【旋盤】むしれ、削りすぎ・・・厄介な構成刃先について詳しく解説しました!

旋盤で加工を行う際、回転数を落とす表面がむしれてしまった、また少し削りすぎてしまった・・・

そんな経験はないでしょうか?

これらのトラブル、構成刃先が原因で起きていることがほとんどです。

本記事では構成刃先について解説します!!

構成刃先って何?

構成刃先

構成刃先とは、画像のように刃物に切削する材料が付着してしまう現象です。

刃先に加工硬化した材料が構成刃先としてくっつくことによって、本来の刃先の代わりに構成刃先がワークを削るという現象が起こります。

この構成刃先、様々なトラブルのもとなんです。

構成刃先の成長、脱落のサイクル

HP 日本のものづくり より引用

構成刃先は、画像のように成長、脱落のサイクルを繰り返しています。

まず削り始めでワークの金属が刃先にくっつきはじめ、それがどんどん大きくなり、大きくなりすぎて支えきれなくなったら脱落する、そしてまた刃先にくっつきはじめる・・・といったサイクルです。

構成刃先の厄介なところ

構成刃先は、大きく分けて3つの点で大変厄介です。

構成刃先のデメリット1:刃先が欠ける

先に説明したとおり、構成刃先は切削とともに成長し、ある程度を超えるとはがれおちるというサイクルを繰り返します。

ここで問題となるのが、構成刃先がはがれおちる際に刃先まで一緒にはがれおちることがあるということです。

そのため、構成刃先は刃先が欠ける原因になります。

構成刃先のデメリット2:表面性状が悪くなる

構成刃先による刃先形状は非常に不安定なものです。

金属がくっついただけなので、切れ味も悪く、形も悪い刃先で削っているような状態になります。

ワーク表面の旋盤目は、刃先の形状が転写されてできますよね。

構成刃先ができていると、構成刃先の形状が金属表面に転写されてしまいます

それだけでなく、切れ味が悪いためワークをむしり取るような削り方になってしまいます。

なので表面が汚くなってしまうんですね。

構成刃先のデメリット3:寸法が不安定になる
再研磨.com より引用

構成刃先は上画像のように本来の刃先に上乗せされるかたちでくっつくため、刃先の長さが少しだけ長くなってしまいます。

なので構成刃先ができると少し削りすぎてしまいます

また構成刃先は成長と脱落を繰り返すので、形状が不安定です。

そのため刃の長さも不安定になり、正確な寸法を出しずらくなってしまいます。

構成刃先ができないようにするための対策は?

このように厄介な構成刃先ですが、条件さえ整えば防ぐのは簡単です。

切削温度を上げる

金属は、切削点の温度が再結晶温度以上に上がれば刃先にくっつきにくくなる性質を持っています。

なので、構成刃先を防止するためには切削点の温度を上げることが効果的です。

具体的な対策は以下の通りです

切削速度(回転数)を上げる

最も簡単なのがこれです。

誰もが経験のある、低回転で表面がザラザラになってしまう現象は大概構成刃先が原因。

切削速度(回転数)を上げ、切削点の温度を一定以上にすることで、構成刃先ができなくなり表面がきれいになります

切り込み量を上げる

切り込み量を増やすと切削温度が上がり、構成刃先ができにくくなります

切り込み量を大きくすることで逆に加工面がきれいになった経験はないでしょうか?

これも、切り込み量を上げることで切削点の温度が上がり、構成刃先が発生しなくなったためです。

潤滑性能を上げる

ワークと刃物の間の潤滑性を高めることによって、材料が刃先にくっつきにくくなります。

水溶性の切削油を普段使っている場合は油性のものを塗って使ってみるなど、より性能の高い切削油を使ってみると良いです。

構成刃先が起きにくい刃物を使う

ワーク材質との親和性が低い刃物を使う

刃物の材質が、材料と親和性が高いものだと構成刃先ができやすくなってしまいます。

鋼材であればサーメットを使ったり、コーティングされたチップを活用するなど親和性の低い刃物を選ぶと良いです。

すくい角の大きい刃物を使う

ツールナビ.jp より引用

すくい角が大きい刃物を使うことによって、構成刃先ができる面に角度がつくため構成刃先ができにくくなります

構成刃先にはメリットも!?

これほど厄介な構成刃先ですが、

・刃物まわりに金属が付着することによって、刃物が摩耗しなくなる

・構成刃先ができた分すくい角が大きくなり切削抵抗が減り切り屑処理性能が上がる

といったメリットも一応あります

このメリットを生かした切削工具をつくる研究も進められているようです。

厄介な構成刃先を逆に味方につけるような工具がでてくると面白いですね。

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