ダウンカットとアップカット：最適なフライス加工方式の選び方

フライスカッターは一般的に多刃工具です。同時に切削に参加する歯数が多く、切れ刃長が長く、切削速度が高いため生産性が高いです。様々なフライスカッターを用いて平面、溝、段差、歯車、ねじ、スプライン軸歯形、各種成形面を加工できます。

フライスカッターの種類と用途

フライスカッターは歯構造により鋭利歯フライスカッターと逃げ歯フライスカッターに分類されます。歯とフライスカッター軸の相対位置により円筒フライス、角度フライス、フェイスミル、成形フライスなどに分類。歯形により直歯、ねじれ歯、角度歯、曲線歯フライスに分類。工具構造により一体型、組合せ型、グループ/セット型、インサート型、機械クランプ溶接型、インデキサブル型などに分類されます。通常は工具歯背加工形態で分類されます。

鋭利歯フライスカッターの主な分類：

1. フェイスミル：一体型、歯付き、機械クランプインデキサブル型などがあり、各種平面と段面の荒・半仕上げ・仕上げに使用。
2. エンドミル：ワークの段加工、側面、各種形状溝、穴、内外曲面加工に使用。
3. キーウェイフライス：キー溝加工に使用。
4. 溝フライス・鋸刃フライス：各種溝、側面、段面、鋸引き加工に使用。
5. 特殊溝フライス：特殊溝形状、成形溝フライス、半月キー溝フライス、ダブテールフライスなど。
6. アングルフライス：工具の直溝と螺旋溝加工に使用。
7. 金型フライス：各種金型の凸凹成形面加工に使用。
8. グループフライス：複数フライスを組み合わせ、複雑成形面、大型部品の異なる部分面、広い平面加工に使用。

逃げ歯フライスカッター：

前面研削で元の断面形状を維持する必要があるフライスで、逃げ面に逃げ歯形態を採用。ディスク溝フライス、凸半円・凹半円フライス、ダブルアングルフライス、成形フライスなどが含まれます。

ダウンカット（順フライス）とアップカット（逆フライス）

ワーク送り方向とフライスカッター回転方向の相対関係により2方式があります：

ダウンカット（順フライス）：フライスカッター回転方向と切削送り方向が同一。切削開始時、フライスカッターがワークに食い込み、最終切りくずを切り取ります。

アップカット（逆フライス）：フライスカッター回転方向と切削送り方向が逆。フライスカッターがワーク上を一定距離滑った後切削開始、切削厚みはゼロから始まり切削終了時に最大になります。

選び方

フェイスミル、一部エンドミルやフェイスミル加工では切削力方向が異なります。フェイスミル時、フライスカッターがワーク外側に位置するため、切削力方向に特に注意が必要です。ダウンカットでは切削力がワークを工作台に押し付け、アップカットではワークを工作台から押し離す方向に働きます。

ダウンカットの消費電力はアップカットより小さい。同一切削条件下でダウンカットは5〜15%低い消費電力です。同時にダウンカットは切りくず排出にも有利です。

一般的にダウンカットをできるだけ使用し、加工部品の表面仕上げ（粗さ低減）を改善し、寸法精度を確保すべきです。しかし、切削面に硬化層、スラグ堆積、ワーク表面がより不均一な場合（鍛造ブランク加工など）はアップカット方式を使用すべきです。

ダウンカットでは切削厚みが薄くなり、刃先が未加工面に食い込むためフライスカッター寿命に有利です。

アップカットでは、フライスカッター刃先がワークに接触しても即座に金属層に食い込めず、ワーク表面を短距離滑ります。滑り過程で強い摩擦により大量熱が発生し、加工面に硬化層が形成されやすく、工具耐久性低下、ワーク表面仕上げ悪化、切削に不利となります。

またアップカットでは刃先が下から上（または内から外）へ切削し、硬い表面層から切り込むため、刃先は大きな衝撃荷重を受け、フライスカッターがより早く鈍ります。しかし切り込み過程に滑りがなく、切削中に工作台が動かない利点もあります。

アップカットとダウンカットでは、ワーク切り込み時の切削厚みが異なるため、歯とワークの接触長さが異なり、フライスカッター摩耗度合いも異なります。実践ではダウンカットのフライスカッター耐久性はアップカットの2〜3倍、表面粗さも低減できます。ただしダウンカットは硬皮ワークのフライス加工には不向きです。