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金属切削における切りくず形成:種類・条件・意義を完全解説

機械加工では、工具で金属ワークを切削し、所望形状に仕上げます。余剰材料は切りくず(チップ)として除去されます。切りくずの種類は加工状態を診断する重要な指標であり、全ての機械技術者が理解すべき基礎知識です。

切りくず種類に影響する要因

金属切削における3大切りくずタイプ

1. 連続切りくず

名前通り連続したセグメントを形成。延性材料(アルミニウム、軟鋼、銅等)を高切削速度で加工時に発生。工具・材料間摩擦が最小。材料の連続的塑性変形により形成され、厚みが全長で均一。一般に良好な仕上げ面が得られます。

金属切削における切りくず形成:種類・条件・意義を完全解説

発生好条件:

  1. ワークが延性
  2. すくい角が大きい
  3. 工具・ワーク摩擦最小
  4. 切削速度高
  5. 切込み浅
  6. クーラント・潤滑剤適正使用
  7. 工具摩擦係数低

メリット:延性材加工で高仕上げ面、低摩擦で摩擦損失小、工具寿命長、消費電力少

2. 不連続切りくず(セグメント切りくず)

セグメント状に分断される切りくず。脆性材料(鋳鉄、黄銅等)を低切削速度で加工時に発生。切削中に微小セグメントに分断される。小すくい角・低速条件で形成。延性材でも摩擦大の場合に発生し、この場合は仕上げ面悪化・加工遅延の原因。脆性材加工では適正な切りくず形態です。

金属切削における切りくず形成:種類・条件・意義を完全解説

発生好条件:

  1. ワークが脆性
  2. 低切削速度
  3. 小すくい角
  4. 大きな切込み

3. ビルトアップエッジ付き連続切りくず

連続切りくずと同類だが、工具すくい面にビルトアップエッジ(BUE:堆積刃)が形成される。延性金属加工で工具・ワーク間過大摩擦時発生。連続切りくずほど滑らかでない。高温(高摩擦力起因)でBUE形成。

金属切削における切りくず形成:種類・条件・意義を完全解説

BUE形成促進因子:

  1. 延性金属切削
  2. 工具すくい面での高摩擦力
  3. 工具・ワーク間高温
  4. クーラント・潤滑剤不足

3タイプ比較表

項番材料タイプすくい角切込み切削速度
連続切りくず 延性 大 小 大/中
不連続切りくず 脆性、延性だが硬い 中 大 小
BUE付き連続切りくず 延性 小/中 中 中

実務上の意義

結論

切りくず形態は「加工の通知表」です。ワーク材質・工具・条件の組み合わせで決まる切りくずを読み解き、最適切削条件を導き出すのが機械技術者の腕の見せ所です。ご質問はコメント欄へ。シェア・購読もお願いします。

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