被削性の理解

すべての機械加工操作がさまざまな材料間で同様にうまく機能するわけではないため、さまざまな種類の材料の機械加工性を理解することが、最高の最終結果を生み出すための鍵となります。 加工する材料に基づいて、切断方法とパラメータを調整する必要があります。

材料の機械加工性を理解することは、成功するために必要な調整を行う方法を決定するのに役立ちます。

被削性は、材料の機械加工のしやすさの尺度です。

自由機械加工材料、または「良好な」機械加工性を有する材料は、通常、切断が容易で、良好な表面仕上げが簡単に得られ、切削工具の摩耗が少なくなります。 良好な機械加工性を備えた材料を使用すると、いくつかの点で有益になります。 これらには次のものが含まれます。

材料の加工硬化傾向、熱伝導率、弾性はすべて機械的特性であり、次の 3 つの要素の影響を受けます。

材料は硬度についても評価されており、非常に硬い材料と非常に柔らかい材料にはそれぞれ課題があります。

硬い材料は高い切削抵抗を引き起こし、切削工具の摩耗を増加させます。 柔らかい材料は多くの場合「ゴム状」であるため、切りくずが生成されにくくなり、切削工具の刃先にも堆積します。

熱処理は、材料の機械加工性を向上または低下させるために使用されます。 アニーリングは、材料を冷却する前に再結晶温度以上に加熱し、内部応力と硬度を低下させるプロセスです。 ニッケル合金では、通常、材料を焼きなますことで機械加工性が向上します。 一方で、熱処理は材料の強度と硬度を高め、機械加工をより困難にするためにも使用されます。

最も一般的に加工される材料の 1 つは、言うまでもなく鋼です。 鋼の被削性に影響を与える要因は次のとおりです。

アルミニウムなどの非鉄金属は非常に柔らかく、高いMRRで切断できます。 非鉄金属の機械加工性は、通常、鉄系金属と比較して非常に優れています。

鋳鉄は炭素とシリコンの含有量が高く、切りくずが非常に小さいため、非常に加工しやすくなっています。 ただし、鋳鉄は切削工具に大きな摩耗を引き起こします。 鋳鉄の製造方法は、材料の物理的特性と機械加工性に影響を与える可能性があります。

耐熱超合金（HRSA）とチタン合金は、どちらも加工が難しいことで知られる高強度材料です。 HRSA は非常に耐熱性が高いため、熱はチップから放散されるのではなく、切削工具内に留まります。 この過剰な熱の蓄積により摩耗が促進されます。

被削性はいくつかの方法で定量化できます。

1 つ目は、工具の寿命に基づいて被削性を測定する工具寿命法です。 ただし、この方法の欠点は、切削工具の材質と形状、工具保持、切削パラメータなどの変数内にあります。

2 番目の方法では、切削抵抗と消費電力を測定します。 この方法は、生産性を最大限に高め、材料に基づいて機械がどのような種類の MRR を実現できるかを判断する場合に非常に役立ちます。 材料には、機械が材料を加工するために必要な馬力を計算するために使用される「K ファクター」があります。

K ファクターは、1 馬力で除去できる 1 分間あたりの金属の立方インチ数を表す出力定数です。

3番目の方法は表面仕上げ法と呼ばれます。 柔らかい材料はカッターに構成刃先 (BUE) を形成する傾向があり、これにより鈍いせん断動作が発生し、仕上がりが悪くなります。 自由加工材はせん断しやすい傾向にあり、仕上がりがきれいになります。 ただし、この方法の欠点は、材料の除去の大部分が粗加工中に行われることが多いため、表面仕上げが無関係になる可能性があることです。 また、仕上げパスは通常、高度な精度を生み出すために実行され、これを達成するパラメータによって自然に良好な表面仕上げが実現されます。 この方法は他の方法と矛盾する可能性もあります。 この例としてはチタンが挙げられます。これは表面仕上げ法を使用すると良好な評価が得られますが、工具寿命法は使用しません。

最も一般的に使用される被削性評価システムは、米国鉄鋼協会 (AISI) が実施する旋削試験に基づいています。 これらの評価は、100% のベンチマーク評価が与えられた、ブリネル硬度 160、180 SFM での旋削における B1112 鋼の被削性との相対的なものです。

その他の材質の被削性は、各材質の通常の切削速度、表面仕上げ、工具寿命の平均を測定することによって決定されます。 B1112 鋼よりも機械加工が容易な金属の評価は 100 パーセントを超えますが、機械加工がより困難な材料の評価は 100 パーセントを下回ります。(図 1 を参照)。

機械加工性を理解することは、製造時にかかるコストに影響するため、新しい材料を使用する新しい仕事に取り組む場合には重要です。 また、特定の部品の加工に必要な適切な機器、工具、操作を選択する方法を理解することも重要です。

材料の被削性に応じて加工プロセスを計画すると、品質と生産性が最大化されます。

Adam Dimitroff は、オンタリオ州リッチモンドヒル、50 Vogell Rd.、Unit #1 にある MC Machinery Systems Canada の地域営業担当者です。 L4B 3K6、905-737-1265、www.mcmachinery.com。