1. ツールの幾何学的パラメータを選択する
ステンレス鋼を加工する場合、一般的には、すくい角とバック角の選択から工具の切削部の形状を考慮する必要があります。すくい角を選択する際には、刃の形状、面取りの有無、刃先傾斜の正負の角度などを考慮する必要があります。工具の種類に関係なく、ステンレス鋼を加工する場合は、より大きなすくい角を使用する必要があります。工具のすくい角を大きくすると、切りくずの切削と除去中に発生する抵抗を減らすことができます。逃げ角の選択はそれほど厳密ではありませんが、小さすぎてはなりません。逃げ角が小さすぎると、ワークピースの表面との摩擦が大きくなり、加工面の粗さが悪化し、工具の摩耗が加速されます。また、強い摩擦により、ステンレス鋼の表面硬化の効果が高まります。工具の逃げ角は大きすぎても小さすぎてもいけません。工具のくさび角が低下し、刃先の強度が低下し、工具の摩耗が加速されます。一般的に、逃げ角は通常の炭素鋼を加工する場合よりも適切に大きくする必要があります。
すくい角の選択切削熱の発生と放熱の観点から、すくい角を大きくすると切削熱の発生を抑え、切削温度が高くなりすぎることはありませんが、すくい角が大きすぎると工具先端の放熱量が減少し、切削温度が逆に上昇します。すくい角を小さくするとカッターヘッドの放熱条件が改善され、切削温度が下がる可能性がありますが、すくい角が小さすぎると切削変形が深刻になり、切削によって発生した熱が放散されにくくなります。実践では、すくい角go=15°-20°が最も適切であることが示されています。
荒加工の逃げ角を選択する場合、強力な切削工具の切れ刃強度は高くなければならないため、より小さな逃げ角を選択する必要があります。仕上げ加工では、工具の摩耗は主に切れ刃領域と逃げ面で発生します。ステンレス鋼は加工硬化しやすい材料であり、逃げ面の摩擦によって引き起こされる表面品質と工具摩耗に大きな影響を与えます。適切な逃げ角は次のとおりです。オーステナイト系ステンレス鋼（185HB未満）の場合、逃げ角は6°〜8°です。マルテンサイト系ステンレス鋼（250HB以上）を加工する場合、逃げ角は6°〜8°です。マルテンサイト系ステンレス鋼（250HB未満）の場合、逃げ角は6°〜10°です。
ブレード傾斜角の選択 ブレード傾斜角の大きさと方向は、切りくずの流れの方向を決定します。ブレード傾斜角lsの適切な選択は通常-10°～20°です。外径の微細仕上げ、精密旋削穴、精密プレーニング面の加工には、ブレード傾斜角の大きい工具を使用する必要があります。lsは45°～75°が適しています。
2. 工具材料の選択
ステンレス鋼を加工する場合、切削抵抗が大きいため、切削中のチャタリングや変形を防ぐために、ツールホルダーは十分な強度と剛性を備えていなければなりません。そのためには、ツールホルダーの断面積を適切に大きくし、焼入れ焼戻し処理された45鋼や50鋼などの高強度材料を使用してツールホルダーを製造する必要があります。
工具の切削部への要求 ステンレス鋼を加工する場合、工具の切削部の材質には高い耐摩耗性と高温でも切削性能を維持することが求められます。現在、一般的に使用されている材料は、高速度鋼と超硬合金です。高速度鋼は600℃以下でしか切削性能を維持できないため、高速切削には適しておらず、低速でのステンレス鋼加工にのみ適しています。超硬合金は高速度鋼よりも耐熱性と耐摩耗性に優れているため、ステンレス鋼の切削には超硬合金材料製の工具がより適しています。
超硬合金は、タングステンコバルト合金（YG）とタングステンコバルトチタン合金（YT）の2種類に分けられます。タングステンコバルト合金は靭性に優れているため、工具はより大きなすくい角と鋭い刃先で研削できます。切削中に切りくずが変形しやすく、切削が速いため、切りくずが工具に付着しにくいです。このような場合、ステンレス鋼をタングステンコバルト合金で加工する方が適しています。特に、振動の大きい荒加工や断続切削には、タングステンコバルト合金の刃を使用する必要があります。タングステンコバルトチタン合金ほど硬く脆くなく、研削しにくく、欠けやすいという欠点があります。タングステンコバルトチタン合金は、高温条件下ではタングステンコバルト合金よりも赤硬度が優れ、耐摩耗性に優れていますが、脆く、衝撃や振動に強くないため、一般的にステンレス鋼の微細旋削工具として使用されます。
工具材料の切削性能は工具の耐久性と生産性に関係し、工具材料の製造性は工具自体の製造品質と研削品質に影響を与えます。工具材料は、高硬度、耐凝着性、靭性に優れたYG超硬合金などを選択することをお勧めします。特に1Gr18Ni9Tiオーステナイト系ステンレス鋼を加工する場合は、YT超硬合金の使用は避けるべきです。YT超硬合金の使用は絶対に避けてください。ステンレス鋼中のチタン（Ti）とYT型超硬合金中のTiが親和性を発揮し、切削片が合金中のTiを容易に奪い取り、工具摩耗を増加させるからです。生産の実践では、YG532、YG813、YW2の3グレードの材料を使用してステンレス鋼を加工すると、良好な加工効果が得られることが示されています。
3. カット量の選択
構成刃先やスケール突起の発生を抑制し、表面品質を向上させるために、超硬工具で加工する場合は、一般的な炭素鋼ワークの旋削よりも切削量を若干低くし、特に切削速度を上げすぎないようにする必要があります。一般的に推奨される切削速度はVc=60～80m/min、切削深さはap=4～7mm、送り速度はf=0.15～0.6mm/rです。
4. 工具の切削部の表面粗さに関する要件
工具切削部の表面仕上げを改善することで、切りくずのカール時の抵抗を低減し、工具の耐久性を向上させることができます。ステンレス鋼を加工する場合は、通常の炭素鋼を加工する場合と比較して、切削量を適切に減らして工具の摩耗を遅らせる必要があります。同時に、適切な冷却・潤滑油を選択することで、切削時の切削熱と切削抵抗を低減し、工具の寿命を延ばす必要があります。
投稿日時: 2021年11月16日
