CNCフライス加工：アップミリングとダウンミリングの使い分け

専門家は、加工される部品のサイズ、形状、特徴、材料に応じて、CNC工作機械を最大限に活用するために数え切れないほどのCNCフライス加工技術を使用します。機械業界で使用されるこれらの技術の1つは、異なる切削方法、つまりダウンミリング（順フライス）とアップミリング（逆フライス）の使用です。特定の用途で正しい切削方法を使用することは、成功した加工において重要な役割を果たします。

それらの相互方向に応じて、周辺フライス加工はアップミリングとダウンミリングの2つのカテゴリーに分類できます。アップミリングとダウンミリングは2つの一般的なCNCフライス加工プロセスです。各方法には特定の利点と欠点があります。定義から始めて、アップミリングとダウンミリングの違いを比較理解していきましょう。

アップミリングとダウンミリングとは？

アップミリングはバックミリング（逆フライス）とも呼ばれます。

この方法は従来のフライス加工方法と呼ばれ、ワークピースを切削工具の回転方向に送ることで、上向きの切削力を生成し、切削速度の方向がCNCフライス加工部品の送り方向と反対になります。ここでは、切削工具が食い付き時にワークピースに押し付けられるため、比較的大きな摩擦力が生成され、その結果大量の熱が発生します。アップミリングでは、ダウンミリングとは対照的に、フライスカッターが回転するにつれて最小の材料から始まり、徐々に最大の材料を切削します。

ダウンミリングはクライミングミリング（順フライス）とも呼ばれます。

この方法は、ワークピースを切削工具の回転と同じ方向に送ることで、下向きの切削力を生成します。フライスカッターが送り時にワークピースに加える成分力の方向は、ワークピースの送り方向と同じです。カッターとワークピースの食い付き時のエントランスで最大の材料を切削し、カッターが回転するにつれて徐々にゼロに達します。送り方向と切削工具の回転方向が同じ場合、カッターとワークピース間の抵抗は小さくなります。これは加工中の発熱が少ないことを意味するかもしれません。

アップミリングとダウンミリングの違い

1) 適用

ダウンミリング：フライスカッターは常に部品に垂直方向に作用し、力は常に下向きです。これはフライス加工部品に押し付け効果があり、安定して切削します。クランプが難しい薄肉・細長いワークピースに適しています。

アップミリング：垂直成分力が上向きで、ワークピースにより大きなクランプ力が必要です。

2) 表面品質

ダウンミリング：フライスカッターの切れ刃がワークピースに初めて食い込むとき、チップ厚は最大で徐々に0に減少します。ブレードの摩耗が遅く、表面品質が良好です。

アップミリング：チップ厚が0から最大に変化します。工具が最初に部品に食い込めず、加工硬化が表面品質を低下させます。

理想的には、優れた表面仕上げを確保するためには、切削終了時のチップ厚を最小限に抑えることを考慮しなければなりません。これが荒加工ではアップミリング、仕上げ加工ではダウンミリングを使用することが好ましい理由です。

3) 作業テーブルの移動

ダウンミリング：力の水平成分は作業テーブルの送り方向と同じです。作業テーブルの送りネジとナットの隙間が大きい場合、作業テーブルは軸方向に振動しやすく、工具歯の破損、軸の曲がり、ワークピース固定装置のズレ、さらには工作機械の損傷を引き起こします。

アップミリング：力は作業テーブルの送り方向と反対で、この方向には移動しません。

4) 工具摩耗

– ダウンミリング：厚から薄へ切削し、カッター歯は未加工面から切り出します。ダウンミリング実行時、工具摩耗は比較的最小限で、送りと同じ方向で材料を切削できるため、フライスカッターの使用に有利です。

– アップミリング：切れ刃がワークピースに接触すると、すぐに金属層に食い込めず、ワークピース表面で短距離滑ります。この滑り过程中、強い摩擦により大量の熱が発生します。同時に、加工面に硬化層が容易に形成され、工具耐久性が低下します。

5) 切りくず除去

この2つのフライス加工方法のもう1つの違いは、生成される切りくずがワークピースから異なる方法で分離されることです。アップミリングでは切りくずが上向きに排出され、ダウンミリングでは切りくずが下向きに分離されます。これはアップミリングでは切りくずが切削領域に蓄積しやすく、フライス加工中に遮断されたり切れ刃によって運び去られたりして、表面仕上げを損なう可能性があることを意味します。一方で、ダウンミリングでは切りくずがワークピースから容易に逃げ、切削に大きな干渉を与えません。これがダウンミリングがチップ管理により適しているとされる理由です。

以下の画像表は、アップミリングとダウンミリングの類似点と相違点を示しています。

(出典: https://www.difference.minaprem.com/machining/difference-between-up-milling-and-down-milling/)

結論

ダウンミリングとアップミリングは、CNCフライス加工サービスを提供するために使用されるもう1つの方法であり、特定の状況や用途で利点があります。この2つの根本的な違いは、切削方向と送り方向です。ダウンミリングでは、材料は切削工具の回転と同じ方向に供給されます。一方、アップミリングでは、材料の切削方向は切削工具の回転方向と反対です。

• 滑らかな表面仕上げが必要な場合はダウンミリングが推奨され、荒加工が必要な場合はアップミリングが必要です。
• ダウンミリングは発熱が良く、負荷が低く、切りくず除去が優れています。
• 工作機械のクリアランスとたわみを減らす観点では、アップミリングが良いプロセスです。
• アップミリングは通常鋳造品と鍛造品の加工に使用され、ダウンミリングは仕上げ作業に使用されます。
• ダウンミリングは溝加工、溝フライス、スリッティングなどの狭い作業にも使用されます。