金属加工において、加工の難易度が高い素材を難削材と呼びます。
このような素材を加工する際には、通常の素材よりも高度な技術や専用の機械が必要になることがあります。
そこで今回は、加工の難易度が高い素材である難削材について紹介し、難削材を加工する際の条件について解説します。
□難削材の加工難易度を紹介
まずはじめに、加工の難易度が高い難削材について紹介します。
以下に代表的な難削材とその特徴をまとめました。
・ステンレス鋼
ステンレス鋼は、錆びにくく耐食性に優れているため、様々な分野で使われています。
しかし、加工性が悪いために、切削加工や穴あけなどの加工が困難であるとされています。
特に、SUS304やSUS316などの「austenitic stainless steel」は、非常に加工が難しく、高い技術力が必要になります。
・チタン合金
チタン合金は、強度が高く、耐食性にも優れているため、航空機や医療機器などの分野で用いられています。
しかし、比重が軽く加工性が悪いため、切削加工には高い技術力が必要になります。
また、加工温度を高くしすぎると表面に発生した酸化皮膜が加工物に付着するため、加工条件にも注意が必要です。
・硬質合金
硬質合金は、タングステンカーバイトなどと呼ばれる切削工具の素材として使われています。
非常に硬く、耐熱性や耐摩耗性にも優れていますが、非常に脆い素材であるため、切削加工が困難であるとされています。
・インコネル合金
インコネル合金は、高温・高圧下でも強度を維持する耐熱合金です。
しかし、非常に硬く、さらに刃先が磨耗しやすいので加工時間が長くなるといった課題があります。
・マグネシウム
マグネシウムは軽量で強度が高く、加工性が悪いため、難削材の一種とされています。
切削中に燃えやすいチップが発生し、切削液の選定や除去が必要です。
また、加工時には工具とワークの接触部分が高温になりやすいため、クーラントの使用が推奨されます。
しかし、クーラントがマグネシウムと反応するため、使用するクーラントの種類にも注意が必要です。
切削時には、切削条件の最適化や切削工具の適切な選定など、専門的な知識が必要とされています。
□難削材を加工する際の条件
難削材を加工する際には、適切な切削条件を設定することが非常に重要です。
適切な切削条件を設定することで、材料の性質に応じた最適な加工が可能となり、加工効率が向上すると同時に、加工面の品質を維持することができます。
以下に、難削材を加工する際に考慮すべき切削条件について詳しく説明します。
・切削速度
切削速度は、切削工具の回転速度によって決まります。
一般的に、難削材の切削速度は低く設定する必要があります。
低速で切削することで、加工時に発生する熱量を抑え、工具の摩耗や変形を軽減できます。
ただし、切削速度を低くしすぎると、加工時間が長くなり、生産性が低下するため、適切な切削速度を設定することが重要です。
・切削深さ
切削深さは、1回の切削で削り取る材料の厚みです。難削材の場合、切削深さは浅くする必要があります。
深く切削すると、加工時に発生する熱が蓄積されやすくなり、工具の摩耗や変形が生じやすくなります。
また、切削深さを浅くすることで、材料の加工精度が向上すると同時に、加工面の品質を維持できます。
・送り速度
送り速度は、工具が材料を削り取る速度です。
難削材の場合、送り速度は低めに設定する必要があります。
低速で送りすることで、切削時に発生する熱を抑え、工具の摩耗や変形を軽減できます。
また、送り速度を適切に設定することで、工具の切れ味を維持しながら、効率的に加工できます。
・切削液
切削液は、切削時に発生する熱を冷却し、切屑を排出するために使用される液体です。
また、切削液は切削工具と加工物との摩擦を減らし、工具の寿命を延ばすことができます。切削液の選択は、切削材の種類や切削条件によって異なります。
通常、水溶性の切削液が使用されますが、非水溶性の切削液も使用される場合があります。切削液は、切削材と工具に影響を与えるため、適切に管理する必要があります。
・切削工具の適切な選択
切削工具の選択は、加工物の性質、切削材の種類、および切削条件に合わせて適切に行う必要があります。
切削工具は、切削材に合わせて設計されており、切削速度、送り速度、切削深さ、および切削角度の設定によって適切に使用されます。
また、切削工具は、切削材の硬度や強度によって寿命が異なります。
切削工具の適切な選択により、切削材の加工効率を向上させられます。
・切削工具の定期的なメンテナンス
切削工具の定期的なメンテナンスは、切削品質を向上させる重要な作業です。
メンテナンスには、清掃、研磨、研削、再コーティングなどの手順があります。
定期的なメンテナンスを行うことで、切削工具の性能を最大限引き出せるのです。
□まとめ
加工の難易度が高い難削材を加工するためには、適切な工具や加工条件が必要です。
代表的な難削材とその特徴を理解し、切削速度や切削深さ、刃先形状などを適切に設定することが重要です。
また、切削液の選択や加工時の振動対策なども重要です。
加工の難易度が高い素材を扱う場合は、しっかりと準備をし、安全かつ効率的な加工を心がけましょう。