高速ミーリング加工用工具の開発-サーマルクラック抑制型工具の考案とその効果について-

高速铣削刀具的开发 - 热裂纹抑制刀具的发明及其效果 -

• 批准号: 12750102
• 负责人: 加藤 秀治
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750102/
• 关键词: バインダーレスcBN工具; サーマルクラック; 高速切削; ミーリング加工; 切削温度

従来,高硬度鋼の仕上加工に使用されているcBN工具は極端に熱膨張率の異なる物質[c-BN粒子(4.7×10^<-6>/℃)と結合剤(7.6〜5.1×10^<-6>/℃)]からなる複合型工具材であり,高速断続ミーリング加工に適用した場合には熱疲労が原因で生ずるサーマルクラックの発生により工具寿命は極めて短寿命となる.本研究では,結合剤の含まれないc-BN粒子の単一組成からなる新規cBN材料(バインダーレスcBN)の開発とその効果について検討する.(1)工具材料の作製については,結合剤を用いないで高温高圧条件でhBN粒子を直接変換させることにより,常温硬度HV5000,常温3点曲げ強度1.2GPa,熱伝導率500W/m・Kの諸特性を有すバインダーレスcBN焼結体を得た。(2)上述したバインダーレスcBN焼結体を用いて高速乾式条件(2000m/min)下で切削距離100km以上の切削を行った場合においてもサーマルクラックの発生は発生せず,優れた耐サーマルクラック特性を有していることを明らかとした.また,加工物の表面の黒鉛部分が表層流れにより覆い隠され,Ra:0.3μmの極めて良好な加工面を得ており、ねずみ鋳鉄材料の加工面としては極めて良好な表面粗さの実現に成功した。(3)切削環境を湿式環境とすることにより,刃先温度の加熱・冷却温度を変化させた実験的なアプローチを行い,バインダーレスcBN工具サーマルクラック発生領域を明らかとした.また,乾式加工における加工時最高温度と冷却時の温度測定を行い,その差が400℃程度であることを明らかとした.

传统上用于完成高硬度钢的CBN工具是由具有极大不同的热膨胀系数[C-BN颗粒（4.7×10^<-6>/℃）和粘合剂（7.6至5.1×10^10^<-6>/℃）的材料制成的复合工具材料，并且当用于高速造成的工具造成的速度造成的速度非常短，因此造成了极度的热量。在这项研究中，我们表明结合剂用于使结合剂。我们将研究新的CBN材料（无链球CBN）的发育和影响，该材料由非含有C-BN颗粒的单个组成及其效应组成。 （1）关于工具材料的制备，通过在高温和高压条件下直接转换HBN颗粒而无需使用粘合剂，我们获得了无粘合剂CBN烧结的身体，具有各种室温硬度HV5,000的特性HV5,000，室温3点弯曲强度1.2GPA和热导电性500W/m k。 （2）据揭示，即使在高速干燥条件下（2000m/min）在上面描述的无绑扎CBN烧结的身体进行100公里或更高的距离时，也没有发生热裂纹，并且它具有极好的热裂纹特性。此外，工件表面的石墨部分被表面流覆盖，导致RA：0.3μm的加工表面非常好，并实现了灰色铸铁材料表面的表面粗糙度。 （3）通过将切割环境设置为潮湿的环境，进行了实验方法，其中改变了尖端温度的加热和冷却温度，从而揭示了生成无粘合剂CBN工具热裂纹的区域。另外，在干燥加工中测量加工和冷却过程中温度的最高温度，并且发现差异约为400°C。

项目成果

H.Kato, K.Shintani, H.Sumiya: "Cutting performance of a binder-less sintered cubic boron nitride tool in the high-speed milling of gray cast iron"Journal of Materials Processing Technology. (掲載決定).

H.Kato、K.Shintani、H.Sumiya：“无粘结剂烧结立方氮化硼刀具在灰铸铁高速铣削中的切削性能”材料加工技术杂志（已出版）。