カスタムミリング＆ターニング：精密切削の初心者ガイド

機械が回転カッターを使用して材料を除去するプロセスをフライス加工と呼びます。これはカッターをワークピースに進めることで達成され、また1つまたは複数の軸での方向変更、圧力の変化、カッターヘッドの速度変化によっても行われます。

幅広い機械と操作がフライス加工の説明に含まれます。これは個々の小さな部品から、非常に大型で重切削のギャングフライス作業まで多岐にわたります。 フライス加工は、一般的な部品を加工して精密な公差を達成するために最も一般的に適用されるプロセスの一つとして挙げられます。

一方、ターニングは、切削工具（伝統的に非回転の工具ビット）がワークピースを回転させながら直線運動でヘリックス工具パスを描く機械加工プロセスです。ターニングは通常、切削作用の結果として生成される外面を表す用語として使用されます。

この同じ切削が穴などの内面に利用される場合、それはボーリングと呼ばれます。こうして「ターニングとボーリング」というフレーズが、旋盤加工と呼ばれるより大きなプロセスクラスの用語になったことがわかります。

フライス加工における工作機械工具

多種多様な工作機械工具がフライス加工に使用できます。フライス盤、またはミリングマシンが、工作機械工具ファミリーのオリジナルでした。1960年代にコンピュータ数値制御（CNC）が発明されると、これらのフライス盤はマシニングセンタへと進化しました。

これらのセンターは拡張されたフライス盤で、工具カローセルまたはマガジン、クーラントシステム、CNC機能、カバー、自動工具交換装置によって拡張されています。これらのマシニングセンターは後に、立型（VMC）または横型（HMC）センターとして分類されるようになりました。ターニング作業でフライス盤を使用したり、旋盤のライブツーリングに使用したりすることで、フライス加工がターニングの世界に統合されることになりました。

前述の通り、フライス加工は、フライスカッターの働きによってワークピース表面から材料を除去する切削プロセスです。このフライスカッターは回転する工具で、複数の切削ポイントを備えています。これは、工具がその回転軸に沿って前方に押し込まれるドリル加工とは異なります。フライス加工では、カッターが軸に垂直に移動するため、カッターの円周で切削が行われます。

切削による材料除去

このカッターがワークピースに繰り返し食い込むと、その切れ刃が材料に食い込みます。工具の切れ刃の歯またはフルートからの各パスで、繰り返し食い込むたびに、切りくずまたはチップが材料から剥がれ落ちます。これは材料の変形と見なせます。ワークピースから材料の微小部分が削り取られ、塊となり、最終的にチップを形成するからです。このチップ形成により、金属切削は他の柔らかい材料の切削とは機械的に異なります。

フライス加工プロセスは、いくつかの小さな切削を別々に行うことで材料を除去します。これを達成するために、複数の歯を持つカッターが使用されます。このカッターが非常に高速で回転するか、または材料がゆっくりとカッターに押し付けられます。

一部のプロセスでは、複数歯カッター、高速回転カッター、材料のゆっくりとした押し付けの3つを組み合わせてフライス加工を行います。ワークピースがカッターを通過する速度を送り速度または単に送りと呼びます。これは、カッターが1回転するごとの材料長さで測定されます。送りと速度は調整可能で、さまざまな変数に適合するように調整されます。

ターニング：機械加工のもう一方の端

ターニングには手動と自動の2通りがあります。手動の場合は旋盤モードで、オペレーターの継続的な監視が必要です。自動の場合、継続的な監視の必要性がなくなります。CNC（コンピュータ数値制御）が自動ターニングの最も一般的な形態です。ターニングでは、切削工具が通常3つを超えない複数の軸を移動し、ワークピースは比較的剛性のある位置に保持されます。これにより、かなり精密な深さと直径が得られます。

ターニングプロセスには通常旋盤が使用されます。これは工作機械の中でおそらく最も古く、さまざまなタイプが存在します。テーパーターニング、ストレートターニング、外径溝入れまたはプロファイリングなどがあります。これらにより、円錐形、直線、溝付き、曲線など、さまざまな形状がワークピースに生成されます。過去には旋盤で非常に複雑な幾何学的形状、正多面体さえ作られていました。しかしCNCの登場以来、ターニングプロセスが手動で行われることはかなり稀になりました。

一般的に、切削にはシンプルな単一点切削工具が使用され、各ワークピースセットには時間の経過とともに開発された最大角度セットがあります。工具の移動軸は文字通り直線的であったり、一連の曲線パスや角度を通過したりします。しかし、その動きが直線、曲線、角度のいずれであっても、これらの動きは非数学的な意味で本質的に直線的な性質を持っています。

フライス加工とターニングの違い

では、自分が作りたい部品を製造するのにフライス加工とターニングのどちらを使うべきか、どう判断すればよいでしょうか？きっと、自分の作業に最も効率的なプロセスを知りたいと思うでしょう。言い換えれば、これは2つの機械加工オプションの違いを尋ねているようなものです。

ターニングでは、静止した切削工具を使用して、回転チャックに取り付けられた部品から材料を除去します。したがって、中心軸対称の部品を加工するのがはるかに容易です。一般的に、ターニング加工部品はフライス加工部品と比較して、安価でより迅速に製造されます。これは、Zero Hour Partsなどの信頼できるプロトタイプ機械加工店であればどこでも当てはまります。

しかし、フライス加工はより一般的な機械加工プロセスですが、工具へのアクセスが設計上の大きな障害となることがあります。X、Y、Zの3軸しかないため、特定の領域への到達が不可能になるからです。部品を1回回転させるだけで済む場合は問題ありません。しかし、複数回の回転が必要な場合、最終的に機械加工時間と人件費が増大する問題が生じます。

結論

ターニング操作とフライス加工の基本的な違いは、ターニングでは加工したい部品が回転するのに対し、フライス加工では工具が回転し、加工部品は固定されたままであることです。ターニングは円筒形部品に非常に適しており、円筒の直径を減らすのに使用されます。より複雑で詳細な部品で、大量生産を目的とするものは、ターニングマシンを使用する方が適しています。