近年、工具材料、シャンク構造、コーティング技術の分野で大きな進歩を遂げています。 CNCツールは急速な発展を遂げました。 高速切断や乾式切断など、効率的で環境に優しい CNC 切断技術は、機械製造の分野でますます広く使用されています。

最高レベルの製造技術を代表するCNC工作機械は、今日の機械製造業の主流機器となっており、CNC工具の開発は機械製造業の風向計となっています。 CNC工作機械は多くの分野の新技術を統合していますが、工具の開発レベルはCNC技術の発展に大きな影響を与え、工具技術の発展はCNC技術の発展を大きく促進し、CNC工作機械の機能レベルを大幅に向上させ、製造業全体の発展も促進したと言わなければなりません。

 

現在の状況から判断すると、多機能複合工具と最新の高効率工具が工具開発の主流です。 切削技術の発展、工具材料の急速な発展、コーティング技術の急速な発展により、工具の開発が大幅に促進されました。

 

1. 切断技術の開発状況

切断は、機械加工、高効率、高品質、低コスト、グリーン環境保護の分野で最も広く使用されている加工方法の1つであり、切断技術が追求する究極の目標です。 現在、高速切断、乾式切断、ハード切断、複合切断が切断技術の最も重要な発展方向となっています。

 

1. 高速切断 - 高効率

多結晶ダイヤモンド (PCD) 工具や HSK などの高速切削工具ホルダー システムの出現により、高速切削技術の急速な発展に貢献しました。 現在、高速切削技術は、自動車、航空、航空宇宙、建材などの産業分野で非金属材料や非鉄金属材料の加工に広く使用されており、生産効率が大幅に向上し、生産コストが飛躍的に削減されています。

 

 

 

2.乾式切断-環境保護

乾式切断は、現在の切断製造技術の重要な発展方向でもあります。 実際、乾式切削を使用する場合は、切削プロセス中に発生する熱エネルギーが切りくずによって運ばれるように切削速度を上げる必要があります。 この加工方法は生産効率を向上させるだけでなく、非常に環境に優しいです。 また、乾式切削は切削液を使用しないか、ごく少量の切削液しか使用しないため、企業の生産コストを大幅に削減し、その後の廃切削液や金属チップの混合産業廃棄物の処理を最大限に排除します。

 

現在、物理蒸着(PVD)法でコーティングされた工具はジェスチャー切断に広く使用されており、コーティングが薄く、接着性が高く、断熱性が高く、切断プロセス中に工具の外部の断熱性が最大化され、切削熱のほとんどが切りくずによって運ばれます。 現在、ドイツでは乾式切削が精力的に開発され、適用されており、ドイツの機械製造業における乾式切削の割合は20%以上に達する可能性があります。

 

2. CNC工具材料の開発

 

1.粉末冶金高速

従来の高速度鋼製錬に基づいて、粉末高速度鋼は熱間静水圧プレスプロセスを使用して製造され、一般に高圧窒素またはアルゴンで微粉末に噴霧され、高温高圧下で微細なビレットにプレスされ、最終的に高速度鋼材料に圧延されます。 その利点は、熱処理変形が小さく、特に精密工具や複雑な工具の製造に適していることです。

通常の製錬高速度鋼と比較して、粉末高速度鋼は硬度が高く、靭性が高く、耐摩耗性に優れています。 同じ硬度条件下で、粉末高速度鋼の強度は20%~30%増加し、靭性は1.5〜2倍に増加します。 粉末高速度鋼の優れた総合特性と市場の需要を考慮すると、このタイプの材料が工具材料の開発にとって重要な方向性になることが予測されます。

 

2. 超微粒子超硬合金

超硬合金は前世紀の30年代に登場し、主にB族金属元素の炭化物とバインダーは粉末冶金プロセスによって製造されます。 超硬合金は工具材料の主流の開発方向となっており、現在、主な種類はタングステンコバルト、タングステンコバルトチタン、タングステンチタンタルであり、現在では微粒および超微粒子超硬合金が開発されており、結晶粒の粒子サイズはナノレベルに達する可能性があります。

材料の靭性を向上させるために、超微粒子超硬合金のコバルト含有量は一般的な超硬合金よりも高いことがよくありますが、結晶粒の超微細度はコバルト含有量が高いことによる硬度損失を補うため、工具寿命も大幅に向上し、刃先の切れ味も大幅に向上し、粘度の高い材料を加工できるため、超微粒子超硬合金はますますユーザーに好まれています。

 

3. 超硬工具材料

    セラミックナイフは、現在最も有望なナイフの1つです。 CNC 工作機械の開発により、セラミック工具は無公害の切削と硬質材料の切削を実現する上で固有の利点を持っています。 三酸化アルミニウムセラミックマトリックスに炭化ケイ素を添加してウィスカ強化セラミック材料を製造したり、含有量がlO%未満の金属材料を添加して金属セラミックを製造したりすることで、セラミック工具の靭性を大幅に向上させ、使用分野を拡大することができます。

立方晶窒化ホウ素の構造はダイヤモンドの構造に似ており、硬度は8 000〜9 000 HVです。 高温高圧下で、立方晶窒化ホウ素微粒子を焼結して、多結晶立方晶窒化ホウ素を作ります。 この材料は、高速度鋼、焼入れ鋼、鋳鉄、超硬合金などの硬い材料だけでなく、溶射材料や超合金などの困難な材料も加工できます。

ダイヤモンドは、既知のすべての天然材料の中で最も硬い物質であり、非鉄および非金属の加工に広く使用されています。 前世紀の70年代に、一部の先進国は多結晶ダイヤモンドナイフを開発しました。 多結晶ダイヤモンド(PCD)複合シートは、ミクロンサイズのダイヤモンド粒子にコバルトやニッケルなどの金属粉末を混合し、炭化タングステン(WC)基板上に高圧高温で焼結した新しいブランク材料です。 この材料は、ダイヤモンドのさまざまな優れた特性を備えているだけでなく、靭性と導電性にも優れているため、ワイヤー放電加工機で加工できます。

 

 

 

3CNCツールホルダーの開発

CNC工作機械の高速切削技術の発展に伴い、工具クランプシステムの要件はますます高くなり、高速切削に適応するツールホルダーシステムの開発と開発が精力的に進んでいます。 現在、ドイツのOTT社が開発したHSKツールホルダーシステムは、最高の性能を持つクランプシステムとして認められています。

 

HSKツールホルダーは、典型的な1:10のショートコーン面、テーパーシャンク、スピンドル面の接触を同時に行うものです。 HSKツールホルダーは二重位置決めと協調原理を採用しているため、クランプ時、十分な張力の作用下で、HSKツールホルダーの中空テーパーシャンクとスピンドルコーンL、コーン表面とクランプ面が同時に接触し、摩擦を引き起こし、閉じた構造の半径方向の位置決めと平面クランプ位置決めを提供します。 したがって、HSKツールホルダーは、高い静的および動的剛性、大きなトルク伝達、正確なラジアル位置決め、および高い工具交換の再現性という特徴を備えています。

 

 

4CNC工具コーティングの開発

現在、コーティングされていない一部の高速工具を除いて、あらゆる種類の工具の大部分はコーティング構造を持っています。 現在のさまざまな工具コーティングの中で、窒化チタン (TiN) コーティングが主流であり、TiN を基層として構築された多層コーティングと窒化チタン アルミナイド (TiAlN) を使用した PVD コーティングが重要な開発方向です。

 

物理蒸着(PVD)は、蒸発、イオン化、スパッタリングのプロセスであり、金属粒子を生成し、反応性ガスと反応してワークピースの表面に堆積した化合物を形成します。 化学気相成長法(CVD)に比べて、PVDコーティングは薄く、密着性に優れている。 窒化チタンアルミナイド(TiAlN)のPVDコーティングは、コーティング表面が高温で酸化してアモルファス三酸化アルミニウム膜を形成するため、硬度が高く、耐熱性に優れています。 乾式切削では、コーティングは熱バリアのように機能し、工具マトリックスや被削材よりも熱伝導率がはるかに低いため、コーティングされた工具は切削熱を吸収せず、より高い切削温度に耐えることができるため、切削速度が向上し、工具の寿命が確保されます。

 

結論: 高度なツールは、CNC 切断技術の開発を促進するための基盤です。 工具材料、工具構造、工具コーティング技術の大きな進歩により、一般化と専門化の 2 つの方向で CNC 工具の開発が促進されました。 生産性の向上と難削材料の用途の増加に伴い、新しいCNC工具は間違いなくCNC工作機械の急速な発展に伴い、国民経済においてますます重要な役割を果たすでしょう。