歯の数
エンドミルにはもう一つ重要なパラメータがあり、それは主に端面図に反映されるとも言える、エンドミルの歯の数です。
エンドミルの歯の総数と中心を横切る歯の数には、図 3-14 に示すように、左から右に、単歯ミル、2 歯ミル - 2 歯アンダーセンター、2 歯ミル - 1 歯アンダーセンター、3 歯ミル - 1 歯アンダーセンター、4 歯ミル - 2 歯オーバーセンター、および多歯ミル - 0 歯アンダーセンターの組み合わせがあります。フライスカッターのカッター歯数はフライス加工効率に関係し、フライスカッターの剛性はフライスカッターのコアの直径に関係します。図 3-15 は、フライスカッターのコギング歯数とフライスカッターの剛性およびチップ容量の関係を簡略化した図です。
2- 歯（スロット）フライスカッターは、切りくずの除去スペースが大きく、剛性が不十分なのが特徴で、切りくずの長い材料に適しています。
3- 歯（スロット）フライスカッターは、大きなチップスペース、優れた剛性、高い切削効率、優れた汎用性が特徴です。
4- 歯（スロット）フライスカッターは、切りくず除去スペースがわずかに不足しているという特徴がありますが、フライスカッターの剛性が良好で、効率的な仕上げとワークピースの良好な表面品質に適しています。
6- 歯（スロット）フライスカッターは、切りくず除去スペースが非常に小さいという特徴がありますが、フライスカッターは優れた剛性を備えており、このフライスカッターは仕上げ、効率的な加工、高硬度加工に非常に適しており、加工面品質が非常に良好です。
もちろん、同じ歯数でチップスペースを増やすことは可能ですが、剛性が低下します。この形状（図3-16を参照）は、アルミニウムや銅などの強度が低い非鉄材料の加工に適しています。一方では、この種の金属の強度が低いため、工具の切削力が小さく、工具に必要な力も小さく、強度が低くてもこのようなフライス加工作業に適しています。他方では、このタイプの材料は切削力が低いため、切削熱が低くなります。
しかし、このような被削材は切削抵抗や切削熱が低いため、チップ保持能力を高めて切削量を増やすことができますが、切削量を増やすと切削抵抗も高くなるため、工具の剛性を高める必要があり、図 3-17 に示すようなダブルコア径のエンドミルを使用する必要があります。ここで示すフライスカッターは、カラーで示した Seco Tools の Jabro-Solid で、灰色で示した Walter Tools の Proto·max TM tG です。ダブルコア径の設計により、チップ保持能力と工具の剛性のバランスが取れています。
図 3-18 は、特別に改造されたフライスカッターの溝底の概略図です。この場合、改造されたフライスカッターの剛性は通常のデフォルトの溝底よりもはるかに高く、排出時のチップの変形が激しくなり、チップがよりタイトになります。
同じ歯数でも異なる構造、つまり不等歯があります。図 3-19 は、2 種類の不等歯フライスカッターの概略図です。不等歯カッターは、切削中に交互の切削周波数を生成することができ、工作機械と共振しにくく、フライス加工中の工具の振動を抑制します。
フライスカッターのチップ容量は、歯の数に加えて、円周歯の幾何学的パラメータにも関係しており、フライスカッターの円周歯については以下で説明します。
3-14
3-15
3-16
3-17
3-18
3-19
円周歯
エンドミルの外側の円にあるカッター歯は円周歯と呼ばれます。円周歯は、側壁フライス加工を行うエンドミルの主要部分です。
◆ ねじれ角
議論される円周歯の最初のパラメータは螺旋角です。これは、図 3-20 に示すように、フライスカッターの螺旋状切れ刃の接線とフライスカッターの軸との間の角度です。
切削理論では、ねじれ角は工具の外側の円における軸方向のすくい角でもあります (軸方向のすくい角と関連テキストについては図 1-33 を参照してください)。
エンドミルの異なるねじれ角が切削性能に及ぼす主な影響を図 3-21 に示します。図からわかるように、右側のストレートフルートエンドミル (ねじれ角 8-0 度) は、軸方向のすくい角がゼロであるため軸方向の切削力がゼロになり、切削力はすべて最も剛性の弱い半径方向に集中するため、びびりが発生しやすくなります。一方、左と中央のスパイラルフルートカッターは、切削力の一部により軸方向に分割され (軸方向はフライスカッターの剛性が最も高い方向)、ラジアル荷重が軽減され、びびりが発生しにくくなります。
一方、ストレート溝フライスカッターの切りくずの流れは横方向であるため、ワークの切削領域に干渉されやすく、二次切削を形成し、切りくずの排出性能が悪くなります。スパイラルフルートカッターの切りくずは、切れ刃に垂直な切削領域から排出されるため、切りくずの排出性能が大幅に向上します。
図 3-22 は、カッターの歯数とねじれ角が総切削長の軸方向成分に与える影響を示しています。 切削幅 (「半径方向切削深さ」とも呼ばれます) が 10 mm、切削深さ (「軸方向切削深さ」とも呼ばれます) が 15 mm の 10 mm 径のフライス カッターによる切削作業の場合、2 つのスロットと 30 度のねじれ角を持つフライス カッターの総接触エッジ長の軸方向投影は約 17 mm です。3- 溝の 30 度ねじれカッターを使用すると、総接触エッジ長の軸方向投影は約 25 mm に増加します。 4- 溝 30 度ねじれ角フライスカッターを使用すると、全接触刃長の軸方向投影は約 30 mm に増加し、最終的に 6- 溝 60 度ねじれ角フライスカッターを使用すると、全接触刃長の軸方向投影は約 47 mm に増加できます。これらのデータは、フライスカッターの歯数が増えると、ワークピースと接触する刃の数も増え、全接触刃長の軸方向投影が増加し、ねじれ角の増加の効果も同様であることを示しています。全接触刃長の軸方向投影が増加すると、単位歯長あたりの負荷が軽減され、歯の負荷が同じであるという前提で切削効率を向上させることができます。
図 3-23 は、異なる切削方向と螺旋溝の回転方向の 4 つの組み合わせを示しています。一般的な組み合わせは、右螺旋歯の右切削方向です。一般的に言えば、フライスカッターの切削方向は主にフライス盤のスピンドル回転方向によって決定され、切削方向が決定された後、螺旋によって軸方向の切削力の方向が決まります。
図 3-24 は、二重らせん方向の JS840 フライスカッターを示しています。このフライスカッターは、炭素繊維複合パネルの側面エッジを加工するために使用されます。炭素繊維複合パネルはいくつかの異なる材料で構成されているため、従来のフライスカッターでは層間剥離を避けることが困難です。JS840 フライスカッターの利点は次のとおりです。反対方向の切削力が下向きの圧力と中心力に分割されます。チップスペースが大きいため、チップの除去に役立ちます。切削接触面積が小さいため、切削熱と切削力が少なくなります。繊維にはせん断力のみが発生し、中央へのねじれはありません。
図 3-25 は住友電工の GSXVL 型防振エンドミルです。このエンドミルは図 3-19 のような不等歯を採用しているだけでなく、不等ねじれ角側での加工時の防振性も向上しています。
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