焼入れ鋼を処理するための適切なツールを選択するには?

焼入れ鋼とは?

焼入れ鋼とは、焼入れ後にマルテンサイト構造を持ち、硬度がHRC50以上の鋼を指します。難削材で大きな割合を占めます。研削は、硬化鋼を機械加工するための伝統的な方法です。ただし、旋削、フライス加工、中ぐり加工、穴あけ加工、リーマ加工は、機械加工効率を向上させるためによく使用され、研削と焼入れ後のワークの形状と位置の誤差が複雑すぎて製造できないという問題を解決します。

焼入れ鋼の特徴

焼入れ鋼の切削特性は次のとおりです。

(1) 焼き入れ鋼の主な切削特性は、高硬度、高強度で、可塑性がほとんどないことです。

(2) 大きな切削抵抗と高い切削温度

(3) 焼入れ鋼は硬度が高く脆い。切削時に切りくずが出にくく、加工面の面粗度を低く抑えることができます。

(4) 刃先が折れやすく摩耗しやすい

(5) 低熱伝導率

高硬度鋼を加工するための工具材料の選択方法

焼入れ鋼の加工において、切削工具の材質を合理的に選択することは重要な条件です。焼入れ鋼の切削特性によると、工具材料は高硬度、耐摩耗性、耐熱性だけでなく、一定の強度と熱伝導率も備えている必要があります。

(1) 超硬合金:超硬合金の性能を向上させるために、超硬合金を選択する際には、TAC または NBC の超微粒子を適量含有する超硬合金を使用することをお勧めします。 TAC および NBC 粒子を WC Co 超硬合金に添加すると、超硬合金の粒径を微細化し、超硬合金の耐摩耗性を向上させることができます。 TAC はまた、超硬合金の摩擦係数を低下させ、切削温度を低下させ、超硬合金の高温割れおよび熱可塑性変形抵抗を高めることもできます。同時に、通常の超硬合金と比較して、WC粒を0.5～1μmまで微細化できます。硬度は hra1.5-2 増加し、曲げ強度は 600-800mpa 増加し、高温硬度が増加しました。

焼入れ鋼の切断に一般的に使用される超硬合金グレードは、ym051、ym052、yn05、yn10 などです。

(2) セラミック切削工具:ティックおよび他の金属元素をアルミナに追加し、ホットプレスプロセスを採用し、セラミックのコンパクト性を向上させ、アルミナベースのセラミックの性能を向上させ、セラミックの硬度を hra95.5 に高め、曲げ強度に達することができます800-1200mpa、および耐熱性は 1200 ℃ -1300 ℃ に達することができます。使用中の凝着・拡散摩耗を低減できます。セラミックカッターは、硬化鋼の旋削、フライス加工、中ぐり、平削りに適しています。

（3）立方晶窒化ホウ素工具：硬度hv8000～9000、複合曲げ強度900～1300mpa、熱伝導率が高く、耐熱性1400℃～1500℃と工具材料の中で最高です。焼入れ鋼の精旋削および中微旋削に非常に適しています。

要約すると、焼入れ鋼を切断するための最良の工具材料は、立方晶窒化ホウ素の刃であり、次にセラミック工具、最後に新しいブランドの超硬工具が続きます。

焼入れ鋼を加工する際の切削パラメータの選択方法

焼入れ鋼の切削パラメータは、主に工具材料と被削材の物理的および機械的特性、被削材の形状、プロセスシステムの剛性、および加工代に応じて選択されます。切削パラメータの 3 つの要素を選択する際、最初に考慮すべきことは、適切な切削速度を選択することです。2 つ目は切削深さ、2 つ目は送り速度です。

(1) 切削速度 VC:これまでの経験によると、さまざまな工具材料で高硬度鋼を切削する場合の切削速度は次のとおりです。

超硬カッター vc=30~75m/min;セラミック工具 vc=60~120m/min;立方晶窒化ホウ素カッター vc=80~250m/min.断続的に切削し、被削材の硬度が高すぎる場合は、切削速度を下げる必要があります。通常、これは最低切削速度の 1/2 以上です。

(2) 切削深さ AP:通常、取り代とプロセス システムの剛性に応じて選択されます。通常、ap=0.1~3mm.

(3) 送り速度 fr:通常 0.05 ～ 0.5mm/r。被削材の硬度が高い場合や断続的に切削する場合、単位切削抵抗を下げるには、送り速度を下げて刃がつぶれないようにする必要があります。

CBN ツールを使用して硬化鋼を切断する方法

CBNカッターは、主に各種焼入れ鋼や難削材の切断に使用されます。切りくず除去率が高いだけでなく、表面処理品質も良好です。さまざまな焼入れ鋼を切断することで、研削を効果的に置き換え、処理手順を削減し、生産性を向上させることができます。 CBN工具は硬度が高く（hv8000～9000）、耐熱性が高い（1400℃～1500℃）ため、超硬合金の数倍の切削速度で高硬度鋼を切削することができ、耐久性も数倍高い超硬の数十倍。 CBN 工具は低速切削には適していません。 CBN ツールは、切削プロセスで発生する熱により、小さな切削領域で被削材を軟化させます。

硬度がhrc55～65の材料を切削する場合、CBN工具の切削速度は90～200m/minの範囲内でなければなりません。フライス加工中、vc=100-160m/min、毎分送り速度 vf=70-160mm/min;リーミング時、vc=60～130m/min、ap=0.1～0.2mm、f=0.07～0.2mm/r。 CBN カッターは、主に焼入れ鋼の中仕上げおよび仕上げに使用され、効率は研削の約 10 倍です。

焼入れ鋼を切断する CBN ツールの例

焼入れ鋼の切削は、代表的な難削材の一つです。昔の人は、それは難しくて、すりつぶすしかないと思っていました。現在、切削技術の進歩により、人々は研削の代わりに旋削、フライス加工、平削り、穴あけ加工に慣れています.

焼き入れした軸受鋼（GCr15）を立方晶窒化ホウ素カッターkbn100で旋削加工し、ワーク硬度はHRC62でした。ワークはベアリングの外輪です。切削パラメータは VC ＝ 115m/min、AP ＝ 0.3mm、f ＝ 0.1 ～ 0.2mm/r、工具耐久時間 60 分、表面粗さ Ra1.6 です。

まとめ

現在の経験によると、立方晶窒化ホウ素 CBN 工具は、工作機械と環境が許す限り、焼入れ鋼の加工に最適な工具です。