破片堆積腫瘍の病因、特徴及び制御措置

1.形成原因

切削刃に近い部分では、工具−チップ接触領域では、高い下向き圧力により、チップの下層金属が前切削表面上のわずかに不均一なピークと谷に埋め込まれ、真の隙間のない金属対金属接触が形成され、接合現象が発生した。

ツールチップ接触領域のこの部分は接合領域と呼ばれる。接合領域では、薄い金属材料がチップ下地層の前切断面に蓄積され、チップの一部の金属材料は適切な切断温度で深刻な変形と強化を受ける。

切削屑の流出が進むにつれ、その後の切削流に押されて、この停滞した材料は切削屑の上層から滑り落ち、切削屑堆積の基礎となった。

次に、その頂部に第2層のヒステリシス切削材料が形成され、この材料は絶えず堆積し、屑堆積接合部を形成する。

2.特徴及び切削加工への影響

1）硬度はワーク材料の硬度の1.5〜2.0倍であり、前切断面の代わりに切断することができる。切削刃を保護し、前切削表面の摩耗を低減する作用がある。しかし、破砕屑が脱落して工具-ワーク接触領域を流れると、工具の後切削表面が摩耗する可能性がある。

2）切屑堆積形成後、工具の作業前角は顕著に増大し、切屑変形と切削力の減少に積極的な役割を果たした。

3）切削刃に突出した切屑の堆積により、実際の切削深さが増加し、ワークの寸法精度に影響を与える。

4）チップ蓄積は「すき溝ワーク表面の現象は、その表面粗さに影響する。

5）蓄積された破片は、ワークピース表面に結合または埋め込まれ、ワークピース加工表面の品質に影響を与える硬い点を生じる可能性がある。

以上の分析から、切屑堆積は切削に不利であり、特に精密加工に不利であることがわかる。

3.制御措置

チップ基板材料とフロントブレード表面との結合や変形強化を回避することにより、チップスタックの形成を防止するために以下の措置を講じることができる。

1）フロントショベル表面の粗さを低減する。

2）工具の前傾斜角を増加させる。

3）切断厚さを減少させる。

4）切断速度が速すぎて切り屑が発生しやすくならないように、低速または高速切断を使用する。

5）ワーク材料に対して適切な熱処理を行い、その硬度を高め、塑性を低下させる。

6）良好な付着力と耐毛髪性を有する切削液（例えば硫黄と塩素を含む極圧切削液）を使用する。