクです。多数のインサートが付属しています。 | 側面と先端に螺旋状の溝が刻まれている。長い円筒形。刃は2～4枚。 |
| 表面の作成 | 広くて平らな場所。ブロックを直角に並べる。エンジンヘッドをデッキで覆う。 | スロット、ポケット、輪郭、キー溝。垂直な壁。複雑な3D形状。 |
| 工具寿命 | 一般的に長持ちします。複数のインサートが摩耗を分担します。インデックス可能なエッジが交換されます。 | 寿命が短い。フルートの数が少ない。先端部分が最も酷使される。 |
CNC正面フライス加工は、広くて平らな面を加工します。エンドミル加工は、細かい部分や空洞を加工します。1台の機械で、2つの異なる加工方法が可能です。状況に応じて使い分けましょう。
何が作れる？CNC正面フライス加工の実際の仕事例5選
1. エンジンブロックおよび自動車部品
デッキ面は重要です。デッキ面とは、エンジンブロックの上部、シリンダーヘッドがボルトで固定される部分のことです。完全に平坦でなければなりません。そうでなければ、ヘッドガスケットから漏れが生じ、冷却水がこぼれ、圧縮が低下します。CNCフェースフライス加工によって、この密閉面が作られます。
2. 油圧バルブ本体
高圧オイルが油圧バルブを流れます。バルブはボア内をスライドします。部品はボルトで固定されています。歪みや変形があると漏れが発生します。これにより油圧システムの圧力が低下し、機械が停止します。CNC正面フライス加工により、接合面に鏡面仕上げを施すことができます。平面度精度は数万分の1ミリメートルに達することがあります。
3. パイプフランジ
フランジはパイプを接続する部品です。フランジ間にはガスケットが挟まれ、ボルトでフランジ面を締め付けます。ガスケットが圧縮されて密閉されます。フランジ面が平坦でない場合、ガスケットから漏れが生じます。CNC面フライス加工では、フランジ面の突起部または全面平坦面を切削します。どちらのタイプも、滑らかで均一な表面が必要です。
4. 機械ベースおよび取付プレート
モーターは振動します。ポンプも振動します。ポンプとモーターが不均一な面に取り付けられている場合、振動はさらに大きくなり、ボルトが緩み、ベアリングが破損する可能性があります。
5. 原材料の整列
これは多くの機械工場における最初の工程です。粗削りされたブランク材が作業場に持ち込まれます。錆びて歪んでおり、直線的なエッジは一つもありません。機械工はそれを所定の位置に固定します。CNC正面フライス加工によって表面層が除去されます。次に、ワークピースを裏返して反対側を加工します。そして再び裏返します。数回の加工を経て、ブランク材は90度の基準角度を形成します。これで、ブランク材は直角かつ平坦になり、次の工程に進む準備が整います。この最初の正面フライス加工工程がなければ、後続の部品はどれも互いに適合しません。
どの用途においても、CNC正面フライス加工が求められる理由は同じである。それは平面度を確保するためだ。そして、この加工プロセスはまさにその平面度を実現する。
CNC正面フライス加工のメリットとデメリット
CNC正面フライス加工には明確な長所がある一方で、明らかな短所もある。判断するには両方の側面を考慮する必要がある。
グッド
- 高い材料除去率。 平らな面の場合、 CNC正面フライス加工 金属を素早く削り取ります。複数のインサートを使用。幅広のカッター。一度の切削で広い範囲をカバー。エンドミルに比べて大幅な時間短縮。
- 優れた表面仕上げ。 Ra値は急速に低下します。切削直後から滑らかな仕上がりになります。多くの場合、二次研磨は不要です。実際に測定すれば、その性能がわかります。信頼してください。
- 経済的な運用。 交換式インサートはコスト削減に貢献します。カッター本体は長年使用でき、インサートは切れ味が鈍くなったら交換するだけです。超硬ソリッド工具に比べて、刃当たりのコストが安価です。
悪い
- 剛性の高い機械が必要です。CNC正面フライス加工 馬力が必要です。カッターは広い範囲の材料に接触します。主軸の動力が必要です。機械の剛性が必要です。軽量のフライス盤はビビリ音を発します。加工面が損なわれます。
- 3D形状や深い溝には不向きです。 これは彫刻用の道具ではありません。狭い空洞を作るための道具でもありません。 CNC正面フライス加工 平面加工には最適です。それだけです。正面フライスで深い溝を切削しようとしても、工具幅が広すぎるため、形状が抵抗となります。
- 初期のツールコストが高い。 良質なフェースミル本体はそれなりの値段がする。インデックス式インサートはさらに費用がかさむ。超硬ソリッドフェースミルはさらに高額だ。初期費用が高額なため、一部の工場は躊躇する。彼らはあらゆる作業にエンドミルを使い続ける。それは小規模な作業には適している。しかし、大きな平面加工では、投資に見合うだけの成果はすぐに得られる。
よくある問題とその解決方法
優れたCNC正面フライス加工でも、問題は発生する。機械が振動したり、表面が波打ったり、工具の摩耗が早すぎたりする。しかし、どんな問題にも原因があり、どんな原因にも解決策がある。
チャタリング（振動）
原因：どこかに剛性不足がある。機械、治具、部品自体に問題があるか、送り速度が適切でない（軽すぎるか重すぎる）。
解決策：まずステップオーバーを小さくしてください。切削幅を狭くするか、カッターのリード角度を変更してください。CNC正面フライス加工では、45度の工具は90度の工具よりも振動が少なくなります。また、機械の主軸テーパーと工具ホルダも確認してください。接続部の緩みがビビリ振動の原因となります。
表面仕上げ不良（波状摩耗）
原因：まず疑われるのは、インサートの摩耗です。刃が鈍っていると、切断できずに詰まって異音を発します。次に、スピンドルの回転速度が正常かどうかを確認してください。回転速度が速すぎると熱が発生し、遅すぎると材料が裂ける原因となります。
解決策：インサートを新しい刃先に合わせます。これで多くの仕上げの問題がすぐに解決します。それでも解決しない場合は、刃当たりの送り量を増やしてください。送り量が少なすぎると、摩擦や振動の原因になります。また、クーラントの状態も確認してください。アルミにクーラントがないと、インサートの刃先に盛り上がりが生じ、仕上げが台無しになります。
NOBLEについて – 信頼できる精密CNC加工
当社のコアCNC加工能力
- 3軸、4軸、 5軸CNCフライス加工複雑な輪郭、アンダーカット、ワークピースを移動させることなく1回のセットアップで部品を仕上げることが可能です。ライブツーリングを用いたCNC旋盤加工により、シャフト、ブッシュ、ハイブリッド加工部品などを製造できます。
- 正面フライス加工の専門知識 ― このガイドのテーマです。当社では、エンジンデッキ、パイプフランジ、治具プレートなどの正面フライス加工を日常的に行っています。平面度公差は厳格です。お客様が当社に加工部品を依頼されるのは、当社が豊富な実績を持っているからです。
- 表面処理 (NAIST) と CNC研削加工正面フライス加工直後から鏡面仕上げを実現。あるいは、作業内容に応じて精密な表面研削も可能です。
- 試作品から量産まで。テスト用の少量試作品から、100個から10万個までの大量生産まで、規模を問わず対応可能です。
当社の認証 – 妥協のない品質
| 認定 | 対象領域 |
| ISO 9001:2015 | 当社の品質管理システムは、あらゆる業界において一貫性のある、追跡可能な生産を保証します。 |
| ISO 13485:2016 | 医療機器製造に特有の要件として、外科用部品および埋め込み型部品に関する厳格なリスク管理、清浄度管理、および文書化が求められる。 |
NOBLEと提携する理由とは？
社内エンジニアリングサポート。切削開始前のDFM（設計製造性）フィードバック。効率化のためのツールパス最適化。
総合検査ラボ。三次元測定機（CMM）、光学コンパレータ、表面粗さ測定器。部品の測定。記録の保管。
納期は短めです。標準納期は2～3週間。お急ぎの方には特急オプションもご用意しています。
FAQ
CNC正面フライス加工は、表面加工と同じですか？
はい、ほとんどの工場ではこれらの用語は同じ意味で使われています。表面加工とは平面を作ることであり、CNCフェースフライス加工はそのための方法です。
エンドミル付きのミルに正面から向き合うことは可能でしょうか？
はい、しかし速度は遅くなります。エンドミルはステップオーバーパスで表面を平坦化できます。適切なフェースミルを使用したCNCフェースフライス加工は、広い面積の加工において遥かに高速です。
CNCによる鋼材正面フライス加工において、最適な送り速度はどれくらいですか？
すべてのケースに当てはまる単一の数値はありません。荒削りの場合、一般的な開始値は1歯あたり0.1～0.2mmです。機械の剛性とインサートのグレードに基づいて調整してください。
CNCによる正面フライス加工には冷却液が必要ですか？
材質によります。鋼鉄やステンレス鋼は、熱と切りくずの排出のために冷却剤が必要です。アルミニウムは、研磨されたインサートとエアブラストを使用すれば、冷却剤なしで加工できます。
