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CBN工具を用いSCM-H鋼を旋削加工したときの被削材硬さが工具寿命に及ぼす影響、および逃げ面温度と結合材が逃げ面摩耗に及ぼす影響について検討した。

乾式外丸切削による寿命試験を各種硬さのSCM435Hについて実施した。工具と切削条件を図１に示す。CBN工具のcBN含有量を30％、60％および90％に変えた３種を用いた。比較のため超硬合金P10とセラミックス工具も使用した。

切削継続時間５分後の工具摩耗曲線を図２に示す。被削材硬さがHRC28とHRC45の場合、逃げ面摩耗はcBN含有量が60％で最小値を示した。HRC58の場合は、cBN含有量30％の工具は摩耗が著しく、切削を５分間継続できなかった。

電子顕微鏡観察の結果から、試験に用いたセラッミクス系結合材のCBN工具では、逃げ面摩耗はCBN含有量、すなわち、cBN粒子と結合材間の結合力により影響されると推測した。

逃げ面幅を基準とした工具寿命Tと切削速度Vとの関係を図３に示す。図からCBN工具の逃げ面摩耗は、被削材の焼入れ硬さが低い場合よ り高い場合の方が切削速度の影響を受けにくいことがわかる。被削材硬さが低い場合にはCBN工具は超硬合金P10より工具寿命が短く、低硬度材には適さな いこともわかる。

CBN工具の逃げ面摩耗を基準とした工具寿命は、被削材硬さHRC35付近で最小となりそれより硬い材料では逆に長寿命を呈する。図４に示すごとくCBN工具の逃げ面温度もHRC35付近で最大となることから、逃げ面摩耗と逃げ面温度の関連性が推測できる。

以上から、CBN切削工具によりHRC60程度の焼入鋼を切削でき、逃げ面摩耗幅が0.2mmとなるまでに切削速度100m/minで50分間の切削が可能である等の結論を得た。

【図】

図１　工具仕様と切削条件

出典：「種々の硬さのクロムモリブデン鋼の旋削におけるCBN切削工具の切削特性｣、｢精密工学会誌　55巻　６号｣、（1989年６ 月）、榎本眞三、加藤正倫著、精密工学会発行、1080頁　Table１　Specification of tools and cutting conditions

図２　CBN含有量と逃げ面摩耗の関係

出典：「種々の硬さのクロムモリブデン鋼の旋削におけるCBN切削工具の切削特性｣、｢精密工学会誌　55巻　６号｣、（1989年６ 月）、榎本眞三、加藤正倫著、精密工学会発行、1081頁　Fig.３　Relation between CBN content and width of flank wear land

図３　SCM435Hの旋削加工におけるV-T曲線

出典：「種々の硬さのクロムモリブデン鋼の旋削におけるCBN切削工具の切削特性｣、｢精密工学会誌　55巻　６号｣、（1989年６ 月）、榎本眞三、加藤正倫著、精密工学会発行、1082頁　Fig.５　V-T curves in the turning of SCM435H

図４　工具逃げ面温度と被削材硬さの関係

出典：｢種々の硬さのクロムモリブデン鋼の旋削におけるCBN切削工具の切削特性｣、｢精密工学会誌　55巻　６号｣、（1989年６ 月）、榎本眞三、加藤正倫著、精密工学会発行、1083頁　Fig.８　Relation between workpiece hardness and tool flank temperature

【応用分野】

焼入れ合金鋼の旋削加工

【出典／参考資料】

「精密工学会誌　55巻　６号」、（1989年６月）、榎本眞三、加藤正倫著、精密工学会発行、1079頁～1084頁

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