エンドミル加工とは?切削加工の概要や加工の際の注意点も合わせて解説

エンドミル加工とは?切削加工の概要や加工の際の注意点も合わせて解説

フライス加工用切削工具の代表格であるエンドミル。エンドミルを使うことでどのような加工ができ、加工においてはどのようなポイントが重要となるのでしょうか。
この記事では、エンドミルとマシニングセンタ(M/C)による切削加工の概要やポイント、注意点について解説します。

エンドミルによる切削加工

フライス切削とは、固定静止する加工物に回転する刃物を押し当て局部的に大きな応力を発生させることで破断させ、不要な部分を切り屑として分離する加工方法です。切り屑を出さない加工方法である鍛造や圧延、せん断などと比較したとき、切削加工は塑性変形が少なく高い工作精度が得られるという特徴を持っています。 エンドミルによる加工もこの切削加工の一つです。エンドミルは外周および先端部に刃を持つ回転切削工具を、フライス盤(M/C)に取り付けることによって回転力を得ることができます。 エンドミルが回転している状態で被削材を固定したテーブルを移動させることにより、切削加工を進めていくのが、エンドミルを使用したフライス盤による切削加工です。

エンドミル加工とは

エンドミルによる切削加工では、具体的にどのような加工ができるのでしょうか。ここでは、エンドミルによる加工の種類や特徴をご紹介します。

1.エンドミルで行える加工の種類

エンドミルにはいくつか種類があり、外周刃と底刃の形状の違いによって行える加工の性質が異なります。

先端部がほぼ平坦で外周刃の重要度が高い、ストレート刃やラフィング刃などの「スクエアエンドミル」は、溝加工や側面加工、コンタリング加工、ポケット加工、座グリ加工が可能です。 先端に向けて先細り形状になっている「テーパ刃のエンドミル」であれば、テーパ加工やリブ加工を得意とします。 先端が半球状になっている「ボールエンドミル」は曲面加工や倣い加工に使われるほか、倣い加工では角部のみがR形状になっている「ラジアスエンドミル」が使われることもあります。

2.エンドミル加工の特徴

エンドミル加工には、主に以下のような特徴があります。

・さまざまな加工が可能

工具の片端のみをフライス盤に固定するため加工形状が制限されにくく、複数の形状のエンドミルを使い分けることで、さまざまな加工が可能です。その反面、加工に適したエンドミルを選定する必要があり、刃を長く突き出した状態で切削加工を行うとビビリやたわみが発生することもあります。

・高精度で高効率

手動でのテーブル移動に加え、コンピュータ制御による自動切削も可能になり高効率・高精度を実現しています。効率よく精度の高い加工を行うためには適切な切削条件の設定が必要です。

エンドミル加工の際の注意点

エンドミル加工において、精度が高くきれいな仕上げをするためにはいくつかのポイントがあります。その中でも特に注意したい3つのポイントをご紹介します。

1.アップカットとダウンカット

エンドミルの回転と被削材の移動方向の関係により、切削方法はアップカットとダウンカットの2パターンがあります。

アップカットはエンドミルの回転に対し、被削材は同じ方向に送られます。刃先が食い込むような力が働くため、狙いの加工壁面に対し削りすぎてしまうことも多いです。 また、加工の際に発生する摩擦熱が大きく、エンドミルが摩耗しやすい点にも注意しなければなりません。切削時の抵抗も大きいためビビリが発生しやすい反面、光沢のあるきれいな仕上げ面ができます。 一方、ダウンカットはエンドミルの回転と反対方向に被削材を送る方法です。エンドミルが被削材から離れようとする力が働くので、狙いの加工面に対して削り残しが起こりますが、再加工の余裕は残ります。 ただし、刃の食いつきによる衝撃が発生し切削抵抗は上がるため、しっかりとした機械や工具の剛性が必要です。その反面、刃先部の摩耗は少なく工具寿命が長くなるという特徴も持ちます。

2.切削条件の設定

エンドミル加工には、短い切削時間・長い工具寿命・高い加工精度の3要素が求められます。これらをバランス良く満たすには切削条件を設定しなければなりません。 切削条件を計算するためには被削材の材質、エンドミルの材質や外径、刃数などの情報が必要です。これらから送り速度や最適な送り量を求めることで、安定性や効率を高めた加工ができます。

3.エンドミルの形状と長さの種類

エンドミルは加工に支障がない範囲で、できるだけ短いものを使うのが定石です。必要以上に長いエンドミルを使用するとビビリやたわみが発生し、精度の高い加工を行えません。 しかし、エンドミルが長いからといって外周刃の部分をフライス盤に固定すると、刃が欠ける原因となります。 これらを念頭に、行う切削作業に適した長さ・刃数・形状のエンドミルを選ぶことが大切です。

エンドミルはさまざまな加工が行える万能工具

エンドミルは、さまざまな切削加工を行うことができる使い勝手の良い工具です。しかし、正しい知識を持って適切な使い方をしなければ、エンドミルの利点を活かすことはできません。
目的に適したエンドミルと加工方法を選び、切削条件を計算した上で作業を行うことで、精度が高く効率のいい切削加工へと繋がります。