フライス工具の種類と加工効率を高めるメンテナンス方法

フライス工具の種類とメンテナンス

フライス工具の基本と代表的な種類

フライス工具とは、円周外周や端面に切れ刃を持つ回転切削工具の総称です。金属加工の現場では、加工対象の形状や材質、求められる精度によって様々な種類のフライス工具が使い分けられています。

 

代表的なフライス工具には以下のようなものがあります。

1. エンドミル：最も汎用的なフライス工具で、外周と底面に切れ刃を持ちます。平面加工、側面加工、溝加工、ポケット加工など幅広い用途に使用されます。刃数や形状によって様々な種類があり、用途に応じて選択します。
2. 正面フライス（フェイスミル）：工具の円周上に複数の切れ刃（チップ）を持つカッタータイプの工具です。一度に広範囲を削ることができるため、大きな平面の加工に適しています。チップは交換可能な消耗品となっています。
3. 平フライス（プレーンカッター）：工具の外周に切れ刃を持つ筒状のフライスで、主に横型フライス盤に取り付けて平面加工を行います。切削効率は良いですが、正面フライスより加工面は粗めになる傾向があります。
4. 側フライス（サイドカッター）：外周と両側面に切れ刃を持つ円盤状のフライスです。側面加工や溝加工に適しており、普通刃・荒刃・千鳥刃といった刃の形状があります。
5. 溝フライス：円盤状で、溝加工に特化した工具です。T溝カッターやアリ溝カッターなど、特殊な溝形状に対応した種類があります。エンドミルによる溝加工よりも高速で精度の高い加工が可能です。

これらの工具は、加工物の材質や加工条件に合わせて、超硬合金、ハイスピードスチール（HSS）、サーメットなど様々な材質で製造されています。

 

フライス加工の効率を高める工具選定のポイント

フライス加工の効率と精度を高めるためには、適切な工具選定が不可欠です。以下に工具選定の重要なポイントをご紹介します。

 

1. 加工形状に合わせた工具選び
加工したい形状によって最適な工具は異なります。

• 広い平面加工 → 正面フライス
• 複雑な形状や小さな平面 → エンドミル
• 深い溝加工 → 溝フライス
• 側面加工 → 側フライス

2. 被削材に適した工具材質の選択
被削材の硬さや特性に合わせて工具材質を選びましょう。

• 軟鋼・一般鋼 → ハイスやコバルトハイス
• 硬鋼・ステンレス → 超硬合金
• アルミニウム → ダイヤモンドコーティング超硬
• チタン合金 → PVDコーティング超硬

3. 刃数の選定
刃数は加工条件や被削材によって選択します。

• 少ない刃数（2〜3枚刃）：切りくず排出性に優れ、アルミなど軟質材料の高速加工に適しています
• 多い刃数（4枚刃以上）：剛性が高く、仕上げ加工や硬質材料の加工に適しています

4. 切削条件の最適化
工具選定と合わせて、回転速度（rpm）や送り速度（mm/min）、切込み量などの切削条件も重要です。工具メーカーの推奨条件を参考にしつつ、実際の加工状況に合わせて調整しましょう。

 

5. コスト効率の考慮
初期コストだけでなく、工具寿命や加工時間も含めたトータルコストで判断することが重要です。高価な工具でも、寿命が長く加工効率が高ければ、結果的にコスト削減につながることがあります。

 

不二越（NACHI）の工具選定ガイド - 様々な加工条件に適した工具選定の詳細情報

フライスの刃数と形状による特性の違い

フライス工具、特にエンドミルは刃数や形状によって特性が大きく異なります。ここでは、それぞれの特徴と適した用途について解説します。

 

刃数による特性の違い

刃数	切削特性	適した用途
2枚刃	切りくず排出性に優れる切削抵抗が小さい	深彫り加工アルミなどの軟質材料高速加工
3枚刃	バランスの取れた切削性能中程度の切りくず排出性	汎用的な用途溝加工中程度の硬さの材料
4枚刃以上	高い剛性と安定性優れた仕上げ面品質	仕上げ加工硬質材料精密加工

形状による特性の違い

1. スクエアエンドミル：先端が平らで、直角の肩や溝の加工に適しています。最も一般的なタイプです。
2. ボールエンドミル：先端が半球状で、曲面や3D形状の加工に適しています。金型製作などで多用されます。
3. ラジアスエンドミル：スクエアとボールの中間的な形状で、コーナー部に丸みを持たせることができます。応力集中を軽減し、工具寿命を延ばす効果があります。
4. テーパーエンドミル：側面が傾斜しており、テーパー形状の加工や深彫り加工に適しています。
5. ラフィングエンドミル：不規則な刃形状を持ち、高い切削効率で荒加工に適しています。切りくずを細かく分断する効果があります。

コーティングの種類と効果
エンドミルなどのフライス工具には、様々なコーティングが施されることがあります。

• TiNコーティング（金色）：耐摩耗性に優れ、一般的な鋼材の加工に適しています。
• TiAlNコーティング（紫黒色）：高温硬度に優れ、高速切削や乾式切削に適しています。
• DLCコーティング（黒色）：非常に低い摩擦係数を持ち、アルミニウムなどの非鉄金属加工に適しています。
• ダイヤモンドコーティング：非鉄金属や複合材料の加工に最適で、極めて高い耐摩耗性を持ちます。

適切な刃数、形状、コーティングを選択することで、加工効率と工具寿命を大幅に向上させることができます。

 

フライス工具の寿命を延ばす日常的なメンテナンス方法

フライス工具は適切なメンテナンスを行うことで、寿命を大幅に延ばし、加工精度を維持することができます。以下に日常的なメンテナンス方法をご紹介します。

 

1. 使用前後の清掃
工具の使用前後には必ず清掃を行いましょう。切りくずや切削油、汚れが付着したままだと、錆の原因になるだけでなく、次回使用時の加工精度にも影響します。

 

清掃の手順。

• 柔らかいブラシや布で切りくずを取り除く
• 洗浄剤で油分や汚れを落とす
• エアブローで水分や残留物を完全に除去する
• 防錆油を薄く塗布する

2. 適切な保管方法
フライス工具は適切に保管することも重要です。

• 専用のケースや工具立てに保管し、他の工具と接触させない
• 湿気の少ない場所で保管する
• 長期保管の場合は防錆処理を施す
• 刃先が損傷しないよう保護カバーを使用する

3. 定期的な刃先チェックと再研磨
使用頻度に応じて定期的に刃先の状態をチェックし、必要に応じて再研磨を行いましょう。

• マイクロスコープや拡大鏡で刃先の摩耗や欠けをチェック
• 軽微な摩耗なら自社で研磨
• 複雑な形状や精密な工具は専門業者に依頼

4. 適切な切削条件の維持
工具の寿命を延ばすためには、適切な切削条件を守ることが重要です。

• 推奨回転数と送り速度を守る
• 切削油剤を適切に使用する
• 過度な切込みを避ける
• 工具の特性に合った加工方法を選択する

5. 工具管理システムの導入
多くの工具を使用する現場では、工具管理システムの導入も効果的です。

• 使用履歴の記録
• 再研磨のタイミング管理
• 工具の在庫管理
• 工具寿命の分析とコスト管理

これらのメンテナンス方法を日常的に実践することで、工具の寿命を延ばすだけでなく、加工精度の維持や不良率の低減にもつながります。また、計画的な工具管理によってコスト削減も期待できます。

 

OSG株式会社の技術情報 - 工具のメンテナンスと寿命延長に関する詳細情報

フライス工具のトラブルシューティングと対策

フライス加工中に発生する様々なトラブルとその対策について解説します。問題が発生した際の適切な対応は、工具の寿命延長と加工品質の向上に直結します。

 

1. 工具の早期摩耗

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

原因	対策
切削速度が高すぎる	推奨切削速度に調整する
不適切な工具材質	被削材に適した工具材質を選択する
切削油剤の不足	適切な切削油剤を十分に供給する
工具の剛性不足	より短い工具や剛性の高い工具を使用する

2. 工具の欠け・折損

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

原因	対策
過大な切込み量	切込み量を適正値に調整する
工具のビビり（振動）	回転数を調整、工具突出し長さを短くする
切りくず詰まり	定期的な切りくず除去、エアブローの活用
工具の取付け不良	正確な芯出しと確実な締め付け

3. 加工面品質の低下

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

症状	原因と対策
表面粗さの悪化	・刃先の摩耗：工具を交換または再研磨 ・送り速度が速すぎる：送り速度を下げる ・切削油剤の不適切：適切な切削油剤に変更
寸法精度の不良	・工具のたわみ：剛性の高い工具を使用 ・熱変形：切削油剤の改善、断続切削の採用 ・機械の精度不良：機械のメンテナンス
バリの発生	・切れ味の低下：工具を交換または再研磨 ・不適切な切削方向：上向き切削から下向き切削に変更 ・出口部のサポート：バックアップ材の使用

4. 異常な切削音・振動
工具が振動したり異常な音が発生する場合は、以下の対策を検討しましょう。

• 回転数を変更して共振を避ける
• 工具の突出し長さを短くする
• より剛性の高いホルダーを使用する
• 切込み量や送り速度を調整する
• 工具の刃数を変更する（振動が発生する場合は刃数を増やす）

5. 切りくずトラブル
切りくずが絡まったり、排出不良が起きる場合。

• 切削油剤の圧力や量を増やす
• 断続的な切削でこまめに切りくずを排出
• 切りくず分断性の高い工具を選択
• 高圧クーラントシステムの導入を検討

これらのトラブルシューティングを参考に、問題が発生した際は原因を特定し、適切な対策を講じることで、工具の寿命延長と加工品質の向上を図りましょう。また、トラブルの発生パターンを記録し、予防的なメンテナンス計画に活かすことも重要です。

 

三菱マテリアル - エンドミルのトラブルシューティングガイド

フライス工具の再研磨と経済的な活用法

フライス工具、特にエンドミルなどの高価な工具は、適切に再研磨することで繰り返し使用でき、工具コストを大幅に削減できます。ここでは、再研磨のタイミングや方法、経済的な工具活用法について解説します。

 

再研磨のタイミング
以下のような状態になったら再研磨を検討しましょう。

• 切れ味の低下を感じたとき
• 加工面の品質が低下したとき
• 切削音が変化したとき
• 摩耗幅が工具径の10%程度に達したとき
• 微小な欠けが生じたとき（大きな欠けの場合は再研磨が困難な場合も）

再研磨の方法と注意点

1. 自社での再研磨
   • 小規模な工場でも導入可能な工具研磨機が市販されています
   • 基本的な形状（スクエアエンドミルなど）なら比較的容易に研磨可能
   • 専用の治具を使用して正確な角度で研磨することが重要
   • 研磨熱による工具材質の劣化に注意
2. 専門業者への依頼
   • 複雑な形状（ボールエンドミルやラジアスエンドミルなど）は専門業者に依頼
   • コーティング再生も含めたトータルリコンディショニングが可能
   • 元の精度に近い状態まで回復可能
   • 納期とコストのバランスを考慮

経済的な工具活用法

1. 段階的な用途変更
   • 新品→精密加工→一般加工→荒加工と段階的に用途を変更
   • 再研磨後は直径が若干小さくなるため、プログラム調整が必要
2. 工具管理システムの活用
   • 使用履歴や再研磨回数を記録
   • 工具の寿命予測と計画的な発注
   • 工具の使用効率分析
3. コスト削減のポイント
   • 高価な工具ほど再研磨の経済効果が高い
   • 一般的に新品価格の15〜30%程度のコストで再生可能
   • 再研磨回数の目安：超硬工具で3〜5回、ハイス工具で5〜10回
4. 環境負荷の低減
   • 工具の再利用によるレアメタル使用量の削減
   • 廃棄物の減少

再研磨後の工具性能を最大化するコツ

• 再研磨後は新品より若干低い切削条件で使用開始
• 工具径の変化を考慮したプログラミング
• 再研磨回数に応じた用途の見直し
• コーティングの再生も検討（特に高価な工具の場合）

工具再研磨を計画的に行うことで、工具コストを30〜50%削減できるケースも多く、中小製造業にとって大きなコスト削減につながります。また、工具の長寿命化は資源の有効活用にもつながり、環境負荷の低減にも貢献します。

 

工具再研磨専門会社の経済効果解説 - 工具再研磨による具体的なコスト削減事例