CNCフライス盤は、金属からプラスチックまでさまざまな材料から部品を製作するために使用される高精度の産業技術です。コンピュータ数値制御フライス盤は、自動切削プログラムとコンピュータ制御のサーボシステムを備えており、機械を正確な位置に滑らかかつ正確に導いてワークピースを切削します。自動車、航空宇宙、医療などの産業は、このタイプの加工がもたらす高精度と一貫した結果によって革新されてきました。.
CNCフライス加工を行うには、CNCフライス盤、コンピュータソフトウェア、原材料などさまざまなツールが必要です。以下の記事では、CNCフライス加工の詳細なガイドを提供します。.
CNCフライス加工とは何か、そしてどのように機能するのか？
CNCフライス加工は、回転する切削工具を使用してワークピースから材料を除去するコンピュータ制御の加工プロセスです。切削工具は通常スピンドルに取り付けられ、直線または円形の動きで移動し、ワークピースはテーブルに固定されて工具に送り込まれます。.
CNC機械は、機械に何をすべきかを指示するコンピュータプログラムによって操作されます。これらのプログラムは CNC言語, で記述されており、通常のプログラミング言語に似ていますがいくつかの違いがあります。最も一般的なものは Gコード. です。これらのプログラムは、機械の動きの速度や方向、停止のタイミングを指示します。ほとんどの機械は、これらの基本的なオプション以上の多くの設定を持っています。一部の機械にはタッチスクリーンが搭載されており、プログラムを画面に表示して誤りを修正できるようになっています。.
CNCフライス盤は、エンドミリング、フェースミリング、スロットミリングなどさまざまなフライス加工を行うことができます。エンドミリングは、多用途で強力なプロセスで、溝、肩、平面、複雑な3D形状を切削することが可能です。一方、フェースミリングは、大径のワークピースの平面を広範囲にわたって作り出すために使用されます。スロットミリングは、ワークピースに溝やポケットを作り、部品の結合やその他の目的に利用されます。これらのCNCフライス加工の種類については、以下の段落で詳しく説明します。.
さまざまなCNCフライス加工の種類
さまざまなCNCフライス加工の方法があり、それぞれ異なる用途に使用されます。最も一般的なCNCフライス加工の方法の概要は次のとおりです。.
ターンミリング
ターンミリングは、ワークピースをチャックに固定し回転させながら、ミリングカッターを進入させて材料を除去する多用途の加工操作です。除去される材料の量は、ミリングカッターの送り速度と速度によって制御できます。.
このタイプのCNC旋盤操作は、同じ部品に対して複数回繰り返すことができ、それぞれ異なる工具を使用します。最初のステップは、旋盤でワークピースを回転させて円筒形状を作り出すことで、次にその部品をフライス加工して目的の製品を作り出します。.
ターンミリングの過程での回転は、らせん状の軌跡を作り出し、切削工具の刃先の形状に最適な形状をもたらします。これにより、ねじ、溝、その他の内部特徴を作り出すことができます。.
面取りミリング
または面取りと呼ばれ、ワークピースのエッジから少し角度をつけて材料を切り取ることで、優しい表面を作り出す工程です。結果として、二次元の面取りは一連の角度を形成し、滑らかな表面を作り出します。これは、ワークピースのエッジを溶接やはんだ付けの準備として使用されることが一般的です。.
このタイプのCNCフライス加工は、多くの用途や産業で役立ちます。面取りミリングツールは、板材やその他の材料に滑らかで曲線的なエッジを与え、建築、エンジニアリング、木工プロジェクトに最適です。医療や電子工学の専門家も、安全で滑らかな角度のエッジを作るために利用しています。.
さまざまなタイプの面取りミリングが存在し、最も一般的なものにはスクエアコーナーミリング、外角ミリング、内角ミリング、フラットボトムミリング、面取り面ミリングがあります。.
スロットミリング
スロットミリングは、回転する切削工具を使用して、ワークピースから材料を除去するCNCミリング操作の一種であり、スロットの内外に工具を動かすことで行います。主にキーウェイ、スロット、ポケットを作成するために使用されます。.
他のタイプのCNCミリング操作と異なる点は、エンドミリングよりも深いスロットやポケットを切削できる能力にあります。さらに、このCNCミリングプロセスは、よりきれいで良好な表面仕上げをもたらすことが多いです。.
スロットミリング用の切削工具は非常に多用途です。円形に取り付けられた複数の歯を持つスピンドルを備え、固体ジョー・マンドレル、ガイドバー、金属素材からの平坦な部品を加工できます。それだけでなく、溝やリセスの切削、スコアリング、穴あけ、丸穴の作成、長方形、正方形、六角形のスロットやポケットの開口、ピンやダボの面のミリングも可能です。.
プロフィールミリング工程
プロフィールミリングは、ワークピースに複雑な三次元表面を作り出すために使用されるCNC加工工程です。この工具は、スロット、ポケット、輪郭などの特徴を作成するために使用されます。一般的に、多軸ミリングマシンで行われ、回転するミリングカッターがワークピースの周りを回ります。カッターは、工具の軌跡に沿って材料を削りながら動きます。.
プロフィールミリングは、主に次の3つの操作タイプに使用されます：
荒加工
荒加工は、部品の内側または外側から余分な材料を除去するために、材料の厚さを大きく削減することを目的としています。ワークピースの表面の穴には、周辺または側面で切削するエンドミルが必要です。このタイプの操作で一般的に使用されるミルは「周辺エンドミル」です。“
半仕上げ
センターカッティング工具は、半仕上げ機械で穴の周囲を切削するために使用されます。これにより、半仕上げ工具が部品を切削する前に、穴の位置をより正確に設定できます。.
仕上げ
荒加工で除去する材料の量を減らし、仕上げ工程の準備をする工程です。通常、小さな仕上げ用エンドミルを使用して行われます。荒加工と仕上げには異なる機械を使用し、各工程に最適化された切削工具を使用して、より正確な結果を得る必要があります。.
フェイスミリング
フェイスミリングは、ワークピースの平面を加工する工程です。フェイスミルは、多数の切削刃を持つ回転するカッターに対してワークピースを送り込み、平面を切削します。これは、一度に一つの穴を作るドリリングとは異なります。.
フェイスミリングは、4つのステップで構成されています：
- フェイスミリングを始める前に、材料を垂直ミリングマシンにセットアップし、準備する必要があります。ワークピースは、正確な操作を確保するためにマシンのテーブルにしっかりと固定されている必要があります。.
- 次に、スピンドルをワークピースの表面に垂直になるように配置します。.
- 適切に位置決めした後、送り速度を調整します。ヘッドストックの速度も調整して、適切な切削を行います。送りは外部スピンドルハンドルで調整できます。.
- 最後に、加工を行います。望む形状と形を作り出すために、カッターを複数回通す必要があります。最終的な製品は、描いたパターンの底に沿って切断されます。望む結果を得るまでに複数のカットを行います。.
ショルダーマilling
ショルダーマillingは、切削工具がスピンドルに取り付けられ、ワークピースの周囲に沿って切削を行うCNCマillingの一種です。通常、切削工具は静止しており、工具スピンドルを垂直の直線軸に沿って傾けることで切削を完了します。最も一般的なショルダー角度は90度ですが、用途に応じて他の角度も使用されることがあります。.
ショルダーCNCマilling機の目的は、ワークピースに平らで角度のある面を作り出すことです。この作業に理想的なショルダーマillカッターは、ワークピース表面と切削工具への絶え間ないアクセスが必要な点にあります。チャッキングとは異なり、マilling工程は直線的ではなくジグザグのパターンで切削します。.
その他のCNCマilling操作
上記以外にも、さまざまなCNCマilling操作が行えます。これには次のものが含まれます：
フリーミリング
これは時にはサーフェスマillingやスラブミリングとも呼ばれます。フリーミリングは、切削軸が加工面に平行な平面を切削することと定義されます。通常、フリーミリングは、ワークピースの表面をマシンテーブルの表面に平行に取り付け、標準的なCNCマシンのアーバーに取り付けた切削工具を用いて行います。.
フォームミリング
フォームミリングは、曲線や直線からなる特殊な輪郭を、単一の切削深さで加工する工程です。一般的な切削工具は複数の歯を持ち、アーバー上で回転し、スピンドルによって駆動されます。切削歯はワークピースに噛み込み、歯の間のフルーティング（溝）によって除去されるチップを形成します。.
角度ミリング
角度ミリングは、ワークピースを切削軸に対して角度をつけて送り込むタイプのマilling操作です。切削工具の切削作用により、ワークピース表面に対して垂直でないチップ形状が生成され、これによりさまざまな特徴をワークピースに作り出すことができます。角度ミリングは、スロット、ショルダー、溝などの特徴を作るのに使用されます。.
さまざまなCNCマilling機
すべてのCNCマilling機は基本的な特徴を共有していますが、それぞれの機械には特定の用途に最適なユニークな特徴もあります。.
ベッドタイプマilling機
ベッドタイプマilling機は、金属加工や機械加工に使用される大型の重厚なCNCマilling機です。このタイプのマilling機は、大きく平らなテーブルを持ち、X、Y、Z方向に動かして重厚な部品を切削します。これらの機械は、通常、小型で軽量な機械では加工できない大きく重い部品の加工に使用されます。ベッドタイプマilling機は非常に高精度であり、大きな不規則な形状の加工に対して高い許容誤差を持ちます。.
ベッドタイプマilling機は、大型で高価な設備であり、一般的には工業用途でのみ使用されます。しかし、他のタイプよりもいくつかの利点があります。一つは、ベッドタイプマilling機は他のタイプよりも剛性が高いため、重い切削や高品質な結果を出すことができる点です。また、より高い切削速度を可能にする「瞬間的」トルクを持ち、繰り返しの切削作業や短時間の間隔での作業に理想的です。.
ベッドタイプマilling機は、スピンドルが横方向にスライド可能な可動テーブルに取り付けられ、上下にも動かせる構造です。テーブルは異なる角度でのマillingを可能にするために回転させることもできます。これらの機械は、ハンドヘルドのマilling機ではできない大規模なマilling作業に一般的に使用されます。.
ニータイプマilling機
ニータイプマilling機は、前面に膝のような突起のある可動式のワークテーブルを持つCNCマilling機の一種です。ワークテーブルは、異なるワークピースの高さに合わせて上下に調整でき、クイル（切削工具を保持する部分）も上下に動かすことができ、異なる深さの切削が可能です。.
ニータイプマilling機は、最も多用途なマilling機の一つです。溝入れ、角度ミリング、ドリリングなどさまざまな操作に使用できます。ただし、他のタイプほど正確ではありません。これは、ニータイプマilling機のテーブルが垂直マシンほど剛性が高くないためです。テーブルを上下させるときに、ワークピースの一部の切削が正確でない場合があります。.
垂直フライス盤
垂直フライス盤は、主軸が垂直に配置されたCNCフライス盤の一種です。フライスカッターは主軸に保持され、その軸を中心に回転します。通常、主軸は伸縮可能で、テーブルを上下に動かすことで同じ効果を得ることができ、突き刺し切削や穴あけが可能です。垂直フライス盤は、試作品の部品や短い生産ロットの加工など、小規模な作業に適しています。.
垂直CNCフライス盤は、他の加工機器と比較して多くの利点があります。いくつか挙げると：
- 高さが低く細長い形状のため、工場内のスペースをあまり取りません。.
- 一度に複数の作業、例えば穴あけとフライス加工を行うことができます。.
- 他のCNCフライス盤と比べて比較的安価です。.
- 垂直CNCフライス盤は習得と操作が容易です。.
しかしながら、水平フライス盤と比べると、垂直フライス盤は制限が多く、特定の用途にしか使用できません。欠点の一つは、カッターが垂直方向に回転しているため、比較的遅くなる傾向があることです。同じ量の材料を除去するにはより多くの時間が必要です。.
水平フライス盤
水平フライス盤は、主軸が水平方向に配置されたフライス盤の一種です。主軸はテーブルに平行で、切削工具はアーバーに取り付けられています。切削工具とテーブルはそれぞれ異なる方向に動かすことができ、回転テーブルや分割ヘッドなどのさまざまなアタッチメントを取り付けることも可能です。.
このCNCフライス盤は、ワークピースから材料を効率的に除去するよう設計されています。非常に正確で複雑な部品の作成に適しており、航空宇宙産業やその他の高精度部品が必要な産業でよく使用されます。.
しかし、このタイプの機械にはいくつかの潜在的な欠点もあります。ひとつは、水平CNCフライス盤は購入や維持にコストがかかることです。また、大型で重いため、移動や輸送が難しい場合があります。もう一つの欠点は、水平CNCフライス盤は騒音や振動を多く発生させることがあり、環境や隣接する物件に悪影響を及ぼす可能性があることです。.
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よくある質問
CNC水平フライス盤とCNC旋盤の違いは何ですか？
CNC水平フライス盤は複雑な形状や特徴を持つ部品の作成に使用され、一方、CNC旋盤は対称的な特徴を持つ部品の作成に使用されます。.
CNCフライス盤はCNCルーティングマシンと同じものですか？
いいえ、CNCフライス盤はCNCルーティングマシンと同じものではありません。両方の機械はコンピュータ制御されていますが、CNCフライス盤は回転する切削工具を使用してワークピースから材料を除去します。一方、CNCルーティングマシンはルータービットを使用して材料を切断します。.
CNCフライス加工とCNC旋盤加工の違いは何ですか？
CNCフライス加工は、回転する切削工具を使用して材料を切断するプロセスです。一方、CNC旋盤加工は、回転するワークピースを使用して材料を切断するプロセスです。両方のプロセスは、さまざまな形状やサイズの部品を作成するために使用できます。.
CNCフライス盤にはいくつのスピンドルがありますか？
一般的に、CNCフライス盤には3つから5つのスピンドルがあります。これらのスピンドルは、ワークピースの周囲に配置され、複数の側面から特徴をフライス加工することができます。.
