フライス盤 技能検定2級

質問

はじめまして、私はフライス盤を使い始めて3年目になる者です。

不躾ですがフライス盤技能検定2級の実技課題についての質問です。
一週間後に実技試験が控えているのですが、この時期になっても未だに時間、精度共に問題外のレベルのままなのでこちらに質問させていただきました。
また、先輩に相談しても「機械がぼろいから」「剛性が足りない」などと言われて流されてしまいます。その先輩を含め、検定を受けた人は周りにいません。
私としては他の機械を使ったことがないので、この機械に限ったことなのか？
検定時の機械はどう違うのか？と迷うばかりで困っています。

形状を表現できないため大変わかりにくい質問かとは思いますが以下に使用工具と問題点を記しますので、通常検定に使う機械との差異と解決法をご教授いただけたら幸いです。
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材料：SS400　
使用工具：φ20ラフィングエンドミル（2枚刃）
　　　　　φ20V-XPM-EDL（2枚刃）
　　　　　φ90？正面フライス（6枚刃）
N=390のみ
R溝・勾配加工あり。R溝深さは30mm

・6面体加工の時間を短縮したい。（片側取り代2.5mm）
　現在は2mm（手送り）→0.5mm（F250）の2回で加工しています。
　また、カッターの後ろ刃もわずかに当たって削れるため完全に削り終わる
　まで送りをかけています。
　後ろ刃が当たらなければ切削時間は半分になると思うのですが当日はどうな
　のでしょう？

・ダウンカットを使うとバックラッシュ除去装置とテーブルロックをかけていてもテーブルを持っていかれてしまう。

　ラフィングでZ方向に8mm、軸方向に直径分切り込んでいます。
　R溝部が深さ30mmなので仕上げの刃物を使うと引き込みが怖くてアップで4mm
　ずつ恐る恐るでしかチャレンジできません。
　一般的な機械の最大切り込み、アップかダウンか等の目安を知りたいで
　す。
　ちなみにほとんどのリミットが0～0.03なのでできる限り早く精確に寸法を
　出したいです。

・X、Yハンドルの目盛りがあてにならない。

　一番の問題点です。今まではデジタルスケールで座標を出していたのですが
　今回は使えないとのことなので目盛りを使用したのですがゼロカットをした
　際に同じ位置に刃物が来ていない気がします。先述のR溝でも2、3周させる
　と明らかに削りすぎていたりします。確かにデジタルスケールでポケット加
　工をした時もポケット寸法は出ているけどなぜか全体的にY-方向に0.07mm程
　度ずれてしまったりもしますし、バイスの角度出しのときもダイヤルゲージ
　の針がなかなか同じ場所にきません。
　この辺は経験・機械の知識共にないのでお手上げ状態です。
　これを解決しない限り間違いなく打ち切りで終わってしまいます。。。
　自分としては一箇所寸法を決めたらその目盛りを基準にしてあとはすべて測
　定しないくらいの勢いで加工をしたいのですが無理なのでしょうか?
　バックラッシについてもなんとなくしか分かっていないので寸法を追い込む
　方向を間違えているのかとも思いますがなんなのか分かりません。
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長く分かりにくい文章になってしまい申し訳ありません。
細かいところはまだあるのですが正直自分でもまとめ切れていないので
回答してくださった方に追加で質問させていただくと思います。

今回は多くの方にバックアップをしていただいたので絶対に無様はさらしたくありません。ですのでどうかお付き合いいただける方、よろしくお願いいたします。

表面粗さはR溝がRa25その他は6.3です。
とりあえず荒さは後回しにしたいと思います。

みなさん回答ありがとうございます。
遅くなりましたが御礼申し上げます。
さて、細かくお礼のコメントを書きたいのですが、明後日が試験ということもありそちらに時間を割いているためこちらでお礼させていただきます。

さて、ここからはまた皆様のお知恵と知識を拝借したいのですが、
どうしても標準時間を切ることができません。。。

現状で重切削ができないというのもありますが、オスとメスの加工（勾配除く）で200分ほどかかってしまいます。というかトータルで323分。およそ5時間半です。お恥ずかしい限りです。
一応先輩はうちの機械で「4時間切る位を目標に」と仰っていたので更に工程をつめるつもりですが、各工程の作業時間の目安をご存知でしょうか？
それと、先ほどとあるサイトで「仕上げ時は切削油を使わないほうが精度がでやすい」と書いてあったのですがそちらも本当なのでしょうか?

質問の順番がおかしくなりましたが以下に各作業時間を書きます。

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正面フライス　　　
N530　F400

φ20ラフィング（4枚刃）ダウンカット
N390　手送り（引き込まれるためF40～70位）Z最大-8mm　

φ20エンドミル　（2枚刃）アップカット
N390　手送り（約F200）

・６面加工（30）
・ケガキ　（10）
・メス　　（110）
・オス　　（78）
・オス勾配（37）
・メス勾配（55）

　　　　　　　　　　計323分

明らかにメインの部分で時間がかかりすぎています。
勾配部は何とか短縮できそうですがやはりオス・メス部がなんとも。
補足として正面フライスでのオス部荒加工はしていません。
また、仕上げのダウンカットですが今から手順を変えると混乱しそうだったのでせっかくのアドバイスですが今回は変えない方向で行こうと思っています。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

書かれている質問事項に対して簡単に回答します。
一応私はフライス２級技能士合格はしていますが、なにぶん７年前のため
正確な加工条件までは記憶していませんのであしからず。

・六面体の加工時間短縮
片側取り代2.5mmとなっていますが、最終的に規定の寸法に仕上がればOKなので
１面目、２面目、５面目の取し代は必ずしも2.5mmというわけではありません。
なので、荒加工の際は後ろ刃が当たっていても、荒の切り込み代が取れてしまえば
早送りで戻して大丈夫です。
ちなみに余談ですが、正面フライスの加工面が明らかな段のような荒い面になる場合は
チップが欠けているか、高さが揃っていないのが原因なので
フリーアームのダイヤルゲージをチップに当たるか当たらないかの位置までもっていき
回転方向と逆方向に回してダイヤルの数値を見る事で、どのチップが高いか分かります。
高さを綺麗にセットしておくだけで、面祖度は改善できます。
但し、六面体の面を綺麗にしすぎると、メス側の溝加工時等に、口金も六面体の面も
綺麗すぎて加工負荷で口金から滑ってしまい、狙った寸法・角度に仕上がらないので注意です。
加工条件（回転速度・送り速度）は回答（１）の方の回答を参考にしてよいでしょう。

・アップ、ダウンカットとテーブルロック
エンドミルで切削を行う基本として、工具径の３分の１以上の径方向切り込みは
加工負荷大になり、引っ張りや工具破損の原因となります。
機械が劣化していれば尚更引っ張りに対して弱くなります。
逆に言えば、工具径の３分の１以上一気にかからなければ、Z方向は刃長を
満たしている限り一気に削れます。
多分、貴殿が一番気にしているのはメス側の巾24mm奥行き30mm、10Rの溝部分だと思いますが
そこは私も何度も仕上げ加工時に引き込まれ、食らい込み、外観不良を起こしていました。
あの部分は慎重にならざるを得ないので、そこに時間をかけるつもりで他の場所を
短くすることを考えれば良いかと思います。
私が加工する際はアップで荒、ダウンで仕上げと言う風に加工していましたが
なぜかというと、ダウン加工時には多少工具の逃げが発生するため
寸法が狙い目より多少少なめに仕上がります。
（例：20mm+0.01狙いで仕上げ切り込み0.2mm程度入れた場合+0.03程になる等）
仕上げ代が大きすぎると工具は逃げやすく、食い込みやすく
仕上げ代が小さすぎると加工面がむしれたり、ビビリの原因となります。
そこは何度も試して自分の経験とするしかありません。

あと、注意すべきは熱です。
熱が高い状況だと、工具の刃先に切粉が癒着し構成刃先を構成する為
加工性能が落ちますし、SS400の材質ですと加工時の熱で多少延びます。
素手で触って熱いと思うレベルですと、試験終了後検査時には0.01～0.025程は
マイナスになっていると思っていいかもしれません。
なので切削中は出来るだけ、切削油やエアー等での冷却しつつの加工をオススメします。

・X、Yハンドルの目盛りがあてにならない
試験ではカウンターやデジタル機器は使えないのは汎用機の検定に於いては基本です。
ちゃんと目盛環が固定されているのであれば、基本的にテーブルと目盛の誤差は
バックラッシュを除き、ありません。
どうしても不安ということでしたら、フリーアームのダイヤルゲージを
例えばY軸（前後方向）の摺動面ギリギリにマグネットで固定し、テーブル側面に当てて
目盛環を固定した状態で少し動かしてみてください。
それで誤差があるのであれば、機械がちゃんとした精度を保ててないので機械を変えるべきです。
試験の際にそういう機械に当たった場合、運営側の整備不良ですので考慮してもらえるでしょう。

機械の精度に横道が逸れてしまいましたが、ゼロカットについてちょっと言わせていただきます。
ゼロカットの状態でも普通に0.01程度は削れます。糸に近い針のような切粉が出ます。
R溝などは特に、２周３周とすれば、バックラッシュ調整時の誤差が影響し顕著に現れます。
なので、出来るだけゼロカットのないよう１発で仕上げるのが得策ではあります。

また、バイスの角度出しも、六面体の5,6面目加工の際も同じですが
次第に固定力を強くしつつ、プラハンで調整するのが大事です。
固定力が同じままですと、人間の力加減の精度ではかなり時間かかりますので
段々締めつつ調整していくのが大事です。

「１箇所寸法を決めたらその目盛を基準に」
計測の手間を省くという意味合いでは時間短縮になりますが
貴殿の加工技術の能力からすると、全体の動きの無駄を如何に減らすかを
周りの方に一度細かく時間を見て頂いて、改善するのが良いかと思います。
正直計測の手間を省くのは、目で見て0.5ミリ単位、指で触って0.01の誤差が分かる程度の
熟練者の技なので、まずは基本を一つずつ、着実に早めて行く事が大事です。
今からは厳しいでしょうが、加工順序を見直し、考えてから削るのも
機械加工屋には大事な技術です。

ちなみに練習時はメス側のR溝側の外巾寸が広がりますが、試験時には材料が多少
焼きなましがしてあるので、加工応力による変形はしにくくなってますから
寸法は比較的綺麗にでるようになります。
仕上げ工具のφ20V-XPM-EDLという工具はコーティング・工具材質どちらをとっても
良いものです。刃長がちょっと長すぎるので振れ易くビビりやすいですが
主軸テーパー部、工具ホルダの各部清掃をしっかり行っていれば振れもしっかり収まり
よりよく寸法が狙いやすくなるでしょう。

長くなりましたが、頑張ってください。

お礼

回答ありがとうございます！
毎日お二方の回答を確認していたのですがお礼のコメントを考える余裕がありませんでした。
先ほどようやく試験が終わったのでいまさらですがコメントをさせていただきました。

試験場の機械を使って感じたのはやはり現在使っている機械は練習するには問題外。ということを改めて認識しました。
苦心していたR溝も簡単に寸法が出てやはりびっくりです。
ただ、困ったのはあまりにも違いがありすぎて前日練習程度の時間では自分の中でうまくフィードバック出来なくて何度も寸法測定を繰り返してしまいました。
多分うまい人は2回くらいで十分なのでしょうね。
試験管にも測りすぎだと言われました（笑）

ちなみに皆様のおかげで前日練習よりも1時間ほど早く完成させることができ、なんとか提出にこぎつけることが出来ました。（打ち切り5分前ですが）

ともあれ、みなさんのおかげでここまで健闘することが出来ました。
本当にありがとうございます！

回答No.1

noname#230359

様子見していましたが他に回答が無いので．．．小生はフライスの
技能検定を受験できるような腕を有していないことを予めご容赦く
ださい。

・6面体加工について
　”N=390のみ”とのことですが、回転速度を変更することはできま
　せんか？。切りくず飛散の危険がありますが、1.2～1.5倍ぐらいに
　回転速度をUPさせて自動送りF400～500ぐらいにすれば、切削速度
　UPにより切削抵抗が下がり安定した加工が可能と考えます。
　（ただしフライス盤ですと切りくず飛散で危険でしょうか）
　また、原則としてカッターは全て抜けるまで送った方が無難です。
　回転速度UPが不可で手動送りで荒加工を行う場合は、先端刃が抜け
　た時点で、多少送りを早くすることが可能かもしれません。

・ダウンカットとバックラッシュ
　先輩のおっしゃる通り、かなり機械が劣化しているようですね。
　受験場所の設備に当たり外れがあると思われますが、試験の機械
　はそこまで酷くないと信じたいです（そうでなければあまりにも
　受験者に不利）。
　荒加工のφ20ラフィングは、試験機において切り込みは現行と同じ
　8mm×4回または10mm×3回が目安でしょう。仕上げ加工のφ20は、
　試験機のバックラッシュが小さいことを前提にすれば、ダウンカッ
　トで、切込み15mm×2回としたいところです。

・X、Yハンドルの目盛
　すでに体得されていらっしゃるでしょうが、十分にハンドルを戻し
　てから一方向で位置決めすることが大原則です。
　経験が一番なので勘所を先輩に教えてもらうことが一番と思われます。

小生も、昔々とある技能検定を一度滑ったことがあります。
周りからのプレッシャーで大変でしょうが、今回は試験場の雰囲気を
掴むぐらいのお気持ちで、焦らずにチャレンジしてみては如何でしょう。

回転も送りも調整できるのは何よりです。

フライスの荒は切りくず飛散の危険が無ければ、先ずはn500，vf360
ぐらいを目標にしましょう。会社の機械では無理でも、試験機では
可能かもしれません。この条件であれば、30分を切ることができるで
しょう。

ラフィングは切込み10mmの場合、n500-600ぐらいで、
・２枚刃ならばvf60-80
・４枚はならばvf100-120
ぐらいかと。

上記の切削条件は、エイやで算出しましたので、送りは低めから
アプローチしてみてください。

雄の嵌めあい部は、ショルダタイプ（切れ刃90度）のフライスを
使えばベストですが．．．。コーナ角が付いているタイプだと、
お考えの通り、邪道ですが干渉しないように少しづつずらすしか
手は無さそうですね。

他の回答者さんから、違うご意見があれば幸いです。

(2)さんのご回答を拝読し、素晴らしい内容に感動いたしました。

お礼

回答ありがとうございます！
やはり他の方の視点から見ても現在使っている機械はあまりよろしくは無いようですね。。。

本日の練習では6面体加工でＮ390、Ｆ250でZ-2.5mmづつ各面1回で加工しました。
一応この時点で40分で加工できたのですが虎の巻的なものには30分と書いてあったのでやはり回転と送りを1段階上げたほうがよさそうです。
ちなみに説明していませんでしたが加工時の振動も中々のもので（主軸のベアリングがへたっているらしいです）どんな条件で削ってもツルツルピカピカの面にはなりません。なのでこの仕上げ無しの加工も当日どう影響を及ぼすか・・・
でも送りをあげられれば2回切削してもそんなに時間はかからなそうですね。

ラフィングの荒加工は勇気を出してZ-20mmをアップカット＆手送りでやってみましたが切りくずからの煙、刃物からの煙が切削終了してからもしばらくもくもくと。刃物にいたっては軽い狐色に。やはりアップカットで20mmなんて熱がこもってよくないみたいですね。zaumakuさんのおっしゃるようにZ-10mmで加工した場合、回転、送りなどはどの位に設定してあげると良いでしょうか?

また、参考書を見るとオスのはめあい部Z-14mmを正面フライスで荒加工と書いてありましたが少しずつボディを外側に逃がすようにすれば可能なのでしょうか？今までは無理だと思いラフィングのみで加工してきましたがさすがに時間がかかるためその辺もチャレンジしてみようかと考えています。、明日当たり時間を見てボディが干渉しないか計算してみようとは思いますが、もし経験がおありでしたら教えていただけると幸いです。

遅くなりましたが、回答ありがとうございました！
目安が出来たので大変助かりました。