「機械加工性」とは何ですか？どのように測定されますか？
機械加工の製造工程 金属やプラスチックを切断するための用途が広く効果的な手段です。厳しい公差で非常に細かいディテールを作成でき、プロトタイプや部品の小さなバッチを作成するのに非常に費用効果があります。
ただし、機械加工はすべての材料で同じように機能するわけではありません。プロセスは強力な回転する切削工具を使用するため 材料の一部を取り除くには、材料が切削工具が貫通できるように十分に柔らかくなければなりません。そうしないと、工具自体が損傷し、部品の品質が低下します。ただし、柔らかすぎると、材料が切削工具と接触すると望ましくない方法で変形し、反りが発生して効果のない部品になります。
切削工具で金属を簡単に切断できることは、機械加工性として知られています。 。しかし、金属の被削性を決定する多くの要因があるため、特性を定量化することは困難です。この記事では、機械加工性の基本について説明します。それは、機械加工性とは何か、どの材料が最も機械加工可能であるか、機械加工性を向上させる方法、および機械加工性を測定する方法です。
機械加工性とは何ですか？
被削性は容易さまたは難しさの尺度です 素材をカットできる 切削工具を使用 。最小限の力で周囲を変形させることなく切断できる材料は、より多くの労力を必要とし、より多くの変形を引き起こす材料よりも機械加工が容易です。
実際には、機械加工性の良い材料を使用すると、短期的および長期的なメリットが得られます。 。短期的には、機械加工可能な材料を使用すると、より良い部品につながる可能性があります 厳しい公差、最小限の変形、および良好な表面仕上げを備えています。また、機械加工が難しい材料で作られた部品よりも迅速に製造できます。長期的には、機械加工可能な材料を使用すると、工具の摩耗が減少し、工具の寿命が長くなります。 、最終的には機械工場の費用を節約できます。
では、なぜ機械工は最も機械加工可能な材料だけを使用しないのでしょうか。問題は、機械加工性はしばしば材料性能の費用で発生することです。 、 およびその逆。強い材料は通常、弱い材料よりも切断が難しいため、エンジニアは機械加工性と性能のトレードオフを行う必要があります。
特定の材料の被削性は、科学的な物理的特性の両方に依存します。 材料グループ（それがどの要素で構成されているか）と条件 特定の作業材料の（それがどのように作られたか）。材料の物理的特性は固定されていますが、ワークピースの状態は大きく異なる可能性があります。
物理的特性には次のものが含まれます：
条件要因は次のとおりです。
機械加工可能な材料
アルミニウム
機械加工に最も適した材料の1つであるアルミニウムは、比較的安価で、多くの一般的な合金で製造されています。 6061 は機械加工の標準的な主力グレードですが、アルミニウムのようなあまり一般的ではない合金 2011 および8280 さらに機械加工が可能で、非常に小さな切りくずと優れた表面仕上げを実現します。
鋼
鋼は通常、アルミニウム合金よりも機械加工が困難ですが、 303のような中程度の炭素含有量のグレードです。 ステンレス鋼が最も機械加工可能です（炭素が多すぎると鋼が硬くなりすぎ、少なすぎると粘着性になります）。添加剤として鉛を使用すると、鋼の被削性が向上し、切りくずのクリアランスが向上します。硫黄は鋼の被削性を高めることもできます。
その他の金属
他の機械加工可能な金属には、さまざまな真ちゅうが含まれます かなり柔らかいが引張強度が良い合金。同様に、銅 導電性などの特性に加えて、優れた機械加工性を備えています。
プラスチック
熱可塑性プラスチックは、切削工具によって発生する熱によってプラスチックが溶けて工具に付着する可能性があるため、加工が難しい場合があります。そのことを念頭に置いて、最高の機械加工プラスチックには ABSが含まれます。 、ナイロン 、アクリル 、および Delrin 。
材料の被削性の向上
金属の物理的性質は固定されていますが、ワークピースの状態を変更して、より機械加工しやすくすることができます。機械加工性を向上させるために、添加剤を合金に導入することもできます。
- 添加剤： 特定の材料の被削性を改善する1つの方法は、他の材料の要素を組み込んで、切断しやすくすることです。たとえば、鋼を加工する場合、鉛と硫黄を追加すると、ワークピースの切断が容易になります。
- 熱処理： 金属はしばしば加熱と冷却を受けてその特性を変化させます。熱処理により金属の硬度が低下し、機械加工が容易になります。たとえば、ニッケル基合金の焼きなましは、機械加工性の向上につながる可能性があります。
- 外部要因 ：実際に被削材を変更することなく、加工が容易になります。たとえば、切削工具の材料、切削速度、切削角度、動作条件、およびその他のパラメータを調整すると、機械加工が難しい材料を簡単に切断できます。
被削性の測定方法
非常に多くのさまざまな要因が被削性に影響を与えるため 材料の機械加工性は、定量化が難しい漠然とした概念と見なすことができます。
ただし、エンジニアや材料科学者は、消費電力などの指標を使用して被削性を測定しようとしています。 （材料を切断するのに必要なエネルギー量）、切削工具寿命 （材料を切断するときにツールがどれだけ早く摩耗するか）、および表面仕上げ （カットされた材料の滑らかさをもたらします。）
- 消費電力 ：被削性は、標準的なエネルギー測定基準を使用して測定された、材料を切断するために必要な力によって評価できます。
- 切削工具の寿命 ：被削性は、特定の材料を切断するときに工具が持続するタイミングによって評価できます。
- 表面仕上げ ：加工性は、加工中に生成される構成刃先の程度に注目することで評価できます。機械加工性の高い材料は、構成刃先を生成しません。
残念ながら、これらの方法はどれも完全に信頼できるものではありません。独立した要因が消費電力、切削工具の摩耗、表面仕上げに影響を与える可能性があるためです。
アメリカ鉄鋼協会（AISI）も、機械加工性評価システムを作成しました。 旋削試験に基づいています。これらの評価は、パーセンテージで表され、100％の機械加工性評価を持つ160ブリネルB1112鋼（任意に選択）の機械加工性に関連しています。 B1112よりも機械加工性のレベルが高い金属の評価は100％を超え、機械加工性の低い金属の評価は100％未満です。
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