加工技術
チタン合金のフライス加工方法：工具形状と切削データ
チタン材のフライス加工を確実に成功させるには、剛性の高いクライムミリングのセットアップ、強靭なカッター歯、十分な切りくずスペース、適切な前角とクリアランス角、そして保守的な...
記事を読むチタン合金の旋削方法：形状、回転数、および切削液
公開日:
XCM CNC 著
閲覧数：95
チタンの旋削加工には、温度管理、鋭利な工具形状、合金に応じた切削速度の補正、および大流量の冷却が必要です。 本ガイドでは、推奨されるHSS、超硬、および中ぐり工具の角度、Ti-6Al-4Vの送り量および切削速度の範囲、さまざまなチタン組成および切込み深さに対する補正係数、酸化皮膜に関するデータ、ならびに2種類の切削液の配合を掲載しています。 また、塩化物濃度の上限、水素脆化および応力腐食のリスク、最小切削液流量、加工後の洗浄、チタン部品と接触する治具材料の制限についても解説しています。各表には、実用的な工程計画や現場での検証に役立つ、トレーサブルな初期値が記載されています。.
チタンの旋削加工では、切削温度が高くなるため、回転速度と送り速度を慎重に選択する必要があります。推奨される切削温度範囲は、高速度鋼製工具の場合は480～540°C、超硬工具の場合は650～750°Cです。また、被削材の変形、熱による歪み、および工具の摩耗も、寸法精度に影響を及ぼします。.
1. 旋削工具の形状
| ツール | ラケ角 γo | クリアランス角 αo | 入射角 κr | 微小入射角 κ’r | 傾斜角 λs |
|---|---|---|---|---|---|
| HSS旋削工具 | 9-11° | 5-8° | 45° | 5-8° | 0-5° |
| 超硬旋削工具 | 5-8° | 10-15° | 45-75° | 15° | 0-10° |
| 超硬ボーリング工具 | -8～-3° | 3-5° | 90° | 5° | -10～-3° |
これら3種類の工具すべてについて、推奨される先端半径は0.5～1.5 mm、補助ランド幅は0.05～0.3 mm、補助前角は0～10°です。 前角面および側面を非常に滑らかに保つこと。研ぎ上げた刃先には、バリ、焼け跡、ノッチ、ひび割れがあってはならない。超硬合金はダイヤモンドホイールで研削すること。チップブレーカーの溝底半径は6～8 mmとする。.
2. チタン合金の切削データ
Ti-6Al-4Vの初期データ
| 送り量、mm/回転 | 切削速度、m/min |
|---|---|
| 0.08-0.12 | 69-87 |
| 0.13-0.17 | 59-71 |
| 0.18-0.24 | 51-62 |
| 0.25-0.30 | 47-53 |
| 0.33-0.40 | 41-48 |
| 0.45-0.60 | 35-42 |
インデックス式旋削工具を使用する場合、切削液を用いることで、切削速度を適切に上げることができます。.
合金グループによる速度補正
| 被加工物の材質 | 引張強度 Rm, MPa | 補正係数 |
|---|---|---|
| TA2（中国製CPチタングレード）、TA3（中国製CPチタングレード） | 441-736 | 1.85 |
| Ti-5Al、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-1.5Mn、Ti-4Al-1.5Mn | 686-932 | 1.25 |
| Ti-5Al-4V、Ti-6Al-4V | 883-981 | 1.00 |
| Ti-5Al-2.5Cr、 Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si、Ti-6.5Al-3.5Mo-2.5Sn-0.3Si、Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si | 932-1177 | 0.87 |
| Ti-3Al-8Mo-11Cr、Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al | 1275-1373 | 0.65 |
切削深さによる切削速度の補正
| 深さ ap, mm | 因子 | 深さ ap, mm | 因子 |
|---|---|---|---|
| 0.15 | 1.44 | 2.4 | 0.84 |
| 0.25 | 1.20 | 3.0 | 0.80 |
| 0.50 | 1.12 | 3.8 | 0.77 |
| 0.75 | 1.04 | 5.0 | 0.73 |
| 1.0 | 1.00 | 6.3 | 0.70 |
| 1.5 | 0.92 | 8.0 | 0.66 |
酸化膜を通過する旋削
| 引張強度 Rm, MPa | 切削深さ | 送り量、mm/回転 | 速度（m/min） |
|---|---|---|---|
| 932以下 | 酸化膜の厚さよりも大きい | 0.10-0.20 | 25-30 |
| 1177 | 酸化膜の厚さよりも大きい | 0.08-0.15 | 16-21 |
| 1177以上 | 酸化膜の厚さよりも大きい | 0.07-0.12 | 8-13 |
3. チタン旋削用切削液
| 流体 | コンポーネント | 質量分率 |
|---|---|---|
| 極圧添加剤を含む水溶性流体 | 酸化脂肪酸およびポリ塩化ビニル脂肪アルコールエーテル | 0.5-0.8% |
| リン酸三ナトリウム | 0.5% | |
| 亜硝酸ナトリウム | 1.2% | |
| トリエタノールアミン | 1-2% | |
| 水 | 残部 | |
| 極圧エマルジョン | 石油スルホン酸ナトリウム | 10% |
| バリウム石油スルホネート | 6% | |
| 塩素化パラフィン | 4% | |
| 塩素化ステアリン酸 | 3% | |
| トリエタノールアミン | 3.5% | |
| N32 機械油 | 70.5% | |
| オレイン酸 | 3% |
4. 切削液に関する注意事項
- 塩素系流体は切削温度で分解し、水素を放出することがあります。この水素はチタンに吸収され、水素脆化を引き起こす可能性があります。.
- 塩素はチタンと反応して塩化チタンを生成し、腐食を引き起こす可能性があります。塩化物の含有量を質量比で0.02%未満に保ってください。.
- 塩化物は応力腐食割れを促進する可能性があるため、塩素系切削液の使用は避けてください。.
- 切削後は速やかにワークピースを洗浄し、残留塩化物が表面を腐食しないようにしてください。.
- 流量は少なくとも15～20 L/minにしてください。.
- この作動油には、強力な冷却性能と極圧潤滑性能の両方が求められます。水性作動油を使用する場合は、工作機械のガイドウェイを丁寧にメンテナンスしてください。.
5. その他の注意事項
- 鉛や亜鉛を主成分とする工具や治具がチタン製部品に接触しないようにしてください。また、銅・スズ、カドミウム、およびそれらの合金も、工具や治具との接触が禁止されています。.
- チタンと接触するすべての工具、治具、および装置は、清浄でなければならない。洗浄済みのチタン部品は、グリースや指紋が付着しないように保護すること。これらが原因で塩分による汚染が生じると、応力腐食割れを引き起こす恐れがあるためである。.
CNC加工エンジニアリングサポートが必要ですか？
図面、材料、公差目標、またはアプリケーションに関するご質問をお聞かせください。当社のエンジニアリングチームが加工ルートを検討し、実用的な次のステップをご提案します。
関連記事
加工技術
チタン合金の加工が難しいのはなぜなのか、またどの工具が適しているのか？
チタン合金は、高い比強度、耐食性、および高温強度を兼ね備えている一方で、熱伝導率、化学反応性、スプリングバック、および局所的な接触圧力は低い…….
記事を読む加工技術
ターンミルCNC加工プロセス：プログラミング、切削パラメータ、切屑排出
本記事では、ターンミルCNC加工におけるプログラミングの留意点について、加工面のセットアップ、切削パラメータの選択、切屑排出を中心に説明する。本記事では、CNC加工におけるプログラミングの留意点について、加工平面の設定、切削パラメータの選択、切屑排出を中心に説明する。
記事を読む加工技術
アルミニウムのMIG溶接、TIG溶接、摩擦撹拌接合の比較
アルミニウムは、MIG溶接、TIG溶接、摩擦撹拌溶接、抵抗溶接、プラズマアーク溶接、電子ビーム溶接などのプロセスによって接合することができます。この実用的な比較では、MIG溶接装置に焦点を当てており、…….
記事を読む