CNC ツールの摩耗は、切削における基本的な問題の 1 つです。工具の摩耗の形態と原因を理解することは、CNC 加工における工具の寿命を延ばし、加工異常を回避するのに役立ちます。
1) 工具摩耗のさまざまなメカニズム
金属切削では、工具すくい面に沿って高速で滑る切りくずによって発生する熱と摩擦により、工具は困難な加工環境に置かれます。工具摩耗のメカニズムは主に次のとおりです。
1) 機械的力: インサートの刃先への機械的圧力により欠損が発生します。
2) 熱: インサートの刃先では、温度変化によりクラックが発生し、熱により塑性変形が発生します。
3）化学反応：超硬合金と被削材との化学反応により摩耗が発生します。
4) 研削: 鋳鉄では、SiC 介在物によりインサートの刃先が摩耗します。
5）付着性：粘着性のある材料の場合、ビルドアップ/ビルドアップの蓄積。
2) 9つの工具摩耗の形態とその対策
1) 逃げ面摩耗
逃げ面摩耗は、インサート (ナイフ) の逃げ面で発生する一般的な摩耗の 1 つです。
原因: 切削中、ワーク材料の表面との摩擦により、逃げ面で工具材料が失われます。通常、摩耗はエッジラインから始まり、ラインに沿って進行します。
回答: 送りを増やしながら切削速度を下げると、生産性が犠牲になって工具寿命が延びます。
2) クレータ摩耗
理由： 切りくずとインサート（工具）のすくい面との接触により、化学反応であるクレータ摩耗が発生します。
対策: 切削速度を下げ、正しい形状とコーティングを備えたインサート (工具) を選択すると、工具寿命が長くなります。
3) 塑性変形
刃先の崩壊
最先端の凹み
塑性変形とは、刃先の形状が変化せず、刃先が内側に変形（刃先凹み）したり、下方に変形（刃先が潰れたり）することをいいます。
原因: 刃先は、工具材料の耐力と温度を超える、高い切削抵抗と高温で応力を受けています。
対策：熱硬度の高い材料を使用することで塑性変形の問題を解決できます。コーティングによりインサート（ナイフ）の塑性変形に対する耐性が向上します。
4) 塗装剥がれ
コーティングの剥離は通常、結合特性を持つ材料を加工するときに発生します。
理由：粘着荷重が徐々に増大し、刃先に引張応力がかかります。これによりコーティングが剥がれ、下にある層または基材が露出します。
対策：切削速度を上げ、被膜の薄いチップを選択することで、工具の被膜剥離を軽減できます。
5) クラック
亀裂は、破裂して新しい境界面を形成する狭い開口部です。一部の亀裂はコーティング内にあり、一部の亀裂は基材まで伝播します。コーム亀裂はエッジラインに対してほぼ垂直であり、通常は熱亀裂です。
原因：温度変化によりクシクラックが発生します。
対策：これを防ぐには、靱性の高い刃材を使用すること、クーラントを多量に使用するか使用しないことが考えられます。
6) チッピング
チッピングとは、エッジラインの小さな損傷で構成されます。欠けと折れの違いは、欠けた後もブレードが使用できるかどうかです。
原因: エッジの欠けを引き起こす可能性のある摩耗状態の組み合わせは数多くあります。ただし、最も一般的なものは熱機械的および接着性です。
対策：チッピングの発生原因となる摩耗状態に応じて、チッピングを最小限に抑えるためにさまざまな予防措置を講じることができます。
7) 溝摩耗
ノッチ摩耗は、より深い切込みでの局所的な過度の損傷を特徴としますが、これは二次切れ刃でも発生する可能性があります。
理由：溝摩耗は化学摩耗が優勢かどうかによりますが、凝着摩耗や熱摩耗が不規則に成長するのに比べ、化学摩耗は図に示すように規則的に進行します。接着剤または熱摩耗の場合、加工硬化とバリの形成がノッチ摩耗の重要な要因となります。
対策：加工硬化材の場合は、切込み角を小さくし、切込み量を変更してください。
8) 休憩
欠損とは、刃先の大部分が破損し、インサートが使用できなくなることを意味します。
原因: 刃先に耐えられる以上の負荷がかかっています。これは、摩耗の進行が速すぎて切削抵抗が増加したことが原因である可能性があります。不適切な切断データやセットアップの安定性の問題も早期骨折につながる可能性があります。
対処法: 正しい切削データを選択し、セットアップの安定性を確認することで、この種の摩耗の最初の兆候を特定し、その進行を防ぎます。
9) ビルトアップエッジ（接着）
ビルトアップエッジ (BUE) は、すくい面上の材料の蓄積です。
原因: 切粉が切れ刃の上に形成され、切れ刃が材料から分離する可能性があります。これにより切削抵抗が増加し、全体的な破損やエッジ脱落の蓄積につながる可能性があり、多くの場合、コーティングや基材の一部が除去されてしまいます。
対策: 切削速度を上げると、構成刃先の形成を防ぐことができます。柔らかく粘性の高い材料を加工する場合は、より鋭い刃先を使用するのが最善です。
投稿日時: 2022 年 6 月 6 日
