工具材料の分類に関する簡単な説明
Sep 26, 2024
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条件が異なれば、さまざまな切削方法が存在し、その場合、切削工具には特有の特性が求められます。この性能を実現するために、切削工具はさまざまな材質で作られています。特定の用途に選択される材料は、加工される材料、機械加工の種類、製品の量と品質によって異なります。
工具材料は、使用される材料に基づいていくつかのカテゴリに分類できます。
1. 炭素工具鋼
2. ハイス鋼 (HSS)
3.超硬合金
4. セラミックツール
5.立方晶窒化ホウ素(CBN)
6. ダイヤモンドツール
I 炭素工具鋼
炭素工具鋼は、低速機械加工に使用される安価な金属切削工具です。これらの普通炭素鋼切削工具には、0.6-1.5% の炭素と、非常に少量 (0.5% 未満) のマンガンとシリコンが含まれています。クロムやバナジウムなどの他の金属は、硬度と粒子サイズを変更するために追加されます。
高炭素鋼は耐摩耗性に優れ、鋭い切れ味を維持できます。炭素工具鋼は被削性に優れていますが、250度付近で急激に硬度が低下します。
したがって、高温用途では使用できません。そのため、現在の一部の加工作業では代替不可能である可能性があります。
炭素鋼工具は、ツイスト ドリル、フライス工具、旋削工具、成形工具に使用され、真鍮、アルミニウム、マグネシウムなどの柔らかい素材に適しています。
耐熱性: 最大 450 度
硬度：HRC65まで
II ハイス鋼 (HSS)
▲ハイス
ハイス鋼は、タングステン、モリブデン、クロムなどの合金元素を大量に含む高炭素鋼の一種です。これらの元素は焼入性、靭性、耐摩耗性を向上させ、より高い金属除去率を実現します。
650度程度の適度な温度になると硬度が失われます。
したがって、工具の寿命を延ばすためにはクーラントを使用する必要があります。ハイス鋼は再研磨により何度でも再利用が可能です。ハイス鋼には、性能を向上させるために特定の表面処理が施されています。
ハイス鋼に使用される表面処理：
研磨:摩擦を軽減します
窒化処理：耐摩耗性の向上
クロムメッキ：摩擦を軽減します
酸化：摩擦を軽減します
ハイス鋼材料は、ドリル、フライス、ブローチなどの製造に使用できます。
切断速度範囲: Vc=30-50 メートル/分
耐熱温度：650度まで
硬度：HRC67まで
III 超硬合金
▲超硬合金
超硬工具は粉末冶金技術を使用して製造されます。これらはタングステン、タンタル、炭化チタンと結合剤としてのコバルトで構成されています (結合剤がニッケルまたはモリブデンの場合、サーメットと呼ばれます)。
超硬工具は非常に硬く、非常に高速な切削作業に耐えることができます。
超硬工具は 1000 度までの温度でも硬度を失いません。
高コバルト工具は荒加工に使用され、低コバルト工具は仕上げ加工に使用されます。
切断速度範囲:Vc=60-200 メートル/分
温度耐性:1000度まで
硬度：HRC90まで
IV セラミックス材料
▲セラミック
最も一般的なセラミック材料はアルミナと窒化ケイ素です。セラミック材料の粉末を所望の形状に圧縮し、その後焼結する。
セラミックツールは化学的に不活性で耐腐食性があり、高い圧縮強度を備えています。最大 1800 度の温度でも安定しており、HSS よりも 10 倍速く動作し、工具表面とチップ間の摩擦が非常に低く、熱伝導率が低いのが特徴です。通常、クーラントは必要なく、セラミック工具は非常に良好な表面仕上げを実現できます。
切断速度:Vc=300-600 メートル/分
温度耐性:1200度まで
硬度：HRC93まで
V 立方晶窒化ホウ素 (CBN)
▲CBN
CBN はダイヤモンドに次いで 2 番目に硬い材料で、手動装置によく使用されます。耐摩耗性が非常に高く、砥石の研磨材としてよく使われています。鋭利なエッジの使用はお勧めできません。
切断速度:Vc=600-800 メートル/分
硬度：HRC95以上
VI ダイヤモンド
▲ ダイヤモンド
ダイヤモンドは既知の材料の中で最も硬く、最も高価でもあります。熱伝導性に優れ、融点も高い。ダイヤモンド工具は、優れた耐摩耗性、低摩擦係数、低熱膨張を示します。炭化物、窒化物、ガラスなどの非常に硬い材料の加工に最適です。
ダイヤモンド工具は優れた表面仕上げと寸法精度を実現します。
今日は、さまざまな工具材料の特性について簡単に説明しました。単一の最適な材料はなく、最も適した材料があるだけです。