フライス盤とは?旋盤とどう使い分ける?

フライス盤とは、刃物を回転させて金属などを切削する機械のことで、フライスは刃物を指します。
テーブルと呼ばれる上下左右に移動できる台に加工したい物を固定し、主軸に取り付けた刃物を当てて削る仕組みになっています。

一般的に角ばったものに平面を作ったり、段差をつけたり、溝を入れたり、穴をあける時に使用します。Milling Machine(ミーリングマシン)とも呼ばれます。

1. 操作別フライス盤の種類

・汎用フライス盤

一連の操作を手動で行うタイプです。
メリットはコストが低い、すぐに加工に取り掛かることができる(プログラム開発や入力をしなくてよい)、少量の特注生産に対応しやすいことです。デメリットは作業者のスキルやミスが精度に影響しやすい、作業者が機械につきっきりになるなどが挙げられます。

・NCフライス盤、CNCフライス盤

NCはNumerical Control=数値制御、CNCはそれにComputerがプラスされたもので、一連の操作をコンピュータとプログラムで制御するタイプです。
汎用に比べて複雑な加工が出来る、精度が安定する、作業者が機械につきっきりにならないことがメリットです。デメリットは汎用に比べてコストは高く、操作やプログラムの知識習得・開発に時間がかかるという点です。

・マシニングセンタ

NC・CNCフライス盤にATC機能(自動工具交換装置)がプラスされたタイプです。
NC・CNCフライス盤のメリットに加え、工具(刃物)の交換が自動なのでさらに作業者の手がかかりません。縦・横・上下の3軸に回転軸が加わった4軸・5軸マシニングセンタが登場したことで、より複雑な加工ができるようになっています。また、箱の中で削るような構造になっているものが多く、作業者の安全性も高くなりました。
デメリットはNCよりもさらにコストが高く、機能が増えている分、操作やプログラムの習得により時間がかかります。

↓マシニングセンタについてはこちらの記事でより詳しく書かれています。

※色々なタイプがある!

上記は操作タイプ別に分けましたが、その中でも主軸やテーブルの向きによって縦型・横型・万能型などが、移動方向によってもヒザ型・ラム型・ベッド型などがあり、用途や目的に応じて様々なタイプがあります。

2. フライス盤と旋盤、その使い分けは?

金属を切削する主な加工方法として、フライス盤ともうひとつが旋盤です。
フライス盤は刃物を回転させて削るのに対し、旋盤は加工したい物を回転させて削ります。刃物が回転するか物が回転するかで、削れるものと仕上がりは大きく変わります。

旋盤は円筒状のものをさらに真円に近くなるように削ったり、テーパーにしたり、突っ切りといって完全に切断したり、内径、溝などを作りたい時に使用します。物が回っているので基本的には円筒に対して丸い加工をすることになります。
また、フライス盤と同様に旋盤にも汎用旋盤とNC旋盤があります。


フライス盤を使った加工例

旋盤を使った加工例


これらはほんの一例であり、刃物の種類を変えれば様々な形に加工することが出来ます。

3. フライス(刃物)は大きく分けて2タイプ

・ボアタイプ

歯車のような形をした刃物で、アーバという保持具でフライス盤に取り付けられています。大きい面積での平面加工、側面加工、段加工などに使用します。平フライス、側フライス、角フライスなどの種類があります。

ボアタイプの刃物。

・シャンクタイプ

棒状でドリルのような形をした刃物で、ツールチャック(コレットチャックとも言います)という保持具でフライス盤に取り付けられています。小さい面積での平面加工、段加工、溝加工などで使用します。
一般的にエンドミルと呼ばれることが多く、刃の枚数や形状によって2枚刃エンドミル、テーパーエンドミル、スクエアエンドミルなどの種類があります。

ドリルに似ていますがドリルは垂直方向に進んで削るのに対し、これは側面の刃で削る仕組みです。

シャンクタイプの刃物。

※旋盤には旋盤用の刃物がある!

旋盤での刃物はバイトと呼ばれ、フライス盤のものとは仕様も形状も異なります。

4. 切削加工では難しい”ピン角”

さまざまな形状の加工が出来るNC・CNCフライス盤やマシニングセンタを使っても、凹形状の丸みのない直角=ピン角に削るのはほぼ不可能とされています。これは刃物が回転している以上、どうしても丸みを帯びた部分が出来てしまうためです。(※凸形状であれば刃物の逃げ道があるので出来ます)

設計上で直角である必要がなければアール(丸み)をつけて回避するのが一般的ですが、どうしても直角が必要な場合もあります。その場合はワイヤーカットや放電加工など、切削加工ではない加工方法で直角を作り出します。その場合はコストや手間もかかるので、なるべく直角でなくてよい設計にすることが大事です。

左はピン角、右は角に丸みをつけたもの。

5. 複合加工機について

複合加工機とは旋盤とマシニングセンタ両方の機能を兼ね備えた機械で、1台で旋盤+フライス盤+NCの機能を持っていることになります。
部品を作るにあたって、フライス盤あるいは旋盤だけの加工で完成するものもあれば、どちらの加工も必要なものもあり、その場合は部品を機械から出し入れしなければなりません。複合加工機はその手間がなく、継続して加工を行うことが出来るのが最大のメリットです。工程数や刃物の付け替えが多いほど力を発揮します。

↓複合加工機についてはこちらの記事でも書かれています。

6. まとめ

まとめると、フライス盤とは

・角ばったものに対して加工を行う
・機能、構造、刃物に様々な種類がある
・ピン角は苦手


ということがわかります。

フライス盤がより高機能になったマシニングセンタや複合加工機は便利で生産性の高い機械です。しかし例えば少量の特注品などを扱うことが多くフライス盤のみの機能で十分であれば、高機能な機械は不要ということもあるかもしれません。適材適所に応じた選択をすると良いでしょう。
また、初めは汎用機を自分で動かして基本的な操作や知識を身に着けるのも大切なことです。