1.実験の目的

試作セラミックス(Si₃N₄-7Al₂O₃-25SiC系)の機械構造用炭素鋼S45C焼ならし材に対する高速切削性能の検討。

2.被削材

表1に使用したS45C材の化学成分と、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(Si₃N₄-7Al₂O₃-25SiC系)及び比較用工具材コーティング(TiCN系)の成分と機械的性質を示す。先に使用したセラミックス(TiCN系)に比較すると、硬度は同じであるが抗析力は高い。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S45C切削時の工具損傷状態を示す。セラミックスは、200,300,400m/minの切削速度において、すべて逃げ面摩耗とすくい面摩耗が急激に発達する。炭素鋼切削においては、工具材の成分であるSiとの化学的及び拡散による摩耗が促進されたものと推定される。
　　コーティング(TiCN系)は、200m/minで切削時間40分後前逃げ面境界摩耗が大きいが均一な摩耗形態である。300m/minでも同様の傾向であるが、横逃げ面の境界が大きくなり一部欠損が見られる。400m/minでは切削時間20分で横逃げ面境界部から刃先に沿って欠損が発生し、切屑の圧着が起きている。

(2)工具摩耗進行曲線

図3にS45C切削時の横逃げ面及び前逃面の工具摩耗の進行状態を示す。
　　セラミックスは、切削時間1分でVB=0.3〜0.7mmと急激な摩耗により寿命に至る。
　　コーティングは、200,300 m/minでは切削時間30分後でVB=0.2以下であり安定しているが、400m/minでは切削時間10分後に摩耗が急増し寿命に至る。
　　図よりコーティングの適正切削速度は200〜300m/minと推定される。.

(3)切削仕上げ面

図4にS45Cの切削仕上げ面粗さを示す。セラミックスは摩耗の影響もあり不規則な山形であるが、粗さはRmax=6μm前後である。コーティングは、初期切削面がRmax=10μm前後で、切削時間30分後20μm前後の粗さとなっている。

5.結論