1.実験の目的

焼結CBN(CBN系)、超硬合金(WC-Co系)、超硬合金(WC-Co-TiC系)、コーティング(Al₂0₃系)、およびコーティング(TiCN系)工具の、純チタンTiに対する切削性能の検討。

2.被削材

チタンは、軽量、強度、耐食性の三つを兼備するといった、他の金属にみられない特色をもつことから米ソを中心に軍需用として発達してきた。軍需以外にも民間の宇宙・航空関連、海洋開発、原子力発電、海水淡水化など最先端分野での実用化がめざましい。最近はチタンをベースにした各種の新合金が出現し、超電導用材料、形状記憶合金として新しい展開が始まっている。わが国は精製、加工、合金、応用分野の多くの面で世界でもトップクラスにある。表1に使用した純チタンTiの化学成分と機械的性質を示す。

3.工具材

表1に使用した焼結CBN(CBN系)、超硬合金(WC-Co系)、超硬合金(WC-Co-TiC系)、コーティング(Al₂0₃系)、およびコ一ティング(TiCN系)工具の成分と機械的性質を示す。

4.実験結果と考察

図1は焼結CBN(CBN系)、超硬合金(WC-Co系)、超硬合金(WC-Co-TiC系)、コーティング(Al₂0₃系)、およびコーティング(TiCN系)の、切削終了後の工具、加工表面、図2は切粉の様子である。工具の様子については5種類の工具すべての切削速度で溶着を観察した。低速域では溶着が少ないのに対し高速域では大きな溶着がある。ただ超硬工具の2種については、同じことがいえるが他の3種の工具に比べはるかに溶着が少なかった。チタンの切削では超硬工具が有利であると考えられる。又超硬以外の3種の工具はすくい面上に切粉のさっ過恨がはっきりと残っている。これは切刃の摩耗によるすくい角の変化によると考えられる。

図3に純チタンTi切削時の前･横逃げ面の工具摩耗の進行状態をしめす。図1で見たように溶着の激しいコーティング工具は摩耗の進行が早いようである。工具は溶着と脱落の繰り返しの中で少なからず悪影響を受けていると考えられる。50m/minでは超硬工具(WC-Co系)が一番良い。100m/min、150m/minの切削では超硬2種類と焼結CBNの間にさほど差がなく良い結果を得た。
又200m/minで削った焼結CBNは1分で既にVB=0.2に到達しており良くなかった。

(3)切削仕上げ面

図4に純チタンTiの表面粗さの変化をしめす。すくい面上に溶着が激しく表面粗さに大きな影響を与えるため、工具間、切削速度間の差について述べるのは困難である。

5.結論

5種類の工具で純チタンTiを3分間切削したが、いずれも溶着が激しく精度、面粗さについては疑問であるが、摩耗の進行状況からみて超硬工具が優れているようである。又100m/min、150m/minでは、焼結CBNも良い結果を得た。