高度な加工装置と高性能CNC切削工具を組み合わせることで、本来の性能を最大限に発揮し、優れた経済効果を実現します。 切削工具材料の急速な発展に伴い、さまざまな新しい切削工具材料の物理的、機械的特性、切削性能が大幅に向上し、その適用範囲も拡大し続けています。
1. 工具材料は基本的な特性を備えている必要があります
工具材料の選択は、工具寿命、加工効率、加工品質、加工コストに大きな影響を与えます。 工具は切削中、高圧、高温、摩擦、衝撃、振動の影響に耐えなければなりません。 したがって、工具材料には次の基本特性が必要です。
(1) 硬度と耐摩耗性。 工具材料の硬度はワーク材料の硬度より高くなければならず、一般に 60HRC 以上です。 工具材料が硬ければ硬いほど、耐摩耗性は向上します。
(2) 強度と靭性。 工具材料は、切削力、衝撃、振動に耐え、工具の脆性破壊や欠けを防ぐために、高い強度と靭性を備えている必要があります。
(3) 耐熱性。 工具材料の耐熱性が優れており、高い切削温度に耐えることができ、耐酸化性も良好です。
(4) プロセスのパフォーマンスと経済性。 工具材料には、鍛造性能、熱処理性能、溶接性能、研削性能などが要求され、高い性能と価格の比率を追求する必要があります。
2. 工具材料の種類、性質、特徴と用途
1. ダイヤモンド工具の材質の種類・性質・特徴と工具の用途
ダイヤモンドは炭素の同素体であり、自然界で最も硬い物質です。 ダイヤモンド工具は、高硬度、高耐摩耗性、高熱伝導率を有しており、非鉄金属や非金属材料の加工に広く使用されています。 特にアルミニウムやシリコン・アルミニウム合金の高速切削においては、ダイヤモンド工具が代替困難な切削工具の主流となっています。 高能率、高安定、長寿命の加工を実現できるダイヤモンド工具は、現代のCNC加工において欠かせない重要な工具です。
⑴ ダイヤモンド工具の種類
① 天然ダイヤモンド工具：天然ダイヤモンドは数百年にわたり切削工具として使用されてきました。 天然単結晶ダイヤモンド工具を細かく研磨しており、非常に鋭い刃先研磨が可能です。 刃先半径は0.002μmに達し、極薄切削を実現できます。極めて高いワーク精度と極度に低い面粗さを加工するための、かけがえのない理想的な超精密加工ツールとして認知されています。
② PCD ダイヤモンド工具：天然ダイヤモンドは高価であり、切削加工には多結晶ダイヤモンド（PCD）が広く使用されています。 1970 年代初頭以来、多結晶ダイヤモンド (ポリクリスタウイン ダイヤモンド、略して PCD) が開発され、成功を収めた後、多くの場合、天然ダイヤモンド工具は人工多結晶ダイヤモンドに置き換えられてきました。 PCDの原料は資源が豊富で、価格は天然ダイヤモンドの数十分の一から十分の一です。
PCD ツールは非常に鋭いエッジを研削することができず、加工されたワークピースの表面品質は天然ダイヤモンドほど良くありません。 業界でチップブレーカーを備えた PCD インサートを製造するのは不便です。 そのため、PCDは非鉄金属や非金属の微細な切削にしか使用できず、超精密な鏡面切削を実現することは困難です。
③ CVD ダイヤモンド工具：1970 年代後半から 1980 年代前半にかけて、CVD ダイヤモンド技術が日本に登場しました。 CVD ダイヤモンドとは、化学蒸着 (CVD) によって異種基板 (超硬合金、セラミックなど) 上にダイヤモンド フィルムを合成することを指します。 CVDダイヤモンドは天然ダイヤモンドと全く同じ構造と特性を持っています。
CVDダイヤモンドの性能は天然ダイヤモンドに非常に近く、天然単結晶ダイヤモンドと多結晶ダイヤモンド（PCD）の利点を持ち、それらの欠点をある程度克服します。
⑵ ダイヤモンド工具の性能特性
① 非常に高い硬度と耐摩耗性：天然ダイヤモンドは自然界に存在する物質の中で最も硬い物質です。 ダイヤモンドは非常に高い耐摩耗性を持っています。 高硬度材料を加工する場合、ダイヤモンド工具の寿命は超硬工具の10～100倍、場合によっては数百倍にもなります。
② 摩擦係数が非常に低い：ダイヤモンドと一部の非鉄金属との摩擦係数は他の切削工具に比べて低く、摩擦係数が低く、加工中の変形が小さく、切削抵抗が小さくてもよい。減らされる。
③ 刃先が非常に鋭利です。ダイヤモンド工具の刃先を鋭くすることができ、天然単結晶ダイヤモンド工具の高さは 0.002-0.008μm にも達し、超精密加工に使用できます。 ●薄肉切削、超精密加工が可能です。
④熱伝導率が高い：ダイヤモンドは熱伝導率、熱拡散率が高く、切削熱が逃げやすく、工具の切削部の温度が低い。
⑤ 低い熱膨張係数：ダイヤモンドの熱膨張係数は超硬合金の熱膨張係数の数倍小さく、切削熱による工具サイズの変化が非常に小さいため、高い精度が要求される精密加工や超精密加工において特に重要です。寸法精度。
⑶ ダイヤモンド工具の応用
ダイヤモンド工具は主に、非鉄金属や非金属材料の高速での微細な切断や穴あけに使用されます。 FRP粉末冶金ブランク、セラミック材料など、さまざまな耐摩耗性非金属の加工に適しています。 さまざまなシリコンアルミニウム合金などのさまざまな耐摩耗性非鉄金属。 各種非鉄金属の仕上げ加工。
ダイヤモンド工具の欠点は、熱安定性が低いことです。 切削温度が700度から800度を超えると、完全に硬度が失われます。 また、ダイヤモンド（炭素）は高温になると鉄と結合しやすいため、鉄金属の切断には適しません。 原子の作用により炭素原子がグラファイト構造に変化し、工具が損傷しやすくなります。
2. 立方晶窒化ホウ素工具材料の種類、性質、特徴と工具用途
立方晶窒化ホウ素（CBN）は、ダイヤモンドと同様の方法で合成された第二の超硬材料であり、硬度と熱伝導率の点でダイヤモンドに次いで2番目です。 熱安定性に優れており、大気中で10,000度まで加熱できます。 酸化は起こらない。 CBNは鉄金属としては極めて安定した化学的特性を有しており、鉄鋼製品の加工に広く使用できます。
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⑴立方晶窒化ホウ素切削工具の種類
立方晶窒化ホウ素（CBN）は自然界には存在しない物質です。 それは、単結晶と多結晶、つまり CBN 単結晶と多結晶立方晶窒化ホウ素 (多結晶立方晶窒化ホウ素、PCBN と呼ばれます) に分けることができます。 CBN は窒化ホウ素 (BN) の異性体の 1 つであり、その構造はダイヤモンドの構造に似ています。
PCBN（多結晶立方晶窒化ホウ素）は、微細なCBN材料を結合相（TiC、TiN、Al、Tiなど）を介して高温高圧下で焼結させた多結晶材料です。 ダイヤモンド工具材料、ダイヤモンドと合わせて超硬工具材料と呼ばれます。 PCBN は主にナイフやその他の工具の製造に使用されます。
PCBN ツールは、一体型 PCBN インサートと超硬合金で焼結された PCBN 複合インサートに分類できます。
PCBN 複合インサートは、優れた強度と靭性を備えた超硬合金上に、厚さ {{0}}.5 ～ 1.0 mm の PCBN 層を焼結することによって作成されます。 その性能は優れた靭性と高い硬度と耐摩耗性を兼ね備えています。 CBNインサートの低い曲げ強度と溶接の難しさの問題を解決します。
⑵ 立方晶窒化ホウ素の主な性質と特徴
立方晶窒化ホウ素の硬度はダイヤモンドよりわずかに劣りますが、他の高硬度材料に比べてはるかに高いです。 CBN の際立った利点は、その熱安定性がダイヤモンドの熱安定性よりもはるかに高いことであり、その熱安定性は 1200 度 (ダイヤモンドの場合は 700-800 度) 以上に達することがあります。 反応。 立方晶窒化ホウ素の主な性能特性は次のとおりです。
① 高い硬度と耐摩耗性：CBN はダイヤモンドに結晶構造が似ており、ダイヤモンドと同等の硬度と強度を持っています。 特にPCBNは、これまで研磨しかできなかった高硬度材料の加工に適しており、ワークの表面品位を向上させることができます。
② 高い熱安定性: CBN の耐熱性は 1400-1500 度に達し、ダイヤモンド (700-800 度) のほぼ 1 倍に達します。 PCBN 工具は、超硬工具の 3 ～ 5 倍の速度で高温合金や焼入れ鋼を切断できます。
③優れた化学的安定性：鉄系材料との化学的相互作用は1200-1300度でなく、ダイヤモンドほど激しく摩耗せず、現時点でも超硬合金の硬度を維持できます。 PCBN 工具は、焼入れ鋼部品や冷却鋳鉄の切断に適しており、鋳鉄の高速切断に広く使用できます。
④ 良好な熱伝導性：CBNの熱伝導率はダイヤモンドには及びませんが、PCBNの熱伝導率は各種工具材料の中でダイヤモンドに次ぎ、高速度鋼や超硬合金を大きく上回ります。
⑤ 低摩擦係数：摩擦係数が低いため、切削時の切削抵抗が低減され、切削温度が低下し、加工面品位が向上します。
⑶立方晶窒化ホウ素ツールの塗布
立方晶窒化ホウ素は、焼き入れ鋼、硬質鋳鉄、高温合金、超硬合金、表面溶射材などの各種難削材の仕上げ加工に適しています。 加工精度はIT5（穴はIT6）に達し、表面粗さはRa1.25-0.20μmまで小さくできます。
立方晶窒化ホウ素工具材料は、靭性と曲げ強度が劣ります。 したがって、立方晶窒化ホウ素旋削工具は、低速で衝撃荷重が大きい荒加工には適していません。 金属の場合は激しい構成刃が発生し、加工面を劣化させます。
3. セラミック工具材料の種類、性質、特徴と工具用途
セラミック切削工具は、高硬度、優れた耐摩耗性、優れた耐熱性、化学的安定性の特性を備えており、金属との結合が容易ではありません。 セラミック切削工具は CNC 加工において非常に重要な位置を占めています。 セラミック切削工具は、高速切削や難削材の加工を行うための主要な切削工具の1つとなっています。 セラミック切削工具は、高速切削、乾式切削、ハード切削、難削材の切削などに幅広く使用されています。 セラミックナイフは従来の刃物では全く加工できなかった高硬度材料を効率よく加工することができ、「研削を車に置き換える」ことを実現します。 セラミックナイフの最適切断速度は超硬ナイフの2～10倍であり、切削加工の生産効率が大幅に向上します。 セラミック工具の材料の主原料は、地殻中に最も豊富に存在する元素です。 したがって、セラミック工具の普及・応用は、生産性の向上、加工コストの削減、戦略的貴金属の節約にとって大変意義があり、また、切削技術の発展も大きく促進することになります。 進捗。
⑴ セラミック工具の材質の種類
セラミック工具の材質は、アルミナ系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ケイ素・アルミナ系複合セラミックスの３種類に大別されます。 中でもアルミナ系、窒化珪素系のセラミック工具材料が最も広く使用されています。 窒化ケイ素系セラミックスの性能はアルミナ系セラミックスよりも優れています。
⑵ セラミック切削工具の性能と特徴
セラミック切削工具の性能特性は次のとおりです。
① 高硬度で良好な耐摩耗性：セラミック工具の硬度は PCD や PCBN ほどではありませんが、超硬工具や高速度鋼工具の硬度よりはるかに高く、93-95HRA に達します。 セラミックツールは従来の工具では加工が困難であった高硬度材の加工が可能であり、高速切削やハード切削に適しています。
② 高温耐性と優れた耐熱性：セラミックツールは1200度以上の高温でも切断できます。 セラミック ナイフは高温での機械的特性が優れており、A12O3 セラミック ナイフの耐酸化性は特に優れています。 刃先が赤熱した状態でも連続使用可能です。 したがって、セラミック工具はドライカットが可能であり、切削液を節約できます。
③優れた化学的安定性：セラミック切削工具は金属と結合しにくく、耐食性があり化学的に安定しているため、切削工具の結合摩耗を軽減できます。
④ 低摩擦係数：セラミック切削工具と金属との親和性が小さく、摩擦係数が低いため、切削抵抗や切削温度を下げることができます。
⑶ セラミックナイフの応用
セラミックスは主に高速仕上げ加工や中仕上げ加工に使用される工具素材の一つです。 セラミック切削工具は、あらゆる種類の鋳鉄（ねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、可鍛鋳鉄、チル鋳鉄、高合金耐摩耗鋳鉄）および鋼（炭素構造用鋼、合金構造用鋼、高張力鋼）の切断に適しています。 、高マンガン鋼、焼き入れ鋼など）、銅合金、黒鉛、エンジニアリングプラスチック、複合材料の切断にも使用できます。
セラミック工具材料の性能は、曲げ強度が低く、衝撃靱性が低いという問題があり、低速、衝撃荷重下での切削には適していません。
4. コーティング切削工具の材質と特徴と切削工具の用途
工具のコーティングは、工具の性能を向上させる重要な方法の 1 つです。 コーティングされた切削工具の出現により、切削工具の切削性能は大きく進歩しました。 コーティングされた工具は、工具の基材と硬質コーティングを組み合わせた強靱な工具本体上に、良好な耐摩耗性を備えた耐火性化合物の 1 つ以上の層でコーティングされているため、工具の性能が大幅に向上します。 コーティングされた切削工具は、加工効率を向上させ、加工精度を向上させ、工具寿命を延ばし、加工コストを削減します。
新しい CNC 工作機械で使用される切削工具の約 80% には、コーティングされた工具が使用されています。 コーティングされた切削工具は、将来の CNC 加工分野で最も重要な工具品種となるでしょう。
⑴ コーティング工具の種類
さまざまなコーティング方法に応じて、コーティングされたツールは、化学蒸着 (CVD) コーティングされたツールと物理蒸着 (PVD) コーティングされたツールに分けることができます。 コーティングされた超硬工具は一般に化学蒸着を使用し、蒸着温度は約 1000 度です。 コーティングされた高速度鋼工具は一般に物理蒸着を使用し、蒸着温度は約 500 度です。
コーティング工具の母材の違いに応じて、コーティング工具は超硬コーティング工具、高速度鋼コーティング工具、セラミックスおよび超硬材料（ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素）上のコーティング工具に分類できます。
コーティング材料の性質に応じて、コーティングされた工具は、「ハード」コーティングされた工具と「ソフト」コーティングされた工具の 2 つのカテゴリに分類できます。 「ハード」コーティングされた工具が追求する主な目標は、高硬度と耐摩耗性です。その主な利点は、高硬度と優れた耐摩耗性であり、通常は TiC および TiN コーティングです。 「ソフト」コーティング ツールが追求する目標は、自己潤滑ツールとしても知られる低い摩擦係数と、ワーク材料との摩擦係数です。係数は非常に低く、わずか約 0.1 です。接着力を高め、摩擦を軽減し、切削力と切削温度を低減します。
最近、ナノコーティング（Nanoeoating）ツールを開発しました。 このコーティングされたツールは、さまざまな機能および性能要件を満たすために、さまざまなコーティング材料 (金属/金属、金属/セラミック、セラミック/セラミックなど) のさまざまな組み合わせを使用できます。 ナノコーティングを適切に設計することで、工具素材に優れた耐摩擦・耐摩耗機能と自己潤滑性を持たせることができ、高速乾式切削に適しています。
⑵ コーティング工具の特徴
コーティングされた工具の性能特性は次のとおりです。
① 優れた機械的特性と切削特性：コーティングされた工具は、母材とコーティング材料の優れた特性を兼ね備えています。
マトリックスの優れた靭性と高強度を維持するだけでなく、コーティングの高硬度、高耐摩耗性、低摩擦係数も備えています。 そのため、コーティング工具はノンコーティング工具に比べて切削速度を2倍以上高めることができ、より高い送り速度が可能になります。 コーティングされた工具寿命も延長されます。
② 高い汎用性：コーティングツールは汎用性が高く、加工範囲が大幅に拡大しました。 1 つのコーティングされたツールで、複数のコーティングされていないツールを置き換えることができます。
③ めっき厚さ：めっき厚さが厚くなると工具寿命も長くなりますが、めっき厚さが飽和すると工具寿命はあまり伸びなくなります。 塗膜が厚すぎると剥がれが生じやすくなりますので、塗膜厚が厚すぎると剥がれが生じやすくなります。 コーティングが薄すぎると、耐摩耗性が低下します。
④ 再研磨性: コーティングされたブレードは再研磨性が低く、コーティング装置が複雑で、高いプロセス要件があり、コーティング時間が長い。
⑤ コーティング材質：コーティング材質が異なる工具は切削性能が異なります。 たとえば、低速で切削する場合、TiC コーティングには利点があります。 高速で切削する場合はTiNの方が適しています。
⑶ コーティング工具の適用
コーティングされた切削工具はCNC加工の分野で大きな可能性を秘めており、将来的にはCNC加工の分野で最も重要な工具品種となるでしょう。 エンドミル、リーマ、ドリル、複合穴加工ツール、ギヤホブ、ギヤシェイパーカッター、ギヤシェービングカッター、フォーミングブローチ、各種機械クランプ刃先交換式インサートにコーティング技術を応用し、鋼・鋳鉄の高速切削の要求に応えます。 、耐熱合金、非鉄金属およびその他の材料。
5. 超硬工具材料の種類、物性、特徴と用途
超硬切削工具、特に刃先交換式超硬切削工具は、CNC 工作機械の主要製品です。 1980 年代以降、一体型の刃先交換式超硬切削工具やブレードは、さまざまな切削工具の分野で、単純な旋削工具や正面フライスから、さまざまな精密、複雑、成形工具の分野まで拡大してきました。
⑴ 超硬工具の種類
主な化学組成に従って、超硬合金はタングステンカーバイドベースの超硬合金とチタンカーボン（窒化物）（TiC(N)）ベースの超硬合金に分けることができます。
タングステンカーバイド系超硬合金には、タングステンコバルト（YG）、タングステンコバルトチタン（YT）、レアカーバイド（YW）の3種類があり、それぞれに長所と短所があります。 主成分は炭化タングステン（WC）、炭化チタン（TiC）、炭化タンタル（TaC）、炭化ニオブ（NbC）などで、一般的に使用される金属結合相はCoです。
炭素（窒化物）チタン系超硬合金は、TiCを主成分（その他の炭化物や窒化物を添加）した超硬合金で、一般的に使用される金属結合相はMo、Niです。
ISO (国際標準化機構) では、切削用超硬合金を次の 3 つのカテゴリに分類しています。
Kl0~K40を含むKカテゴリは、我が国のYGカテゴリ(主成分はWC.Co)に相当します。
P01～P50を含むPカテゴリーは、我が国のYTカテゴリー（主にWC.TiC.Coで構成）に相当します。
M10～M40を含むMカテゴリーは、我が国のYWカテゴリー（主成分はWC-TiC-TaC(NbC)-Co）に相当します。
各グレードは、高硬度から最大靱性までの一連の合金を 01 ～ 50 の番号で表します。
⑵ 超硬切削工具の性能特性
超硬切削工具の性能特性は次のとおりです。
① 高硬度：超硬合金切削工具は、粉末冶金法により硬度と融点の高い超硬（硬質相と呼ばれます）と金属結合剤（結合相と呼ばれます）から作られており、その硬度は89-93HRAに達し、はるかに高くなりますハイス鋼の場合、5400℃でも硬度は 82-87HRA に達する可能性があり、これは室温でのハイス鋼の硬度 (83-86HRA) と同じです。 超硬合金の硬度値は、炭化物の金属結合相の性質、量、粒径、含有量によって異なり、一般に結合金属相の含有量が増加するにつれて低下します。 結合相の含有量が同じ場合、YT合金の硬度はYG合金の硬度よりも高く、TaC(NbC)を添加した合金の方が高温硬度が高くなります。
② 曲げ強さと靭性：一般的に使用される超硬合金の曲げ強さは｛{0}｝MPaの範囲にあります。 金属結合相の含有量が多いほど、曲げ強度は高くなります。 バインダー含有量が同じ場合、YG 系（WC-Co）合金の強度は YT 系（WC-TiC-Co）合金よりも高く、TiC 含有量が増加すると強度は低下します。 超硬合金は脆性材料であり、常温での衝撃靱性は高速度鋼の1/30～1/8しかありません。
⑶ 一般的に使用される超硬切削工具の適用
YG 合金は主に鋳鉄、非鉄金属、非金属材料の加工に使用されます。 微粒超硬合金（YG3X、YG6Xなど）は、同じコバルト含有量であれば中粒超硬合金に比べ硬度、耐摩耗性が高く、一部の特殊硬質鋳鉄、オーステナイト系ステンレス鋼、耐熱鋼の加工に適しています。合金、チタン合金、硬質青銅、耐摩耗絶縁材など
YT超硬合金の優れた利点は、高硬度、良好な耐熱性、YG超硬合金よりも高い硬度と高温での圧縮強度、および良好な耐酸化性です。 したがって、より高い耐熱性や耐摩耗性が要求されるナイフの場合は、TiC含有量の多いグレードを選択する必要があります。 YT 合金は鋼などのプラスチック材料の加工には適していますが、チタン合金やシリコン - アルミニウム合金の加工には適していません。
YW合金はYG合金とYT合金の特性を持ち、優れた総合性能を持っています。 鋼材の加工だけでなく鋳鉄、非鉄金属の加工にも使用できます。 コバルトの含有量を適切に増加させると、この種の合金の強度は非常に高くなり、さまざまな難削材の荒加工や断続切削に使用できます。
6. ハイス切削工具の種類と特徴と用途
ハイスピード鋼（略称HSS）は、W、Mo、Cr、Vなどの合金元素をさらに添加した高合金工具鋼です。 ハイス鋼の切削工具は、強度、靱性、製造性など総合的に優れた性能を持っています。 複雑な切削工具、特に穴加工工具、フライス、ねじ切り工具、ブローチ、歯切り工具、その他の複雑な切削工具の製造において、高速度鋼は依然として主要な位置を占めています。 ハイス鋼の包丁は刃先を研ぎやすいです。
ハイスは用途に応じて汎用ハイスと高性能ハイスに分けられます。
⑴汎用ハイス切削工具
汎用ハイス鋼。 一般に、タングステン鋼とタングステンモリブデン鋼の2種類に分けられます。 このタイプの高速度鋼には、0.7% ～ 0.9% の添加剤 (C) が含まれています。 鋼中のタングステン含有量の違いに応じて、W 12% または 18% のタングステン鋼、W 6% または 8% のタングステン モリブデン鋼、W 2% または W なしのモリブデン鋼に分けることができます。 汎用高速度鋼は、一定の硬度（63-66HRC）と耐摩耗性、高い強度と靭性、優れた塑性と加工技術を備えているため、さまざまな複雑な工具の製造に広く使用されています。
① タングステン鋼：汎用高速度鋼タングステン鋼の代表的なグレードは W18Cr4V（略して W18）であり、優れた総合性能を持っています。 6000℃での高温硬度は48.5HRCであり、さまざまな複雑な工具の製造に使用できます。 研削性が良く、脱炭感度が低いという利点がありますが、炭化物の含有量が高いため、分布が比較的不均一で、粒子が大きく、強度と靭性は高くありません。
②タングステン・モリブデン鋼：タングステン鋼のタングステンの一部をモリブデンに置換した高速度鋼を指します。 タングステン モリブデン鋼の代表的なグレードは W6Mo5Cr4V2 (略して M2) です。 M2 の炭化物粒子は細かく均一であり、その強度、靭性、および高温可塑性は W18Cr4V よりも優れています。 別のタングステン モリブデン鋼は W9Mo3Cr4V (略して W9) で、その熱安定性は M2 鋼よりもわずかに高く、曲げ強度と靭性は W6M05Cr4V2 よりも優れており、良好な機械加工性を備えています。
⑵ 高性能ハイス切削工具
高機能ハイスとは、汎用の高速度鋼の成分に炭素、バナジウム、Co、Alなどの合金元素を添加し、耐熱性や耐熱性を向上させた新しい鋼のことを指します。耐摩耗性。 主に以下のカテゴリーがあります。
① 高炭素高速度鋼。 高炭素高速度鋼 (95W18Cr4V など) は、室温および高温で高い硬度を有し、高い耐摩耗性が要求される普通鋼や鋳鉄、ドリル、リーマ、タップ、フライスなどの製造および加工に適しています。より硬い材料を加工するためのツール。 大きな衝撃に耐えるには不向きです。
②高バナジウムハイス鋼。 W12Cr4V4Mo などの代表的な材種 (EV4 と呼ばれる) は、V 含有量が 3% ～ 5% に増加しており、耐摩耗性に優れており、繊維、硬質ゴム、プラスチックなどの工具摩耗が大きい材料の切削に適しています。ステンレス鋼、高張力鋼、高温合金などの材料の加工にも使用されます。
③コバルトハイス。 コバルトを含有した超硬高速度鋼で、W2Mo9Cr4VCo8（略してM42）などの代表的な鋼種は硬度が高く、その硬度は69-70HRCに達します。 高張力耐熱鋼、高温合金、チタン合金などの加工に適しています。 機械加工材のM42は研削性が良く、精密で複雑な工具の製作に適していますが、衝撃切削には不向きです。条件。
④ アルミハイス。 W6Mo5Cr4V2Al（略称：501）などに代表されるアルミニウム含有超硬高速度鋼に属し、6000℃での高温硬さは54HRCに達し、切削性能はM42と同等です。 フライス、ドリル、リーマ、ギアカッター、ブローチの製造に適しています。 合金鋼、ステンレス鋼、高張力鋼、超合金などの材料の加工に使用されます。
⑤窒素超硬ハイス。 W12M03Cr4V3N（V3N）などの代表的な鋼種は、窒素を含有した超硬高速度鋼です。 硬度、強度、靱性はM42と同等です。 処理。
(3) ハイス及び粉末冶金ハイスの溶解
製造プロセスの違いにより、高速度鋼は溶解高速度鋼と粉末冶金高速度鋼に分けられます。
①高速度鋼の製錬：普通高速度鋼と高性能高速度鋼はいずれも製錬によって製造されます。 製錬、地金鋳造、メッキ、圧延などの工程を経てナイフに仕上げられます。 ハイスを製錬する際に起こりやすい深刻な問題は炭化物の偏析です。 ハイス鋼には硬くて脆い炭化物が不均一に分布しており、粒子は粗大です（最大数十ミクロン）。 切断性能に悪影響を及ぼします。
②粉末冶金高速度鋼（PMハイス）：粉末冶金高速度鋼（PMハイス）は、高周波誘導炉で溶解した鋼を高圧のアルゴンまたは純窒素で霧化し、その後急冷して微細な鋼を得る。微細構造が均一で均一な結晶（ハイス鋼粉末）を作製し、得られた粉末を高温高圧下でナイフブランクにプレスするか、鋼ビレットを作製した後、鍛造、圧延してナイフ形状に成形します。 PMハイスは溶解法による高速度鋼と比較して、炭化物粒子が微細かつ均一であり、強度、靱性、耐摩耗性が溶解法による高速度鋼に比べて大幅に向上するという利点があります。 複雑な CNC ツールの分野では、PM HSS ツールがさらに発展し、重要な役割を果たします。 F15、FR71、GF1、GF2、GF3、PT1、PVNなどの代表的なグレードは、大型、耐久性、耐衝撃性の高いナイフの製造に使用でき、また精密ナイフの製造にも使用できます。
3. CNC切削工具材料選択の原則
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現在、広く使用されている CNC 工具材料には、主にダイヤモンド工具、立方晶窒化ホウ素工具、セラミック工具、コーティング工具、超硬工具、高速度鋼工具などがあります。 切削工具の材質には多くのグレードがあり、その性能は大きく異なります。 さまざまな工具材料の主な性能指標を次の表に示します。
写真
NC加工の工具材質は、加工するワークや加工内容に応じて選択する必要があります。 工具材質の選択は、加工対象物に合わせて適切に選択する必要があります。 切削工具材料と加工対象物のマッチングとは、主に、最長の工具寿命と最大の切削生産性を得るために、両者の機械的特性、物理的特性、化学的特性を一致させることを指します。
1. 切削工具の材質が加工対象物の機械的特性に適合している
切削工具と加工対象物の機械的性質のマッチングとは、主に切削工具と被削材の強度、靭性、硬さなどの機械的性質パラメータのマッチングを指します。 さまざまな機械的特性を持つ工具材料が、さまざまなワーク材質に適しています。
① The order of tool material hardness is: diamond tool>cubic boron nitride tool>ceramic tool>tungsten carbide>ハイス鋼。
②工具材質の曲げ強度は、ハイス＞超硬＞セラミック工具＞ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素工具の順となります。
③ 切削工具の材質の靭性は、高速度鋼＞超硬合金＞立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンド、セラミック切削工具の順となります。
硬度の高い被削材は、より硬度の高い工具で加工する必要があります。 工具材料の硬度は被削材の材料の硬度よりも高くなければならず、一般的には60HRC以上であることが要求されます。 工具材料が硬ければ硬いほど、耐摩耗性は向上します。 たとえば、超硬合金中のコバルトの量が増加すると、その強度と靭性が増加し、硬度が低下するため、荒加工に適します。 コバルトの量が減ると硬度や耐摩耗性が増し、仕上げ加工に適します。
優れた高温機械的特性を備えた工具は、特に高速切削に適しています。 セラミック工具は優れた高温特性により高速切削が可能であり、超硬合金と比較して許容切削速度を2～10倍高めることができます。
2. 切削工具の材質と加工物の物性のマッチング
高熱伝導率・低融点のハイス工具、高融点・低熱膨張のセラミック工具、高熱伝導率・低熱膨張のダイヤモンド工具など、物性の異なる工具が適しています。異なるワーク材質。 熱伝導率の悪いワークを加工する場合、熱伝導率の良い工具材質を使用することで、切削熱を素早く伝え、切削温度を下げることができます。 ダイヤモンドは熱伝導率と熱拡散率が高いため、切削熱が逃げやすく、大きな熱変形を起こしにくいため、特に高い寸法精度が要求される精密加工ツールにとって重要です。
①各種工具材質の耐熱温度：ダイヤモンド工具は700-8000℃、PCBN工具は13000-15000℃、セラミック工具は1100-12000℃、TiC(N)は900-11000℃ ）系超硬合金、WC系超微粒子の900-11000C超硬は800～9000℃、ハイスは600～7000℃です。
② The order of thermal conductivity of various tool materials: PCD>PCBN>WC-based cemented carbide>TiC(N)-based cemented carbide>HSS>Si3N4-based ceramics>1203-ベースのセラミック。
③ The order of thermal expansion coefficient of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>TiC(N)>A1203-based ceramics>PCBN>Si3N4-based ceramics>PCD。
④ The order of thermal shock resistance of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>Si3N4-based ceramics>PCBN>PCD>TiC(N)-based cemented carbide>1203-ベースのセラミック。
3. 切削工具の材質と加工対象物の化学的特性のマッチング
切削工具材料と加工対象物の化学的性質のマッチングとは、主に工具材料と被削材材料の間の化学的親和性、化学反応、拡散、溶解などの化学的性能パラメータのマッチングを指します。 さまざまな素材のナイフ
