1.実験の目的

試作セラミックス(Si₃N₄-9Al₂0₃系)の鋳鉄FCD45材に対する高速切削性能の検討。

2.被削材

球状黒鉛鋳鉄は強靱であるばかりでなく､切削性が良く耐摩耗にも優れている。したがって機械的性質の優秀性を活用し､工作機械･エンジン･軸など広範囲に利用され､その利用範囲はますます増加して行くと考えられる｡
　　表1に今回の切削実験に使用した球状黒鉛鋳鉄FCD45の化学成分と、機械的性質を示す。

3.工具材

表1に使用したセラミックス(Si₃N₄-9Al₂0₃系)及び、比較用工具材コーティング(Al₂0₃系)の成分と機械的性質を示す。図1に切削前の工具すくい面の状態を示す。

4.実験結果と考察

(1)工具損傷形態

図2はFCD45切削時の工具損傷状態を示す。セラミックス(Si₃N₄-9Al₂0₃系)では、200m/minにおいてはクレータ摩耗は見られないまま、逃げ面摩耗量において寿命に達した。刃先に溶着物の付着が若千見られた。300m/minと400m/minにおいては、共に刃先の溶着物は付着しなくなったが、クレータ摩耗が顕著に現れてくる。いずれも刃先のチッピングや境界摩耗はみられず、すり減り摩耗状態を示す。
　　コーティング(Al₂0₃系)では、200m/minで刃先に溶着物の付着が激しく、ノーズ部の摩耗が大きい。
　　300m/minになると溶着物は付着しなくなり、逃げ面摩耗量もいくぶん軽減される。400m/minでは逃げ面摩耗量は大きくなり､1minで寿命に達する。
　　クレータ摩耗はいずれの切削速度域においてもはっきり現れず、境界摩耗も認められなかった。
　　以上のことから耐拡散性、耐摩耗性に於て、セラミックス(Si₃N₄-9Al₂0₃系)よりはコーティング(Al₂0₃系)の方がいくぶん優れているとはいえ、何れも寿命に達するまでの切削時間は短く、FCD45材切削には適していないと考えられる。

(2)工具摩耗進行曲線

図3にFCD45切削時の前逃げ面及び横逃げ面の工具摩耗の進行状態を示す。切削は前逃げ面、横逃げ面の何れかが、0.2�oを越えた時点で打ち切ったものである。
　　セラミックス(Si₃N₄-9Al₂0₃系)については200m/minから400m/minへと高速にになるほど摩耗量は大きくなり、300,400m/minでは切削時間1min経過後には前逃げ面摩耗、横逃げ面摩耗のいずれかもしくは両方ともに0.2�oを越えて早くも寿命に達した。200m/minではいくぶん寿命が延びているが、それでも5min後には横・前逃げ面摩耗ともに0.2�oを越えて寿命に達した。
　　コーティング(Al₂0₃系)については､全般的にセラミックス(Si₃N₄-9Al₂0₃系)よりも摩耗量は少なくなっている。200m/minで切削時間1Ominで横逃げ、前逃げ面摩耗ともに0.2�oに達するがこれ以上にノーズ部の摩耗が大きかった。
　　200m/minよりも300m/minの方がかえって摩耗の進行はゆるやかになるが、400 m/minではわずか1minで寿命に達している。

(3)切削仕上げ面粗さ

図4にFCD45の切削仕上げ面粗さを示す。
　　セラミックス(Si₃N₄-9Al₂0₃系)においては切削速度による影響は表れていない。コーティング(Al₂0₃系)では切削速度200m/minが一番悪くなっている。溶着物の影響が考えられる。仕上げ面プロフィルでは全体的にコーティング(Al₂0₃系)よりはセラミックス(Si₃N₄-9Al₂0₃系)の方がチップの送りピッチがはっきりしており、山形の乱れも少ない。

5.結論