フライス加工とは？種類、特徴や加工方法などについて紹介

フライス加工とは、樹脂や金属などでできているさまざまな機械部品を作るための切削加工の一種です。加工に使用するさまざまな工具を使い分けることで複雑な形状も製作可能です。また、仕上がりも高精度な加工方法です。
今回の記事では、フライス加工に用いられる機械の種類や、工具の種類、加工可能な形状などについて紹介します。

フライス加工とは？

フライス加工とは、切削工具を高速で回転させながら、作業台に固定した工作物を削る加工方法です。円筒形の切削工具は総称してフライスと呼ばれます。主に歯車や金型、機械部品などの加工に用いられます。さまざまな種類の切削工具を使い分けて、平面や曲面、穴あけ、溝削りなど多様な加工を実現できます。切削工具は一般的には上下に移動可能で、工作物を固定している作業台は前後左右に移動可能です。
工具と作業台を3次元的に動かし複雑な形状の加工もできますが、機械によって加工できる形状とできない形状があるので注意しなければなりません。
工具を取り付ける主軸が作業台に対して直角のフライス盤を「たて型」といい、主流なフライス盤です。主軸が作業台の面に対して平行のものを「よこ型」といいます。

フライス加工に用いられるおもな機械

フライス加工ではさまざまな機械を使います。おもな加工機の特徴を解説します。

汎用フライス

汎用フライスとは、作業者が切削工具を取り付けて手動で操作するフライス盤です。作業者の経験と技量によって出来栄えが変わります。
熟練の作業者が加工すると微妙な調整がうまくできるので、精密で高品質な仕上がりになります。そのため、形状が複雑な試作品の加工であったり、高精度な1品のオーダーなどであったりに適した加工機といえます。
汎用フライスは、昭和初期から高度経済成長期初頭に主に使われた加工の基礎ともいえる加工機です。

NCフライス

NCフライスとは、コンピューターで条件を数値制御して加工するフライス盤です。NCとは「Numerical Control」の略です。汎用フライスでは作業者によって出来栄えがかわるという弱点がありました。そのためNCフライスは、出来栄えのばらつきを減らすために開発された加工機です。
汎用フライスでは手動で各工程の調整をしていましたが、NCフライスでは数値でコントロールできるようになり、加工精度と品質が向上しました。

マシニングセンタ

マシニングセンタとはNCのように数値制御で加工条件を調整できるだけでなく、工具も自動で交換できるフライス盤です。
これまでは工具を1種類しか取り付けできませんでしたが、同時に複数の工具をセットできるようになりました。自動で工具の取り換えが可能となったため、手動で工具を交換する手間がなくなり効率よく作業を進められます。
数値制御は現在もますます進化しており、複雑で高精度な加工が可能です。

NC歯車加工機

NC歯車加工機はフライス加工機のひとつで、歯車加工に使用されます。「ホブ」といわれる専用の切削工具を回転させて加工します。
歯車は複雑な形状をしていて、非常に精密な部品です。また、平歯車やはすば歯車、ウォームギヤなどさまざまな種類があります。
NC歯車加工機は、歯数の調整などが簡単にでき、自動でホブ加工もできる加工機です。

フライス工具の種類

フライス加工は加工したい形状によって工具を使い分けなければいけません。4つの代表的な形状について、特徴を紹介します。

正面フライス

正面フライスは「フェースミル」ともいわれ、円の外周に複数の刃をもち、回転させながら平行移動することで表面を平らに加工します。
一度に広範囲を削るため切削効率がいいです。また、高精度な平面加工が可能です。
主にたて型フライスに用いられており、最も多く使用される工具です。

エンドミル

エンドミルはドリルのような細長い形状をしています。平面加工、段加工、溝加工などさまざまな加工が可能な万能工具です。スクエアエンドミルという先端が平らな刃物のほか、ボールエンドミルのように先端が球形になっていて曲面の加工に向いている刃物もあります。
正面フライスでは大きな面積の平面を加工し、エンドミルではより面積が小さい細かい形状を加工します。また、平面だけでなくさまざまな形状に加工できるので工具交換の手間が省けます。
刃の数は主に2～4枚で、用途や加工物の大きさなどによって刃を使い分けます

溝フライス

溝フライスは、高速カッターのように円状の刃が回転しながら平行移動して溝を削ります。刃の幅や外径によって溝の幅と深さがある程度決まってきます。
エンドミルを使って溝加工するよりも切削スピードが早く、仕上がりも高精度です。特に、長くて深い溝をたくさん加工する場合に用いられる工具です。

平フライス

平フライスは円筒形状の工具の外周面に刃があります。よこ型フライスに取り付けて使用し、平面加工します。
平フライスは、正面フライスに比べて切削効率がいいですが、精度が劣ります。そのため、粗削り加工に主に使われます。

フライス加工の種類

フライス加工は工具を使い分けることでさまざまな形状に加工できます。代表的な加工の種類について解説します。

平面加工

平面加工は工作物を平らな面に削ります。工作物を固定するテーブルを前後左右に移動させて削っていきます。
平面加工は主に正面フライスや平フライスを使用します。正面フライスではたて型、平フライスではよこ型というように工具によって加工機が異なります。
エンドミルを使っても平面加工できますが、大きな面積を削る場合は向いていません。エンドミルは小さな面積の平面を加工する場合によく使われます。

側面加工

側面加工は工具を上下に動かして工作物の側面を削ります。平面加工と同じように、正面フライスやエンドミルを使います。
また、よこ型のフライス盤にサイドカッターを取り付けて側面を削ることもできます。主に、粗削り加工で使われます。

段差加工

段差加工は平面と側面を同時に削っていき、段差をつけます。正面フライスや平フライスで加工した平面に対して、さらに1段掘り下げるように工具で削っていきます。
広い面や段差の高さが低い場合には正面フライスを使います。一方、狭い面や高い段差にはエンドミルを使います。

溝加工

溝加工とは、工作物に対して溝を掘る加工です。エンドミルを使って加工する方法が一般的ですが、溝フライスを使う場合もあります。
エンドミルによって指定の深さまで削った後に、テーブルを動かして溝を削っていきます。
T溝フライスといわれる工具を使って、底面が広くなっている溝も加工できます。ボルトをはめ込む部品などはT溝の形状をしています。

穴加工

ボール盤のような穴加工もできます。センター穴ドリルで下穴をあけておき、ドリルの刃で指定の深さまで深堀りします。
また、エンドミルを使っても穴をあけることができます。面からの位置精度が必要な穴を加工するときはエンドミルを使う場合が多いです。工具を取り換える必要がなく面と穴を加工できるので、位置精度を確保しやすいためです。

3次元加工

工具を上下に動かし、工作物を前後左右に移動させて加工するのが基本的な考え方ですが、工具と作業台をNCによって同時に制御して動かすことで、3次元形状の加工も可能になります。このような加工を同時三軸加工といいます。

まとめ

フライス加工は切削加工の一種で、フライス盤と呼ばれる加工機を使って加工します。フライス加工機には、手動で操作する汎用フライスのほかに、自動制御が行われるNCフライスやマシニングセンタなどがあります。フライス加工では目的に合せて工具を選ぶ必要があり、正面フライス（フェースミル）やエンドミル、溝フライスや平フライスなどの工具が使われます。このような工具を組み合わせ、平面や側面だけでなく段差、溝や穴などを加工します。