ダイヤモンド切削工具の性能特性

⑵ダイヤモンド切削工具の性能特性

①高い硬度と耐摩耗性：天然ダイヤモンドは自然界に存在する硬い物質です。ダイヤモンドは耐摩耗性が非常に高いです。高硬度材料を加工する場合、ダイヤモンド工具の寿命は 10 ～ 100 回、場合によっては数百回です。

②非常に低い摩擦係数を持っています：ダイヤモンドと一部の非鉄金属の間の摩擦係数は他のツールよりも低く、摩擦係数が低く、加工変形が小さく、切削力を減ら​​すことができます。

③非常に鋭い刃先：ダイヤモンド工具の刃先は非常に鋭く研磨でき、天然単結晶ダイヤモンド工具は最大0.002〜0.008μmで、超薄切削と超精密加工が可能です。

④熱伝導率が高い：ダイヤモンドは熱伝導率と熱拡散率が高く、切削熱が分散しやすく、切削温度が低い。

⑤ 熱膨張係数が小さい: ダイヤモンドの熱膨張係数は硬質合金の熱膨張係数の数分の 1 であり、切削熱による工具サイズの変化は非常に小さく、これは精密および超精密加工にとって特に重要です。高い寸法精度が要求される精密機械加工。

(3) ダイヤモンド工具の応用

ダイヤモンド工具は、非鉄および非金属材料の高速での精密切削および中ぐり加工によく使用されます。ガラス鋼粉末冶金ブランク、セラミック材料など、さまざまな耐摩耗性非金属の処理に適しています。あらゆる種類のシリコンアルミニウム合金など、あらゆる種類の耐摩耗性非鉄金属; 非鉄金属の各種仕上げ加工。

ダイヤモンド工具の欠点は、熱安定性が低いことです。切削温度が700℃～800℃を超えると完全に硬さがなくなります。また、高温のダイヤモンド（炭素）は鉄原子と相互作用しやすく、炭素原子がグラファイト構造に変化し、工具が損傷しやすいため、鉄系金属の切削には適していません。

2. 立方晶窒化ホウ素工具材料

2番目の超硬材料である立方晶窒化ホウ素（CBN ）は、ダイヤモンドの製造に使用されるのと同様の方法で合成され、硬度と熱伝導率の点でダイヤモンドに次ぐものであり、優れた熱安定性を備えています。大気中で10000℃まで加熱しても酸化しません。CBN は、鉄系金属に対して非常に安定した化学的性質を持ち、鉄鋼製品の加工に広く使用できます。

⑴立方晶窒化ホウ素切削工具の種類

立方晶窒化ホウ素 (CBN ) は自然界には存在しない物質であり、単結晶と多結晶、すなわち CBN 単結晶と多結晶立方晶窒化ホウ素 (PCBN ) に分けることができます。CBN は、ダイヤモンドと構造が似ている窒化ホウ素 (BN ) の異性体の 1 つです。

PCBN （多結晶立方晶窒化ホウ素）は、微細なCBN材料（チック 、錫 、アル 、Tiなど）を高温高圧下で複合焼結させた多結晶材料です。人工的に合成された、ダイヤモンドに次ぐ硬度を持つ工具素材です。PCBNS は、主にナイフやその他のツールの製造に使用されます。

PCBN切削工具は、一体型PCBNブレードに分割し、超硬複合PCBN複合ブレードで焼結することができます。

PCBN複合ブレードは、厚さO.5〜1.0mmのPCBNの層を焼結した良好な炭化物の強度と靭性にあり、その性能は良好な靭性と高硬度と耐摩耗性の両方であり、CBNブレードの曲げ強度が低く、溶接の困難などを解決します問題。

立方晶窒化ホウ素の主な性質と特徴

立方晶窒化ホウ素の硬度はダイヤモンドよりわずかに低いですが、他の高硬度材料よりもはるかに高くなっています。CBN の際立った利点は、その熱安定性が 1200℃ 以上に達する可能性があるダイヤモンドの熱安定性よりもはるかに高いことです (ダイヤモンドは 700 ~ 800℃)。また、化学的不活性が高く、1200～1300℃の鉄と反応しないことも大きな特徴です。立方晶窒化ホウ素の主な性質は次のとおりです。

①高い硬度と耐摩耗性：CBNの結晶構造はダイヤモンドに似ており、ダイヤモンドと同様の硬度と強度を備えています。PCBN は、以前は高硬度材料のみを研削していた機械加工に特に適しており、より優れたワーク表面品質を得ることができます。

②熱安定性が高い：CBNの耐熱性は1400～1500℃に達し、ダイヤモンド（700～800℃）のほぼ1倍です。PCBN 工具は、超合金工具および超硬工具の 3 ～ 5 倍の速度で、超合金および硬化鋼の高速切削に使用できます。

③ 優れた化学的安定性: 1200-1300 ℃ までの鉄材料は、ダイヤモンドのように鋭い摩耗とは異なり、化学的影響がなく、硬質合金の硬度を維持できます。PCBN 工具は、焼入れ鋼部品や冷間鋳鉄の切削に適しており、鋳鉄の高速切削に幅広く使用できます。

④良好な熱伝導率：CBNの熱伝導率はダイヤモンドに追いつくことはできませんが、すべての種類の工具材料では、PCBNの熱伝導率はダイヤモンドに次ぐものであり、高速度鋼や硬質合金よりもはるかに高くなっています。

⑤低摩擦係数：低摩擦係数は、切削抵抗の低下、切削温度の低下、加工面品質の向上につながります。

⑶ 立方晶窒化ホウ素工具の用途

立方晶窒化ホウ素は、あらゆる種類の硬化鋼、硬質鋳鉄、高温合金、硬質合金、表面溶射材料、およびその他の難削材の仕上げに適しています。加工精度はIT5（穴はIT6）に達し、表面粗さはRa1.25～0.20μmと小さくすることができます。

立方晶窒化ホウ素工具材料の靭性と曲げ強度は劣っています。したがって、立方晶窒化ホウ素旋削工具は、低速で衝撃荷重が大きい荒加工には使用しないでください。同時に、大きなプラスチック材料 (アルミニウム合金、銅合金、ニッケル基合金、プラスチック製の大型鋼など) の切断には適していません。加工面の劣化。

3. セラミック工具材料

セラミック工具は、高硬度、耐摩耗性、耐熱性、化学的安定性が高く、金属との結合が容易ではありません。セラミック切削工具は、NC 加工において非常に重要な役割を果たします。セラミック切削工具は、高速切削および難削材加工用の主要な工具の 1 つになりました。セラミック工具は、高速切削、乾式切削、ハード切削、ハードマシニング材料で広く使用されています。セラミック切削工具は、従来の切削工具ではまったく加工できない高硬度材料を効率的に加工できるため、"旋削研削"; セラミック切削工具の優れた切削速度は、超硬切削工具の 2 ～ 10 倍であり、切削効率が大幅に向上します。セラミック切削工具に使用される主な原材料は、地殻に豊富に含まれる元素です。したがって、セラミック切削工具の普及と適用は、生産性を向上させ、加工コストを削減し、戦略的な貴金属を節約するために非常に重要です。切削技術の進歩も大きく促進します。

⑴ セラミック工具の材質の種類

セラミック工具材料は、一般に、アルミナ系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、複合窒化ケイ素アルミナ系セラミックスの 3 つのカテゴリに分類できます。アルミナベースおよび窒化ケイ素ベースのセラミック工具材料が広く使用されています。窒化ケイ素ベースのセラミックスの性能は、アルミナベースのセラミックスよりも優れています。

⑵ セラミック切削工具の性能と特徴

①高硬度、優れた耐摩耗性：セラミック切削工具の硬度はPCDやPCBNほど高くはありませんが、超硬工具や高速度鋼工具よりもはるかに高く、最大93-95HRAです。セラミック切削工具は、従来の切削工具では加工が困難な高硬度材の加工が可能です。高速切削やハード切削に適しています。

②耐高温性と優れた耐熱性：セラミック切削工具は1200℃以上の高温でも切削できます。セラミック工具は、高温で優れた機械的特性を備えています。A12O3 セラミック ツールの耐酸化性は特に優れています。刃先は赤熱しても連続使用可能。したがって、セラミック工具は乾式切削を実現できるため、切削液を節約できます。

③優れた化学的安定性：セラミック工具は金属との結合が容易ではなく、耐食性、化学的安定性に優れているため、工具の粘着摩耗を減らすことができます。

（4）低摩擦係数：セラミック工具と金属の親和性が小さく、摩擦係数が低く、切削力と切削温度を下げることができます。

⑶ セラミックナイフには用途があります

セラミックは、主に高速仕上げおよび中仕上げで使用される工具材料の 1 つです。セラミック工具は、あらゆる種類の鋳鉄 (ねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、可鍛鋳鉄、冷間鋳鉄、高合金耐摩耗鋳鉄) および鋼 (炭素構造用鋼、合金構造用鋼、高強度鋼) の加工に適しています。 、高マンガン鋼、焼入鋼など）、銅合金、黒鉛、エンジニアリングプラスチック、複合材料の切断にも使用できます。

セラミック工具材料の特性は、曲げ強度が低く、衝撃靭性が低く、低速での切削、衝撃荷重には適していません。

4. コーティングツールの材質

工具のコーティングは、工具の性能を向上させる重要な方法の 1 つです。コーティングツールの登場で、切削性能が大きく飛躍。コーティングツールは、優れた靭性を備えたツール本体にあり、優れた耐摩耗性を備えた1層または複数層の耐火化合物でコーティングされており、ツールマトリックスとハードコーティングを組み合わせて、ツールの性能を大幅に向上させます。コーティングツールは、加工効率を向上させ、加工精度を向上させ、工具の寿命を延ばし、加工コストを削減できます。