機械加工の分野では、フラットカーバイド切削工具を使用する際の切りくず形成プロセスを理解することは、メーカーとエンドユーザーの両方にとって重要です。私は超硬フラット切削工具のサプライヤーとして、高品質の加工結果を達成する上でこのプロセスが重要であることを直接目撃してきました。
超硬平形切削工具の基礎
超硬平刃バイトは、硬度、耐摩耗性、耐熱性に優れているため、さまざまな加工に広く使用されています。炭化物（通常は炭化タングステンとコバルトなどのバインダー金属の組み合わせ）は、切断中に遭遇する高応力条件に耐えるのに必要な強度と耐久性を提供します。フラットエンドミルは、一般的なタイプのフラットカーバイド切削工具で、金属、プラスチック、複合材料などの材料の平面、スロット、ポケットのフライス加工に使用されます。
チップ形成プロセス
切りくずの形成プロセスは、弾性変形、塑性変形、切りくず分離の 3 つの主な段階に分けることができます。
弾性変形
超硬平刃バイトがワークに接触すると、初期段階で弾性変形が起こります。ワークの材質は工具の刃先から力を受け、弾性変形して応答します。これは、力が取り除かれると材料は元の形状に戻ることを意味します。この段階では、材料内の原子結合は引き伸ばされますが、壊れることはありません。弾性変形の大きさは、弾性率などのワーク材料の特性や工具によって加えられる切削力によって異なります。
塑性変形
切削力が増加すると、材料は降伏点に達し、塑性変形が始まります。塑性変形では、材料内の原子結合が破壊され、材料は永久変形します。材料がせん断される平面であるせん断面でのせん断応力は、材料のせん断強度を超えます。塑性変形は、材料の結晶構造内の転位の移動を伴う複雑なプロセスです。平坦な超硬バイトは材料を継続的に押してせん断し、材料を刃先の方向に流れさせます。
チップ分離
塑性変形がある程度に達すると、最終的に材料はワークから剥離し、切りくずが形成されます。せん断面でのせん断応力が材料の破壊を引き起こすほど十分に高い場合、剥離が発生します。切りくずの形状とサイズは、切削条件（切削速度、送り速度、切り込み深さなど）、被削材の特性、切削工具の形状などのいくつかの要因によって決まります。
切断プロセス中に形成される可能性のあるさまざまな種類の切りくずがあります。
- 連続チップ：アルミニウムや軟鋼などの延性材料を一定の切削条件で加工する際に発生する切りくずです。連続した切りくずは長く途切れることなく、表面が滑らかであるのが特徴です。これらは安定した切断プロセスを示すため、一般的に望ましいものです。しかし、連続した切りくずは、切削工具の周囲に切りくずが絡まるなどの問題を引き起こす場合があり、これがワークの表面仕上げに影響を与え、さらには工具を損傷する可能性があります。
- セグメント化されたチップ：切削速度が比較的遅い場合や送り速度が高い場合に、分断された切りくずが発生します。これらのチップは個別のセグメントで構成されており、通常は中程度の延性を持つ材料で形成されます。セグメント化は、チップ形成プロセス中の材料の周期的な亀裂や破壊によって発生します。
- 不連続チップ：鋳鉄などの脆性材料を加工する場合、不連続な切りくずが発生します。これらの切りくずは小さく、形状が不規則で、切断プロセス中に脆性材料が突然破壊された結果として生じます。
切りくず形成に影響を与える要因
フラットカーバイド切削工具を使用する場合、いくつかの要因が切りくず形成プロセスに大きな影響を与える可能性があります。
ワーク材質
硬度、延性、微細構造などのワーク材料の特性は、切りくずの形成において重要な役割を果たします。延性のある材料は連続的な切りくずを形成する傾向がありますが、脆性材料は不連続な切りくずを形成します。たとえば、高張力合金鋼を加工する場合、材料の硬度が高いため、より高い切削抵抗が必要となる場合があり、これが切りくず形成に影響を及ぼし、分割された切りくずの形成につながる可能性があります。
切削条件
- 切断速度：一般に切削速度の増加は、切りくず厚さの減少と切りくず流速の増加につながります。高い切削速度では、切削プロセス中に発生する熱も切りくずの形成に影響を与える可能性があります。一部の材料では、切削速度が速いと熱により材料が軟化し、より連続的な切りくずが形成されることがあります。
- 送り速度：送り速度を高くすると切りくず厚さが増加します。送り速度が高すぎると、より大きく不規則な切りくずが生成され、表面仕上げの悪化や工具摩耗の増加などの問題が発生する可能性があります。
- 切込み深さ: 切込みの深さは、パスごとに除去される材料の量に影響します。一般に切込み深さが大きくなると、切りくず量も大きくなります。ただし、切込み深さが増すと切削抵抗も増加し、切りくず形成プロセスに影響を与える可能性があります。
工具形状
すくい角、逃げ角、刃先半径などのフラットカーバイド切削工具の形状は、切りくず形成に大きな影響を与えます。すくい角はせん断角と切削抵抗に影響します。正のすくい角は切削抵抗を低減し、切りくずの流れを促進します。一方、負のすくい角は切削抵抗を増加させますが、切れ刃の強度を高めます。逃げ角により、切りくずの形成やワークの表面仕上げに影響を与える可能性のある工具とワークの摩擦が防止されます。刃先半径も切りくず形成に影響します。特に微細加工の場合、刃先半径が小さいほどより正確な切りくず形成が可能になります。
切りくず形成の理解の応用
フラットカーバイド切削工具を使用する際の切りくず形成プロセスを理解すると、いくつかの実際的な応用が可能になります。
- ツールの設計: 切りくずがどのように形成されるかを理解することで、工具設計者はフラットカーバイド切削工具の形状を最適化し、切りくず排出を改善し、切削抵抗を低減し、工具寿命を延ばすことができます。たとえば、特殊なチップ ブレーカを備えた工具を設計すると、切りくずの形状とサイズを制御し、切りくずの絡みを防ぎ、全体的な切削性能を向上させることができます。
- 加工プロセスの最適化: メーカーは、切りくず形成に関する知識を利用して、さまざまな被削材材料に適した切削条件を選択できます。切削速度、送り速度、切込み深さを調整することで、より良い表面仕上げ、より高い生産性、より低い工具摩耗を実現できます。例えば、チタン合金などの難削材を加工する場合、切りくず生成特性に応じて切削条件を適切に選択することで、加工効率が大幅に向上します。
当社の超硬フラット切削工具
超硬平面切削工具のサプライヤーとして、お客様の多様なニーズにお応えする幅広い製品を提供しています。私たちの超硬エンドミル高品質の超硬材料で作られており、優れた切削性能を保証する高度な形状で設計されています。また、その他の手すりビットそしてドアフレームビットセット特定の用途向け。
当社の専門家チームは、切りくず形成プロセスと全体的な加工パフォーマンスを向上させるために、新製品の研究と開発を継続的に行っています。当社は、お客様ごとに異なる要件があることを理解しており、カスタマイズされたソリューションを提供することに尽力しています。小規模の工場であろうと大規模な製造企業であろうと、当社はお客様の加工ニーズに適した超硬平刃切削工具を提供できます。
調達に関するお問い合わせ
当社の超硬平面切削工具にご興味がございましたら、または切りくず形成プロセスについてご質問がございましたら、お気軽にお問い合わせください。お客様のご要望について喜んでご相談させていただき、弊社製品に関する詳しい情報をご提供させていただきます。当社の専門の営業チームが調達プロセスをガイドし、投資に見合った最高の価値を確実に得られるようにいたします。
参考文献
- ショー、MC (2005)。金属切断の原理。オックスフォード大学出版局。
- トレント、EM、ライト、PK (2000)。金属の切断。バターワース - ハイネマン。
- カルパクジャン、S.、シュミット、SR (2010)。製造工学と技術。ピアソン・プレンティス・ホール。
