現代の金型成形加工において、機械・電子産業、自動車産業、家電産業などの新製品では、外観の美しさと機能性に対する要求がますます高まっており、それに伴い、ますます複雑な部品が登場するため、金型の型面は日増しに複雑化し、自由曲面の割合も着実に増加しています。このことは、金型加工技術に対してより高い水準の要求を課すことになります。また、金型は構造が複雑で精度要求が非常に高いため、部位によって型面の特徴や材料が大きく異なり、使用する金型用フライスも異なることから、本稿では金型用フライスによる典型的な加工事例について概略的に紹介します。

（一）株洲ダイヤモンド XMR01シリーズ 大送りフライス

（1）適用分野。大送りフライスは金型業界で広く使用されており、加工効率はフォーミング工具を上回ります。なかでも、四角形チップを採用した工具は主に平面ミリングに用いられ、W型チップを採用した工具は主に型腔ミリングに用いられます。

（2）工具の特徴

1）切削効率が高く、チップの取り付け主偏角を小さくすることで切削時のラジアル力が低減され、工具振動を最大限に抑制し、送り速度を大幅に向上させます。

2）ほとんどの用途において従来の円形チップに代わることができ、円形チップに比べて主偏角が小さく、仕上げ刃が広いため、ブランクの余剰を高効率に除去できます。

3）斜面加工およびねじれ加工を行う場合は、送り速度を低減する必要があります。穴あけ加工では、軸方向の送り量を0.2 mm/回以下に設定し、長切屑が飛散するおそれがあるため、安全に十分注意してください。また、ねじれ拡孔加工では、1回あたりの背吃刀量が最大許容背吃刀量apを超えないようにしてください。さらに、S型チップは差込みミリング加工にも対応します（図4-93参照）。

図4-93 斜面・スパイラル加工

4）ブレードにはZ型とS型の2種類があり、取り付けインターフェースにはストレートシャンクタイプとエンドキー付きのスリーブ式インターフェースがあります。

（3）XMR01シリーズフライスの特長の説明。大送り工具の特長は、主切削力を軸方向に分散させることで径方向の分力を大幅に低減し、工具の耐衝撃性能を向上させることである。さらに、この構造は大きなオーバーハングでのフライス加工においても振動を効果的に抑制する（図4-94参照）。

図4-94 XMR01シリーズフライス

a）フライスの組立図 b）チップ c）加工の模式図

（4）XMR01シリーズ工具の典型的な適用事例（金型加工）

1）顧客名：国内の某金型製造工場。

2）部品名：凹型。

3）加工材料：45鋼。

4）冷却方式：乾式。

5）加工方法：等高粗加工。

6）工具：XMR01-063-A22-WP08-04、チップ：WPGT080615ZSR、チップ材種：YBM351。

7）従来使用していた工具：TXP08-63-22（海外某ブランド）、従来使用していたチップ：RB7025/XPKT08T516TR。

8）切削条件：vc＝800 r/min、ap＝1.2 mm、vf＝4000 mm/min。

9）試用結果：工具による加工時間が180分、RB7025による加工時間が157分で、切削性能は当該ブランドの輸入工具を上回りました。

（5）XMR01シリーズ工具の典型的な適用事例（鍛鋼の加工）

1）顧客名：国内の某重工機械会社。

2）部品名：自動車燃料タンク保護プレート金型。

3）加工材料：55鍛鋼。

4）冷却方式：ドライ切削。

5）加工方法：平面フライス加工；ヘリカル補間加工。

6）予備穴の直径：φ45mm、切削径：115mm、総加工深さ：60mm。

7）工具：XMR01-063-A22-WP08-04、チップ：WPGT080615ZSR、チップ材種：YBG212。

8）従来使用していた工具：FCP05 X65.080AN-1（海外某ブランド）、チップの品番：LC280TT（海外某ブランド）。

9）切削条件：回転数 n＝610 r/min、切削速度 vc＝120 m/min、切り込み量 ap＝2 mm、送り速度 vf＝1500～2000 mm/min。

10）加工効果：面ミーリング：試切加工における工具の性能は良好で、工具に装着されたチップの摩耗が少なく、チップの欠けや破損も見られず、剛性と靭性に優れている。スパイラル補間ミーリング：試切加工においても良好な性能を示し、特にスパイラル補間ミーリング加工では顕著な成果を上げ、チップの摩耗が均一で、剛性と靭性に優れている。

11）面取り加工およびヘリカル補間フライス加工において試用したXMRカッターの総合性能は、同ブランドの輸入カッターより優れている。

（二）欧士機の仕上げ用ボールノーズ型金型ミル

欧士機は、金型業界の高度化する加工ニーズに対応するため、交換式仕上げ用ボールエンドミルPFB（図4-95参照）を開発しました。PFBには、スチール製ボディ、ショートシャンク型超硬合金ボディ、およびロングシャンク型超硬合金ボディの3種類のボディタイプが用意されており、シャンク径はφ8～φ32mmです。

図4-95 球頭フライスPFB

同時に、チップの材質も4種類から選択可能であり、お客様は具体的な加工条件および加工材料に応じて、表4-22および表4-23に示すとおり、最も適したブレード本体とチップを選定することができます。

表4-22 ブレードの性能

表4-23 PFBの具体的な加工効果

（三）山高高速送りフライス

高速送りフライス加工では、工具の主偏角が小さく、フライスの径方向荷重が小さく、軸方向荷重が大きくなる。そのため、加工中の振動リスクが低く、加工は安定する。特に工具のオーバーハングが長い場合には、振動が小さいことから、比較的高い切削条件を採用できる。高速送り加工用工具は主偏角が小さく、切り込み量が浅いものの、刃先が切削に参加する長さが長いため、刃先の強度が高くなる。この加工法では、歯当たり送りが大きく、送り速度も速いため、加工硬化の発生を抑制し、切削熱が工具本体に持続的に蓄積するのを抑えることができる。したがって、高温合金などの難削材の切削に適している。

1. ジャブロ・フルハード・クイックフィードフライスは、小物ワークおよび小型キャビティの加工に最適なツールシリーズです（図4-96参照）。JHF980は、鋼材、ステンレス鋼、鋳鉄およびスーパーアロイの加工に適しています。JHF180は、焼入れ鋼の加工に適しています。

図4-96 ジャブロ・フルハード・高速送りフライス

2.ミニマスター・スモールマーダーの高速送りフライスカッターは、φ8～φ12mmの範囲において、Jabroの一体式ハードエンドミルの方が剛性が優れているため、切り込み量が小さい加工に適しています。

ミニマスター・スモールマーダー（図4-97参照）は優れた柔軟性を提供し、各径ごとに異なるシャンク形状を備えているため、具体的な用途に最適な工具長を選択できます。

図4-97 ミニマスター小魔王高速送りフライス

3. R217/220.21 凸三角シリーズ高速送りフライスカッターは、固定式チップホルダーシリーズで、シャンクおよびディスクタイプのエンドミルブロックを備えています。平面加工、キャビティ加工、ヘリカル補間加工およびインサートフライス加工などの用途に適しています。

R220.21：カッターヘッド式エンドミルの刀体。

R217.21：各種の刃物台形式。

218.19 ブレード：4種類の異なる仕様を備え、φ16～φ208mmの径範囲をカバーします。幅広い切り込み形状および材質グレードの選択により、あらゆる種類の材料に対応します（図4-98参照）。

図4-98 R217/220.21凸三角シリーズ高速送りフライス

4. SC12正方形高速送りシリーズ SCET120630Tチップ：厚さは6.35 mm。チップタイプは、先端の円弧半径が3.0 mmである。主に加工条件が安定した状況下での重切削粗仕上げ用途に用いられる。工具がワークに対して水平な姿勢で加工するフライス加工工程に適している（図4-99参照）。

図4-99 SC12正方形高速送りシリーズ

5. HF2・HF4シリーズの高速送りフライスカッター　L型チップは、最新シリーズの小径・高送り用工具で、現代のCNC工作機械に対して極めて高い生産性を実現することを目的としています。大型のチップ断面および厚みにより剛性を向上させ、外円弧形状によって切削刃の微小崩れを防止しています。また、「優れた動平衡設計」を採用しているため、キャビティのフォローフライス加工において排屑がスムーズに行われ、特に長くオーバーハングしたホルダーを使用する場合でも安定した加工が可能です。LOタイプの両面チップは、さらに高い加工効率と経済性を提供します。同時に、インチサイズもラインアップしており、各種チップ材質グレードおよび溝形を豊富に取り揃えているため、焼入れ鋼、ステンレス鋼、高温合金を含む広範な材料に対応できます（図4-100参照）。

図4-100 HF2、HF4シリーズ高速送りフライス

6. HF6両面凸三角シリーズは、6つの有効な切削刃口を備えた設計で、ME13、M15、MD17の3種類の溝形を採用し、各種のチップ材質と組み合わせることで、異なる被削材に適用されます（図4-101参照）。

図4-101 HF6両面凸三角シリーズ

7. ダブルサイド・キングの高速送り仕様で、有効切削刃が16本備わるON09シリーズ。独自のチップホルダー設計により、高い軸方向および径方向の精度を実現し、工具寿命の延長と予測可能性の向上を提供します。また、ダブルサイド・キングのボディと同一のチップR220.48-ON09（ダブルサイド・キングの面取り用フライスシリーズに属する）を使用しており、16本の有効刃を持つため優れた経済性を実現します。さらに、チップ在庫の削減にも寄与します（ダブルサイド・キングのボディと同一のチップタイプを使用）。また、表面にニッケルめっきを施したボディにより、ボディの耐用年数が延長されます（図4-102参照）。

図4-102 ON09シリーズ

a）フライスの局部組立図 b）フライスの組立図

（四）タイコロフミルカッター

1. DoFeed大送りフライス

（1）製品概要。DoFeedの大送りフライス（図4-103参照）は、市場投入以来、金型、航空・宇宙、発電などの分野で広く採用されており、鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、チタン合金、ニッケル基合金および焼入れ鋼などの材料に対して、面ミーリング、溝ミーリング、キャビティミーリング、スロープミーリング、インサートミーリングおよびスパイラルミーリングにおける高効率の荒加工に適しています。

図4-103 DoFeed大送りフライス

（2）製品の特長。極めて経済的な4枚刃のチップ設計、冷却孔を備えたブランク構造により排屑がスムーズに行われ、低抗力のジオメトリ設計により振動のない切削が実現します。EXN03フライスは中小出力の工作機械における高効率加工に適し、EXN06フライスは中～大出力の工作機械における高効率加工に適しています。また、4種類のチップ材質により、さまざまな材料の加工ニーズに対応できます。

（3）応用例

1）ワークの名称：航空構造部品（図4-104を参照）。

図4-104 航空構造部品

2）ワーク材料：チタン合金。

3）用途：型腔ミリング。

4）工作機械：MCマシニングセンター、BT50強力ドライブチャック。

5）切削液：水溶性。

6）バイトホルダー：EXN03R025M25.0-05、チップ：LNMU06X5ZER-ML AH725。

7）切削条件：vc＝40 m/min、fz＝0.7 mm/歯、vf＝1790 mm/min、ap＝0.5 mm。

8）切削効果：加工効率は従来の工具の3.3倍です。

 

2. タイコロ ボールフィニッシュノーズ 高精度金型フォーミングミル

（1）製品概要。BallFinishNose高精度交換式金型用フライス（図4-105参照）は、独自のロック機構と新規の冷却供給システムを採用しており、金型加工分野において推奨される工具となっています。非対称なチップ位置決め形状の設計により確実なロックが保証され、この機構が優れた表面精度の実現と長寿命で安定した工具寿命の確保に寄与しています。

図4-105 ボールフィニッシュノーズ高精度交換式金型ミル

（2）製品の特長

1）非対称型ブレードは、交換式ブレードの再現性を向上させ、最小限の振れと高精度を確保します。

2）ボールノーズチップとラウンドエッジチップの2種類のシリーズのチップが、金型業界の加工ニーズに対応します。

3）高精度のボールエンドカッターは、高精度な3D加工に使用できます。

4）ブレードには3方向のチャネルが設けられており、切削刃に十分な切削液を供給できます。

（3）応用例

1）ワーク名称：自動車部品金型（図4-106参照）。

図4-106 自動車部品金型

2）ワーク材料：SKD11（60HRC）。

3）用途：形状追随加工。

4）工作機械：横型マシニングセンター、BT50チャッキ。

5）切削液：内部冷却。

6）バイトホルダー：EBFM20S20C220、チップ：ZFBM200R00-MJ AH710。

7）切削条件：vc＝283 m/min、fz＝0.39 mm/歯、ap＝0.15 mm。

8）加工効果：工具寿命が1.3倍に向上しました。

 

（五）矢石フライス

高速フライスは高送りフライスとも呼ばれ、その原理はエンドギアの形状設計によりフライスの径方向切削力を低減し、軸方向切削力を増大させることで、超硬合金の高い圧縮強度を活かして加工余量を迅速に除去することにあります。そのため、一般のフライスに比べてより長いオーバーハングが可能で、1歯あたりの切り込み量も大きくなります。

1. 切り替え可能なチップ式高速フライス

（1）製品概要。交換式チップ付きエンドミル（図4-107参照）は、超硬合金製フライスの発展方向の一つであり、世界のトップクラスの切削工具メーカーの多くが同様の製品を市場に投入しています。高速フライスの特性から、加工深さに対して一般のフライスほど敏感ではなく、そのため、オーバーハングが大きい溝や面の加工にも対応できます。規格：φ8mm、φ10mm、φ12mm、φ16mm、φ20mmおよびφ25mm。

図4-107 交換式切削ヘッド式高速フライス

a）フライスおよびフライスヘッド b）フライスのシリーズ化

（2）製品の特長

1）生産効率が高く、送り量は1～1.6mm/回転に達します。

2）短円錐とT形ねじ山による位置決めを採用し、接続の信頼性が高く、位置決め精度が高く、同軸度は≤0.015mmです。

3）刃物台は多種類の刃先に対応できます。

4）コストが低く、摩耗したら刃先を交換するだけで済みます。

5）最大加工深さは径の6倍以上に達することができる。

（3）応用例

1）部品：非自由曲面一体型インペラ（図4-108参照）。

図4-108 非自由曲面一体型インペラ

a）インペラ部品 b）加工現場の写真

2）部品材料：FV520B。

3）部品の寸法：φ16mmの高速フライスによるインペラの流路溝の荒加工。

4）加工条件：vc＝100 m/min、ap＝1 mm、ae＝16 mm、f＝1.6 mm/rev。

5）加工寿命：連続加工90分。

2. YESTOOLS オールハードメタル高速フライス

（1）製品概要。欧州から輸入した超微細粒子の超硬合金ロッド材を採用し、適切なナノスケールのPVDコーティングを施すとともに、厳格な生産工程管理と緻密な刃先後処理工程を実施することで、刃先の欠けや損傷の発生リスクを大幅に低減し、高回転・高送りでの加工が可能となっています（図4-109参照）。

図4-109 オールハードメタル高速フライス

a）フライス b）フライスの上面図

（2）製品の特長

1）高い生産効率。

2）高剛性、大芯径設計。

3）不等分割歯間ピッチによる振動低減設計により、長大なオーバーハングおよび高送り条件下でも安定した加工が可能。

4）最高級のTiAlNコーティングで、高い耐摩耗性、低い摩擦係数、および優れた密着性を兼ね備えています。

（3）応用例

1）加工部品：ある軍用製品。

2）部品の材質：42CrMo、焼入れ・焼戻し処理により280～300 HBW。

3）工具の仕様：φ10mm、加工深さ50mm。

4）加工条件：vc＝180 m/min、ap＝0.8 mm、ae＝10 mm、f＝1 mm/rev。

5）加工寿命：325m。