ニュースセンター
ニュースセンター
超硬工具ソリューションのハードターニング加工における適用分析
コーティングの切削性能はTiNコーティングを明らかに上回っており、加工工具の寿命からもPVDコーティングには多くの優位性が認められます。しかし、Al2O3やダイヤモンドなどの一部のコーティングについては、CVDコーティング技術が採用される傾向があります。Al2O3は耐熱性および耐酸化性に優れたコーティングで、工具の形状と切削時に発生する熱を効果的に遮断することができます。さらに、超硬工具ソリューションを活用することで、各種コーティングの利点を総合し、より優れた切削性能を実現して切削加工の要求を満たすことが可能です。それでは、次に超硬工具ソリューションのハードターニング加工における適用例について詳しく見ていきましょう！
公開日:
2022-07-15
コーティングの切削性能はTiNコーティングを明らかに上回り、加工工具の寿命においてもPVDコーティングには多くの優位性が見られる。しかし、Al2O3やダイヤモンドなどの一部のコーティングではCVDコーティング技術が採用される傾向にある。Al2O3は耐熱性および耐酸化性に優れたコーティングであり、工具の形状と切削時に発生する熱を隔離することができる。これにより 超硬工具ソリューション さらに、各種コーティングの優れた特性を総合することで、より優れた切削性能を実現し、切削加工の要求に応えることができます。それでは、次に超硬工具ソリューションのハードターニング加工における適用事例についてご説明いたします！
例えば、TiNは低摩擦特性を有し、コーティングされた超硬合金工具は、従来の超硬合金工具に比べて強度・硬度・耐摩耗性のすべてにおいて大幅に向上します。また、コーティング組織の磨耗を低減できるほか、TiCNは後刀面の磨耗を抑制し、TiCコーティングは高い硬度を示し、Al2O3コーティングは優れた断熱効果を発揮するといった特長があります。近年、一部のメーカーではコーティング材料の改良などの手法を導入することで、コーティング工具の性能を大きく向上させています。たとえば、米国や日本の一部のメーカーでは、スイス製のAlTiNコーティング材料および新たなコーティング特許技術を用いて生産されたコーティングチップを採用しており、HRC45～55の材質のワークを低コストのコーティング超硬合金工具で高速旋削することが可能です。このチップは硬度がHV4500～4900に達し、チップ寿命は一般的なコーティングチップの4倍に達するとともに、コストはわずか30％で、密着性も良好です。 さらに、セラミック材料を用いたセラミック工具については、その組成構造やプレス加工技術の継続的な改良、とりわけナノテクノロジーの進展により、セラミック工具の高性能化が実現可能となり、HRC47～58の金型鋼を498.56 m/minの切削速度で加工することができます。しかも、切削温度が1500～1600℃に達しても硬度が低下せず、酸化も起こらないため、近い将来、セラミックは高速度鋼や超硬合金に次ぐ、切削加工における第3次革命を引き起こすものと期待されています。
セラミック工具は、高硬度（HRA91～95）、高強度（曲げ強さ750～1000 MPa）、優れた耐摩耗性、良好な化学的安定性、優れた抗粘着性、低摩擦係数、低価格といった多くの優れた特性を備えています。さらに、切削速度は超硬合金の2～5倍に達します。特に高硬度材料の加工、仕上げ加工および高速加工に適しており、HRC65に達する各種焼入れ鋼や硬化鋳鉄などの切削が可能です。セラミック工具は高温における硬度も高く、1200℃でもHRA80に達します。一般的な切削においてもセラミック工具の耐久性は非常に高く、主に酸化アルミニウム系セラミック、窒化珪素系セラミック、金属セラミック、ウィスカー強化セラミックが用いられています。超硬工具ソリューション
CBN含有率の高い複合ポリクリスタリン窒化ホウ素（PCBN）工具は、硬度が高く、耐摩耗性に優れ、圧縮強度が高く、衝撃耐性にも優れている。一方、CBN含有率が低くセラミックをバインダーとして用いたCBN工具は、硬度こそ低いものの、前者に見られる熱安定性の低さや化学的不活性の欠点を補う特性を持つ。ただし、その弱点である熱安定性の低さと化学的不活性は依然として残っており、耐熱合金、鋳鉄、鉄系焼結金属の切削加工に適している。また、焼入れ鋼の切削加工にも適用できる。したがって、コスト効果と加工品質の両面から分析を行い、どちらの材料を選択するかを決定すべきである。図3は、Al2O3、Si3N4、およびCBN工具で灰鋳鉄を加工した際の後刀面の磨耗状態を示しており、PCBN工具の切削性能はAl2O3およびSi3N4を上回ることがわかる。セラミック工具とPCBN工具のいずれも、灰鋳鉄および焼入れ鋼の切削において残留応力を低減できるため、選択はセラミック工具またはCBN工具のいずれかとなる。しかし、焼入れ鋼の乾式切削では、Al2O3セラミックのコストがPCBN材料よりも低い。送り量が小さい場合には、セラミック工具の使用が適している。PBN工具は、HRC60を超える高硬度の被削材の切削に適しており、セラミック工具は優れた熱・化学的安定性を有するが、PCBN工具に比べて靭性と硬度の面で劣る。HRC60以下の硬度の被削材の切削には、特に自動加工や高精度加工の場面で適している。超硬工具によるソリューション
さらに、後刀面の摩耗が同一である場合、PCBN工具による切削後の工作物表面の残留応力も、セラミック工具に比べて比較的安定している。このことから、切削領域で発生する熱によって工具先端部の金属が局所的に軟化し、PCBN工具の摩耗を効果的に低減できる。PCBN工具を用いた焼入れ鋼のドライ切削では、以下の原則に従うべきである：工作機械の剛性が許容する切込み深さを選定すること。また、小切込み深さではPCBN工具の熱伝導率が低く、切削領域における熱拡散が遅れるため、せん断領域でも顕著な金属の軟化効果が生じ、切削刃の摩耗を低減できる点にも配慮すべきである。
以上がご紹介した内容です。 超硬工具ソリューション ハードターニング加工における適用例の分析について、さらに詳しくお知りになりたい場合は、いつでもお問い合わせください！
超硬工具ソリューション、CNC工具最適化ソリューション、CNC工具トータルソリューション
前のページ
次のページ
前のページ
次のページ
最近の動向
