主なねじ用材料の性質と用途 www.tool-tool.com

主な材料

記号

主なねじ用材料の性質と用途

鉄
鋼
材

普
通
鋼

一般構造用圧延鋼材
(SS材）
JIS G 3101
SS400
SS素材と呼ばれるもので棒鋼、バーインコイル及び線材です。
棒鋼は熱間鍛造用のボルト、ナットとし て、また冷間引抜によって丸または六角のみがき棒鋼として切削ボルト、ナットを製造します。
材質は リムド鋼、セミキルド鋼、キルド鋼いずれでもよい。

硫黄快削鋼
JIS G 4804
SUM11～43
SUM22L～31L
被削性を向上させるために炭素鋼に硫黄を添加して作られたものである。
快削鋼鋼材　SUM23～24が市場性ある。
溶接をすると粟が出るため、溶接には不向きである。

軟鋼線材
JIS G 3505
SWRM6～22
強度にばらつきがあるなど品質的に高度を要求される冷間加工用には不向きとされる。
ＪＩＳ規格では 木ねじの場合のみで、それ例外は殆どＳC材かSWCH（JIS Ｇ 3539－1988、冷間圧造用炭素鋼線）の使用が推奨されています。

硬鋼線材
JIS G 3506
SWRH27～82B
炭素含有量0.24～0.86％の炭素鋼線材。
硬鋼線、オイルテンパー線、PC硬鋼線、亜鉛めっき鋼より線、
ワイヤーロープなどの製造に用いられる。

炭
素
鋼
冷間圧造用炭素鋼線材
JIS G 3507　
SWRCH6R～17R
規定でリムド鋼6種類（SWRCH 6R～17R）、アルミキルド鋼
10種類（SWRCH 6A～22Ａ）、キル ド鋼21種類（SWRCH 10K～50K）について夫々の化学成分を規定しています。
冷間圧造用炭素鋼線 （JIS G 3539－1988）SWCHはJIS3507に規定した線材に基ずいてボルト、ナット、小ねじ用に造られた規格です。

冷間圧造用炭素鋼線材
JIS G 3507　
SWRCH6A～22A

冷間圧造用炭素鋼線材
JIS G 3507
SWRCH10K～50K

冷間圧造用炭素鋼線
JIS G 3539
SWCH
線材を用い、通常、冷間引抜き又は伸線などの冷間加工
若しくはこれらを熱処理との組合せによって仕上げられた鋼線。

冷間圧造用ボロン鋼線材
JIS G 3508
SWRSHB
各種ボルト類をはじめとして自動車の足回り部品、建設機械部品、チェーン、工具等に使われている。従来鋼と同一強度を得る場合、ボロン(B)を添加することにより、クロム（Cr)もリブデン（Mo）等の焼入れ性向上元素を節約することができる。
冷間圧造性を阻害するカーボン(C)量を低くすることができる。
ただし、強度的には熱処理条件をよく決めた上で使用しないと弱くなることがある。
強度区分、8.8相当以下が望ましい。

機械構造用炭素鋼鋼材
(SC材）
JIS G 4051
S10～45C
SC材と呼ばれているもので、棒材は加熱鍛造ねじ用に、棒鋼またはバーインコイルは冷間引抜によっ て切削ねじ用に、線材は冷間圧造ねじに使われます。JIS規格ではキルド鋼塊から製造することが規定され材質は均一です。又原則として熱処理して使用されます。
（熱処理を要求されるねじに使用）

炭素工具鋼鋼材
JIS G 4401
SKS93
SK4
ドリルロット材（丸棒）
SK4材を冷間引抜後切削仕上げしたもの。
軸・ピン等に使用されています。

合
金
鋼

クロムモリプテン鋼鋼材
JIS G 4105
SCM415～822
SCM材と呼ばれているもので、クロム鋼より焼入性がよく、焼戻しに対する抵抗がすぐれ、かつ機械 的性質がさらにすぐれ靭性が高いので、自動車部品・六角穴付きボルト・六角ボルト・ナット等に使用 されています。
キルド鋼塊から製造されます。

ニッケルクロム
モリプテン鋼鋼材
JIS G 4103　
SNCM220～815
SNCM材と呼ばれ、構造用鋼中最もすぐれた鋼材です。
ニッケル・クロム・モリブデンの添加によっ て焼入硬化性が一層大きくなり、靭性が大きいのが特徴です。キルド鋼塊から製造されています。
六角穴付き ボルト用にＪＩＳ規格ではSNCM240が規定されています。

クロム鋼
JIS G 4104　
SCr415～445
SCr材と呼ばれ、機械構造用炭素鋼に0.90％～1.20％の
クロム0.6～0.85％のマンガン添加して焼入性 を改良したもので自動車部品等に使用されます。
キルド鋼です。

高温用合金鋼ボルト材
JIS G 4107
SNB5(1種）
SNB7(2種）
SNB16(3種)
高温で使用される圧力容器、バルブ、フランジ、及び継手に用いる合金鋼ボルト材です。

靭性 ： 粘り強く衝撃によく耐える性質をいい、弾性限界をこえても容易に破断しない性質を意味する。

※上述の資料はあくまで参考です※

 

Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com http://www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

Bewise Inc. www.tool-tool.com

ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  http://www.tool-tool.com  for more info.

 

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普
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一般構造用圧延鋼材
(SS材）
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SS400
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硫黄快削鋼
JIS G 4804
SUM11～43
SUM22L～31L
被削性を向上させるために炭素鋼に硫黄を添加して作られたものである。
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溶接をすると粟が出るため、溶接には不向きである。

軟鋼線材
JIS G 3505
SWRM6～22
強度にばらつきがあるなど品質的に高度を要求される冷間加工用には不向きとされる。
ＪＩＳ規格では 木ねじの場合のみで、それ例外は殆どＳC材かSWCH（JIS Ｇ 3539－1988、冷間圧造用炭素鋼線）の使用が推奨されています。

硬鋼線材
JIS G 3506
SWRH27～82B
炭素含有量0.24～0.86％の炭素鋼線材。
硬鋼線、オイルテンパー線、PC硬鋼線、亜鉛めっき鋼より線、
ワイヤーロープなどの製造に用いられる。

炭
素
鋼
冷間圧造用炭素鋼線材
JIS G 3507　
SWRCH6R～17R
規定でリムド鋼6種類（SWRCH 6R～17R）、アルミキルド鋼
10種類（SWRCH 6A～22Ａ）、キル ド鋼21種類（SWRCH 10K～50K）について夫々の化学成分を規定しています。
冷間圧造用炭素鋼線 （JIS G 3539－1988）SWCHはJIS3507に規定した線材に基ずいてボルト、ナット、小ねじ用に造られた規格です。

冷間圧造用炭素鋼線材
JIS G 3507　
SWRCH6A～22A

冷間圧造用炭素鋼線材
JIS G 3507
SWRCH10K～50K

冷間圧造用炭素鋼線
JIS G 3539
SWCH
線材を用い、通常、冷間引抜き又は伸線などの冷間加工
若しくはこれらを熱処理との組合せによって仕上げられた鋼線。

冷間圧造用ボロン鋼線材
JIS G 3508
SWRSHB
各種ボルト類をはじめとして自動車の足回り部品、建設機械部品、チェーン、工具等に使われている。従来鋼と同一強度を得る場合、ボロン(B)を添加することにより、クロム（Cr)もリブデン（Mo）等の焼入れ性向上元素を節約することができる。
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（熱処理を要求されるねじに使用）

炭素工具鋼鋼材
JIS G 4401
SKS93
SK4
ドリルロット材（丸棒）
SK4材を冷間引抜後切削仕上げしたもの。
軸・ピン等に使用されています。

合
金
鋼

クロムモリプテン鋼鋼材
JIS G 4105
SCM415～822
SCM材と呼ばれているもので、クロム鋼より焼入性がよく、焼戻しに対する抵抗がすぐれ、かつ機械 的性質がさらにすぐれ靭性が高いので、自動車部品・六角穴付きボルト・六角ボルト・ナット等に使用 されています。
キルド鋼塊から製造されます。

ニッケルクロム
モリプテン鋼鋼材
JIS G 4103　
SNCM220～815
SNCM材と呼ばれ、構造用鋼中最もすぐれた鋼材です。
ニッケル・クロム・モリブデンの添加によっ て焼入硬化性が一層大きくなり、靭性が大きいのが特徴です。キルド鋼塊から製造されています。
六角穴付き ボルト用にＪＩＳ規格ではSNCM240が規定されています。

クロム鋼
JIS G 4104　
SCr415～445
SCr材と呼ばれ、機械構造用炭素鋼に0.90％～1.20％の
クロム0.6～0.85％のマンガン添加して焼入性 を改良したもので自動車部品等に使用されます。
キルド鋼です。

高温用合金鋼ボルト材
JIS G 4107
SNB5(1種）
SNB7(2種）
SNB16(3種)
高温で使用される圧力容器、バルブ、フランジ、及び継手に用いる合金鋼ボルト材です。

靭性 ： 粘り強く衝撃によく耐える性質をいい、弾性限界をこえても容易に破断しない性質を意味する。

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豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  http://www.tool-tool.com  for more info.

 

旋盤加工の基礎 www.tool-tool.com

 

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１、旋盤とは

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　リンゴの皮をむくという動作を考えたとき、右利きの人は左手にリンゴ、右手にナイフを持ち、左手でリンゴを回転させ右手でナイフの角度を調節しながら皮をむきます。
　旋盤はこれと同じで、工作物(リンゴに相当)を回転させバイト(ナイフに相当)を移動することにより切削する（削り取る）機械です。バイトとは旋盤で切削に使用する刃物のことをいいます。
　この画像は旋盤でステンレス鋼の丸棒を切削加工している様子です。このように、材料を回転させて、刃物台に取り付けたバイトを動かす（後の項で解説します）ことによって加工します。

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コラム・・・

近代的旋盤誕生までの歴史

　近代の旋盤は産業革命のイギリスで１７８０年頃モーズレによって発明されました。この旋盤は土台も含めて全て鉄製で、ネジ切り機構が付いていることが大きな特徴です。第一号機は主軸が右側にありましたが第二号機以降は主軸が左となり、現在と同じ配置になりました。この２～３年後にはそうした機械が作られたという話しを聴いただけでモーズレと同じ近代的旋盤が次々と、しかも独自に作られました。この時代はまさに近代的旋盤が生まれる条件が熟していた分けです。
　工作物を回転させて何らかの加工を施すものを広い意味で旋盤と定義すれば、ミケーネ文明の出土品から旋盤で加工されたと思われるものがあり、エジプトの壁画には２名で操作する旋盤が描かれています。
　旋盤は時計の発明（１４世紀）とともに大きく発展し、精度の高い歯車などの加工を行いました。時計用の小型旋盤は王侯貴族の間で流行ったローズエンジン（卓上型の旋盤＆形削り盤）へと発展し、様々な機構が試みられました。ルネッサンスの天才レオナルド・ダ・ビンチはネジ切り機やクランクを利用した足踏み旋盤を考案しています。
　１６世紀のイギリスでは木工旋盤（ポール旋盤）を使った装飾性の高い家具製造が広くおこなわれていました。
　モースレの旋盤が登場する前には、水車の力を利用した大形のシリンダー中ぐり盤（水車小屋の壁た基礎がそのまま機械のベースになっているウィルキンソンの中グリ盤）などがすでに存在していましたが、精度はまだまだ不十分でした。
　蒸気機関の効率改善をはかるために高精度の加工機械が求められていると共に、機械設備や工場を作るには「ネジ」が大量に必要でした。それを実現したのがモーズレの旋盤であったわけです。
　日本には古く中国から伝来し、鎌倉時代にすでに轆轤を使う木地職人を紹介した書物があります。
　しかし、江戸時代の鎖国によって西洋の技術はほとんど伝わらず、日本で近代的な旋盤が使われるのは幕末～明治維新まで待たなくてはなりませんでした。

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２、旋盤はどのような加工が可能か

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　旋盤は、工作物を回転させて加工するため、円筒形状を基本とする回転対称形状のものを作ることができます。円筒形状と一口に言っても左の図に示すように、様々な形状があり、ねじなどの螺旋形状の加工も可能です。
　左の図に旋盤による代表的な加工例をいくつか挙げているので、それについて簡単に説明します。
　材料の端面を切削する場合、片刃バイトで加工します。
外周を切削する場合、片刃バイト、斜剣バイト、剣バイトで加工します。
溝を入れたり、切り落としたりする場合、突切りバイトで加工します。
ねじ加工の場合、おねじはおねじ切りバイト、めねじはめねじ切りバイトで加工します。
　円筒内面の場合は穴ぐりバイトで加工します。

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コラム・・・

旋盤の種類

　モーズレの旋盤が誕生するや、同じ考えかたの近代的な旋盤が次々に生まれました。特に旋盤の大きさのバリエーションは早く、1820年には直径２ｍの面盤を備えた旋盤が登場しています。これはモースレの旋盤と共にロンドンの科学博物館にて見ることができます。
　時計部品を作るのに適した小型の卓上精密旋盤は芯押し台に様々な工具を取り付けて素早く交換するターレット旋盤へと発展し、大径加工の需要は正面旋盤や縦型旋盤へと発展していきました。
　変わった物としては船舶の機械部品補修用として積み込まれた船舶旋盤（シップレース）や、鉄道の車輪を加工するように左右に主軸を持った車輪旋盤、大きなクランクシャフトを加工するクランク旋盤など、需要に応じて次々と開発されていきました。
　モーズレが旋盤を発明して以後、旋盤の歴史にとって大きな転機は超硬合金とＮＣ技術の発明だと考えます。　超硬合金はそれまでの「鋼」とは異なって、刃先の鋭さは一歩譲って硬さと馬力で加工していきます。そのために、それまでの旋盤は剛性不足となり、これに合わせるように高い剛性の旋盤が登場しました。
　コンピュータ制御技術が発達すると、それを用いたＮＣ旋盤が登場し、熟練技術者は不要とまで言われました。最近は旋盤とフライス盤の機能を持った複合型ＣＮＣ工作機械が主流となっています。
　ＮＣ旋盤の登場で熟練工の行き場がなくなったかのように見られますが、実は、旋盤作業の切削条件を探し出す時には熟練工の経験と高度な「技」が必要でした。一時廃れていた技能オリンピックも再認識されてきました。

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３、旋盤の構造と各部の働き

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右側の図は旋盤を正面から見たところ。左側の図は往復台の詳細です。旋盤は、上の図に示すように、主軸台、ベッド、往復台、心押台で構成されています。
１）主軸台　
　主軸台には、主軸の回転数を変化させるために、複数の歯車が組み合わされた機構が装備されています。この他に刃物の送り量を調節するための送り軸、ねじ切り用の親ねじを主軸の回転と同期させ目的の送り量(ねじピッチ)を選択できる機構も装備されています。
主軸には工作物を固定するためのチャックなどが取付けられるようになっています。
２）ベッド
　ベッドには往復台や心押台を工作物の回転軸と平行に移動させる機能があります。ベッドに変形や磨耗があると精度の良い加工ができません。
３）往復台
　往復台には、横送り台と刃物台が付いており、刃物台にはバイトが取付けられるようになっています。往復台又は刃物台を工作物の回転軸と平行に移動させることにより切削を行います。
　横送り台には刃物台を回転軸に対して直角に移動させる機構があり、これにより切り込みを与えます。刃物台を移動させる機構には、手動でハンドルを回し移動させる機構と、主軸の回転に同期させ自動的に移動させる機構があります。ねじ切り加工は、ねじ切りレバーの操作により親ねじにハーフナットを噛合わせることで行います。
４）心押台
　心押台には長い材料の心振れを防ぐためのセンタ(ささえ）を取付けることができます。またドリルチャックを取付けることでドリルによる穴あけ加工ができます。
５）旋盤の座標系
　工作機械の座標系は主軸をＺとする三次元（ＸＹＺ）座標を用いるのが一般的です。旋盤では、主軸をＺとすると、往復台の移動はＺ座標、刃物台（横送り台）はＸ軸となります。

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コラム・・・

横送り台？

　刃物台の横送り台、作業者から見ると縦方向に動かしているのになぜ横送り？？？？と思ったことはありませんか。
　実は筆者も最初「縦送りなのに・・・」と不思議に思っていました。しかし、主人公は人間ではなくて「機械」なんですね。機械の主軸から見て主軸に直交した座標面で動く刃物台は「横送り」なんです。
　ちなみに、旋回刃物台の上の「手送り台」には座標名がありません。主軸から見ればいくの向きが一定してないので当然ですね。

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４、材料の取付け方

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　旋盤に材料を取付けるために、様々な道具が準備されています。材料に適した取り付けの道具を選択することは、加工目的を達成する上で非常に重要です。
　ここではその代表的な道具とその使用例を説明します。

スクロールチャック（内爪）
スクロールチャック（外爪）
四つ爪（単動）チャック
コレットチャック　

１）スクロールチャック
　三爪チャック（スクロールチャック）は、三つの爪がスクロールに噛合っているため、同時に動きます。このため、円筒形状の材料をつかめば、主軸の回転中心と材料の回転中心が一致します。この時のメーカーの保証精度は0.2mm以内です。
　チャックの爪には、外爪・内爪・生爪があり、用途に応じて付け替えて使用します。
　内爪は、上の図のように棒状の材料をつかむのに使用します。外爪はフランジなど円盤状の材料をつかむのに使用します。これらは何れも硬く焼きが入っていて、耐久性があります。これらを硬爪とも言います。
　この爪に代わって、焼きの入っていない生の鉄で作られた爪を「生爪」と言います。生爪は、つかみたい材料形状に合わせて爪を切削加工して使用します。生爪は硬爪より掴みの芯が正確に出ます。
２）四爪チャック
　四爪チャックは、上の図のように爪が４個あり、それぞれの爪を独立して動かすことができます。故に単動チャックとも言います。しかし、スクロールチャックでは微調整できない精密芯合わせも、四爪チャックなら可能です。これにより、材料の任意の位置を回転中心とすることができるため、偏心加工や円筒形状でない材料の固定もできます。また材料を強くつかむことができるので重量物の切削や重切削にも適しています。
　四爪チャックの爪は、反転させることにより内爪・外爪として使用できるようになっています。
３）コレットチャック
　三爪・四爪チャックが爪（小さな接触面積）で材料をつかむのに対し、コレットチャックは上の図のように円筒内面全体（大きな接触面積）で材料をつかむため材料に傷がつきにくく、薄肉パイプや銅・銀・アルミ等柔らかい材料や、既に仕上がっている部分をつかむのに適しています。
　金工室ではφ1mmからφ20mmまで、0.5mm刻みでコレットチャックを用意しています。
４）その他　古い旋盤ではもっぱら面盤や回し板とケレを使っていました。これらは機械工作マニュアルで紹介なかったのですが、旋盤による加工例に紹介しておきました。回し板とケレを使った両センタ加工なども機会があったら紹介します。

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コラム・・・

モールステーパ

　旋盤の主軸と芯押し台の軸穴はモールステーパが使われています。芯押し台のモールステーパは、センタ、ドリルチャック、テーパドリルなどをワンタッチで交換できて、たいへん便利です。
　旋盤はモールステーパが使われていますが、機械にはモールステーパ以外にもいくつかのテーパが使われていて、取り替え時に芯が振れないように工夫されています。
　ドリルチャックの首の部分にはジャコブステーパ、フライス盤の主軸にはナショナルテーパ、古いフライス盤や研磨盤にはブラウン＆シャープテーパが使われています。
　モールステーパは概ね１／２０の傾斜をもっていて、工具（センタ、ドリルチャックなど）を軽く打ち込む（適度な勢いを付けて押し込む）だけで強固に固定されます。これで軸の芯出しもＯＫですから、非常に作業効率が良いわけです。

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５、バイト

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　バイトに関してはバイトのいろいろで紹介していますので参照して下さい。

１）バイトの種類
　バイトは様々な加工に対応するため、非常に多くの種類があり、形状、機能、刃の取付け方、材質、その他様々な分類法があります。
　図を例に説明すると、斜剣、片刃は刃部の形状による分類、ヘールはシャンクの形状による分類です。穴ぐり、突切りは機能による分類、付刃バイトやスローアウェイバイト（刃先チップ交換型のバイト）は刃の取付け方による分類、ハイス（高速度鋼）や超硬合金は刃部の材質による分類です。
２）バイト刃部の材質による特徴
　ハイスは、工作物の材質、加工形状に合わせた刃先形状や角度のバイトを製作し易く、金工室では広い用途に使用しています。
　超硬合金は硬度が高く、融点も高いため摩擦熱による刃先の軟化温度が高く、高速で切削することができます。また、耐摩耗性も高く難削材の切削に適しています。欠点は断続切削などの衝撃によって欠け易いこと、また、研ぎにくいこと、超硬合金の性質上、ハイスと比較すると鋭い刃先を得られず、切れ味が悪いことが挙げられます。

３）バイトの刃先角
　バイトの刃先は、すくい角と逃げ角が大切な要素です。左図に示すように、バイトの先端は工作物の回転中心（主軸中心）に合わせたときに、すくい角と逃げ角が適正になるように研いであります。
　逃げ角は、工作物の材質によらず５～８度程度ですが、すくい角は、材料によって異なります。

４）すくい面の形状
　すくい面の形状を左図に示します。切削時に切屑が連続して出る材料は曲面の形状、バラバラに出る材料は平面のものを使用します。具体的には、快削黄銅（真鍮丸棒）とベークライトの場合にのみ、すくい面が平面のバイトを使用します。

５）バイトの取付け方
左図に示すようにバイトの刃先が工作物の回転中心と同じ高さになるように合わせます。

６）センタの見つけ方
　心押台にセンタを取付けるとその先端が回転中心になります。
　左図のようにトースカンの先端をセンタの先端の高さに合わせ、トースカンを移動してバイトの先端（刃先）がトースカンと同じ高さになるように合わせます。
　高さは、各旋盤の横の工具箱に様々な厚さの敷金を用意してあるので、それをシャンクと刃物台の間に挟み、その厚みで調整します。バイトの取付けは専用のハンドルを使用して、必ず２本以上の取付けボルトでしっかりと均一に締め付けます。
　取付けボルトの締め加減を強くしていくとバイトの高さが若干下がるので、そのことも考慮して敷金を調整するのがこつです。

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コラム・・・

バイトの語源

　旋盤の刃物をバイトと呼んでいます。この「バイト」の語源には諸説あるのですが、その一つを紹介しましょう。
　モーズレが旋盤を発明した頃、まだ鋼の性質が十分理解されておらず、旋盤作業に適した刃物も模索が続きました。そんな中で、石切場の石ノミを使うと良い事が知られるようになりました。特にドイツ製の石ノミが流用されたことから、ドイツ語の石ノミを表わす言葉である「バイト」（バイトは複数形、単数形ではビット）が自然に旋盤の刃物をさす言葉として定着したのではないかというものです。
　ちなみに、コンピュータの「バイト」も同じ語源、石ノミだと言われています。コンピュータの記憶容量やデータの大きさを表す最小単位をビット（bit）容量をバイト（byt）と呼んでいますね。
　こうした物の名称は、その語源を調べてみると発展の歴史がかいま見られて、なかなかおもしろいものです。

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６、切削条件

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１）主軸回転数
　主軸の回転数は、切削速度、使用するバイトの材質や形状、加工する材料の材質、加工方法により決定します。
切削速度とは、切削している部分の周速度(この場合刃先と材料の相対速度)のことをいいます。
主軸回転数と切削速度の関係は以下の式で表されます。
Ｎ＝1000Ｖ／(πＤ) Ｎ：主軸回転数(rpm)　Ｖ：切削速度(m/min)　Ｄ：工作物の直径(mm)
　具体的な切削速度は、機械工作便覧などに示されています。しかしこの値は生産効率を上げることを追求したデータです。金工室で加工を行う場合には、生産効率より安全を優先するため、半分程度の切削速度を適用します。また最高回転数は1000rpm以下で使用してください。
　ハイスのバイトでステンレス（SUS）・銅（Cu）を切削する場合の切削速度はＶ＝25(m/min)、アルミ（Al）・黄銅（BS）の切削速度はＶ＝50(m/min)として、式3-1から回転数を求めます。求めた値を表3-1に示します。
　例えば外径80mmのSUSを切削する場合、表3-1より100rpmとなります。もし旋盤の回転数に100rpmがない場合は、その回転数より低い側の回転数で近い値を選択します。
　ねじ切り加工、突切り加工、Ｏリング溝加工、へールバイト(図 バイトの種類参照)による加工の場合はこの値の半分以下にしなければなりません。

材料名
SUS・Cu
Ａl・BS

外径(mm)
回転数(rpm)
回転数(rpm)

１０
８００
１６００

２０
４００
８００

３０
２６０
５２０

４０
２００
４００

５０
１６０
３２０

６０
１３０
２６０

８０
１００
２００

１００
８０
１６０

１４０
６０
１２０

１９０
４２
８４

２５０
３０
６０

注意事項：シャンク部分と刃先の間にバネ構造のあるものをヘールバイトと言い、これを使う場合は回転数を極力遅くします。ネジ切りバイト、突っ切りバイト、面取バイトなどはヘールバイトにすると加工面がたいへん綺麗に仕上がることから、金工室ではこれらの作業にヘールバイトを用いるよう指導しています。

２）切込み量
　切込み量とは,１回で削る深さのことです。
　外周切削で荒削りの場合は2mm以下、仕上げ削りは0.5mm以下にしてください。
３）送り量
　旋盤加工の送り量とは、工作物１回転当たりのバイトの移動量です。送り量が大きければ、加工時間は短くなりますが、切削した表面は粗くなり、小さければ滑らかになります。表面粗さは図3-12に示すように、バイトの刃先半径(ノーズＲ)と送り量により決まります。
　荒削りの場合は１回転当たり0.2mm以下、仕上げ削りでは0.1mm以下にしてください。

４）切削剤
　切削剤とは、バイト刃先の冷却と潤滑をするためのものです。切削剤には水溶性のものと油性のものがあり、水溶性切削剤は冷却性能が高く、油性切削剤は潤滑性能が高いのが特徴です。冷却の効果としては、摩擦熱による刃物の温度上昇を防ぐことで、刃先の軟化を原因とする損傷を抑えたり、材料の組織や形状の変形を抑えたりすることができます。潤滑の効果としては、摩擦熱の発生を減少させたり、切屑をスムーズに排出させたりすることができます。
金工室では、材料によって切削剤を次のように使い分けています。
　樹脂の場合は水溶性切削剤：アルファクールES（出光興産）
　銅・ステンレスの場合は油性切削剤： Bluebe（輸入元：FUJI BC ENGINEERING）
　アルミの場合は条件により水溶性切削剤と油性切削剤を使い分けます。
　快削黄銅（真鍮丸棒）の場合は切削剤を使用しません。

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コラム・・・

ノーズ半径の効能

　バイトの刃先には必ずノーズ半径があります。このノーズ半径、段付き加工の時、角にノーズ半径分の肉が残ってとても不都合なのに、どうしてこんなＲを付けているのでしょうか？
　一つはノーズ半径を大きく取れば加工面荒さが改善されるのですが、それ以外に積極的な効能がるのでしょうか？
　実は、ノーズ半径があるからこそ、バイトの刃先寿命がある程度計算できる・・・バイト寿命を管理できるのです。
　もし、ノーズ半径が無かったとすると、バイト刃先の温度上昇を限界以下に抑えることが難しく、切削条件に対する工具寿命が相関関係を持たなくなってしまいます。その理由は、先端のノーズ半径が、刃先に発生する摩擦熱の拡散速度を上げるこのに大きく寄与しているからです。温度解析に自信のある方は一度計算してみて下さい。劇的な変化があります。
　スローアウェイ方式の旋盤用チップはノーズ半径が正確に作られています。これはＮＣ加工による形状誤差を減らすためのもので、0.4mmや0.8mmが一般的です。

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７、旋盤使用上の注意

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1. 寸法を測定するときは必ず回転を止めてから行ってください。また刃物に身体が触れないように注意してください。
2. 実習用旋盤の内爪チャックは直径70mm以上、外爪チャックでは直径180mm以上の材料をつかんではいけません。これより大きな材料をつかむと爪が外れて飛び出すなどして大変危険です。
3. チャックハンドルを緩めるときは、腰を据えてハンドルを軽く手でたたいて緩めてください。ハンドルを握ったまま思い切り力を加えると手が滑ったり、勢い余って体のバランスを崩したりして危険ですので注意してください。
4. 常に機械が発する音の変化に注意してください。機械に何か異常が生じると それまでとは異なった音がします。音が変化したら直ちに機械を止めて技術職員に申し出てください。
   ねじ切り作業の場合、刃物の移動速度は通常の切削作業の１０倍以上になります。充分に回転を落とした上で作業してください。
5. エアガンで切屑を除去する場合、切屑が跳ね返り目に入る危険がありますので保護メガネをかけて行ってください。また、人が近くにいる所では行わないようにしてください。
6. フットブレーキで機械を停止した場合は、必ず起動レバー(主軸の起動スイッチ)を停止の位置に戻してください。
   注意事項：フットブレーキを踏んだら回転を止めることができるのは容易に想像できますが、ブレーキを離したらどうなるかは各機械によって異なります。ワシノの汎用旋盤はブレーキを離しても再び回転するためには改めて回転スイッチを「正」あるいは「逆」にいれなければなりません。しかし、エグロ旋盤はブレーキを離すと再び回転します。使ったことのない機械を使うときは、各レバーやスイッチ等の動作を一通り試してみることが大切です。
7. 作業終了後の掃除や加工途中に寸法を測定する時は、不用意にスイッチが入っても主軸が回転しないように本体電源を落とし、主軸のギアをニュートラルにしてください。
8. 主軸台の上にむやみに工具等を置かないようにしてください。回転中にそれらが落下すると大変危険です。

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旋盤加工の基礎 www.tool-tool.com

 

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１、旋盤とは

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　リンゴの皮をむくという動作を考えたとき、右利きの人は左手にリンゴ、右手にナイフを持ち、左手でリンゴを回転させ右手でナイフの角度を調節しながら皮をむきます。
　旋盤はこれと同じで、工作物(リンゴに相当)を回転させバイト(ナイフに相当)を移動することにより切削する（削り取る）機械です。バイトとは旋盤で切削に使用する刃物のことをいいます。
　この画像は旋盤でステンレス鋼の丸棒を切削加工している様子です。このように、材料を回転させて、刃物台に取り付けたバイトを動かす（後の項で解説します）ことによって加工します。

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コラム・・・

近代的旋盤誕生までの歴史

　近代の旋盤は産業革命のイギリスで１７８０年頃モーズレによって発明されました。この旋盤は土台も含めて全て鉄製で、ネジ切り機構が付いていることが大きな特徴です。第一号機は主軸が右側にありましたが第二号機以降は主軸が左となり、現在と同じ配置になりました。この２～３年後にはそうした機械が作られたという話しを聴いただけでモーズレと同じ近代的旋盤が次々と、しかも独自に作られました。この時代はまさに近代的旋盤が生まれる条件が熟していた分けです。
　工作物を回転させて何らかの加工を施すものを広い意味で旋盤と定義すれば、ミケーネ文明の出土品から旋盤で加工されたと思われるものがあり、エジプトの壁画には２名で操作する旋盤が描かれています。
　旋盤は時計の発明（１４世紀）とともに大きく発展し、精度の高い歯車などの加工を行いました。時計用の小型旋盤は王侯貴族の間で流行ったローズエンジン（卓上型の旋盤＆形削り盤）へと発展し、様々な機構が試みられました。ルネッサンスの天才レオナルド・ダ・ビンチはネジ切り機やクランクを利用した足踏み旋盤を考案しています。
　１６世紀のイギリスでは木工旋盤（ポール旋盤）を使った装飾性の高い家具製造が広くおこなわれていました。
　モースレの旋盤が登場する前には、水車の力を利用した大形のシリンダー中ぐり盤（水車小屋の壁た基礎がそのまま機械のベースになっているウィルキンソンの中グリ盤）などがすでに存在していましたが、精度はまだまだ不十分でした。
　蒸気機関の効率改善をはかるために高精度の加工機械が求められていると共に、機械設備や工場を作るには「ネジ」が大量に必要でした。それを実現したのがモーズレの旋盤であったわけです。
　日本には古く中国から伝来し、鎌倉時代にすでに轆轤を使う木地職人を紹介した書物があります。
　しかし、江戸時代の鎖国によって西洋の技術はほとんど伝わらず、日本で近代的な旋盤が使われるのは幕末～明治維新まで待たなくてはなりませんでした。

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２、旋盤はどのような加工が可能か

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　旋盤は、工作物を回転させて加工するため、円筒形状を基本とする回転対称形状のものを作ることができます。円筒形状と一口に言っても左の図に示すように、様々な形状があり、ねじなどの螺旋形状の加工も可能です。
　左の図に旋盤による代表的な加工例をいくつか挙げているので、それについて簡単に説明します。
　材料の端面を切削する場合、片刃バイトで加工します。
外周を切削する場合、片刃バイト、斜剣バイト、剣バイトで加工します。
溝を入れたり、切り落としたりする場合、突切りバイトで加工します。
ねじ加工の場合、おねじはおねじ切りバイト、めねじはめねじ切りバイトで加工します。
　円筒内面の場合は穴ぐりバイトで加工します。

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コラム・・・

旋盤の種類

　モーズレの旋盤が誕生するや、同じ考えかたの近代的な旋盤が次々に生まれました。特に旋盤の大きさのバリエーションは早く、1820年には直径２ｍの面盤を備えた旋盤が登場しています。これはモースレの旋盤と共にロンドンの科学博物館にて見ることができます。
　時計部品を作るのに適した小型の卓上精密旋盤は芯押し台に様々な工具を取り付けて素早く交換するターレット旋盤へと発展し、大径加工の需要は正面旋盤や縦型旋盤へと発展していきました。
　変わった物としては船舶の機械部品補修用として積み込まれた船舶旋盤（シップレース）や、鉄道の車輪を加工するように左右に主軸を持った車輪旋盤、大きなクランクシャフトを加工するクランク旋盤など、需要に応じて次々と開発されていきました。
　モーズレが旋盤を発明して以後、旋盤の歴史にとって大きな転機は超硬合金とＮＣ技術の発明だと考えます。　超硬合金はそれまでの「鋼」とは異なって、刃先の鋭さは一歩譲って硬さと馬力で加工していきます。そのために、それまでの旋盤は剛性不足となり、これに合わせるように高い剛性の旋盤が登場しました。
　コンピュータ制御技術が発達すると、それを用いたＮＣ旋盤が登場し、熟練技術者は不要とまで言われました。最近は旋盤とフライス盤の機能を持った複合型ＣＮＣ工作機械が主流となっています。
　ＮＣ旋盤の登場で熟練工の行き場がなくなったかのように見られますが、実は、旋盤作業の切削条件を探し出す時には熟練工の経験と高度な「技」が必要でした。一時廃れていた技能オリンピックも再認識されてきました。

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３、旋盤の構造と各部の働き

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右側の図は旋盤を正面から見たところ。左側の図は往復台の詳細です。旋盤は、上の図に示すように、主軸台、ベッド、往復台、心押台で構成されています。
１）主軸台　
　主軸台には、主軸の回転数を変化させるために、複数の歯車が組み合わされた機構が装備されています。この他に刃物の送り量を調節するための送り軸、ねじ切り用の親ねじを主軸の回転と同期させ目的の送り量(ねじピッチ)を選択できる機構も装備されています。
主軸には工作物を固定するためのチャックなどが取付けられるようになっています。
２）ベッド
　ベッドには往復台や心押台を工作物の回転軸と平行に移動させる機能があります。ベッドに変形や磨耗があると精度の良い加工ができません。
３）往復台
　往復台には、横送り台と刃物台が付いており、刃物台にはバイトが取付けられるようになっています。往復台又は刃物台を工作物の回転軸と平行に移動させることにより切削を行います。
　横送り台には刃物台を回転軸に対して直角に移動させる機構があり、これにより切り込みを与えます。刃物台を移動させる機構には、手動でハンドルを回し移動させる機構と、主軸の回転に同期させ自動的に移動させる機構があります。ねじ切り加工は、ねじ切りレバーの操作により親ねじにハーフナットを噛合わせることで行います。
４）心押台
　心押台には長い材料の心振れを防ぐためのセンタ(ささえ）を取付けることができます。またドリルチャックを取付けることでドリルによる穴あけ加工ができます。
５）旋盤の座標系
　工作機械の座標系は主軸をＺとする三次元（ＸＹＺ）座標を用いるのが一般的です。旋盤では、主軸をＺとすると、往復台の移動はＺ座標、刃物台（横送り台）はＸ軸となります。

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コラム・・・

横送り台？

　刃物台の横送り台、作業者から見ると縦方向に動かしているのになぜ横送り？？？？と思ったことはありませんか。
　実は筆者も最初「縦送りなのに・・・」と不思議に思っていました。しかし、主人公は人間ではなくて「機械」なんですね。機械の主軸から見て主軸に直交した座標面で動く刃物台は「横送り」なんです。
　ちなみに、旋回刃物台の上の「手送り台」には座標名がありません。主軸から見ればいくの向きが一定してないので当然ですね。

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４、材料の取付け方

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　旋盤に材料を取付けるために、様々な道具が準備されています。材料に適した取り付けの道具を選択することは、加工目的を達成する上で非常に重要です。
　ここではその代表的な道具とその使用例を説明します。

スクロールチャック（内爪）
スクロールチャック（外爪）
四つ爪（単動）チャック
コレットチャック　

１）スクロールチャック
　三爪チャック（スクロールチャック）は、三つの爪がスクロールに噛合っているため、同時に動きます。このため、円筒形状の材料をつかめば、主軸の回転中心と材料の回転中心が一致します。この時のメーカーの保証精度は0.2mm以内です。
　チャックの爪には、外爪・内爪・生爪があり、用途に応じて付け替えて使用します。
　内爪は、上の図のように棒状の材料をつかむのに使用します。外爪はフランジなど円盤状の材料をつかむのに使用します。これらは何れも硬く焼きが入っていて、耐久性があります。これらを硬爪とも言います。
　この爪に代わって、焼きの入っていない生の鉄で作られた爪を「生爪」と言います。生爪は、つかみたい材料形状に合わせて爪を切削加工して使用します。生爪は硬爪より掴みの芯が正確に出ます。
２）四爪チャック
　四爪チャックは、上の図のように爪が４個あり、それぞれの爪を独立して動かすことができます。故に単動チャックとも言います。しかし、スクロールチャックでは微調整できない精密芯合わせも、四爪チャックなら可能です。これにより、材料の任意の位置を回転中心とすることができるため、偏心加工や円筒形状でない材料の固定もできます。また材料を強くつかむことができるので重量物の切削や重切削にも適しています。
　四爪チャックの爪は、反転させることにより内爪・外爪として使用できるようになっています。
３）コレットチャック
　三爪・四爪チャックが爪（小さな接触面積）で材料をつかむのに対し、コレットチャックは上の図のように円筒内面全体（大きな接触面積）で材料をつかむため材料に傷がつきにくく、薄肉パイプや銅・銀・アルミ等柔らかい材料や、既に仕上がっている部分をつかむのに適しています。
　金工室ではφ1mmからφ20mmまで、0.5mm刻みでコレットチャックを用意しています。
４）その他　古い旋盤ではもっぱら面盤や回し板とケレを使っていました。これらは機械工作マニュアルで紹介なかったのですが、旋盤による加工例に紹介しておきました。回し板とケレを使った両センタ加工なども機会があったら紹介します。

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コラム・・・

モールステーパ

　旋盤の主軸と芯押し台の軸穴はモールステーパが使われています。芯押し台のモールステーパは、センタ、ドリルチャック、テーパドリルなどをワンタッチで交換できて、たいへん便利です。
　旋盤はモールステーパが使われていますが、機械にはモールステーパ以外にもいくつかのテーパが使われていて、取り替え時に芯が振れないように工夫されています。
　ドリルチャックの首の部分にはジャコブステーパ、フライス盤の主軸にはナショナルテーパ、古いフライス盤や研磨盤にはブラウン＆シャープテーパが使われています。
　モールステーパは概ね１／２０の傾斜をもっていて、工具（センタ、ドリルチャックなど）を軽く打ち込む（適度な勢いを付けて押し込む）だけで強固に固定されます。これで軸の芯出しもＯＫですから、非常に作業効率が良いわけです。

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５、バイト

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　バイトに関してはバイトのいろいろで紹介していますので参照して下さい。

１）バイトの種類
　バイトは様々な加工に対応するため、非常に多くの種類があり、形状、機能、刃の取付け方、材質、その他様々な分類法があります。
　図を例に説明すると、斜剣、片刃は刃部の形状による分類、ヘールはシャンクの形状による分類です。穴ぐり、突切りは機能による分類、付刃バイトやスローアウェイバイト（刃先チップ交換型のバイト）は刃の取付け方による分類、ハイス（高速度鋼）や超硬合金は刃部の材質による分類です。
２）バイト刃部の材質による特徴
　ハイスは、工作物の材質、加工形状に合わせた刃先形状や角度のバイトを製作し易く、金工室では広い用途に使用しています。
　超硬合金は硬度が高く、融点も高いため摩擦熱による刃先の軟化温度が高く、高速で切削することができます。また、耐摩耗性も高く難削材の切削に適しています。欠点は断続切削などの衝撃によって欠け易いこと、また、研ぎにくいこと、超硬合金の性質上、ハイスと比較すると鋭い刃先を得られず、切れ味が悪いことが挙げられます。

３）バイトの刃先角
　バイトの刃先は、すくい角と逃げ角が大切な要素です。左図に示すように、バイトの先端は工作物の回転中心（主軸中心）に合わせたときに、すくい角と逃げ角が適正になるように研いであります。
　逃げ角は、工作物の材質によらず５～８度程度ですが、すくい角は、材料によって異なります。

４）すくい面の形状
　すくい面の形状を左図に示します。切削時に切屑が連続して出る材料は曲面の形状、バラバラに出る材料は平面のものを使用します。具体的には、快削黄銅（真鍮丸棒）とベークライトの場合にのみ、すくい面が平面のバイトを使用します。

５）バイトの取付け方
左図に示すようにバイトの刃先が工作物の回転中心と同じ高さになるように合わせます。

６）センタの見つけ方
　心押台にセンタを取付けるとその先端が回転中心になります。
　左図のようにトースカンの先端をセンタの先端の高さに合わせ、トースカンを移動してバイトの先端（刃先）がトースカンと同じ高さになるように合わせます。
　高さは、各旋盤の横の工具箱に様々な厚さの敷金を用意してあるので、それをシャンクと刃物台の間に挟み、その厚みで調整します。バイトの取付けは専用のハンドルを使用して、必ず２本以上の取付けボルトでしっかりと均一に締め付けます。
　取付けボルトの締め加減を強くしていくとバイトの高さが若干下がるので、そのことも考慮して敷金を調整するのがこつです。

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コラム・・・

バイトの語源

　旋盤の刃物をバイトと呼んでいます。この「バイト」の語源には諸説あるのですが、その一つを紹介しましょう。
　モーズレが旋盤を発明した頃、まだ鋼の性質が十分理解されておらず、旋盤作業に適した刃物も模索が続きました。そんな中で、石切場の石ノミを使うと良い事が知られるようになりました。特にドイツ製の石ノミが流用されたことから、ドイツ語の石ノミを表わす言葉である「バイト」（バイトは複数形、単数形ではビット）が自然に旋盤の刃物をさす言葉として定着したのではないかというものです。
　ちなみに、コンピュータの「バイト」も同じ語源、石ノミだと言われています。コンピュータの記憶容量やデータの大きさを表す最小単位をビット（bit）容量をバイト（byt）と呼んでいますね。
　こうした物の名称は、その語源を調べてみると発展の歴史がかいま見られて、なかなかおもしろいものです。

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６、切削条件

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１）主軸回転数
　主軸の回転数は、切削速度、使用するバイトの材質や形状、加工する材料の材質、加工方法により決定します。
切削速度とは、切削している部分の周速度(この場合刃先と材料の相対速度)のことをいいます。
主軸回転数と切削速度の関係は以下の式で表されます。
Ｎ＝1000Ｖ／(πＤ) Ｎ：主軸回転数(rpm)　Ｖ：切削速度(m/min)　Ｄ：工作物の直径(mm)
　具体的な切削速度は、機械工作便覧などに示されています。しかしこの値は生産効率を上げることを追求したデータです。金工室で加工を行う場合には、生産効率より安全を優先するため、半分程度の切削速度を適用します。また最高回転数は1000rpm以下で使用してください。
　ハイスのバイトでステンレス（SUS）・銅（Cu）を切削する場合の切削速度はＶ＝25(m/min)、アルミ（Al）・黄銅（BS）の切削速度はＶ＝50(m/min)として、式3-1から回転数を求めます。求めた値を表3-1に示します。
　例えば外径80mmのSUSを切削する場合、表3-1より100rpmとなります。もし旋盤の回転数に100rpmがない場合は、その回転数より低い側の回転数で近い値を選択します。
　ねじ切り加工、突切り加工、Ｏリング溝加工、へールバイト(図 バイトの種類参照)による加工の場合はこの値の半分以下にしなければなりません。

材料名
SUS・Cu
Ａl・BS

外径(mm)
回転数(rpm)
回転数(rpm)

１０
８００
１６００

２０
４００
８００

３０
２６０
５２０

４０
２００
４００

５０
１６０
３２０

６０
１３０
２６０

８０
１００
２００

１００
８０
１６０

１４０
６０
１２０

１９０
４２
８４

２５０
３０
６０

注意事項：シャンク部分と刃先の間にバネ構造のあるものをヘールバイトと言い、これを使う場合は回転数を極力遅くします。ネジ切りバイト、突っ切りバイト、面取バイトなどはヘールバイトにすると加工面がたいへん綺麗に仕上がることから、金工室ではこれらの作業にヘールバイトを用いるよう指導しています。

２）切込み量
　切込み量とは,１回で削る深さのことです。
　外周切削で荒削りの場合は2mm以下、仕上げ削りは0.5mm以下にしてください。
３）送り量
　旋盤加工の送り量とは、工作物１回転当たりのバイトの移動量です。送り量が大きければ、加工時間は短くなりますが、切削した表面は粗くなり、小さければ滑らかになります。表面粗さは図3-12に示すように、バイトの刃先半径(ノーズＲ)と送り量により決まります。
　荒削りの場合は１回転当たり0.2mm以下、仕上げ削りでは0.1mm以下にしてください。

４）切削剤
　切削剤とは、バイト刃先の冷却と潤滑をするためのものです。切削剤には水溶性のものと油性のものがあり、水溶性切削剤は冷却性能が高く、油性切削剤は潤滑性能が高いのが特徴です。冷却の効果としては、摩擦熱による刃物の温度上昇を防ぐことで、刃先の軟化を原因とする損傷を抑えたり、材料の組織や形状の変形を抑えたりすることができます。潤滑の効果としては、摩擦熱の発生を減少させたり、切屑をスムーズに排出させたりすることができます。
金工室では、材料によって切削剤を次のように使い分けています。
　樹脂の場合は水溶性切削剤：アルファクールES（出光興産）
　銅・ステンレスの場合は油性切削剤： Bluebe（輸入元：FUJI BC ENGINEERING）
　アルミの場合は条件により水溶性切削剤と油性切削剤を使い分けます。
　快削黄銅（真鍮丸棒）の場合は切削剤を使用しません。

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コラム・・・

ノーズ半径の効能

　バイトの刃先には必ずノーズ半径があります。このノーズ半径、段付き加工の時、角にノーズ半径分の肉が残ってとても不都合なのに、どうしてこんなＲを付けているのでしょうか？
　一つはノーズ半径を大きく取れば加工面荒さが改善されるのですが、それ以外に積極的な効能がるのでしょうか？
　実は、ノーズ半径があるからこそ、バイトの刃先寿命がある程度計算できる・・・バイト寿命を管理できるのです。
　もし、ノーズ半径が無かったとすると、バイト刃先の温度上昇を限界以下に抑えることが難しく、切削条件に対する工具寿命が相関関係を持たなくなってしまいます。その理由は、先端のノーズ半径が、刃先に発生する摩擦熱の拡散速度を上げるこのに大きく寄与しているからです。温度解析に自信のある方は一度計算してみて下さい。劇的な変化があります。
　スローアウェイ方式の旋盤用チップはノーズ半径が正確に作られています。これはＮＣ加工による形状誤差を減らすためのもので、0.4mmや0.8mmが一般的です。

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７、旋盤使用上の注意

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1. 寸法を測定するときは必ず回転を止めてから行ってください。また刃物に身体が触れないように注意してください。
2. 実習用旋盤の内爪チャックは直径70mm以上、外爪チャックでは直径180mm以上の材料をつかんではいけません。これより大きな材料をつかむと爪が外れて飛び出すなどして大変危険です。
3. チャックハンドルを緩めるときは、腰を据えてハンドルを軽く手でたたいて緩めてください。ハンドルを握ったまま思い切り力を加えると手が滑ったり、勢い余って体のバランスを崩したりして危険ですので注意してください。
4. 常に機械が発する音の変化に注意してください。機械に何か異常が生じると それまでとは異なった音がします。音が変化したら直ちに機械を止めて技術職員に申し出てください。
   ねじ切り作業の場合、刃物の移動速度は通常の切削作業の１０倍以上になります。充分に回転を落とした上で作業してください。
5. エアガンで切屑を除去する場合、切屑が跳ね返り目に入る危険がありますので保護メガネをかけて行ってください。また、人が近くにいる所では行わないようにしてください。
6. フットブレーキで機械を停止した場合は、必ず起動レバー(主軸の起動スイッチ)を停止の位置に戻してください。
   注意事項：フットブレーキを踏んだら回転を止めることができるのは容易に想像できますが、ブレーキを離したらどうなるかは各機械によって異なります。ワシノの汎用旋盤はブレーキを離しても再び回転するためには改めて回転スイッチを「正」あるいは「逆」にいれなければなりません。しかし、エグロ旋盤はブレーキを離すと再び回転します。使ったことのない機械を使うときは、各レバーやスイッチ等の動作を一通り試してみることが大切です。
7. 作業終了後の掃除や加工途中に寸法を測定する時は、不用意にスイッチが入っても主軸が回転しないように本体電源を落とし、主軸のギアをニュートラルにしてください。
8. 主軸台の上にむやみに工具等を置かないようにしてください。回転中にそれらが落下すると大変危険です。

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鋳鉄の熱疲労強度に及ぼす基地組織の影響

Effect of Matrix Structure on the Thermal Fatigue Strength of Cast Iron

１.緒言
　鋳鉄はエンジン部品、油圧機器部品および工作機械部品などに多用されており、要求品質としては、薄肉化するとともに、高温強度の向上も必要となっている。こういった繰り返し熱負荷に長時間さらされる部品の強化方法を開発する上で、熱疲労特性の解明が重要であり、現在までに鋳鉄の熱疲労特性に関する研究は多く報告されている。しかし、機械的性質に影響を及ぼす大きな要因として挙げられる黒鉛形状や基地組織について系統的な解明を行った報告はあまりない。そこで著者らは、基地組織、黒鉛形状が熱疲労特性に及ぼす影響を明らかにしてきた。次の段階として本研究では、このことをふまえた上で熱疲労強度に基地組織が寄与する影響を明確にすることを目的として実施した。

２.実験方法
　基地組織の違いによる熱疲労強度への影響を調べるために、供試試料として、JIS規格に基づきFC250相当の片状黒鉛鋳鉄(以後、この試験片をFC_Pと略して表す)｡Cr、Mo、Cuを添加した低合金片状黒鉛鋳鉄(以後、FC_CrMoCu)。それと、レーザー焼入れを行い、一部組織をマルテンサイト化するための片状黒鉛鋳鉄（FC250相当）を溶製した。それぞれの試料における化学分析値をTable1に示した。また、試料は熱疲労強度に及ぼす基地組織の影響を調べるために、初期の基地組織をパーライト基地で統一する必要がある。そこで試料を全てパーライト基地にするために、焼ならし（1173Kで2時間保持後、空冷）を行った。

　この試料を、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドを模した形状に機械加工し試験片とした。　本実験で考案した熱疲労試験片の形状をFig.1に示す。二つの穴はそれぞれ吸気、排気ポートを想定している。また、レーザー焼入れを行った試験片については、ポート間のオレンジ色の帯の部分にレーザーを照射した。レーザー照射は20mm/sと22mm/sの2水準とし、それぞれ以後FC_L-1、FC_L-2と略して表す。

　試験条件は電気抵抗炉にて1473Ｋに加熱しておいた黒鉛粒中に熱疲労試験片を埋め込み、ポート間（以後試験面）を共析変態以上の1073Ｋに昇温し、保持（30ｓ）する。その後、空冷にて373Kまで冷却、保持（30ｓ）し、この加熱冷却サイクルを繰り返し、熱疲労を負荷する。この条件にて、試験面に発生した亀裂の評価として、亀裂発生、亀裂進展、亀裂ポート間貫通の各段階ごとに、光学顕微鏡監察に寄る組織観察を行う。また、定量的評価として亀裂面積率の測定を行った。
　亀裂面積率の測定方法として、まず定義された測定部分（ポート間2.88mm×5mm）を3分割して50倍の顕微鏡組織写真を撮影する。次に画像処理装置にて2値化（黒鉛と亀裂を黒、基地組織を白として認識）して黒鉛と亀裂の面積率を求める。そして、試験前の顕微鏡組織写真で同様の画像処理し、黒鉛のみの面積率を求めておき、この数値を引くことで亀裂面積率を算出する。以上により熱疲労亀裂の発生と進展を評価検討する。

３． 実験結果および考察
３．１　亀裂発生に対するパーライト組織の効果
　鋳鉄の熱疲労強度に及ぼす基地組織の影響を調べる上で、まず片状黒鉛鋳鉄でパーライト組織の試験片（FC_P）と低合金を添加し、パーライト組織をより強化した試験片（FC_CrMoCu）について熱疲労試験を行い、比較検討した。その結果、FC_P試験片においては、60サイクル付近で黒鉛と基地組織の界面部分に初期亀裂が発生した。その後、片状黒鉛に沿うように亀裂が進展していき、110サイクルでポート間の亀裂貫通に至った。FC_CrMoCu試験片では、120サイクル付近で初期亀裂の発生が観察できた。そして400サイクルでポート間を亀裂が貫通した。この実験結果より、FC_CrMoCu試験片がFC_P試験片と比較し熱疲労寿命が長くなった理由としてパーライト組織の分解速度の違いに着目し、考察した。
　鋳鉄中のパーライトは、共析温度で約0.6%～0.7%のCを固溶していたγ鉄が、0.02%以下のCしか固溶しないα鉄に変態するときに、その過剰なγ鉄中のCがセメンタイトとしてα鉄と同時にラメラ状に析出した組織である。そのため、共晶セメンタイトを安定化する元素はこの場合のセメンタイト（共析セメンタイト）をも安定化することになる。その代表例としてCr，V，Mo，Mn，N，W等の元素がある。FC_CrMoCu試験片はそのセメンタイト安定化元素であるCrやMo、またMnとCuといった共存することでパーライトを安定化させる元素を多く含有させた試験片である。Fig.2にパーライト組織が分解されていった速度をグラフ化したものを示す。

図より、明らかにFC_P試験片の方が早い段階でパーライト組織が分解していることがわかる。それに比べ、FC_CrMoCu試験片では120サイクル付近までパーライト組織が分解されずに残っていることが確認できた。FC_P試験片では60サイクル付近FC_CrMoCu試験片では120サイクル付近でパーライト組織がほぼ分解されていることがわかったが、これは熱疲労試験の結果より、それぞれの試験片における初期亀裂発生サイクルと一致する。このことにより、パーライト組織の分解速度の違いが初期亀裂の発生サイクルを遅らせ、結果的に熱疲労寿命の向上に寄与したと考えられる。
　また、Fig.3にFC_P試験片、FC_CrMoCu試験片におけるパーライトラメラの様子を示した。図より明らかにパーライトラメラがFC_CrMoCu試験片の方が緻密な層を成していることがわかる。このパーライトラメラの緻密さの違いもパーライト分解速度に影響を及ぼし、しいては熱疲労寿命の長さの違いにも影響したと考えられる。

３．２　亀裂進展に及ぼすレーザー焼入れの影響
　次にレーザー焼入れを行った試験片(FC_L-1試験片、FC_L-2試験片)の熱疲労試験を行った。この実験により、レーザー焼入れを行い一部組織をマルテンサイト化したことによる熱疲労強度への影響を、FC_P試験片の試験結果と比較することによって検討した。その結果、FC_L-1試験片においては初期亀裂が70サイクル付近で発生した。そして350サイクルにかけて、レーザー焼入れ影響部及びそうでない部分の亀裂が、それぞれ独立した形で連結し成長していく。その間、レーザー焼入れ影響部で発生、成長した亀裂は焼入れの影響を受けていない基地組織の部分で亀裂の成長が止まっていた。また同じようにレーザーの影響を受けていない部分で発生、成長した亀裂も、レーザー影響部まで亀裂がさしかかると、進展が止まっていた。その後、455サイクルにおいてレーザー影響部の亀裂と、ポート周辺からの亀裂が連結し亀裂貫通にいたった。FC_L-2試験片においてもFC_L-1試験片と同様に、70サイクル付近で初期亀裂が発生する。そして、215サイクルにかけてレーザー影響部とそうでない部分の亀裂が独立した形で連結、成長していく。この際、やはりFC_L-1試験片と同様にレーザー影響部と元の基地組織との界面で亀裂の進展が止まることが確認された。そして最終的に326サイクルにおいて、レーザー影響部とそうでない部分での亀裂が連結し亀裂貫通に至った。この実験結果よりFC_L-1、FC_L-2試験片がFC_P試験片よりも熱疲労寿命が向上した理由として、亀裂進展の様子が違うことがあげられる。
　Fig.4に亀裂面積率の測定結果のグラフを示した。グラフより、レーザー焼入れを行った試験片の共通の特徴としてFC_L-1試験片においては、250サイクル～320サイクル付近で、FC_L-2試験片においては120サイクル～220サイクル付近で亀裂面積率の増加が一時的に止まっていることがわかる。このように、レーザー焼入れを行ったことにより、レーザー焼入れ部と元の基地組織との界面において、亀裂の進展が一時的に止まった事が熱疲労寿命の向上に寄与したと考えられる。

３．３　熱疲労寿命に及ぼす黒鉛と基地組織の影響
　熱疲労試験において発生した亀裂が、黒鉛部分を通り進展しているのか、それとも基地組織を通り進展しているのかを調べることにより、各試験片における熱疲労寿命に及ぼす黒鉛と基地組織の影響を考察した。
　Fig.5にFC_P試験片とFC_CrMoCu試験片における黒鉛が亀裂進展に関与した割合を表したグラフを示す。数字が黒鉛を通り亀裂が進展した割合であるが、まずFC_P試験片においては亀裂はほぼ黒鉛を通り、ポート間の亀裂貫通にいたっていることがわかる。それに比べ、FC_CrMoCu試験片では初期亀裂、亀裂進展の途中まではFC_P試験片と同様に黒鉛を多く通り亀裂が進展しているが、亀裂面積率がFC_P試験片における熱疲労寿命を超えたあたりから、基地組織中を亀裂が進展していったことがわかる。このことにより、FC_CrMoCu試験片では黒鉛に沿った形で一気にポート間を亀裂貫通に至ったのではなく、まず試験面全体に黒鉛の関与した短めの亀裂が発生し、その後徐々に基地組織中を亀裂が進展し貫通に至ったと考えられる。つまり、熱疲労試験の初期段階では、亀裂が進展しやすい黒鉛界面に亀裂が発生し、近くにある亀裂同士が連結する。しかし、基地組織中を亀裂が進展しにくかったため、試験面全体の黒鉛の部分にだけ短めの亀裂が多く発生することになる。そしてその後、熱疲労試験を繰り返し行うことで基地組織にも亀裂が進展し亀裂貫通に至るのだが、結果的にポート間を亀裂が貫通するまでに、多くの熱疲労サイクルを要することになる。このことにより、FC_CrMoCu試験片においては、Cr，Cu，Moを添加したことによるパーライト組織の強化が熱疲労寿命向上に効果を発揮したと考えられる。

４．結言
　以上の結果をまとめると次の通りである。
（１）球状黒鉛鋳鉄溶湯で、Si濃度が均一に高まってもチャンキー黒鉛は生成しにくい。
（２）部分的に不均一なSi濃度ができることによってチャンキー黒鉛が生成する。チャンキー黒鉛の生成領域のSi濃度は球状黒鉛のそれの数倍で、7～8mass%程度と推定される。
（３）チャンキー黒鉛はその生成領域において球状黒鉛が存在し、高い球状化能を維持する一方で、連続性を有する黒鉛として生成する。
（４）チャンキー黒鉛の生成は、凝固速度と成長速度のバランスで説明できる。両速度のバランスが取れているときは球状黒鉛として成長し、凝固速度が大きくなって成長速度を大きく上回ると黒鉛成長が間に合わなくなり、球状で生成した黒鉛が激しく枝分かれをして、連続性を有するチャンキー黒鉛として生成する。

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弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

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弊社は各領域に供給できる内容は：

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（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  http://www.tool-tool.com  for more info.

 

鋳鉄の熱疲労強度に及ぼす基地組織の影響

Effect of Matrix Structure on the Thermal Fatigue Strength of Cast Iron

１.緒言
　鋳鉄はエンジン部品、油圧機器部品および工作機械部品などに多用されており、要求品質としては、薄肉化するとともに、高温強度の向上も必要となっている。こういった繰り返し熱負荷に長時間さらされる部品の強化方法を開発する上で、熱疲労特性の解明が重要であり、現在までに鋳鉄の熱疲労特性に関する研究は多く報告されている。しかし、機械的性質に影響を及ぼす大きな要因として挙げられる黒鉛形状や基地組織について系統的な解明を行った報告はあまりない。そこで著者らは、基地組織、黒鉛形状が熱疲労特性に及ぼす影響を明らかにしてきた。次の段階として本研究では、このことをふまえた上で熱疲労強度に基地組織が寄与する影響を明確にすることを目的として実施した。

２.実験方法
　基地組織の違いによる熱疲労強度への影響を調べるために、供試試料として、JIS規格に基づきFC250相当の片状黒鉛鋳鉄(以後、この試験片をFC_Pと略して表す)｡Cr、Mo、Cuを添加した低合金片状黒鉛鋳鉄(以後、FC_CrMoCu)。それと、レーザー焼入れを行い、一部組織をマルテンサイト化するための片状黒鉛鋳鉄（FC250相当）を溶製した。それぞれの試料における化学分析値をTable1に示した。また、試料は熱疲労強度に及ぼす基地組織の影響を調べるために、初期の基地組織をパーライト基地で統一する必要がある。そこで試料を全てパーライト基地にするために、焼ならし（1173Kで2時間保持後、空冷）を行った。

　この試料を、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドを模した形状に機械加工し試験片とした。　本実験で考案した熱疲労試験片の形状をFig.1に示す。二つの穴はそれぞれ吸気、排気ポートを想定している。また、レーザー焼入れを行った試験片については、ポート間のオレンジ色の帯の部分にレーザーを照射した。レーザー照射は20mm/sと22mm/sの2水準とし、それぞれ以後FC_L-1、FC_L-2と略して表す。

　試験条件は電気抵抗炉にて1473Ｋに加熱しておいた黒鉛粒中に熱疲労試験片を埋め込み、ポート間（以後試験面）を共析変態以上の1073Ｋに昇温し、保持（30ｓ）する。その後、空冷にて373Kまで冷却、保持（30ｓ）し、この加熱冷却サイクルを繰り返し、熱疲労を負荷する。この条件にて、試験面に発生した亀裂の評価として、亀裂発生、亀裂進展、亀裂ポート間貫通の各段階ごとに、光学顕微鏡監察に寄る組織観察を行う。また、定量的評価として亀裂面積率の測定を行った。
　亀裂面積率の測定方法として、まず定義された測定部分（ポート間2.88mm×5mm）を3分割して50倍の顕微鏡組織写真を撮影する。次に画像処理装置にて2値化（黒鉛と亀裂を黒、基地組織を白として認識）して黒鉛と亀裂の面積率を求める。そして、試験前の顕微鏡組織写真で同様の画像処理し、黒鉛のみの面積率を求めておき、この数値を引くことで亀裂面積率を算出する。以上により熱疲労亀裂の発生と進展を評価検討する。

３． 実験結果および考察
３．１　亀裂発生に対するパーライト組織の効果
　鋳鉄の熱疲労強度に及ぼす基地組織の影響を調べる上で、まず片状黒鉛鋳鉄でパーライト組織の試験片（FC_P）と低合金を添加し、パーライト組織をより強化した試験片（FC_CrMoCu）について熱疲労試験を行い、比較検討した。その結果、FC_P試験片においては、60サイクル付近で黒鉛と基地組織の界面部分に初期亀裂が発生した。その後、片状黒鉛に沿うように亀裂が進展していき、110サイクルでポート間の亀裂貫通に至った。FC_CrMoCu試験片では、120サイクル付近で初期亀裂の発生が観察できた。そして400サイクルでポート間を亀裂が貫通した。この実験結果より、FC_CrMoCu試験片がFC_P試験片と比較し熱疲労寿命が長くなった理由としてパーライト組織の分解速度の違いに着目し、考察した。
　鋳鉄中のパーライトは、共析温度で約0.6%～0.7%のCを固溶していたγ鉄が、0.02%以下のCしか固溶しないα鉄に変態するときに、その過剰なγ鉄中のCがセメンタイトとしてα鉄と同時にラメラ状に析出した組織である。そのため、共晶セメンタイトを安定化する元素はこの場合のセメンタイト（共析セメンタイト）をも安定化することになる。その代表例としてCr，V，Mo，Mn，N，W等の元素がある。FC_CrMoCu試験片はそのセメンタイト安定化元素であるCrやMo、またMnとCuといった共存することでパーライトを安定化させる元素を多く含有させた試験片である。Fig.2にパーライト組織が分解されていった速度をグラフ化したものを示す。

図より、明らかにFC_P試験片の方が早い段階でパーライト組織が分解していることがわかる。それに比べ、FC_CrMoCu試験片では120サイクル付近までパーライト組織が分解されずに残っていることが確認できた。FC_P試験片では60サイクル付近FC_CrMoCu試験片では120サイクル付近でパーライト組織がほぼ分解されていることがわかったが、これは熱疲労試験の結果より、それぞれの試験片における初期亀裂発生サイクルと一致する。このことにより、パーライト組織の分解速度の違いが初期亀裂の発生サイクルを遅らせ、結果的に熱疲労寿命の向上に寄与したと考えられる。
　また、Fig.3にFC_P試験片、FC_CrMoCu試験片におけるパーライトラメラの様子を示した。図より明らかにパーライトラメラがFC_CrMoCu試験片の方が緻密な層を成していることがわかる。このパーライトラメラの緻密さの違いもパーライト分解速度に影響を及ぼし、しいては熱疲労寿命の長さの違いにも影響したと考えられる。

３．２　亀裂進展に及ぼすレーザー焼入れの影響
　次にレーザー焼入れを行った試験片(FC_L-1試験片、FC_L-2試験片)の熱疲労試験を行った。この実験により、レーザー焼入れを行い一部組織をマルテンサイト化したことによる熱疲労強度への影響を、FC_P試験片の試験結果と比較することによって検討した。その結果、FC_L-1試験片においては初期亀裂が70サイクル付近で発生した。そして350サイクルにかけて、レーザー焼入れ影響部及びそうでない部分の亀裂が、それぞれ独立した形で連結し成長していく。その間、レーザー焼入れ影響部で発生、成長した亀裂は焼入れの影響を受けていない基地組織の部分で亀裂の成長が止まっていた。また同じようにレーザーの影響を受けていない部分で発生、成長した亀裂も、レーザー影響部まで亀裂がさしかかると、進展が止まっていた。その後、455サイクルにおいてレーザー影響部の亀裂と、ポート周辺からの亀裂が連結し亀裂貫通にいたった。FC_L-2試験片においてもFC_L-1試験片と同様に、70サイクル付近で初期亀裂が発生する。そして、215サイクルにかけてレーザー影響部とそうでない部分の亀裂が独立した形で連結、成長していく。この際、やはりFC_L-1試験片と同様にレーザー影響部と元の基地組織との界面で亀裂の進展が止まることが確認された。そして最終的に326サイクルにおいて、レーザー影響部とそうでない部分での亀裂が連結し亀裂貫通に至った。この実験結果よりFC_L-1、FC_L-2試験片がFC_P試験片よりも熱疲労寿命が向上した理由として、亀裂進展の様子が違うことがあげられる。
　Fig.4に亀裂面積率の測定結果のグラフを示した。グラフより、レーザー焼入れを行った試験片の共通の特徴としてFC_L-1試験片においては、250サイクル～320サイクル付近で、FC_L-2試験片においては120サイクル～220サイクル付近で亀裂面積率の増加が一時的に止まっていることがわかる。このように、レーザー焼入れを行ったことにより、レーザー焼入れ部と元の基地組織との界面において、亀裂の進展が一時的に止まった事が熱疲労寿命の向上に寄与したと考えられる。

３．３　熱疲労寿命に及ぼす黒鉛と基地組織の影響
　熱疲労試験において発生した亀裂が、黒鉛部分を通り進展しているのか、それとも基地組織を通り進展しているのかを調べることにより、各試験片における熱疲労寿命に及ぼす黒鉛と基地組織の影響を考察した。
　Fig.5にFC_P試験片とFC_CrMoCu試験片における黒鉛が亀裂進展に関与した割合を表したグラフを示す。数字が黒鉛を通り亀裂が進展した割合であるが、まずFC_P試験片においては亀裂はほぼ黒鉛を通り、ポート間の亀裂貫通にいたっていることがわかる。それに比べ、FC_CrMoCu試験片では初期亀裂、亀裂進展の途中まではFC_P試験片と同様に黒鉛を多く通り亀裂が進展しているが、亀裂面積率がFC_P試験片における熱疲労寿命を超えたあたりから、基地組織中を亀裂が進展していったことがわかる。このことにより、FC_CrMoCu試験片では黒鉛に沿った形で一気にポート間を亀裂貫通に至ったのではなく、まず試験面全体に黒鉛の関与した短めの亀裂が発生し、その後徐々に基地組織中を亀裂が進展し貫通に至ったと考えられる。つまり、熱疲労試験の初期段階では、亀裂が進展しやすい黒鉛界面に亀裂が発生し、近くにある亀裂同士が連結する。しかし、基地組織中を亀裂が進展しにくかったため、試験面全体の黒鉛の部分にだけ短めの亀裂が多く発生することになる。そしてその後、熱疲労試験を繰り返し行うことで基地組織にも亀裂が進展し亀裂貫通に至るのだが、結果的にポート間を亀裂が貫通するまでに、多くの熱疲労サイクルを要することになる。このことにより、FC_CrMoCu試験片においては、Cr，Cu，Moを添加したことによるパーライト組織の強化が熱疲労寿命向上に効果を発揮したと考えられる。

４．結言
　以上の結果をまとめると次の通りである。
（１）球状黒鉛鋳鉄溶湯で、Si濃度が均一に高まってもチャンキー黒鉛は生成しにくい。
（２）部分的に不均一なSi濃度ができることによってチャンキー黒鉛が生成する。チャンキー黒鉛の生成領域のSi濃度は球状黒鉛のそれの数倍で、7～8mass%程度と推定される。
（３）チャンキー黒鉛はその生成領域において球状黒鉛が存在し、高い球状化能を維持する一方で、連続性を有する黒鉛として生成する。
（４）チャンキー黒鉛の生成は、凝固速度と成長速度のバランスで説明できる。両速度のバランスが取れているときは球状黒鉛として成長し、凝固速度が大きくなって成長速度を大きく上回ると黒鉛成長が間に合わなくなり、球状で生成した黒鉛が激しく枝分かれをして、連続性を有するチャンキー黒鉛として生成する。

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熱間金型用鋼（SKD61）の熱疲労特性に及ぼす微粒子ピーニングの効果 www.tool-tool.com

36 神奈川県産業技術センター研究報告No.13／2007
熱間金型用鋼（SKD61）の熱疲労特性に及ぼす
微粒子ピーニングの効果
材料技術部 構造材料チーム 高 木 眞 一
材料加工チーム 薩 田 寿 隆
構造材料チーム 佐 野 明 彦
熊 谷 正 夫
熱間金型用鋼（SKD61）の熱疲労き裂の発生と成長挙動に及ぼす微粒子ピーニング処理の影響を評価した。843K
への加熱と373K への冷却を2000 サイクル繰り返す熱疲労試験を施した結果，微粒子ピーニング処理した試料の熱
疲労き裂の発生頻度は未処理材と比較して明らかに減少していた。また，これと同様に微粒子ピーニング処理後にラ
ジカル窒化処理を施した試料も優れた熱疲労特性を示した。微粒子ピーニング処理を施した試料を透過型電子顕微鏡
を用いて観察した結果，表面近傍には結晶粒径が100nm 未満のナノ結晶組織が生成しており，843K での焼鈍あるい
はラジカル窒化処理後も結晶粒径が100nm 前後の超微細粒組織を維持していた。このようなミクロ組織の微細化が
熱疲労き裂の発生と成長を抑制したと考えられる。
キーワード：ナノ結晶，ショットピーニング，ヒートチェック，ヒートクラック，ダイカスト
１ はじめに
微粒子ピーニング処理は，直径数十ミクロン程度の微粒
子を200m/sec 程度の高速で投射する一種のショットピー
ニング加工である。粒子径が小さいことに起因して，多段，
多方向，非同期の大歪み加工が表面近傍に集中して起こる
ために，表面近傍にナノ結晶組織が生成することが報告さ
れている1)2)。このような強加工によって生成されるナノ
結晶組織は約873K まで粗大化することなく維持されると
いう特徴を示すことから1)2)，温間域に曝される金型の寿
命向上に有効であると予想される。そこで，本研究では，
アルミダイカスト用金型に用いられる熱間金型用鋼
（SKD61）の熱疲労特性に及ぼす微粒子ピーニング処理の
効果について評価した結果を報告する。
２ 実験方法
実験には焼入れ焼戻しによりHRC48 の硬さに調整した
SKD61 鋼を用いた。これを図１に示すような円盤状試験
片に加工した。微粒子ピーニング処理は円盤状試験片の盤
面に対して吸引式のショットピーニング装置を用いて表1
に示す条件で実施した。吸引式ショットピーニング装置と
は，圧縮空気による吸引力により粒子タンク内の粒子を吸
引して噴射する方式の装置である。ショットピーニングの
強さを表すアークハイト3)は0.14mmN であった。また，
微粒子ピーニングに引き続き，ラジカル窒化処理を施した
試料も準備した。ラジカル窒化とは，イオン密度の低い低
エネルギープラズマを発生させ，活性な窒素（ラジカル
種）により窒化する手法であり，従来のイオン窒化と比較
してスパッタリングによる表面損傷や表面での化合物層の
生成がないことを特徴とする。
熱疲労試験は，873K に加熱した鋼製ブロックを試験片
の盤面全体に押しつけて表面を加熱した後，直ちに373K
の湯に漬けて冷却させる熱サイクルを試料に加えて実施し
た4)。これにより試験片表面は160sec の間に843K にまで
加熱された後，15sec 間で373K に冷却される。このサイ
クルを2000 回繰り返した後，表面からのき裂の発生状況
を評価した。すなわち，熱疲労特性試験を終了した試験片
の中心から半径方向に沿って断面のミクロ組織を観察し，
き裂の数および各き裂の深さを計測した。
３ 結 果
図２に熱疲労試験後のき裂の分布状況を示す。横軸には
き裂の深さを，縦軸には試験片の半径方向に沿った単位長
20 φ58
熱疲労特性評価面
M8ネジ深10
図１ 試験片の形状
表１ 微粒子ピーニング条件
45 0.14
アークハイト
粒子材質(mmN)
硬さ
HV
平均粒子径
(μm) 噴射方式
圧縮空気圧
(MPa)
炭素鋼700 吸引式0.4
神奈川県産業技術センター研究報告No.13／2007 37
さ当たりのき裂の数を示す。図のように未処理材と比較し
て，微粒子ピーニングを施した場合の方が，き裂の数，深
さ共に減少している。この傾向はラジカル窒化処理を施し
た場合でも共通である。
図３は，微粒子ピーニングによって熱疲労き裂が減少す
る理由を考察するために，透過型電子顕微鏡（TEM）に
より表面近傍のミクロ組織を観察した結果である。図３
(a)の明視野像に示すように表面近傍には微粒子ピーニン
グによって塑性流動した様子が観察される。この領域の電
子線回折図形（図３(b)）がbcc 構造を反映したリング状
の形状を示すことからこの領域がランダムな結晶方位分布
を持つ多数の結晶粒で構成されていることが判明した。さ
らに，暗視野像（図３(c)）より表面近傍に結晶粒径が
100nm 未満のナノ結晶組織が形成されていることがわか
る。微粒子ピーニングに引き続いて熱疲労試験と同様の
843K での焼鈍処理を施した場合，あるいはラジカル窒化
処理を施した場合の暗視野像を図４(a)および図４(b)に
各々示す。いずれの試料も焼鈍あるいは窒化処理時の加熱
により，結晶粒径が若干粗大化しているものの結晶粒径が
100nm 前後の超微細粒組織を維持している。これらのこ
とから，微粒子ピーニングにより表面近傍の結晶粒径が微
細化したために熱疲労き裂の発生と成長が抑制され優れた
熱疲労特性を示したものと推測される。
図５に微粒子ピーニング処理を施した試料の熱疲労試験
後の断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す。2000
回の熱サイクルを経た後にもかかわらず，表面近傍には微
粒子ピーニングによって形成されたと思われる塑性流動が
観察される。このことも熱疲労試験中も微粒子ピーニング
による微細組織が粗大化することなく維持されたために，
熱疲労き裂の生成が抑制されたことを示唆している。なお，
熱疲労試験により表面に酸化皮膜（Fe3O4）が生成するこ
とが判明しているが，この酸化皮膜はFe 原子の外方拡散
によって外側に成長する酸化膜であり，微粒子ピーニング
による微細組織が酸化皮膜の生成により消失することなく
維持されたものと推測している。
４ まとめ
アルミダイカスト用金型に用いられる熱間金型用鋼
（SKD61）の熱疲労特性に及ぼす微粒子ピーニング処理の
効果について評価したところ，微粒子ピーニング処理に
よって熱疲労き裂の発生と成長が大幅に抑制されることが
判明した。これは微粒子ピーニングによって表面近傍にナ
ノ結晶組織が形成され，2000サイクルの熱疲労試験中も結
晶粒径が顕著に粗大化することなく維持されるためにき裂
の発生と成長が抑制されたと考えられる。
文 献
1) 高木眞一，熊谷正夫，小沼誠司，伊藤裕子，下平英
二；鉄と鋼，92，318(2006)．
2) 戸高義一，梅本 実；日本金属学会誌，67，690
(2003)．
3) ショットピーニング技術協会；“金属疲労とショット
ピーニング”，現代工学社，p.114(2005)．
4) 日原政彦；“ダイカスト用金型の寿命対策”，日刊工業
新聞社，p.19(2003)．
a 表面表面
b
c
200nm 200nm
図３ 微粒子ピーニング処理した試料の表面近傍のミクロ組織
a)明視野像．b)制限視野回折図形．c)暗視野像．
200nm 200nm
a 表面b 表面
図４ 微粒子ピーニング処理後焼鈍あるいはラジカル窒化処理
を施した場合の結晶粒径の変化（暗視野像）
a)843K 焼鈍材．b)ラジカル窒化処理材
5μm
酸化皮膜（Fe3O4)
図５ 熱疲労試験後のミクロ組織
（微粒子ピーニング処理材）
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
熱疲労き裂深さ(μm)
1mmあたりのき裂の個数
未処理
微粒子ピーニング+ラジカル窒化
微粒子ピーニング
図２ 熱疲労試験後のき裂分布

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歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com http://www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

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ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  http://www.tool-tool.com  for more info.

 

熱間金型用鋼（SKD61）の熱疲労特性に及ぼす微粒子ピーニングの効果 www.tool-tool.com

36 神奈川県産業技術センター研究報告No.13／2007
熱間金型用鋼（SKD61）の熱疲労特性に及ぼす
微粒子ピーニングの効果
材料技術部 構造材料チーム 高 木 眞 一
材料加工チーム 薩 田 寿 隆
構造材料チーム 佐 野 明 彦
熊 谷 正 夫
熱間金型用鋼（SKD61）の熱疲労き裂の発生と成長挙動に及ぼす微粒子ピーニング処理の影響を評価した。843K
への加熱と373K への冷却を2000 サイクル繰り返す熱疲労試験を施した結果，微粒子ピーニング処理した試料の熱
疲労き裂の発生頻度は未処理材と比較して明らかに減少していた。また，これと同様に微粒子ピーニング処理後にラ
ジカル窒化処理を施した試料も優れた熱疲労特性を示した。微粒子ピーニング処理を施した試料を透過型電子顕微鏡
を用いて観察した結果，表面近傍には結晶粒径が100nm 未満のナノ結晶組織が生成しており，843K での焼鈍あるい
はラジカル窒化処理後も結晶粒径が100nm 前後の超微細粒組織を維持していた。このようなミクロ組織の微細化が
熱疲労き裂の発生と成長を抑制したと考えられる。
キーワード：ナノ結晶，ショットピーニング，ヒートチェック，ヒートクラック，ダイカスト
１ はじめに
微粒子ピーニング処理は，直径数十ミクロン程度の微粒
子を200m/sec 程度の高速で投射する一種のショットピー
ニング加工である。粒子径が小さいことに起因して，多段，
多方向，非同期の大歪み加工が表面近傍に集中して起こる
ために，表面近傍にナノ結晶組織が生成することが報告さ
れている1)2)。このような強加工によって生成されるナノ
結晶組織は約873K まで粗大化することなく維持されると
いう特徴を示すことから1)2)，温間域に曝される金型の寿
命向上に有効であると予想される。そこで，本研究では，
アルミダイカスト用金型に用いられる熱間金型用鋼
（SKD61）の熱疲労特性に及ぼす微粒子ピーニング処理の
効果について評価した結果を報告する。
２ 実験方法
実験には焼入れ焼戻しによりHRC48 の硬さに調整した
SKD61 鋼を用いた。これを図１に示すような円盤状試験
片に加工した。微粒子ピーニング処理は円盤状試験片の盤
面に対して吸引式のショットピーニング装置を用いて表1
に示す条件で実施した。吸引式ショットピーニング装置と
は，圧縮空気による吸引力により粒子タンク内の粒子を吸
引して噴射する方式の装置である。ショットピーニングの
強さを表すアークハイト3)は0.14mmN であった。また，
微粒子ピーニングに引き続き，ラジカル窒化処理を施した
試料も準備した。ラジカル窒化とは，イオン密度の低い低
エネルギープラズマを発生させ，活性な窒素（ラジカル
種）により窒化する手法であり，従来のイオン窒化と比較
してスパッタリングによる表面損傷や表面での化合物層の
生成がないことを特徴とする。
熱疲労試験は，873K に加熱した鋼製ブロックを試験片
の盤面全体に押しつけて表面を加熱した後，直ちに373K
の湯に漬けて冷却させる熱サイクルを試料に加えて実施し
た4)。これにより試験片表面は160sec の間に843K にまで
加熱された後，15sec 間で373K に冷却される。このサイ
クルを2000 回繰り返した後，表面からのき裂の発生状況
を評価した。すなわち，熱疲労特性試験を終了した試験片
の中心から半径方向に沿って断面のミクロ組織を観察し，
き裂の数および各き裂の深さを計測した。
３ 結 果
図２に熱疲労試験後のき裂の分布状況を示す。横軸には
き裂の深さを，縦軸には試験片の半径方向に沿った単位長
20 φ58
熱疲労特性評価面
M8ネジ深10
図１ 試験片の形状
表１ 微粒子ピーニング条件
45 0.14
アークハイト
粒子材質(mmN)
硬さ
HV
平均粒子径
(μm) 噴射方式
圧縮空気圧
(MPa)
炭素鋼700 吸引式0.4
神奈川県産業技術センター研究報告No.13／2007 37
さ当たりのき裂の数を示す。図のように未処理材と比較し
て，微粒子ピーニングを施した場合の方が，き裂の数，深
さ共に減少している。この傾向はラジカル窒化処理を施し
た場合でも共通である。
図３は，微粒子ピーニングによって熱疲労き裂が減少す
る理由を考察するために，透過型電子顕微鏡（TEM）に
より表面近傍のミクロ組織を観察した結果である。図３
(a)の明視野像に示すように表面近傍には微粒子ピーニン
グによって塑性流動した様子が観察される。この領域の電
子線回折図形（図３(b)）がbcc 構造を反映したリング状
の形状を示すことからこの領域がランダムな結晶方位分布
を持つ多数の結晶粒で構成されていることが判明した。さ
らに，暗視野像（図３(c)）より表面近傍に結晶粒径が
100nm 未満のナノ結晶組織が形成されていることがわか
る。微粒子ピーニングに引き続いて熱疲労試験と同様の
843K での焼鈍処理を施した場合，あるいはラジカル窒化
処理を施した場合の暗視野像を図４(a)および図４(b)に
各々示す。いずれの試料も焼鈍あるいは窒化処理時の加熱
により，結晶粒径が若干粗大化しているものの結晶粒径が
100nm 前後の超微細粒組織を維持している。これらのこ
とから，微粒子ピーニングにより表面近傍の結晶粒径が微
細化したために熱疲労き裂の発生と成長が抑制され優れた
熱疲労特性を示したものと推測される。
図５に微粒子ピーニング処理を施した試料の熱疲労試験
後の断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す。2000
回の熱サイクルを経た後にもかかわらず，表面近傍には微
粒子ピーニングによって形成されたと思われる塑性流動が
観察される。このことも熱疲労試験中も微粒子ピーニング
による微細組織が粗大化することなく維持されたために，
熱疲労き裂の生成が抑制されたことを示唆している。なお，
熱疲労試験により表面に酸化皮膜（Fe3O4）が生成するこ
とが判明しているが，この酸化皮膜はFe 原子の外方拡散
によって外側に成長する酸化膜であり，微粒子ピーニング
による微細組織が酸化皮膜の生成により消失することなく
維持されたものと推測している。
４ まとめ
アルミダイカスト用金型に用いられる熱間金型用鋼
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効果について評価したところ，微粒子ピーニング処理に
よって熱疲労き裂の発生と成長が大幅に抑制されることが
判明した。これは微粒子ピーニングによって表面近傍にナ
ノ結晶組織が形成され，2000サイクルの熱疲労試験中も結
晶粒径が顕著に粗大化することなく維持されるためにき裂
の発生と成長が抑制されたと考えられる。
文 献
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(2003)．
3) ショットピーニング技術協会；“金属疲労とショット
ピーニング”，現代工学社，p.114(2005)．
4) 日原政彦；“ダイカスト用金型の寿命対策”，日刊工業
新聞社，p.19(2003)．
a 表面表面
b
c
200nm 200nm
図３ 微粒子ピーニング処理した試料の表面近傍のミクロ組織
a)明視野像．b)制限視野回折図形．c)暗視野像．
200nm 200nm
a 表面b 表面
図４ 微粒子ピーニング処理後焼鈍あるいはラジカル窒化処理
を施した場合の結晶粒径の変化（暗視野像）
a)843K 焼鈍材．b)ラジカル窒化処理材
5μm
酸化皮膜（Fe3O4)
図５ 熱疲労試験後のミクロ組織
（微粒子ピーニング処理材）
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
熱疲労き裂深さ(μm)
1mmあたりのき裂の個数
未処理
微粒子ピーニング+ラジカル窒化
微粒子ピーニング
図２ 熱疲労試験後のき裂分布

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SUM22L快削鋼の機械特性を教えてください。 www.tool-tool.com

私どもの製品でSUM22L快削鋼を使用していますが、その製品が折れてしまいました。文献で機械強度（引張り、せん断など）を調べてみましたが、どれも数値での記載はありませんでした。快削鋼は切削性が良好ですので当然強度は軟鋼に相当すると思いますが、数値的なものがわかれば教えてください。しょうも無い質問ですみません。

大同特殊鋼㈱の超快削鋼にＳＦＣ３Ｆというのがあります。Ｃ≦０．１５、Ｍｎ０．８５－１．１５、Ｐ０．０４－０．０９、Ｓ０．２６－０．３５、Ｐｂ０．１５－０．３５とほとんどＳＵＭ２２Ｌと変わりない鋼種です。大同の特殊鋼ハンドブックに（ＳＦＣ３Ｆを冷間加工した場合の機械的性質の変化）の図表がＰ１７９にのっています。知り合いの材料屋さんからＦＡＸしてもらって下さい。ちなみに冷間加工率０％の場合、ブリネル硬さＨＢ１３５、引張強さ４５ｋｇｆ／ｍｍ２、降伏点３１ｋｇｆ／ｍｍ２、伸び２５％、絞り５０％です。

快削鋼は鉛とか硫黄を添加して加工性を上げています。
この成分は材料の強度にたいしてはマイナスに働きます。
厳しい使い方をするなら快削鋼の使用をやめるしかないようなきがします

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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

Bewise Inc. www.tool-tool.com

ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  http://www.tool-tool.com  for more info.

 

SUM22L快削鋼の機械特性を教えてください。 www.tool-tool.com

私どもの製品でSUM22L快削鋼を使用していますが、その製品が折れてしまいました。文献で機械強度（引張り、せん断など）を調べてみましたが、どれも数値での記載はありませんでした。快削鋼は切削性が良好ですので当然強度は軟鋼に相当すると思いますが、数値的なものがわかれば教えてください。しょうも無い質問ですみません。

大同特殊鋼㈱の超快削鋼にＳＦＣ３Ｆというのがあります。Ｃ≦０．１５、Ｍｎ０．８５－１．１５、Ｐ０．０４－０．０９、Ｓ０．２６－０．３５、Ｐｂ０．１５－０．３５とほとんどＳＵＭ２２Ｌと変わりない鋼種です。大同の特殊鋼ハンドブックに（ＳＦＣ３Ｆを冷間加工した場合の機械的性質の変化）の図表がＰ１７９にのっています。知り合いの材料屋さんからＦＡＸしてもらって下さい。ちなみに冷間加工率０％の場合、ブリネル硬さＨＢ１３５、引張強さ４５ｋｇｆ／ｍｍ２、降伏点３１ｋｇｆ／ｍｍ２、伸び２５％、絞り５０％です。

快削鋼は鉛とか硫黄を添加して加工性を上げています。
この成分は材料の強度にたいしてはマイナスに働きます。
厳しい使い方をするなら快削鋼の使用をやめるしかないようなきがします

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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

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豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

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弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

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（４）オートメーション整備調達

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