難削材旋削のマスター：先進工具で課題を克服

難削材旋削（ハードターニング）は数十年にわたり、円筒研削作業を合理化し、多くの場合不要にしてきました。高速、高精度で、ケナメタルのような工具サプライヤーのおかげで、予測可能でコスト効率の良い幅広い切削工具が利用可能になり、最も難しい焼入れ鋼、超合金、チルド鉄さえも制御可能になりました。しかし、航空宇宙、自動車、発電などの業界がさらに強靭な金属を開発し続ける中、切削工具メーカーもこれらの材料に対応する高性能工具で進化しなければなりません。

ベスト・オブ・ブリード

それがまさに、ケナメタル社が最近、KBH10を発表し成し遂げたことです。今日の要求の厳しい市場の課題向けに特別に設計された、新種の多結晶立方晶窒化ホウ素（PcBN）難削材旋削用インサートです。グローバル機械加工技術担当シニアエンジニア、ヘルムート・グレマー氏によると、この新材種は、既存のPcBN材種KBH20とKB5630を補完し、特に極めて微細な仕上げ面が要求される場合に、65HRCまでの焼入れ金属を旋削するために必要な極限の耐摩耗性を提供します。

「多くのメーカーが、ベアリングジャーナル、リング、ピストン、ギアハブなどの許容公差を厳しくしているのを目の当たりにしてきました」と同氏。「例えば、寸法公差4μm未満がますます一般的になり、面粗度もRa 0.4μm未満が求められています。この新材種は、こうした部品の仕上げ加工で優れた工具寿命を必要とする顧客のギャップを埋めます。」

一例として、ある有名自動車メーカーでは、内面取り作業において、工具寿命を1コーナあたり150個から350個へと2倍以上に延ばすことに成功しました。加工対象は、φ140mm（5.5インチ）、5115合金鋼ベアリングハブで、事前に62HRCまで焼入れされていました。また、ドライブシャフトメーカーでも同様の成果を達成し、垂直タレット旋盤で58HRCのUC1（S53相当）鋼を旋削する際、工具寿命を250個から450個/コーナへ延ばし、一貫して6Rzの仕上げ面を維持しました。

ハードなケースを作る

いずれのケースも、切削速度180 m/min（590 sfm）、切込み深さ平均0.15mm（0.006インチ）、送り0.22〜0.32mm/rev（0.0087〜0.013 ipr）を使用しました。いずれのケースでも、既存ソリューション比で年間数千ドルのインサートコスト削減と、工具交換によるダウンタイムの大幅削減を実現しました。

KBH10基材は完全に新しいものです。そのPcBN組成は、同等または場合によっては遥かに長い工具寿命を維持しながら、切削速度を最大20%向上させるよう設計されています。ケナメタルのエンジニアは、Ra 0.2およびRz 1の表面粗さを頻繁に達成し、前述のプロファイルと寸法公差を一貫して維持しました。また、KBH10は複数の異なる形状と刃先処理で提供されるため、幅広いメーカーとその旋削用途で、すぐに第一選択インサートになりつつあります。

「KBH10は精密仕上げ加工に理想的ですが、軽い断続切削や切込み変動のある作業にも十分対応できるタフさを持っています」とグレマー氏。「切削抵抗とそれによる発熱が減るため、クレーター摩耗と逃げ面摩耗も同様に減り、工具寿命が延びます。多くの難削材加工を悩ませる白色層の発生も少なくなります。」

この最後の部分は、KBH10の独自の刃先処理によって実現されています。実質的にすべてのPcBN切削工具に適用される従来のウォーターフォール型またはラジアスホーニングではなく、ケナメタルは競合ソリューションよりも鋭利で切れ味が良く、かつ難削材旋削の厳しさに耐えられるタフさを持つ特殊形状を開発しました。

「5年前には、誰もこのような刃先を生成できず、測定することもできませんでした」とグレマー氏は説明します。「しかし、計測技術と工作機械技術のかなり最近の進歩のおかげで、このホーニング形状を一貫して生産できるようになりました。これは受動切削力を最大40%低減します。KBH10のよりタフな基材（これも新開発）と合わせて、耐摩耗性、硬度、鋭さの優れたバランスを実現するインサートを生み出しました。」

ケナメタルの全製品ラインナップは、MSCDirect.comでご覧いただけます。