高送りミリングで効率アップ：京セラの先進カッターがもたらすメリット

高送りミリングには、金属除去率の向上と工具寿命の延長など、多くのメリットがあります。工作機械のアウトプットを向上させる切削戦略について解説します。

加工技術が高度化し、業界プレーヤーが競争市場で優位性を得るためのソリューションを模索する中、高送りミリングが注目の加工手法として台頭しています。

高送りミリングでは、従来工法よりも高速で加工が可能です。切込み深さを浅くし、通常より高い送り速度を設定することで、金属除去量が向上し、結果として工具寿命が延びます。

高い金属除去率により、高送りミリングはさまざまなワークの荒加工を迅速に行う、非常に生産性が高くコスト効率に優れた手法となります。

高送りミリングのその他のメリット

• 従来の90度および45度カッターよりも薄いチップを生成するため、金属除去率が向上し、サイクルタイムが短縮されます。
• 高送り（10〜25度）カッターを使用すると、切削抵抗がスピンドル方向（上向き）に働くため、ビビリが減少し、工具寿命と仕上げ面品質が向上します。（京セラのMFHシリーズには凸型切れ刃設計が採用されており、ワークへの食い込み時の衝撃を軽減し、切削抵抗と振動をさらに抑制します。）
• 10度の切れ刃角度により：
  • 切込み深さの全範囲でチップ厚が一定に保たれます。
  • 切込み深さに関わらず、薄いチップ厚と低い切削抵抗が実現されます。
  • 加工温度の低下により、耐熱合金の加工に適しています。
• 高送りミルカッターは多機能で、幅広い金属加工プロセスに対応可能です：
  • 面取り・肩削り
  • 溝加工
  • ランピング
  • ヘリカルミリング
  • ポケット加工
  • 輪郭加工

より大きな切込み深さを実現

市場には多様なインデキサブル高送りカッターが存在します。京セラだけでも、従来の高送りカッターより大きな切込み深さを実現する新製品「MFH-Max」を含む5種類をラインアップしています。MFH-Maxは0.098インチ（約2.5mm）の切込み深さに対応し、従来品の0.039インチ（約1mm）を大きく上回ります。この特長により、生産性向上と工具寿命延長が可能です。

MFHシリーズの他製品と同様、MFH-Maxも自動車部品、難削材、金型など幅広い用途で優れた性能を発揮し、さまざまな加工環境に対応するソリューションを提供します。

ただし、MFH-Maxの大きな切込み深さを活かすには、従来の高送りカッターより送り速度を下げる必要があります。これは金属除去率の低下を意味するのでしょうか？ 京セラは、典型的な加工シナリオでMFH-Max、MFH-Raptor、MFH-Miniを比較テストし、どれが最も生産的かを検証しました。

テストでは、4140鋼（28〜32 HRC）のワーク（5×6インチ、除去代0.090インチ）の面取り加工を想定し、3種類の高送りカッターを評価しました。

テストに使用した高送りカッター

No.1：2インチ MFH-Raptor MFH2000R-14-4T（4枚刃、SOMT14チップ）

• DCX（外周最大径）：2インチ
• DC（切削径）：1.094インチ
• APMX（最大切込み深さ）：0.079インチ

No.2：2インチ MFH-Mini MFH2000R-03-9T（9枚刃、LOGU03チップ）

• DCX：2インチ
• DC：1.685インチ
• APMX：0.039インチ

No.3：50mm MFH-Max MFH050R-04-7T-M（当時2インチサイズ未発売、7枚刃、LOMU04チップ）

• DCX：1.969インチ
• DC：1.535インチ
• APMX：0.098インチ

高送りカッターも他のカッターと同様、90度以外のリード角を持つ場合、DC寸法（平坦部を削る幅）とAPMX値（最大切込み深さ）に注意が必要です。これらの寸法から、各カッターでワークを0.090インチの深さまで面取りするために必要なパス数を計算できます。

MFH-Raptor（MFH2000R-14-4T）を例にすると、DC寸法が1インチ強のため、ワークを面取りするには6パス必要です。また、APMXが0.090インチ未満のため、Z方向にも2パス必要です。合計12パス（6×2＝12）で目標寸法まで加工します。MFH-MiniはDCが大きいもののAPMXが小さく、こちらも合計12パスとなります。MFH-Maxでは2つのオプションを検討しました。0.090インチを一発で切り込む場合は合計4パス（送り速度は低下）、0.045インチ×2回切り込む場合は合計8パス（より高い送り速度）となります。

評価では、全カッターで同一の超硬材種（PR1535）を使用し、各々の推奨切削条件（基準値）で実施しました。

生産性の指標として最も一般的なのは、テーブル送り速度（Vf）と金属除去率（MRR）です。両者とも切削スピードを示しますが、全体像を語るものではありません。MRRは単位時間あたりの除去体積を示すため、生産性をより正確に表します。Vf、切込み深さ（Ap）、切削幅（Ae）の関数です。今回はVfとMRRの順位が一致しましたが、MFH-MaxのVf（67.9 in³/min）はMFH-Mini（257.9）の約4分の1であるのに対し、MRRは79％（9.07対11.48）に達しています。どちらの指標でもMFH-Miniがトップ、次いでMFH-Raptor、MFH-Maxが最下位という予想になります。しかし、これらは非切削時間（追加パスのための早送り移動）を考慮していません。パス数が増えれば、ポジショニング移動も増加します。

各切削戦略の動画は以下のリンクからご覧いただけます。

No.1：MFH-Raptor（MFH2000R-14-4T）

No.2：MFH-Mini（MFH2000R-03-9T）

No.3：MFH-Max（MFH050R-04-7T-M）（Ap 0.090インチ）

No.4：MFH-Max（MFH050R-04-7T-M）（Ap 0.045インチ）

結果の分析

各テストの結果を比較すると、最少パス数のメリットがVfやMRRの差を上回り、MFH-Max（MFH050R-04-7T-M）が0.090インチ全深さで加工し、最短サイクルタイム（30.23秒）を達成しました。

MFH-Mini（MFH2000R-03-9T）とMFH-Max（0.045インチAp）はそれぞれ12パスと8パスで、サイクルタイムはほぼ同一（31.24秒、31.26秒）でした。VfとMRRが2番目に高かったMFH-Raptor（MFH2000R-14-4T）は、パス数が多いため最長のサイクルタイムとなりました。

12パスで比較すると、VfとMRRが高い方が優位です。この特定ケースからも、VfとMRRだけでなく、必要総パス数と非切削時間を考慮して総合的なサイクルタイムを評価する必要があることがわかります。

ワーク寸法や総除去代が変われば結果も変わります。自社の状況に合わせて、ワークに最適な高送りカッターを選定することが重要です。

貴社では高送りミリングを導入していますか？ どのようなメリットを実感されていますか？ コメント欄でご意見・知見をお聞かせください。