CBN vs PCD vs セラミック切削インサート
CBNとは
CBN は立方晶窒化ホウ素の略で、CBN 旋削インサートは鉄金属の切削用に特別に設計されています。通常、ロックウェル硬度が 70 までの焼き入れ鋼に使用されますが、耐摩耗性の鋳鉄やインコネル等の耐熱性超合金にも適しています。
CBN は、高圧及び高温下でセラミック材料とミクロンサイズの立方晶窒化ホウ素の破片を結合させることによって作成されます。ダイヤモンドとほぼ同じ硬度で、世界で2番目に硬い物質で、その硬度は約70GPaです。これらの特性により、機械加工中の摩耗が少なく、公差が維持されます。
さまざまな業界の技術進歩につれて、より耐熱性と耐摩耗性の高い硬質材料を加工する際に CBN 旋削チップを使用するメーカーが増えています。これらの業界には、自動車、航空宇宙、石油・ガス、医療業界が含まれます。
CBN 旋削インサートの主な利点
切削速度と送りが大幅に向上
より高い材料除去率
優れた表面仕上げ
優れた耐摩耗性
より良い公差
標準の超硬旋削チップと比較して工具寿命が大幅に延長
PCDとは
PCD 、すなわち多結晶ダイヤモンド、PCD 旋削インサートは、非鉄金属及び複合材料の高性能旋削加工用に特別に設計されています。その中に、アルミニウム合金、真鍮、炭素繊維、ガラス繊維、複合材料、耐摩耗性プラスチックが含まれます。 PCD は、CBN と同様に、特定のダイヤモンド粒子を高圧高温下で結合して作られる先進的な素材です。これらのインサートは、その組成に世界で最も硬い材料であるダイヤモンドが (90 ～ 95%) 含まれているため、非常に硬いです。そのため、加工中に切れ味が長く持続し、熱伝導性も良好です。
PCD 旋削インサートは 40 年以上前から存在しており、家具、航空宇宙、その他の特殊合金部品の製造等の製造プロセスで広く使用されています。
PCD 旋削インサートの主な利点
旋削パフォーマンス良し
長寿命
鏡面仕上げ
高精度、高耐摩耗性
低い切削抵抗
より高速、より大きな送りと切込み深さ したがって、全体として、PCD インサートの性能と工具寿命は、標準の超硬インサートより大幅に向上しています。
セラミック旋削インサートとは
セラミック旋削インサートは酸化アルミニウムまたは窒化ケイ素でできています。焼入れ鋼、鋳鉄、鋼、特殊材料の加工に優れた性能を発揮します。これらは、ニッケル基合金の高速金属加工用の最も一般的なソリューションでもあります。セラミックインサートは、超硬インサートに比べて刃先のコストが最大 3 倍かかります。ただし、切削速度が大幅に向上するため、加工サイクルが短縮され、生産コストが大幅に削減されます。
セラミック旋削インサートは、その高い切削速度により、航空宇宙分野で大型部品を加工するためによく使用されます。
セラミック旋削インサートの主な利点
加工サイクルタイムを大幅に短縮
生産コストの削減
優れた耐熱衝撃性
優れた工具寿命と耐摩耗性
精密な旋削と良い表面仕上げ
そのため、セラミックインサートは、その高い耐熱性、耐用年数、及び全体的な加工性能の向上により、標準的な超硬インサートの代替品として認識されています。
CBN 及びPCD 旋削インサートの性能を最大化するため、内径の加工に標準のボーリングバーを使用し、外径の旋削工具をロックするためにダブルクランプ モジュールを使用できます。デュアルクランプシステムにより振動が最小限に抑えられ、工具寿命が最大限に延長されます。また、クーラントは切りくずクリアランスと工具寿命も向上させます。
セラミック旋削インサートの場合は、最大の切削性能と工具寿命を得ることができる専用の旋削工具とボーリングバーがあります。セラミックインサートの形状は従来のツールホルダーの標準的なクランプ方法に適しないため、インサーを所定の位置にしっかりとクランプするためにウェッジ又はトップクランプ方法が使用されます。
CBN、PCD、セラミックインサートの加工のヒント
PCD は合成ダイヤモンドの一種 (最大 95% のダイヤモンドが炭化タングステン基板に結合) ですが、実に、ダイヤモンド部分は純粋な炭素です。したがって、高温では炭素原子が部品材料と反応して炭化鉄を形成し、ダイヤモンド構造が崩壊する可能性があるため、鋼や鋳鉄等の鉄材料の機械加工に使わないでください。
PCD は非常に硬いですが、非常に脆いです。そのため、振動が発生するような不安定な加工条件には適しません。また、PCD 工具で加工する場合には、通常、クーラントを使わないほうがいい。
セラミックブレードは完璧ではないため、加工時には特に要注意です。セラミックは超硬等の材料に比べて脆いため、可能であれば厚いブレードを選択するほうがいいかもしれません。セラミックインサートには、非常に高い切削速度と、強化された形状設計も必要で、それで、粗加工と仕上げ加工にも使えます。セラミックブレードをしっかりと保持するために、ウェッジまたはトップクランプホルダーが使用されます。
CBNの主元素はホウ素です。この材質のチップは主に高硬度鋼 (HRc50 ～ 70) の切削に適しており、高精度加工に最適です。 CBNインサートでの加工はクーラントが必要ありません。
PCD（多結晶ダイヤモンド）ブレードは非鉄材料の加工に最適です。 PCD は天然ダイヤモンドよりも靭性が高いですが、それでも他の切削材料と比較すると非常に脆いのです。
PCD が最も一般的に使用されるのはアルミニウムで、次にプラスチック、真鍮の加工です。
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