【PCD工具】精密な製品製造!超硬研削を行うプロテクノ堺へ!

PCD工具による精密な研削技術を活用した製品製造の特徴について詳しく解説!

PCD工具は非常に高い強度や硬度、熱伝導性があり、超合金や硬脆性を有する加工対象素材で用いられている工具です。この記事では、PCD工具を利用した表面処理技術における硬さと粘り強さに関して解説します。コーティング(表面処理)を実施する工具の種類も併せてご紹介しますので、ご覧ください。

表面処理技術!硬さと粘り強さについて

ドリルの刃先

切削用の工具は、ものづくりのプロセスにおいて欠かすことができません。現代のわが国の生活には、切削用の工具が用いられた数多くの工業製品が溢れています。その中でも切削加工などの表面処理技術は、金属部品や製品の表面を変えたり、形を成形したりする加工ではメインの方法になっています。

工具の硬度とじん性

切削用の精密工具は、削る対象素材よりも高い硬度を持つ素材であることが第一の条件です。一般的には切削素材の3倍ほどの硬さが必要だといわれています。

ただし、単に硬いだけでは刃先が欠けやすくなってしまうので、削るための刃として利用するためにはじん性(粘り強さ)が必要です。粘り強さがあれば衝撃を受けてもそのエネルギーを吸収することが可能なので、簡単に欠けてしまうことを防げます。

硬度が高い工具

摩耗に対しても強く、切れ味が鋭い点に特徴があります。一方で粘りは弱いので、欠け(チッピング)が発生しやすくなるのが欠点です。

硬度が高い工具はCNCマシニングセンタ(NCのプログラミング・コントロールによるフライス加工・穴あけなどの様々な機械加工を自動的に工具交換しながら1台でこなせる工作機械のこと)による高速の加工や軽切削などに向いています。

じん性が高い工具

衝撃や振動に対して抵抗力が強く、欠け(チッピング)が発生しにくい点に特徴があります。硬度は低いので、工具が早く摩耗してしまうことになります。じん性が高い工具は汎用の機械による低速加工をはじめとして、NC工作機械に用いられることが多いです。

表面処理(コーティング)工具の種類

表面処理(コーティング)工具

表面処理(コーティング)とは母材となる工具表面に別の材質を蒸着することで、「硬度」と「粘り強さ(じん性)」の両方の特性を兼ね備えた工具を作り出す表面処理技術のことです。

表面処理(コーティング)に使用される素材は、耐摩耗性や耐熱性などの高い性質を有していますが、素材だけでは工具を作成することはできません。母材となる工具材質と一緒になる(コーティング膜を形成する)ことで、ようやくその性能を発揮することができます。

表面処理された工具の特徴としては、硬度が向上し刃物の切れ味がアップ、切粉の排出性向上、耐摩耗性の向上、耐熱性の向上、ワークとの親和性低下などです。

コーティング工具には様々な種類(コーティング膜)があります。代表的なコーティング膜の種類としては、以下の6種類です。

窒化チタン

金色の被膜が特徴で、チタンコートと呼ばれています。母材との密着性が高く、比較的コストが安価なので最も普及しているコーティングといえます。

窒化チタンアルミニウム

グレーの被膜で硬度と耐熱性に秀でており、ステンレス鋼やチタン合金などの放熱性が低くて熱が滞留しやすい素材の切削に向いています。

炭化チタン

炭化チタンは薄紫色味がかかった灰色のコーティングで、高い耐摩耗性を持ち、非鉄金属・非磁性ステンレス鋼などの耐摩耗性が必要な加工に向いていますが、高い切削熱が生じる加工には適していません。

ダイヤモンドライクカーボン

黒あるいは灰色のコーティングで、ダイヤモンドの硬度とグラファイトの潤滑性の中間的な特徴を有しており、硬さと滑りのよさの両方の特徴を有しています。

窒化ジルコニウム

薄い金色のコーティングで高シリカアルミを含有するアルミニウム合金に最適なコーティングであり、鋳鉄・ステンレス鋼・チタンの切削などにも利用されています。

窒化クロム

摩擦抵抗が少ないので潤滑性に秀でており、また銅に対する耐摩擦性も高いので銅の加工に利用されるケースが多いといえます。

精密な工具製品の製造や研削加工ならお任せください!

PCD工具の精密な研削技術を一層硬化することが可能になるコーティング(表面処理)には様々な種類があり、その種類によってそれぞれ得意としている加工が異なっています。

加工を実施する場合には、工具の母材のみならず、コーティングも十分に確認することが重要です。必要に応じて工具の材質やコーティングを使い分けるようにすれば、作業に必要な時間や手間の効率や工具の寿命などのアップを期待することが可能になります。

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