加工タイプとワークの材質に基づいて適切な工具の材質を選択し、工具とワークの材質を確実に一致させることは、機械加工業界では常識です。ただし、この一致に必要な正確な条件は広く理解されていません。以下では、工具とワークの材料が機械的、物理的、化学的特性の観点からどのように一致するかを説明します。
工具と被削材の機械的特性の一致
機械的特性には主に、工具とワークピースの両方の強度、靭性、硬度などのパラメータの設計が含まれます。さまざまな工具材料が曲げ強度の高い順に並べられています。高速度鋼、超硬合金、セラミック工具、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素工具です。靭性の降順:高速度鋼、超硬合金、立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンド、セラミック工具。硬度の高い順に、ダイヤモンド工具、立方晶窒化ホウ素工具、セラミック工具、超硬合金、高速度鋼です。
機械的特性の違いにより、工具はさまざまな被削材の加工ニーズに適応できます。切削工具の硬度は、加工するワークの硬度よりも高くなければなりません。したがって、高硬度の被削材にはさらに高い硬度の切削工具が必要です。-一般に切削工具の材質は硬度が高いほど耐摩耗性は向上しますが、強度や靱性は影響を受けます。一般に、高-硬度、高-耐摩耗性-の工具は荒加工に使用され、わずかに硬度が低い工具は一般に仕上げ加工に使用されます。
さらに、優れた高温機械的特性を備えた切削工具は、高速切削に最適です。-たとえば、セラミック切削工具は前述の利点を備えており、非常に高速で切削できます。許容切削速度は超硬切削工具の 2 ～ 10 倍です。
切削工具材料とワークの物性のマッチング ここでいう物性とは、主に材料の熱伝導率、融点、熱膨張係数などのパラメータを指します。切削工具の熱伝導率は、ワークピースの熱伝導率を補完する必要があります。熱伝導率の悪いワークを加工する場合、切削熱を適時に放散させ、工具とワークの寸法精度を維持するには、熱伝導率の高い切削工具を使用する必要があります。
さまざまな切削工具の材質は、耐熱性の高い順に並べられています。立方晶窒化ホウ素、セラミックス、炭化チタン-基超硬合金、WC{1}} 基超微粒子-超硬合金、ダイヤモンド、ハイスです。熱伝導率の高い順に、PCD、立方晶窒化ホウ素、WC- ベースの超硬合金、炭化チタン- ベースの超硬合金、HSS、Si3N4- ベースのセラミック、Al2O3- ベースのセラミック。熱膨張係数の大きい順に、ハイス、WC-基超硬合金、炭化チタン-基超硬合金、Al2O3基セラミックス、PCBN、Si3N4基セラミックス、PCD。耐熱衝撃性が高い順に、ハイス、WC基超硬合金、Si3N4基セラミックス、立方晶窒化ホウ素、PCD、炭化チタン基超硬合金、Al2O3基セラミックスです。
工具素材とワークの化学的特性のマッチング。
化学的性質には、工具とワークの化学親和性の有無、化学反応のしやすさ、拡散や溶解などの現象が含まれます。このような現象が発生した場合は、工具と材料が不一致であることを示します。
さまざまな工具材料は、立方晶窒化ホウ素、セラミック、超硬合金、ハイスなど、鋼との耐凝着温度が降順に並べられています。{0}耐酸化温度が高い順にセラミックス、立方晶窒化ホウ素、超硬合金、ダイヤモンド、ハイス。鋼への拡散強度が強い順に、ダイヤモンド、Si3N4系セラミックス、立方晶窒化ホウ素、Al2O3系セラミックス。チタンへの拡散強度が強い順に、Al2O3 系セラミックス、立方晶窒化ホウ素、SiC、Si3N4、ダイヤモンドとなっています。