エンドミル送り速度 計算ツール｜径・刃数・被削材から回転数N/送りF/1刃送りfz/面粗さRz

計算式と単位系

基本式

回転数 N = Vc × 1000 ÷ (π × D)　　(rpm)

送り速度 F = fz × Z × N　　(mm/min)

1回転送り fn = Z × fz　　(mm/rev)

切削速度Vcは工具外周が被削材に対して切る速度(m/min)。エンドミル径Dと主軸回転数Nから決まります。1刃送りfz(mm/tooth)は1刃が1回転で削り取る量で、被削材と工具メーカーの推奨値から選定。送り速度Fは実際にテーブル(またはZ軸)が動く速度で、CNCのGコード指令値として直接指定します。

理論面粗さ

Rz(理論) ≒ fz² ÷ (8 × R)　　(mm)

ノーズRを持つ工具では、1刃送りfzとノーズ半径Rから理論上の残留高さRz(最大高さ粗さ)が近似できます。実際の面粗さは工具振れ・ビビリ・切込みで悪化するため、この式は「これ以上は絶対に良くならない下限」として扱います。JIS B 0601「幾何特性仕様(GPS)-表面性状」で規定。

Vc・fz・Nの3大パラメータ

フライス加工条件はVc(切削速度)・fz(1刃送り)・N(回転数)の三位一体で決まります。役割の違いを整理します。

実務ではVc→N→fz→F→MRR(材料除去量)の順に決定します。荒加工では工具寿命よりMRR、仕上げでは面粗さと寸法精度優先で条件を切り替えます。

被削材別 切削速度Vc早見(超硬エンドミル基準)

下表は超硬エンドミル(乾式・湿式混在)での目安。工具メーカーカタログ(三菱マテリアル/OSG/日立ツール等)の中央値を採用しています。

径別・被削材別 1刃送りfz早見

φ6/φ10/φ20の超硬エンドミルにおける1刃送りfzの目安。仕上げは表値の1/2、荒加工は上限値を参考にしてください。

工具材種別 補正係数

Vc/fzは工具材種で大きく変わります。同じ被削材でも下記の係数で調整してください。

理論面粗さRzの求め方

フライス仕上げの理論粗さは、ノーズRを持つ工具では下記近似式で概算できます。

Rz(μm) ≒ fz² ÷ (8 × R) × 1000

例:fz=0.05mm、ノーズR=0.4mmの場合、Rz ≒ 0.05²/(8×0.4)×1000 = 0.78 μm。JIS B 0031で規定された面性状パラメータで、機械加工図面の面精度指示に直結します。実際の面粗さは工具振れ(±3-10μm)、ビビリ、被削材の弾性回復で理論値の1.5-3倍になるのが一般的です。

面粗さと1刃送りの目安

切りくず厚さと排出

フライス加工では1刃が接触する角度で切りくず厚さが変化します。平均切りくず厚hmは半径方向切込みae・エンドミル径D・fzで決まり、hm=fz×√(ae/D)の関係(サイドカット時)。ae/Dが小さい高速加工(HSM)では、fzを大きくしても実切りくず厚は薄いため、工具寿命を延ばしながら高送りを実現できます。

切りくず排出の目安

切りくず色は加工温度の指標。銀白色〜わら色は適正、青紫は過熱、褐色は工具寿命末期。エンドミルの溝(フルート)容積を超える切りくずは詰まりを引き起こし、刃欠け・折損の原因になります。深彫加工では2-3D周期でリトラクトして排出する運用が定番です。

工具寿命の考え方(Taylor式)

切削工具の寿命は、切削速度Vcとの関係でF. W. Taylor(1907)が定式化しました。

Vc × T^n = C　(Taylor式)

Vc:切削速度(m/min)、T:工具寿命(min)、n:工具材種指数、C:定数。工具材種別のn値は、ハイス0.10-0.15、超硬0.20-0.30、コーテッド超硬0.25-0.35、セラミック0.4-0.5、CBN 0.5-0.7。n値が大きいほど、高速切削時の寿命低下が緩やかで高能率加工に向きます。

寿命と加工個数の関係

実務では「工具コスト+加工時間コスト」の合計最小点を狙います。高精度・少量ロット試作ではVcを推奨値上限まで、量産ではVc中央値〜下限で寿命重視の運用が定番。

業界・工程別の応用

よくある間違い・注意点

• 刃数を無視して送りFを算出 — F=N×fz(1刃分)と勘違いすると、4枚刃では実送りが1/4になり過小送り→ビビリ・こすれ加工に。必ずF=N×Z×fzで計算。
• Vcをそのまま入力材変更で流用 — SS400の80m/minでSUS304を切ると焼付きが発生。被削材ごとにVcを再設定してください。
• ハイス工具に超硬条件を適用 — ハイスは超硬の40-50%のVcが上限。カタログの工具材種を必ず確認。
• マシン主軸の最大回転数超過 — 汎用マシニングは8,000-15,000rpmが多い。φ3以下の超硬でVc計算するとNが桁外れになるため、実マシン限界に頭打ちさせる運用が必要。
• ノーズRを0mm(コーナー鋭角)で理論粗さ計算 — 分母が0で発散。実工具のカタログ値(標準R0.2-1.0mm)を入力。
• 切削油(クーラント)の効果を無視した条件設定 — 湿式ではVcを20-30%、fzを10-15%上げられます。乾式のカタログ値を湿式で使うと過小加工に。
• ae(半径方向切込み)を考慮しない — フルカット(ae=D)と浅切込み(ae=0.1D)ではfzを2-3倍変えられるため、切込み条件を明示して選定。

関連する規格・法規

• JIS B 4110 ― エンドミル。エンドミル(ソリッド・スロー)の寸法、材種記号、性能試験の基本規格。
• JIS B 4053 ― 超硬工具材種の分類(P/M/K/N/S/H)。被削材グループとの対応が定義。
• JIS B 0601 ― 幾何特性仕様(GPS)-表面性状。Ra/Rz等のパラメータ定義。
• JIS B 0031 ― 製図における表面性状の指示方法。加工面の記号ルール。
• ISO 8688-2 ― Tool life testing in milling - Part 2: End milling。エンドミルの寿命試験手順。
• ISO 3685 ― Tool-life testing with single-point turning tools(旋削寿命試験の国際基準)。
• ISO 513 ― 切削工具の分類と用途表示(P/M/K/N/S/H)。ISO材種記号の元規格。
• 労働安全衛生規則 第107条 ― 機械類の運転中の危険防止(切削加工中の巻き込まれ防止・保護具)。

参考文献・公的資料

より詳細な切削条件、工具寿命、被削材特性、面粗さ規格を確認したい場合は下記公的機関・学会・工具メーカー技術資料を参照してください。

• 日本産業標準調査会(JISC) ― JIS規格の公式索引。JIS B 4110・B 4053・B 0601等が検索可能。
• ISO(国際標準化機構) Standards ― ISO 8688(切削工具寿命試験)、ISO 513(工具材種分類)などの原本。
• 日本機械学会(JSME) ― 切削加工の学術論文・シンポジウム集録。研究レベルの条件データ。
• 精密工学会 ― 精密加工・面粗さ研究の主要学会。JIS表面性状規格の解釈情報。
• 産業技術総合研究所 計量標準総合センター(NMIJ) ― 表面粗さ・寸法測定の国家標準。
• 三菱マテリアル 技術情報 ― 切削条件計算・工具材種選定の実務資料(工具メーカー)。
• OSG 技術情報 ― エンドミル・ドリル・タップの切削条件データベース(工具メーカー)。
• MOLDINO(旧日立ツール) 技術情報 ― 金型加工向けの高送り・高能率工具の条件例。
• 厚生労働省 労働安全衛生関係 ― 機械加工の安全衛生規則。

よくある質問（FAQ）

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