1.実験の目的

焼結ダイヤモンド工具および焼結CBN工具を用いて、窒化けい素(Si₃N₄)、を切削したときの被削性について3種類のファインセラミックス、アルミナ(Al₂O₃：事例68)、炭化けい素(SiC：事例71-72)、ジルコニア(ZrO₂：事例73)と比較検討する。

2.被削材

　ファインセラミックスはその優れた特性により、機械部品としての利用も注目されており、その加工法としてはダイヤモンド砥石による研削加工が主流であるが、加工能率等で問題点が多い。そこで、高能率が期待でき、また加工形状で自由度の多い焼結ダイヤモンド工具による切削加工が嘱望されているが、まだ実用化にはいたっていない。
　 表1に使用した窒化けい素の諸特性を示す。
　

3.工具材

表1に使用した焼結ダイヤモンド工具および焼結CBN工具の成分と機械的性質を示す。

4.実験結果と考察

図1に、切削した時の、焼結ダイヤモンド工具と焼結CBN工具の損傷状態を示す。
　 焼結ダイヤモンド工具の損傷は、窒化けい素の切削においては、アブレッシブ摩耗が主体である(図1)。
　 焼結CBN工具の摩耗は、完全なアブレッシブ摩耗である(図1)。

(2)工具摩耗

　 図2に、焼結ダイヤモンド工具と焼結CBN工具の逃げ面摩耗の経過を示す。
　 工具の摩耗が著しく、窒化けい素の切削は非常に難しいことが分かる。

(3)切削仕上げ面

図3に窒化けい素の切削仕上げ面の写真、及び図４に仕上げ面の断面曲線を示す。仕上面は、ツ一ルマークと梨地面が混在する。　

図6に、切削時の切削抵抗を示す。セラミックス切削時の切削抵抗の特徴は、主分力よりも背分力の方がはるかに大きいことである。このことは、図5に示す実質切込み量からも理解される。したがってセラミックスの加工に使用する工作機械には、特に高剛性が要求される。

5.結論(事例68-73のまとめ)

(1)セラミックスは、その種類によって被削性に大きな差があり、焼結ダイヤモンド工具を用いたとき、アルミナとジルコニアは一応切削可能であるが、窒化けい素と炭化けい素は切削が極めて困難である。また、焼結CBN工具でのセラミックスの切削は困難である。

(2)アルミナとジルコニアを比較した場合、その切削機構から考えて、ジルコニアの方がアルミナよりも切削加工に有利であると考えられる。

(3)セラミックスの切削では、主分力は比較的小さく、送分力と、特に背分力が著しく大きい。