金属加工の中で切削加工に使われるエンドミルについて
種類や刃数、ねじれ、材質について説明します。
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エンドミルとは？
エンドミルとは切削加工に使われる工具の一種です。
ドリルが軸方向に加工するものであるのに対し、エンドミルは側面の刃を使って対象物を加工していきます。
種類
〇フラット（スクエア）エンドミル
一般的なエンドミルで、側面、底面加工などの加工に対応します。
〇ラジアスエンドミル
フラットエンドミルと同じ目的で使用するが、刃の下部コーナーにRがついているのが特徴
仕上がった時にRが付くので、ポケットが必要な部品などの負荷に対する力の分散を目的としてR指定などがある場合に使用します。
〇ボールエンドミル
その名の通りボールの様に丸い形状になっているエンドミルです。実際は半円ですね。
使い方はラジアスエンドミルの様にポケット底部などにRが必要な場合や、複雑な形状などの等高線加工、走査線加工など3軸加工などに用いられます。
〇テーパーエンドミル
こちらはテーパー加工が必要な場合に用いられます。工具として切削力に少し問題があるように思います。ワークそのものを傾けたり、ボールエンドミルで3軸加工を行うなどして、テーパーエンドミルを使用せずに加工する方も多いかなと考えます。
〇ラフィングエンドミル
荒加工専用で切子の排出や切込み量の多さなどに特徴があります。チップを用いたスローアウェイ工具による荒取りが好きな方とラフィングエンドミルが好きな方と好みが別れるかなと思います。
私はどちらも使い分けしていました。
刃数について
刃数については単純に、切子のハケと剛性のトレードオフだと考えています。
切子の排出が重要な場面、例えば溝加工などについては2枚刃や3枚刃を使う事が多く。
側面のみの加工で切削速度を上げたい時は刃数が多いものを使っていました。
といっても8枚刃とか使う場面はあまりありませんでしたが、焼入れ鋼用のエンドミルくらいですかね。
細かく言えばもっといろいろと特徴があるとは思いますが、私の選定は切子のハケと剛性で決めていました。
剛性についてはワークが薄い場合などワークが弱い場合、エンドミルが太く剛性があるとワークを壊してしまう場合があります。
そんな時はエンドミルを小さく、刃数も少なくしてあげると加工しやすくなります。
ねじれについて
エンドミルの刃のねじれ角についても多く種類があります。
ねじれについてはねじれが大きいほど、刃の長さが長くなり、切削熱と切削抵抗が分散される効果があります。
また刃先が鋭くなるため、仕上がりが綺麗になる傾向があります。
仕上げは強ねじれという方も多いかとは思います。
一方ねじれを強くすると切削抵抗の向きが斜めになり、薄板を削った際の巻き上げや、仕上げ面の工具の倒れなどの問題も出てきます。
薄板の加工では弱ねじれを使うと加工がしやすいです。是非お試しください。
材質について
〇ハイス
ハイスは切削速度はそこまで上げられませんが、多少の負荷がかかっても、しなってくれるため、非常に使いやすい工具です。汎用フライスなどで振動を感知できる方であれば、鬼に金棒です。ハイスの工具を生かした切削速度を設定できると考えます。回転数は低く、切込みを多めにして、モリモリ切り込んでいくイメージです。
〇超硬
超硬はその名の通り硬い材質です。その分折れやすいのが特徴です。粘りがないとでもいいましょうか。
硬いので非常に力強く、早く加工が出来ます。しかし、削るスピードより速く動いてしまったり、予期せぬ力がかかった場合は綺麗に折れます。回転数を上げて切込みを少なくし細かく早く削るイメージです。
もちろんこの使い方以外にもそれぞれの方のノウハウがあるのではないかと思います。
私は10φの粉末ハイスを使って切り取り加工（一般的には何という？）を良く行っていました。
ワークに窓が空くような加工の場合、窓の部分を全部加工して除去していくのが一般的かなと思いますが、
私はドリルで穴を開け、そこにエンドミルを落とし、溝加工の要領で窓の淵を一周回す事で窓の不要部を落としてしまう作戦でした。（説明が難しい）
その時20φなどでは抵抗が大きく、深さの問題はありましたが、10φだとものすごく安定します。
また超硬だと回転が速く、窓が抜けた瞬間に不要部をひっかけて飛ばしてしまう事が多いです。
ワークに傷がついてダメになるケースが多いのでこれもいまいち。
10φハイスにする事で上手く窓の加工を短時間で終える事が出来ます。
鉄でもステンレスでもアルミでも問題なく加工できます。
まとめ
エンドミルは切削工具の一種で、
形状
刃数
ねじれ
材質
といった複数の要素を選定しなければいけません。
非常に複雑でメリットデメリットがあるため、一概にどれが良いといえず、奥が深いです。
その分だけ、それぞれの企業のノウハウがモノを言うと考えます。
今まで通りただ加工するのではなく、なぜこの工具がこの加工に使われているのか、また適切なのかを考え、新たなノウハウの獲得をしていっていただきたいと考えます。
次回は私のおすすめエンドミルを紹介したいと思います。
マニアックなメーカーをご紹介します。
エンドミル選定で確認すること
エンドミルを選ぶときは、加工する材質、形状、加工深さ、仕上げ品質、機械剛性を確認します。刃数、刃長、コーティング、ねじれ角、工具径が合っていないと、びびり、欠け、面粗さ不良、加工時間の増加につながります。工具選定は品質と生産性の両方に影響します。
加工条件を記録する意味
回転数、送り、切込み、クーラント、工具突出しなどの加工条件は、次回の再現性に関わります。条件を作業者の経験だけに頼ると、担当者が変わったときに品質がばらつきます。良かった条件と問題が出た条件を残しておくことで、段取り時間の短縮と品質安定につながります。
工具管理でトラブルを減らす
エンドミルは摩耗や欠けに気づくのが遅れると、不良や手直しにつながります。使用回数、加工時間、摩耗状態、保管場所を管理し、交換基準を決めておくことが重要です。工具の定位置管理とあわせて運用すると、探すムダや買いすぎも減らせます。
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よくある質問
金属加工～エンドミル～で最初に確認すべきことは何ですか？
金属加工～エンドミル～では、目的、材質、加工条件、作業者の使いやすさを確認することが大切です。工具や方法だけを変えても、段取り、保管、交換基準が曖昧だとムダが残ります。現場で実際に困っている場面から整理します。
金属加工～エンドミル～は何から改善すればよいですか？
まず、探す時間、交換頻度、加工不良、手直し、工具管理の乱れを記録します。よく使う工具や消耗品から置き場、数量、選定基準を見直すと効果が出やすくなります。小さな改善を積み上げることが重要です。
金属加工～エンドミル～で失敗しやすい原因は何ですか？
原因は、個人の経験だけに頼り、条件や判断基準を共有していないことです。工具の選び方、使い分け、寿命、保管方法が人によって違うと、品質や作業時間がばらつきます。標準化と記録を組み合わせることが大切です。
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