チタン加工のマスター：超合金向け最適フライス工具の選定

加工への要求が厳しいにもかかわらず、チタンの製造セグメント全体での採用は無視できません。チタン加工をマスターし、ショップの収益性を高める方法を学びましょう。

チタンとそのさまざまな合金は、人気を高め続けています。航空宇宙メーカーはジェットエンジン、着陸装置、強靭かつ軽量な材料が必要なあらゆる場所でチタンを使用します。発電・化学処理装置メーカーはその耐食性を評価しています。生体適合性のおかげで、医療機器メーカーは人工股関節から手術器具まであらゆるものにチタンを使用します。ゴルフが得意なら、超強力で振りやすいチタンヘッドのクラブセットを持っているかもしれません。シンプルに言えば、チタンは多様な用途に最適な金属です。

残念ながら、チタンを完璧な金属にしているのと同じ属性が、切削においても「手ごわい相手」にしています。クロムとモリブデンを多く含むほとんどのチタン合金では、工具摩耗が高くなります。鋭利な刃先がなければ、工具は表面で「跳ね返り」、摩擦を生じます。切削中に止めると、加工硬化がほぼ即座に起こります。一度工具が鈍り始めると、切削ゾーン内の発熱が急速にエスカレートし、状況をさらに複雑にします。

チタンはマスターできます。成功は適切な工具から始まります。汎用フライスカッターやドリルでチタンを加工しようとしないでください。切削工具メーカーは、チタン専用の形状とコーティングの開発に多大な努力を払ってきました。それらのいくつかを探ってみましょう。

チタンがフライス加工中に発火することをご存知ですか？「チタンフライス加工について知らないかもしれない8つの事実」をお読みください。

超合金を荒取り・フライス・穴あけする工具タイプ

安全なロック機構を採用し、穏やかな刃先処理を施した鋭利なインサートを用いるポジティブすくい角インデキサブルカッターが、荒加工の第一選択です。可変ヘリックス角を持つエンドミルを探し、チャタリングを引き起こすハーモニクスを分断してください。サブミクロン級超硬に適用された、AlTiN、TiCN、TiAlNのようなタフな多層コーティングがしばしば最良の選択です。また、エキセントリックフルート逃げで可能な限り強いエッジを確保します。

穴あけでは、スプリットポイント135°超硬工具が好ましく、前述の多層コーティングのいずれかを施したものが望ましいです。常にクーラントスルーを使用してください。チタンではより寛容な材料より1刃あたりの送りが低いため、追加フルートを持つエンドミルがより高い金属除去率を提供します。

チタン加工には最高レベルの工作物保持ソリューションが必要

優れた超硬切削工具は非常に重要ですが、チタンのように加工が複雑な材料では、工作物保持、ツールホルディング、プログラミングなど、考えるべきことが他にもあります。この材料は、わずかな弱点を工具寿命低下と非常に予測不可能なプロセスに変えてしまいます。チタン加工でチェックすべき他のいくつかのボックスを紹介します。

チタンは「噛みやすい」材料です。標準的なERタイプまたは同等のコレットを使用すると、工具抜けとそれに続くワークピーススクラップがほぼ確実に起こります。工具メーカーのハイマーは、丸形切削工具向けにアンチプルアウトのセーフロックシステムをサンドビック・コロマント、ケナメタルなどにライセンス供与しています。特別に研削された溝が内部ロックピンと噛み合い、何を切削していても切削工具を確実に保持します。

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過度な工具ランアウトはどの材料でも問題ですが、チタンや他の超合金ではますます深刻になります。荒加工ではセーフロックや競合システムが機能しますが、半仕上げと仕上げにはシュリンクフィットホルダーや油圧フライスチャックが必要です。工具は可能な限り短く保ち、主軸、ツールホルダー、リテンションノブが適切にメンテナンスされていることを確認してください。

チタンは熱の悪い導体なので：

• 豊富な量の切削液で材料をフラッディング（満たし）してください。
• 高送り機械加工で見られるようなプログラミング技術を使用してください。
• 一定のカッター噛み合い、チップシニング戦略、ワークピースにランプイン・アウトするトロコイダルカッターパスを使用し（カッターと工作機械への衝撃を最小限に）、
• コーナーに工具を埋め込まないでください。

適切な量とタイプの切削液を必ず使用してください。水溶性油または半合成流体が、潤滑性と除熱の最良のミックスを提供します。極圧添加剤を含むものを見つけ、工具寿命を改善してください。清潔に保ち、浮遊油を除去し、pHバランスを取り、推奨濃度で使用してください。高圧クーラント機能があれば、ぜひ活用してください。

なぜ機械が必要なほど生産的でないのかと悩んでいるなら、ツールホルダーの評価時期かもしれません。安物のツールホルダーとバイスを使っているなら、アップグレードの時期でしょう。同様に、ショップオーナーが新しい工作機械購入を検討しているなら、要求の厳しい仕事向けに設計されたハイエンドマシニングセンタへの投資時期かもしれません。

チタン加工を試みて、鋼やアルミニウムのような扱いやすい金属に留まる決断をしたかもしれません。チタンの優れた強度重量比、高耐熱性・耐食性、優れた機械的特性は、長く残り続けることを意味します。ショップが競争力を維持したいなら、この重要な合金をマスターする時です。​

貴社のショップでチタン切削に成功していますか？どのくらい大変でしたか？経験を共有してください。