工具刃先の不動態化は、一般にはあまり評価されていない問題であるが、非常に重要である。 刃先の強度を高め、工具寿命を向上させ、切削プロセスの安定性を高めるからです。
周知のように、工具は工具機械の「歯」であり、切削性能と工具寿命に影響を与える主な要因は、工具材料、工具の幾何学的パラメータ、工具の構造、切削量の最適化だけでなく、工具の刃先不動態化に関する数多くの実験によって示されているように、良好な刃先パターンと刃先不動態化の質も重要である。
工具の刃先の鈍化とは？
工具不動態化とは、工具やインサートの仕上げ後、コーティング前に、工具の品質を向上させ、寿命を延ばすために、バリ取り、平滑化、研磨を行う工程である。 この名称は国内外でまだ標準化されていませんが、「刃先不動態化」、「刃先強化」、「刃先ホーニング」、「刃先処理」、「ER（Edge Radiusing）処理」と呼ばれることもあります。
なぜ工具を不動態化する必要があるのですか？
通常の砥石やダイヤモンド砥石で研いだ後の工具の刃先には、程度の差こそあれ、微細な切り欠き（マイクロチッピングやソーイング）が発生する。 前者は肉眼と普通のルーペで観察でき、後者は100倍（0.010mmの目盛線）の顕微鏡で観察でき、微細な切り欠きは一般に0.01～0.05mmの範囲にあり、深刻な場合は0.1mm以上になる。 切削加工中、工具刃先の微細な切り欠きは容易に拡大し、工具の摩耗や損傷を加速させる。
最近の高速切削加工機や自動工具加工機では、工具の性能と安定性に対する要求が高くなっている。 特に、コーティングされた工具は、コーティングの堅牢性と寿命を確保するために、コーティング前に不動態化処理する必要があります。
工具の不動態化の目的
刃先の不動態化の目的は、研がれた工具刃先の微細なチッピングを低減または除去し、滑らかで丸みを帯びた強固で耐久性のある刃先を実現することである。
一般的な刃先の形
鋭い刃
[ 鋭い刃]研ぐ前と研いだ後の工具の表と裏の面が交差してできる自然な租税の刃で、刃先が鋭く、強度が弱く、摩耗しやすい。 一般に仕上げ工具に用いられる。
面取り刃
[面取り刃】 刃先に近い前面を細く負刃に研ぎ、刃先の強度を大幅に向上させたもの。 荒削りや中仕上げ工具に用いられる。
防振プリズムブレード
【防振プリズムブレード】切削中の工具と被削材との接触面積を増やし、切削中の振動をなくすために、刃先に近い後面に非常に狭い負の後刃をつけたもの。 加工システムの剛性が十分でない場合に使用される片刃工具。
白刃
【白刃】刃先に近い後面の背角が0°の細い刃または刃帯で、ガイドを支え、仕上げを絞るために使用できる。
逆丸刃
【逆丸刃】様々な荒加工および中仕上げ用刃先交換式工具において、刃先の強度を高め、工具寿命を向上させるために、丸みを帯びた刃先を対向面に研ぎ出しまたは不動態化すること。
刃先の不動態化形状
刃先の不動態化の形状は工具寿命に大きく影響する。一つは丸みを帯びた刃先、もう一つはウォーターフォール刃先である。
丸みを帯びた刃先
ウォーターフォール刃先
【丸みを帯びた刃先】刃先の角に対称的な円弧を形成し、80％以上の工具に使用され、荒加工と仕上げ加工に適している。
【ウォーターフォール刃先】刃先の角における天地比は一般に2：1であり、過酷な衝撃加工用の非対称円弧である。
工具の鈍化の主な効果
刃先の丸み：バリを除去し、刃先を正確で一貫性のある丸みにする。
刃先のバリは、工具の摩耗やワーク表面の荒れの原因となります。 不動態化処理後は、エッジが滑らかになり、チッピングが大幅に減少し、ワークの表面仕上げが向上します。
工具フルートを均一に研磨し、表面品質と切り屑性能を向上。
溝面が平坦で滑らかであればあるほど、切り屑の排出性が向上し、切削速度の高速化が可能になります。 同時に、表面品質が向上することで、工具と被削材との間のカジリのリスクも低減します。 切削抵抗は最大40%減少し、よりスムーズな切削が可能になります。
不動態化パラメータの選択
刃先不動態化処理機の開発と製造を通じて、私たちはいくつかの初期ルールを学びました。 異なる加工条件下での刃先の種類と不動態化パラメータの選択は非常に重要です。 チップの材質と加工条件によって、刃先の種類と不動態化処理プロファイルの選択は異なります。 次のパラメータ推奨表を参照してください：
外国の刃先の不動態化パラメータと比較すると、工具の不動態化値の70%は0.0254～0.0762の範囲にある。 最大値は0.127-0.2032mmで、最小値は0762mmの毛髪の1/6、すなわち0.0127mmである。このように小さな不動態化でも、工具刃先は明らかに強化されている。
多くの刃先の不動態化の実践例から得た経験がそれを証明している：
1) 刃先のエッジは鋭ければ鋭いほど良く、必ずしも鈍ければ鈍いほど良いというわけではない。 加工条件によって異なる不動態化処理値を決定するのが最善である。
(2) 刃先不動態化処理と刃先パターンの組み合わせは、刃先強度を向上させ、工具寿命を延ばし、工具コストを削減するための最も一般的で効果的な対策である。
3）微粉化砥石でネガ面を研ぐ微細な切り欠き（最大0.005-0.010mm）と小さな不動態化パラメータ（0.010-0.030mm）は、エッジがシャープで耐久性があります。
コーティングの研磨
コーティングされた工具からはみ出した液滴を除去し、表面の仕上がりを向上させ、オイルのピックアップを高めます。
コーティングされた工具表面は、表面粗さを増加させる微小な突起状の液滴を生成し、切削時の摩擦熱の影響を受けやすくなり、切削速度を低下させる。 不動態化処理と研磨の後、液滴は除去され、多くの小さな穴が残るため、加工中に切削液をより多く吸収することができ、切削時の発熱が大幅に減少し、切削速度が大幅に向上する。
