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技術情報・技術コラム

フライス加工とは?使用する工具や機械、加工の種類も紹介

フライス加工とは、フライスやエンドミルなどの器具を用いて被加工材の表面を削り取る技術です。工具や機械、種類を使い分けることでさまざまな形状に加工できるため、製造業やものづくりには欠かせません。

本記事では、フライス加工の概要や用いられる工具・機械をご紹介します。記事後半では、フライス加工の種類もご紹介するのでぜひ参考にしてください。

フライス加工とは?

フライス加工とは、カッターや歯車などの機械を用いて金属や木材などの素材の表面を削る加工技術の一つです。円筒面上に複数のカッターを備えたさまざまな形状や平面の成形に使われるフライスや、外周面と端面にカッター刃があり複雑なパターンの切削が可能なエンドミルなどが用いられます。

フライス加工は、複雑な形状を再現できる柔軟性とその精度の高さから製造業では欠かせない技術です。使用する工具や種類、加工する方向を変更したり、機械の動きをプログラミングで制御したりすることで、数ミリ以下の寸法管理も可能となります。

なお切削加工には、大きくフライス加工と旋削加工があります。回転する刃やカッターに材料を当てて削り取るフライス加工に対し、旋削加工は回転する材料に刃を当てて表面を削る点が両者の違いです。

フライス加工で用いられる工具

フライス加工には、主に以下の工具が用いられます。

  • ・正面フライス
  • ・エンドミル
  • ・平フライス
  • ・溝フライス

それぞれの工具の概要や、具体的にどのような用途で用いられているのかを解説します。

正面フライス

正面フライスはフェイスミルとも呼ばれる、広い平面を効率良く加工できる切削工具です。加工機に装着して、高速で回転させて被加工材を切削します。

正面フライスの重要な構造には、主に以下が挙げられます。

  • ・アキシャルレーキ
  • ・ラジアルレーキ
  • ・チップポケット

正面フライスは見る角度によって、2つの「すくい角」があります。側面と裏面から見たときのすくい角がそれぞれアキシャルレーキとラジアルレーキです。これらの角度が変化することで、切りくずの排出量の多さや切削抵抗が異なるため、加工効率に影響を与えます。そのため、被加工材に応じて角度を使い分けることが重要です。

刃の枚数が多いほど1回転あたりに削り取れる量が多くなるため、より広範囲を一度に加工できます。しかし刃の枚数が多いとその分刃と刃の隙間が小さくなるため、加工により生じる切削くずが挟まりやすくなります。そこで重要な役割を果たすのが、チップポケットです。チップポケットとは切削くずを除去を効率化するために設けられた隙間で、これにより加工のスピードと滑らかさを高められます。

エンドミル

エンドミルとは、フライス盤や後述するマシニングセンタの先端に取り付け、被加工材を直接削る切削工具です。エンドミルを用いると平面加工だけでなく段加工、溝加工も可能となるため、複雑な形状や細かい部分を加工する際に用いられます。

エンドミルには、以下に示すようにさまざまな種類があります。

種類

刃の特徴

用途

スクエアエンドミル

底刃が平坦

水平面・垂直面の切削に適している

ラフィングエンドミル

底刃が平坦

外周の形状が波形の凹凸

大きく切り込めるため荒削りが可能

ラジアスエンドミル

スクエアエンドミルと似た形状だが底刃と外周刃の境目が球形状(R形状)

角が丸みを帯びているので曲面を切削できる

ボールエンドミル

刃の先端が球形状(R形状)

曲面や3次元形状の加工に使用できる

テーパエンドミル

外周刃が円錐状

円錐状に先細りにするテーパ加工を行える

また底刃の種類には、センター穴付き底刃・ボールタイプ底刃・中心刃付き底刃など、ネックにはストレートシャンク・ロングシャンク・ロングネックシャンク・テーパネックシャンクなどがあります。

刃やネックの形状により用途が異なるため、それに応じて使用するタイプを選定するのが重要です。

平フライス

平フライスとは、横型フライス盤で使用する器具で、主に平面を効率的に削る際に利用されます。

切削効率が高い分、精密さを要求される場面には適していません。そのため荒削り加工で用いられ、その後は正面フライスで精度を調整します。

溝フライス

溝フライスとは円盤状のカッターで、平行移動して溝を削ります。主に長くて深い溝加工を多く行う際に用いられる工具で、エンドミルを用いるよりも正確かつ素早く加工できる点が特徴です。

フライス加工で用いられる機械

フライス加工には、主に以下の機械が用いられます。

  • ・汎用フライス盤
  • ・NCフライス盤(CNCフライス盤)
  • ・マシニングセンタ
  • ・NC歯車加工械

それぞれの特徴や用途を詳しくご紹介します。

汎用フライス盤

汎用フライス盤とは、フライス盤を手動で操作する機械です。後述するNCフライス盤(CNCフライス盤)と比較して導入コストが低く、シンプルな加工であればすぐに行えるのが利点です。一方で、機械の操作は手動であるため、クオリティが作業者の腕に左右されやすいという特徴もあります。

汎用フライス盤は、主軸の向き(加工を進める向き)により以下の3つに分類されます。

  • ・立型フライス盤:主軸が地面と垂直で下向き
  • ・横型フライス盤:主軸が地面と水平
  • ・万能フライス盤:立型フライスと横型フライスのハイブリッド。主軸が180度回転したり、水平方向にテーブルを回転させたりできる機能がある。

それぞれ順に、平面加工、切断加工・溝加工、基本的なフライス盤の加工や複雑な加工を得意としています。

NCフライス盤(CNCフライス盤)

NCフライス盤(CNCフライス盤)とは、CAM(キャム:コンピュータ支援製造)であらかじめプログラムを作成し、コンピュータでフライスやエンドミルの動きを制限する機械です。NCとCNCはそれぞれ「Numerical Control(数値制御)」「Computer Numerical Control(コンピュータ数値制御)」の略を表しています。

プログラムされた設計と指示に従い自動で切削するため、複雑で緻密なデザインに加工できる点がメリットです。またコンピュータが制御するため、ばらつきが少ない点も特徴に挙げられます。

マシニングセンタ

マシニングセンタは、コンピュータで数値制御される点はNCフライス盤と同じですが、工具も自動で交換する機能が搭載されている点が違いです。

従来のNCフライス盤は工具の動きは制御できるものの、切削工具は手動で交換しなければなりませんでした。マシニングセンタはこうした手間とコストがかからないため、効率良く加工作業を進められます。

NC歯車加工械

NC歯車加工機とは、歯車製造に特化したNCフライス盤(CNCフライス盤)の一種です。「ホブ」と呼ばれるNC歯車加工機専用の工具を用いて、歯車を製造します。

歯車は緻密で複雑な構造を持つため、その製造には高度な精度が求められます。NC歯車加工機を用いれば、ブローチ加工やミーリング加工などが可能です。

フライス加工の種類

一口にフライス加工といっても、以下に示すようにその種類はさまざまです。

  • ・平面加工
  • ・側面加工
  • ・段加工
  • ・溝加工
  • ・穴加工
  • ・三次元加工

それぞれの加工方法の特徴や、具体的な用途をご紹介します。

平面加工

平面加工とは、被加工材の表面を平たく切削する技術です。台に載せた被加工材を同一平面上で移動させます。

平面加工では、正面フライスや平フライス、エンドミルが用いられます。正面フライスと平フライスは被加工材と接する面が大きいため、広範囲を切削する場合に最適です。一方で細かい部分を切削するには、エンドミルが用いられます。

平面加工は、フレームや機械部品の基盤など平面性を確保する場面や、最終的な仕上げなどに適しています。

側面加工

側面加工とは、被加工材を上下に移動させ側面を加工する方法です。フライス盤に取り付けたエンドミルで調整する手法が一般的ですが、側面を広範囲にわたって切削する場合には、正面フライスが用いられることもあります。

側面加工は、ギアやフレーム、カバー類など側面の形状が特徴的な金属部品を製造する際に用いられます。

段加工

段加工とは、平面加工と側面加工を同時に行い、段差をつける加工技術です。正面フライスや平フライスなどを用いて、表面からさらに深部に向けて切り込みを入れます。複雑な形状に加工したり、狭い部分を削ったりする場合はエンドミルを用いるケースもあります。

溝加工

溝加工と、部品同士を固定したり、動力を伝えたりするために被加工材に溝を掘る加工技術です。溝加工には、以下に挙げる種類があります。

  • ・キー溝加工:被加工物の内径・外径にキー型(長方形)を掘る
  • ・T溝加工:T字の溝を掘る
  • ・スプライン加工:キー溝加工を全周性にわたって実施する
  • ・インボリュートスプライン加工:スプライン加工より溝が多く細かい
  • ・ブローチ加工:ブローチ盤とよばれる機械を用いて被加工材の内径を掘る
  • ・Oリング溝加工:Oリング型の溝を掘る
  • ・アリ溝加工:入口は狭く深部に入るにつれて広くなる

エンドミルに加えて、溝加工に特有の道具が用いられることもあります。

穴加工

穴加工とは、ドリルを用いて被加工材に穴をあける加工技術です。あけた穴をさらに広げる加工は、リーマ加工と呼ばれます。

三次元加工

三次元加工とは、水平軸・垂直軸・奥行軸の3軸方向か被加工材にアプローチすることで、立体構造を構築できる加工技術です。専用のソフトやコンピューターを用いて、機械的に動きを制御します。

数式で表せない複雑な形状の立体に加工できるため、部品の軽量化にも活用できます。

まとめ

本記事では、フライス加工の概要や使用する工具・機械、種類などを網羅的に解説しました。

フライス加工とは、カッターや歯車などの機械を用いて金属や木材などの素材の表面を削る加工技術の一種です。さまざまな工具や機械、手法を用いることで複雑な形状を高精度で実現できます。

超硬素材・超硬加工 ソリューションナビを運営するエバーロイは、超硬素材・超硬製品の開発サービス、超硬素材の選定サービス、超硬合金の精密加工サービスを提供しています。これまで鋼材部品の超硬化加工を超加工し製品品質を向上させた事例や、電磁鋼板加工における早期摩擦の改善の事例があるように加工技術が得意です。

フライス加工に関するご相談やお見積りが必要な場合は、ぜひお気軽にお問い合わせください。お客様のお悩みやニーズに応じて、最適なソリューションをご提供いたします。

この記事を監修した人

エバーロイ商事株式会社

大久保 文正

エバーロイ商事株式会社

昭和33年の設立以来、長年にわたり超硬工具の販売。
その製品はエバーロイの名で、広く多くのお客様からご支持をいただいております。
技術革新の激しい時代の中、お客様のあらゆるニーズに対応すべく、製販一体となって当社のオリジナリティを生かした営業活動を推進して参ります。

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