チタン合金の効果的な穴あけ、リーマ加工、タップ加工の方法

チタンの熱伝導率が低く、弾性回復性が高く、化学親和性があり、切削熱が局所的に集中するため、穴あけ加工は困難です。ドリル加工、リーマ加工、タップ加工を成功させるには、剛性の高い工具、確実かつ強靭な刃先、信頼性の高い切りくず排出、そして十分な切削液が必要です。.

ドリルの構造と形状

ツイストドリル

従来のツイストドリルには、補強されたウェブ、精密に研磨された刃先、磨き上げられた溝、および摩擦を抑制し切りくずの排出を促進する形状が必要です。短くて剛性の高いドリルを使用することでたわみを低減できます。コバルト含有の高速鋼や適切なタングステン・コバルト超硬合金が推奨されます。刃先が鈍った状態で穴の表面を加工硬化させないように注意してください。.

4ランド・ツイストドリル

4面加工により、切削追従性と穴の真直度が向上し、切削圧力が均一に分散されます。ただし、工具の切れ味が鈍い場合、余裕を持たせすぎると摩擦が増加する可能性があるため、クリアランスと切削液の供給は依然として極めて重要です。.

深穴用ドリル

深穴加工には、内部冷却、制御された切りくずの破砕、および途切れることのない切りくずの排出が求められます。工具が切りくずを連続的に除去できない場合は、ペッキング加工や段階的な引き抜きが必要になることがあります。.

穴あけ条件と工程管理

穴の深さ、合金の強度、または直径が大きくなるにつれて、切削速度を下げてください。刃先が摩擦ではなく切削を行うよう、正の送り速度を維持してください。切削領域に適合する冷却液を十分に供給し、切りくずの変色や付着がないか確認してください。 Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Siの深穴加工において、本工程では専用のドリルを使用し、冷却、切りくずの排出、および表面仕上げの制御を重視しています。.

チタンのリーマ加工

リーマーの形状

リーマーには、高い剛性、正確なマージン、十分なクリアランス、そして滑らかな切りくず排出スペースが求められます。マージンが小さければ工具の案内には役立ちますが、ランドが大きすぎると摩擦や発熱が増加します。ストレートフルートHSSリーマー、ストレートフルート超硬リーマー、およびステップ型超硬リーマーは、それぞれ異なる切削部の形状を採用しています。.

リーマ加工の実習

低速かつ安定した回転数と十分な送り量を用いて、加工硬化層の下まで切削します。取り代を均一に保ち、穴の中で工具を停止させないようにし、切削液を継続的に供給してください。工具の振れ、下穴の精度、および熱膨張は、最終的な寸法と真円度に直接影響を与えます。.

チタンのタッピング加工

タップ材料

一般的に、コバルトまたはアルミニウムを配合した高性能HSSが使用されます。タップは、鋭い刃先形状を維持しつつ、刃先の欠けに耐えなければなりません。ねじ形状、穴の深さ、およびクーラントの供給状況によって、標準型、歯形補正型、またはスキップ歯型のいずれが適しているかが決まります。.

タップの構造と形状

矯正歯形タップは、噛み合わせパターンを変更することで切削負荷を低減します。適切な前角とクリアランスにより付着を抑制し、研磨された溝とリリーフ加工された歯が切りくずの排出スペースを確保します。.

タップ・ドリルの直径

チタンは切削後に弾性変形するため、ねじの仕様を満たしつつトルクを低減させるために、タップ・ドリルの直径は許容範囲の上限に近い値が選ばれることが多い。実際のねじ切り率、材料の挙動、およびゲージ検査の結果を確認すること。盲穴の場合は、全ねじ長より下方に十分な切りくずスペースを確保し、タップが底に当たりすぎないようにすること。.

実用的なチェックリスト

• たわみの少ない堅牢なセットアップと、切れ味のよい工具を使用してください。.
• 熱の発生や加工硬化の原因となる、長時間の滞留や摩擦を避けてください。.
• 切削エッジに直接冷却液を供給し、再切削を行う前に切りくずを除去してください。.
• より深い穴や高強度合金を加工する場合は、回転速度を下げてください。.
• トルク、切りくずの形状、表面仕上げ、およびサイズを監視し、切りくずが発生し始める前に工具を交換してください。.
• 実際の機械、工具、切削液、穴の深さ、および合金状態について、すべての初期値を検証してください。.