チタン合金、超合金、非金属材料の機械加工-
1. チタン合金加工
チタン合金は、高い強度対重量比、耐食性、生体適合性を備えているため、航空宇宙、医療、生物医学の分野で広く使用されています。{0}{1}ただし、熱伝導率が低く、化学反応性が高く、加工硬化傾向があるため、機械加工が難しい材料として分類されています。--
主要な加工技術:
CNCフライス加工: -高速超硬エンドミルが一般的に使用されます。ダイナミックなフライス加工戦略により、熱の蓄積と工具の摩耗を軽減します。たとえば、グレード 5 チタンでは、最大 18,000 rpm のスピンドル速度で ±0.02 mm の公差を達成できます。
旋回: 厳密なセットアップと鋭利な工具が必要です。動的旋削方法は、特に柔軟なチタン部品において切削力を安定させ、びびりを回避するために使用されます。
穴あけとボーリング: 過熱を防ぎ、寸法精度を確保するには、鋭利な超硬ドリル、高圧クーラント (70 bar 以上)、低送り速度の使用が不可欠です。{0}
ヘリカルミリング: 荒加工に効果を発揮し、切削圧力を均一に分散し、工具の摩耗を軽減します。
5軸加工: 複雑な形状を実現し、セットアップ時間を短縮します。特に航空宇宙および医療用インプラントの製造に役立ちます。
クーラントと工具:
潤滑性の高いエマルジョンまたは合成冷却剤が推奨されます。
内部クーラント供給と振動減衰ツール ホルダーにより、表面仕上げと工具寿命が向上します。{0}
ハイブリッド制振ホルダーは振動を最大 40% 低減し、薄肉部品の鏡面仕上げを可能にします。{1}{2}{1}{2}
2. 超合金機械加工 (例: GH4169、GH2747)
超合金、特に GH4169 や GH2747 などのニッケル基合金は、ガス タービン、ジェット エンジン、航空宇宙部品などの高温用途において重要です。{0}{3}これらは高温下で優れた耐クリープ性、耐酸化性、強度を示しますが、機械加工が非常に困難です。
主な課題:
高い切削抵抗と高温
加工硬化による工具の急速摩耗
熱伝導率が低く、工具刃先に熱が集中する
機械加工戦略:
工具材料: コーティングされた超硬、セラミック、または立方晶窒化ホウ素 (CBN) 工具の使用
低速の切削速度：発熱を抑えるため
高圧クーラント-: 切りくず排出と冷却に必須
安定したセットアップ: 振動を最小限に抑えるための剛性の高い治具と短いツールオーバーハング
処理技術:
旋削とフライス加工: 多くの場合、最適化されたツールパスとクーラント流量を使用した制御された条件下で実行されます。
鍛造と熱処理: 機械加工の前に、超合金は多くの場合、高温 (950 ～ 1300 度など) で鍛造され、溶体化処理と時効処理を経て、機械加工性と機械的特性が向上します。
シミュレーションと最適化: 有限要素モデリング (DEFORM など) を使用して、鍛造および機械加工中の温度とひずみフィールドを予測します。
3.-非金属材料の機械加工
{0}プラスチック、セラミック、ガラス、複合材料などの非金属材料は、その軽量性、耐食性、カスタマイズされた特性により、航空宇宙、エレクトロニクス、医療産業で使用されることが増えています。
一般的な非金属材料:-
プラスチック：ABS、ポリカーボネート、PEEK、PTFE
セラミックス：アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素
ガラス：石英、光学ガラス
複合材：カーボンファイバー、グラスファイバー、ラミネート
加工技術:
CNC加工: ダイヤモンド コーティングまたは超硬工具を使用した-高精度のフライス加工と旋削-
レーザー切断: 特にプラスチックと複合材料向け
超音波加工：セラミックスなどの硬脆性材料用
ウォータージェット切断: 熱に弱い素材に適しています-
主な考慮事項:
ツールの選択: 過度の熱と材料の溶解を避ける必要があります
冷却: 熱損傷を防ぐための空気または液体冷却剤
治具: ひび割れや変形を防ぐ穏やかなクランプ
表面仕上げ: 多くの場合、研磨やコーティングなどの後処理が必要です。{0}
アプリケーション:
プラスチック部品：ハウジング、絶縁体、医療機器
セラミックス：絶縁体、切削工具、生体インプラント
ガラス：光学部品、表示パネル
複合材：航空宇宙用パネル、自動車部品
