フライス盤

エンドミル（画像の中央列）は、片方の端と側面に切削刃を持つ工具です。エンドミルという言葉は一般的に平底のカッターを指しますが、丸みを帯びたカッター（ボールノーズとも呼ばれる）や、半径のついたカッター（ブルノーズ、またはトーラスとも呼ばれる）も含まれます。通常、高速度鋼または超硬合金で作られ、1つ以上のフルート（溝）があります。これらは立形フライス盤で最も一般的に使用される工具です。

荒削りエンドミルは、大量の材料を素早く除去します。このタイプのエンドミルは、外周に波状の歯形が刻まれています。これらの波状の歯は、連続する多数の切削刃として機能し、多数の小さな切りくずを生成します。これにより、表面仕上げは比較的粗くなりますが、切りくずは短く薄い断片状になり、より厚くリボン状の断片よりも扱いやすく、結果として除去しやすい小さな切りくずになります。切削中は、複数の歯が同時にワークピースに接触するため、ビビリや振動が軽減されます。重切削による高速な材料除去は、ホギングと呼ばれることもあります。荒削りエンドミルは、「リッパ」または「リッパー」カッターと呼ばれることもあります。

ボールノーズカッターまたはボールエンドミル（図の下段）は、スロットドリルに似ていますが、カッターの先端が半球状になっています。これらは、例えば金型やダイスなどの加工センターで、3次元の輪郭形状を加工するのに最適です。作業現場のスラングでは、ボールミルと呼ばれることもありますが、この用語には別の意味もあります。また、垂直な面間に半径を追加して応力集中を軽減するためにも使用されます。

ブルノーズカッターは、エンドミルとボールカッターの中間的な特性を持つ、コーナー半径のある溝を加工します。例えば、 直径20mmで コーナー半径が2mmのカッターなどが挙げられます。形状は基本的に、角が切り落とされた（面取りまたは半径によって切り取られた）長方形です。

スラブミルは、単独で、または手動水平フライス盤や万能フライス盤でのギャングフライス加工で使用され、広い面を素早く加工します。これらは、超硬チップ付きフェースミルに取って代わられ、それらは立形フライス盤やマシニングセンターで使用されます。^{[ 2 ]}

側面・面切断カッターは、側面と外周に切断歯を備えた設計になっています。用途に応じて、様々な直径と幅のものが製造されています。側面の歯により、スリッティングソーやスロットカッター（側面に歯がない）のようにカッターがたわむことなく、片側のみを切断するアンバランスカットが可能になります。

この形状のカッターは、最初に開発されたフライス加工用カッターです。1810年代から少なくとも1880年代までは、最も一般的なフライス加工用カッターでしたが、今日ではおそらくエンドミルがその地位を占めています。従来、スロットや溝をフライス加工するには、HSSサイドカッターとフェースカッターが使用されていました。

12歯からラック（直径無限）までの歯車を切削できるカッターは8種類あります（まれなハーフサイズを除く）。

これらのカッターは成形工具の一種で、ホブ盤で歯車を加工するために使用されます。カッターの歯の断面は、適切な条件（ブランクサイズ）に設定されると、ワークピース上に必要な形状を生成します。ホブ盤は特殊なフライス盤です。

ホブは、歯車のようにワークに噛み合い（最終形状になるまで徐々に切削していく）、一方、ねじ切りフライスはエンドミルのように、ワークの周囲を螺旋状に移動する。

正面フライスは、例えばポケット加工（エンドミル）とは異なり、正面加工用に設計された切削工具です。正面フライスの刃先は常に側面に配置されています。そのため、常に水平方向に、一定の深さで、加工対象物の外側から切削する必要があります。複数の刃が切りくず負荷を分散し、刃は通常使い捨ての超硬インサートであるため、この組み合わせにより、非常に大きな正面フライス加工を効率的に行うことができます。

フライカッターは、本体に1つまたは2つの工具ビットを挿入する構造になっています。本体全体が回転すると、工具ビットが幅広く浅い正面切削を行います。フライカッターは正面フライス加工を目的としており、個々のカッターを交換できるという点で正面フライス盤に似ています。正面フライス盤は、剛性、有効カッター径や工具長オフセットを損なうことなくインサートを交換できる機能、切削深さの調整能力など、さまざまな点でより優れていますが、価格が高い傾向があります。一方、フライカッターは非常に安価です。

ほとんどのフライカッターは、1つの工具ビットを保持する円筒形の中央本体を備えています。これは通常、30～60度の角度で保持される標準的な左旋工具です。2つの工具ビットを備えたフライカッターには「正式な」名称はありませんが、ダブルフライカッター、ダブルエンドフライカッター、またはフライバーと呼ばれることがよくあります。後者の名称は、工具ビットが両端に固定された鋼棒の形状をしていることが多いことに由来しています。これらのビットは、多くの場合、棒の主軸に対して直角に取り付けられ、標準的な右旋工具を使用して切削形状が実現されます。

通常のフライカッター（刃先が1つで、通常、掃引径が100 mm未満 ）は、機械工の工具カタログで広く販売されています。フライバーは市販されることはほとんどなく、通常はユーザーが自作します。フライバーは、振りが大きいため、エンドミルや通常のフライカッターよりも使用がやや危険かもしれません。ある機械工が言うように、フライバーを使うのは「デッキのない芝刈り機を使うようなもの」^{[ 3 ]}、つまり、露出した振り子は、近くの手工具、布、指などを巻き込む大きな危険性があるということです。しかし、回転するカッターやワークピースの周りでは、機械工は決して油断してはいけないので、これは単に、いつもと同じように注意を払えばよいだけで、リスクが少し高くなるだけです。丁寧に作られたフライバーは、熟練した職人が使用すれば、金型ブロックなどの大きな多角形ワークピースの面取りに、長年にわたってトラブルのない費用対効果の高いサービスを提供します。

ウッドラフカッターは、ウッドラフキーのキー溝を切削するために使用されます。

中空フライス、または単に中空ミルと呼ばれることが多い中空フライスは、基本的に「裏表反転エンドミル」です。パイプのような形状（ただし肉厚は厚く）で、切削刃は内面にあります。元々は、旋盤やねじ切り盤でボックスツールによる旋削加工の代替として、あるいはフライス盤やボール盤で円筒形のボス（トラニオンなど）を仕上げるために使用されていました。中空ミルは、現代のCNC旋盤やスイス型旋盤でも使用できます。スイス型旋盤でインデックス調整可能な中空ミルを使用する利点は、複数の工具を置き換えることができる点です。1回のパスで複数の加工を行うため、機械は工具ゾーンに他の工具を配置する必要がなく、生産性が向上します。

より高度な中空フライス盤では、切削に交換可能な超硬インサートが使用されるが、従来型の高速度鋼や超硬チップ付きブレードも依然として使用されている。

中空フライス加工は、複数の加工を同時に行うことができるため、他の切削方法に比べて優位性があります。中空フライス加工では、部品の直径を縮小するだけでなく、面取り、センタリング、面取りといった加工も一度のパスで行うことができます。

中空ミルは、単刃工具に比べて多くの利点があります。複数の刃を使用することで送り速度を2倍にすることができ、より高い同心度を維持できます。刃の数は最大8枚、最小3枚まで可能です。大きな直径除去（荒加工）を行う場合は、より多くの刃が必要になります。

中空フライス盤でもトレパニング加工は可能です。中空フライス盤には、直径、形状、リング溝などをトレパニング加工するための特殊形状ブレードを使用できます。

中空ミルを使用する場合、補間処理は不要となるため、生産時間を大幅に短縮できる。

中空ミルを使用すれば、凸型と凹型の両方の球面半径を加工できます。中空ミルの複数のブレードにより、厳しい公差を維持しながらこれらの半径を加工することが可能です。

中空フライス盤の一般的な用途の一つは、ねじ切り加工の準備です。中空フライス盤を使えば、ねじ切り前の直径を均一に素早く加工できるため、生産性が向上します。

調整可能な中空ミルは、刃を交換することで幅広い形状に対応できるため、汎用性の高い工具である。

フライス盤には様々な種類がありますが、いずれのフライス盤を使う場合でも、切りくずの形成を理解することが基本となります。フライス盤が回転すると、切削対象物が送り込まれ、刃の各刃が小さな切りくずを削り取ります。適切なサイズの切りくずを得ることは非常に重要です。この切りくずのサイズは、いくつかの変数によって決まります。

表面切削速度（_Vc）

これは、工具が回転する際に各刃が材料を切削する速度です。メートル法を採用している国ではメートル毎分、アメリカでは表面フィート毎分（SFM）で測定されます。切削速度の一般的な値は、鋼材によっては10m/分から60m/分、アルミニウムでは100m/分から600m/分です。これは送り速度と混同しないでください。この値は「接線速度」とも呼ばれます。

スピンドル回転速度（S）

これは工具の回転速度であり、1分あたりの回転数（rpm）で測定されます。一般的な値は数百rpmから数万rpmまでです。

工具の直径（D）

歯の数（z）

歯1本あたりの給餌量（_Fz）

これは、各刃が回転する際に材料がカッターに送り込まれる距離です。この値は、刃が切削できる最も深い切削深さのサイズです。一般的な値は、0.1 mm/刃または1 mm/刃です。

供給速度（F）

これは、材料がカッターに供給される速度です。一般的な値は20mm/分から5000mm/分です。

切削深さ

これは、切削対象物の表面から工具がどれだけ深く入り込んでいるかを示す値です（図には示されていません）。この深さが、切削時に発生する切りくずの高さになります。通常、切削深さは切削工具の直径以下になります。

機械加工者は、新しい工具で新しい材料を切削する方法を決定する際に、S、F、および切削深さの3つの値を必要とします_。ただし、工具メーカーからVcとFzの値が提供される場合がほとんどです。SとFはこれらの値から計算_できます。

フライス盤の切削工具は、従来型切削、または上向き切削、あるいは下向き切削と呼ばれる2つの方向に切削することができます。

• 従来のフライス加工（左）：切りくずの厚さはゼロから始まり、最大まで増加します。切削開始時は切削量が非常に少ないため、工具は材料表面を滑走し、十分な圧力がかかると刃が突然食い込み、切削を開始します。これにより材料が変形し（左図の点A）、硬化し、工具の切れ味が鈍くなります。滑りと食い込みの挙動により、材料の表面仕上げは悪くなります。
• クライムミーリング（右図）：各刃先が材料に一定の位置で接触し、切削幅は最大からゼロまで徐々に減少します。切りくずはカッターの後ろに排出されるため、切削屑の除去が容易になります。刃先が材料に擦れることがないため、工具寿命が長くなる可能性があります。ただし、クライムミーリングは機械に大きな負荷をかける可能性があるため、古いフライス盤や状態の悪い機械には推奨されません。このタイプのミーリングは、主にバックラッシュ除去装置を備えたフライス盤で使用されます。

カッター位置とは、カッターのサイズがゼロでない場合に、ワークピースの目的の輪郭（形状）を実現するためにカッターをどこに配置するかという問題です。最も一般的な例は、エンドミルのカッター半径補正（CRC）です。これは、ツールの中心線が、距離がカッターの半径に等しく、方向が左右、上昇/通常、上/下という区別によって制御されるベクトルによって、目標位置からオフセットされるというものです。ほとんどのGコードの実装では、G40からG42がCRCを制御します（G40はキャンセル、G41は左/上昇、G42は右/通常）。各ツールの半径値は、CNCオペレーターまたは機械工によってオフセットレジスタに入力され、その後、完成品のサイズが許容範囲内に収まるように、生産中に微調整されます。ボールエンドミルを用いた3軸、4軸、または5軸フライス加工における3D輪郭加工のカッター位置決めは、手動プログラミングではなくCAMソフトウェアによって容易に処理されます。通常、CAMベクトル出力は、特定のCNC制御モデルに合わせて調整されたポストプロセッサプログラムによってGコードに後処理されます。一部の最新型CNC制御装置は、ベクトル出力を直接受け入れ、内部でサーボ入力への変換を自動的に行います。

フライス加工において考慮すべきもう一つの重要な特性は、切削加工で発生する切りくずの処理能力です。切りくずが生成される速度で除去されないと、フルートが詰まり、工具の切削効率が低下し、振動、工具摩耗、過熱の原因となります。切りくずの除去には、フルートの深さと角度、切りくずの大きさや形状、クーラントの流れ、周囲の材料など、いくつかの要因が影響します。予測は難しいかもしれませんが、熟練した機械工は切りくずの蓄積に注意を払い、蓄積が見られた場合はフライス加工条件を調整します。