切削工具101：必須ガイド

高度な加工設備と高性能のCNC工具は、その性能を十分に発揮し、経済的なメリットを得ることができる。

工具材料の急速な発展に伴い、様々な新しい工具材料の物理的、機械的特性および切削性能は大幅に改善され、適用範囲は絶えず拡大している。

切削工具材料の基本性能

切削工具材料の選択は、工具寿命、加工効率、品質、コストに大きく影響する。切削加工中、工具は高圧、高温、摩擦、衝撃、振動などの過酷な条件にさらされる。そのため、切削工具材料には、以下のような本質的な特性が求められます：

(1) 硬度と耐摩耗性

切削工具材料の硬度は、被削材材料の硬度を上回らなければならず、通常は最低60HRC（ロックウェルCスケール）が必要である。一般的に、硬度が高いほど耐摩耗性が向上する。しかし、脆性を防ぐためには、硬度と他の特性とのバランスをとることが極めて重要である。

(2) 強さとタフネス

切削工具の材料は、切削力、衝撃、振動に耐える高い強度と靭性を示す必要があります。この特性の組み合わせは、工具刃先の脆性破壊やチッピングの防止に役立ち、安定した性能と工具寿命の延長を保証します。強度と靭性の最適なバランスは、特定の加工用途によって異なります。

(3) 耐熱性

優れた耐熱性は、切削工具材料が機械加工中に遭遇する高温下で機械的特性を維持するために不可欠です。これには以下が含まれます：

• 熱安定性：高温でも硬度と強度を保つ能力
• 耐酸化性：高温での化学的劣化に対する耐性
• 耐熱衝撃性：急激な温度変化に耐える能力

(4) 加工性と経済性

工具材料は、以下のような製造やメンテナンスに有利な特性を持つべきである：

• 成形性：良好な鍛造または粉末冶金による成形性
• 熱処理性：熱処理によって所望の特性を得る能力
• 溶接性：ろう付けまたは溶接された刃先を持つ工具用
• 研削性：再研磨と再調整のしやすさ

加えて、その材料は高い性能対価格比を提供し、優れた切削特性と用途に応じた費用対効果のバランスをとる必要がある。

(5) 化学的安定性

工具材料は、被削材や切削油剤との化学反応に耐えるものでなければならず、工具の早期劣化を防ぎ、安定した加工品質を確保する。

(6) 熱伝導率

十分な熱伝導率は、切削領域からの放熱を助け、工具と被削材への熱応力を低減し、切削速度の高速化を可能にする可能性がある。

種類、性能、特性、用途切削工具材料の

ダイヤモンドカッター

ダイヤモンドは炭素の異性体で、自然界で発見された中で最も硬い物質である。

ダイヤモンド切削工具は、高硬度、高耐摩耗性、高熱伝導性を有し、非鉄金属および非鉄金属の加工に広く使用されている。金属材料.

関連記事 鉄と非鉄金属

特にアルミニウムやシリコン-アルミニウム合金の高速加工では、ダイヤモンド工具が主役です。 切断の種類 交換が困難な工具ダイヤモンド工具は、高能率、高安定性、長寿命を実現することができ、現代のCNC加工工程には欠かせないものとなっている。

ダイヤモンドカッターの種類

天然ダイヤモンドカッター

天然ダイヤモンドは、何百年もの間、切削工具として使用されてきました。天然単結晶ダイヤモンド工具は、細かく研磨されており、刃先半径0.002μmで鋭く削ることができます。超薄切削により、極めて高い加工精度と極めて低い加工精度を実現します。 表面粗さ.超精密加工工具として認知され、理想的であり、かけがえのないものである。

PCDダイヤモンドカッター

天然ダイヤモンドは高価である。切削加工に広く使われているダイヤモンドは多結晶ダイヤモンド（PCD）である。1970年代初頭から多結晶ダイヤモンド（PCDブレード）の開発に成功し、天然ダイヤモンド工具は合成多結晶ダイヤモンドに取って代わられた。

PCD原料は豊富にあり、価格は天然ダイヤモンドの数十分の一から十分の一程度である。PCD工具は、極端な 鋭角また、加工物の表面品質は天然ダイヤモンドほど良くない。

現在、業界ではチップブレーカ付きのPCDチップを製造することは容易ではない。そのため、PCDは非鉄金属や非金属の微細切削にしか使用できず、超精密な鏡面切削を実現することは難しい。

CVDダイヤモンドカッター

1970年代後半から1980年代前半にかけて、日本でCVDダイヤモンド技術が登場した。CVDダイヤモンドとは、ダイヤモンド膜を異種基板(例えば、ダイヤモンド膜が形成された基板)上に合成することである。 超硬合金セラミックなど）を化学気相成長法（CVD）により製造する。CVDダイヤモンドは天然ダイヤモンドと全く同じ構造と性質を持っています。

CVDダイヤモンドの性能は天然ダイヤモンドに非常に近く、天然単結晶ダイヤモンドや多結晶ダイヤモンド（PCD）の長所を持ち、それらの欠点をある程度克服している。

ダイヤモンド切削工具の性能特性

極めて高い硬度と耐摩耗性

天然ダイヤモンドは自然界に存在する物質の中で最も硬い。ダイヤモンドは非常に高い耐摩耗性を持っています。高硬度の材料を加工する場合、ダイヤモンド工具の寿命は超硬工具の10倍から100倍、あるいは数百倍にもなります。

摩擦係数が非常に低い

ダイヤモンドと一部の非鉄金属との間の摩擦係数は、他の工具よりも低い。摩擦係数が低いため、加工中の変形が小さく、切削力が低減します。

刃先は非常に鋭い

ダイヤモンド工具の刃先を鋭くすることができます。天然単結晶ダイヤモンド工具は、0.002～0.008μmの切れ味を実現し、極薄切削や超精密加工に対応します。

高い熱伝導性

ダイヤモンドの熱伝導率と熱拡散率は高い。そのため、切削熱が放熱されやすく、工具の切削温度が低くなります。

熱膨張係数が低い

ダイヤモンドの熱膨張係数は、超硬合金よりも数倍小さい。切削熱による工具サイズの変化が小さいことは、寸法精度が重要な精密加工や超精密加工において特に重要である。

ダイヤモンド工具アプリケーション

ダイヤモンド工具は、主に非鉄・非金属材料の微細切削加工や高速ボーリング加工に使用されます。FRP粉末冶金ブランク、セラミック材などの各種耐摩耗非金属材料や、各種シリコンアルミ合金、非鉄金属仕上げなどの各種耐摩耗非鉄金属の加工に適しています。

しかし、ダイヤモンド工具の欠点は熱安定性が低いことである。切削温度が700℃から800℃を超えると、ダイヤモンドの硬度は完全に失われる。さらに、ダイヤモンド（炭素）は高温で鉄原子と容易に相互作用し、炭素原子をグラファイト構造に変えるため、ダイヤモンド工具は鉄系金属の切削には適さない。

立方晶窒化ホウ素カッター

第2の超硬材料である立方晶窒化ホウ素（CBN）は、ダイヤモンドの製造方法と同様の方法で合成され、硬度と熱伝導率の点でダイヤモンドに次ぐ。

熱安定性に優れ、大気中で10,000℃まで加熱しても酸化しない。

CBNは鉄系金属に対して極めて安定した化学的特性を持ち、鉄鋼製品の加工に広く使用できる。

立方晶窒化ホウ素工具の種類

立方晶窒化ホウ素（CBN）は自然界には存在しない物質である。

単結晶と多結晶の2種類があり、CBN単結晶と多結晶立方晶窒化ホウ素（PCBN）がある。

CBNは窒化ホウ素（BN）の異性体のひとつで、ダイヤモンドに似た構造を持つ。

PCBN（多結晶立方晶窒化ホウ素）は、微細なCBN材料が高温高圧下で結合相（TiC、TiN、Al、Tiなど）を介して焼結した多結晶材料である。

現在、ダイヤモンドに次ぐ硬度を人工的に合成した工具材料である。

超硬工具材料と総称される。

PCBNは主に工具の製造に使用される。

PCBN工具は、一体型PCBNインサートと超硬合金を焼結したPCBN複合インサートに分けられる。

PCBN複合ブレードは、0.5～1.0mm厚のPCBN層を超硬合金上に焼結して形成され、強度と靭性に優れている。

その特性は、良好な靭性、高硬度、耐摩耗性を兼ね備えている。

CBNチップの曲げ強度が低く、溶接が難しいという問題を解決します。

立方晶窒化ホウ素の主な特性と特徴

立方晶窒化ホウ素の硬度はダイヤモンドよりわずかに低いが、他の高硬度材料よりははるかに高い。

CBNの際立った利点は、その熱安定性がダイヤモンドよりもはるかに高く、最高1200℃（ダイヤモンドは700～800℃）に達することである。

もうひとつの優れた利点は、化学的に不活性で、1200～1300℃の温度でも鉄と化学反応しないことである。

立方晶窒化ホウ素の主な性能は以下の通り：

高い硬度と耐摩耗性

CBN結晶構造はダイヤモンドに類似しており、ダイヤモンドに匹敵する。 硬さと強さ.

PCBNは、従来は研削加工しかできなかった高硬度材の加工に特に適しており、加工物の優れた表面品質を実現できる。

高い熱安定性

CBNの耐熱性は1400～1500℃に達し、ダイヤモンドの耐熱性（700～800℃）のほぼ2倍である。

PCBN工具は、超合金や硬化鋼を超硬工具の3～5倍の速度で切削できる。

優れた化学的安定性

1200～1300℃までの鉄系材料では化学的役割を果たさない。

ダイヤモンドほど鋭くは摩耗しないが、超硬合金の硬度は維持される。

PCBN工具は、硬化鋼部品やチルド鋳鉄の切削に適しており、鋳鉄の高速切削に広く使用できる。

熱伝導性が良い

CBNの熱伝導率はダイヤモンドに及ばないが、様々な工具材料におけるPCBNの熱伝導率はダイヤモンドに次ぐものであり、高速度鋼および 硬合金.

摩擦係数が低い

摩擦係数が低いと、切削時の切削力が減少し、切削温度が下がり、表面品質が向上する。

立方晶窒化ホウ素工具アプリケーション

立方晶窒化ホウ素は、焼入れ鋼、硬質鋳鉄、超合金、硬質合金、表面溶射材などの難削材の仕上げに適しています。

加工精度はIT5（穴はIT6）に達し、表面粗さはRa1.25～0.20μmと小さい。

立方晶窒化ホウ素工具材料は、靭性と曲げ強度が低い。そのため、立方晶窒化ホウ素旋削工具は、低速で衝撃荷重の大きい荒加工には適さない。さらに、塑性材料（アルミニウム合金、銅合金、ニッケル基合金、塑性の大きい鋼など）の切削には適していない。これらの金属の切削は、深刻なビルドアップエッジを引き起こし、加工面を悪化させる可能性があるからである。

セラミックナイフ

セラミックナイフは、硬度が高く、耐摩耗性に優れ、耐熱性、化学的安定性に優れ、金属と結合しにくいという特徴がある。

セラミック工具は、CNC加工において重要な役割を果たし、高速切削や難削材用の主要工具の一つとなっている。

セラミック工具は、高速切削、乾式切削、硬質切削、難削材の加工に広く使用されている。

セラミックナイフは、従来のナイフでは全く加工できなかった高硬度材を効率的に加工し、"ミリング・リプレイス・グラインディング "を実現する。

セラミック工具の最適切削速度は、超硬工具の2～10倍で、切削生産効率を大幅に向上させる。

セラミック工具材料の主原料は、地殻中に最も豊富に存在する元素である。したがって、セラミック工具の普及と応用は、生産性の向上、加工コストの削減、戦略的貴金属の節約にとって大きな意義がある。これにより、切削技術の進歩が大きく促進される。

セラミック工具材料の種類

セラミック工具材料の種類は、アルミナ系セラミック、窒化ケイ素系セラミック、窒化ケイ素-アルミナ系複合セラミックの3つに大別できる。

中でもアルミナ系と窒化ケイ素系のセラミック工具材料が最も広く使われている。

窒化ケイ素ベースのセラミックスは、アルミナベースのセラミックスよりも優れている。

セラミック工具の性能、特性

高い硬度と優れた耐摩耗性

セラミック工具の硬度はPCDやPCBNほどではないが、硬質合金や高速度鋼工具よりもはるかに高く、93～95HRAに達する。

セラミック工具は、従来の工具では加工が困難な高硬度材の加工が可能で、高速切削や硬質切削に適している。

高温耐性と耐熱性

セラミック工具は1200℃以上の温度でも切削が可能だ。

セラミック工具は、高温での機械的特性が優れている。

Al2O3セラミック工具は耐酸化性に優れ、刃先は赤熱状態でも連続使用できる。

そのため、セラミック工具はドライカッティングを実現し、切削液を必要としない。

良好な化学的安定性

セラミックナイフは金属と結合しにくく、耐食性と化学的安定性に優れ、工具の結合摩耗を減らすことができる。

低摩擦係数

セラミックナイフは金属との親和性が低く、摩擦係数が低いため、切削力と切削温度が低下する。

セラミック工具アプリケーション

セラミックスは、主に高速仕上げや中仕上げに使用される工具材料の一つである。

セラミックカッターは、あらゆる種類の鋳鉄（ねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、可鍛鋳鉄、チルド鋳鉄、高合金耐摩耗鋳鉄）および鋼鉄（炭素構造用鋼、合金構造用鋼）の切断に適している、 高張力鋼板高マンガン鋼、硬化鋼など）。また、銅合金、グラファイト、エンジニアリング・プラスチック、複合材料の切断にも使用できる。

セラミック工具材料の性能は、曲げ強度が低く、衝撃靭性に劣り、低速かつ衝撃荷重下での切削には適していない。

コーティング工具

工具のコーティングは、工具の性能を向上させる重要な方法のひとつである。

の出現である。 塗装工具 は、工具の切削性能に大きなブレークスルーをもたらした。

コーティング工具は、強靭な工具本体に耐摩耗性に優れた耐火性化合物を1層以上コーティングしたものである。これにより、工具ベースと硬質コーティングが組み合わされ、工具の性能を最大限に引き出します。

コーティングされた工具は、加工効率を高め、加工精度を向上させ、工具寿命を延ばし、加工コストを削減することができる。

新品に使用される切削工具の約80% CNCマシン 道具はコーティングされたものを使う。

コーティング工具は今後、CNC加工の分野で最も重要な工具になるだろう。

被覆工具の種類

コーティング方法による：

コーティング工具は、化学蒸着（CVD）コーティング工具と物理蒸着（PVD）コーティング工具に分けられる。

コーティングされた超硬工具は、一般的に1000℃前後の蒸着温度で化学蒸着法によりコーティングされる。

被覆高速度鋼工具は一般的に物理蒸着法を採用し、蒸着温度は約500℃である。

コーティングツールの基材の違いによる：

コーティングされた工具は、コーティングされた超硬工具、コーティングされた高速度鋼工具、セラミックや超硬素材（ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素）のコーティング工具に分けられる。

コーティング材の性質による：

コーティングされた工具は、"ハード "コーティング工具と "ソフト "コーティング工具の2つに大別される。

硬質」コーティング工具が追求する主な目標は、高硬度と耐摩耗性である。その主な利点は高硬度と優れた耐摩耗性で、一般的にはTiCやTiNコーティングがある。

ソフト」コーティング工具の目標は、摩擦係数が低いことであり、自己潤滑工具としても知られている。被削材との摩擦係数は約0.1と非常に低く、結合、摩擦、切削力、切削温度を低減することができる。

最近、ナノイオーティングツールが開発された。

このコーティングされた工具は、さまざまな機能・性能要件を満たすために、さまざまなコーティング材料の組み合わせ（金属／金属、金属／セラミック、セラミック／セラミックなど）で使用することができる。

よく設計されたナノコーティングにより、工具材料は優れた耐摩擦性と耐摩耗性を持ち、高速ドライ切削に適している。

コーティングツールの特徴

優れたメカニズムとカッティング性能

コーティング工具は、基材とコーティング材の優れた特性を組み合わせることで、基材の良好な靭性と高強度を維持するとともに、コーティングの高硬度、高耐摩耗性、低摩擦係数を実現する。

その結果、コーティングされた工具は、コーティングされていない工具の2倍以上の速さで切削でき、高い送り速度を可能にする。

コーティングされた工具の寿命も向上する。

強力な汎用性

コーティングされた工具は汎用性が高く、加工範囲も広い。コーティングされた工具は、コーティングされていない複数の工具の代わりに使用することができる。

コーティングの厚さ

工具寿命は、コーティングの厚みが増すにつれて長くなる。

しかし、コーティングの厚みが飽和すると、工具寿命の大幅な向上は見られなくなる。

塗膜が厚すぎると剥離を起こしやすく、薄すぎると耐摩耗性が悪くなる。

リグリンド

コーティングされたブレードはリグラインドが悪く、コーティング設備が複雑で、プロセス要件が高く、コーティング時間が長い。

コーティング材

コーティング材が異なる切削工具は、切削性能も異なる。

例えば、TiCコーティングは低速切削に有利であり、TiNは高速切削に適している。

コーティング工具の使用

コーティングされた工具は、CNC加工の分野で大きな可能性を秘めており、将来的にはCNC加工の分野で最も重要な工具になるだろう。

コーティング技術は、エンドミル、リーマ、ドリルビット、複合穴加工工具に応用されている、 ギアコンロピニオンカッター、シェービングカッター、成形ブローチ、各種機械加工用刃先交換式チップ。

各種鋼、鋳鉄、耐熱合金、非鉄金属の高速加工ニーズに対応。

超硬切削工具

超硬工具、特に刃先交換式超硬工具は、CNC加工工具の主要製品である。

1980年代以降、さまざまな切削工具の分野で、さまざまな種類の一体型および刃先交換型の超硬工具やチップが使用されるようになった。

その中でも、超硬工具は、単なる旋削工具から フェースフライス カッターから様々な精密工具、複合工具、成形工具まで。

超硬工具の種類

主な化学組成により、超硬合金は炭化タングステンベースの硬質合金と炭素（窒化チタン）（TiC（N））ベースの硬質合金に分けられる。

炭化タングステンを主成分とする超硬合金には、タングステンコバルト（YG）、タングステンコバルトチタン（YT）、希少炭化物（YW）などがあり、それぞれに長所と短所がある。

主成分は炭化タングステン（WC）、炭化チタン（TiC）、炭化タンタル（TaC）、炭化ニオブ（NbC）などであり、一般的に使用される金属結合相はCoである。

炭素（窒素）チタン系超硬合金は、TiCを主成分（一部は他の炭化物や窒化物を添加）とする硬質合金で、一般的に使用される金属結合相はMoとNiである。

国際標準化機構（ISO）は、切削用超硬合金を3つのカテゴリーに分類している：

K10～K40を含むKクラスは、中国のYGクラス（主成分はWC.Co）に相当する。

P01からP50を含むクラスPは、中国のYTに相当する（主成分はWC.TiC.Co）。

M10～M40を含むMクラスは、中国のYWに相当する（主成分はWC-TiC-TaC(NbC)-Co）。

各鋼種は、高硬度から最大靭性までの一連の合金を表し、それぞれ01から50までの数字が付けられている。

超硬工具の性能特性

高い硬度

超硬工具は、高い硬度と融点を持つ炭化物（硬質相と呼ばれる）と金属バインダー（結合相と呼ばれる）から粉末冶金法で作られる。

硬度は89～93HRAで、高速度鋼よりはるかに高い。

540℃でも硬度は82～87HRAに達する。

室温での硬度は高速度鋼（83～86HRA）と同じである。

超硬合金の硬度は、超硬合金の金属結合相の性質、量、粒径、含有量によって変化し、一般に金属結合相の含有量が増加するにつれて低下する。

結合相の含有量が同じ場合、YT合金の硬度はYG合金よりも高い。

TaC（NbC）を添加した合金は高温硬度を持つ。

曲げ強さと靭性

一般的に使用されている超硬合金の曲げ強度は900～1500MPaの範囲である。

メタルボンド相の含有率が高いほど、曲げ強度は高くなる。

バインダーの含有量が同じ場合、YGベース（WC-Co）合金の強度はYTベース（WC-TiC-Co）合金の強度よりも高く、TiC含有量が増加するにつれて強度は低下する。

超硬合金は脆い材料であり、その衝撃靭性は室温で高速度鋼の1/30～1/8に過ぎない。

一般的な超硬工具の用途

YG合金は主に鋳鉄、非鉄金属、非金属材料の加工に使用される。

細粒硬質合金（YG3X、YG6Xなど）は、同じコバルト含有量であれば、中粒硬質合金よりも高い硬度と耐摩耗性を有する。特殊硬質鋳鉄、オーステナイト系ステンレス鋼、耐熱合金、チタン合金、硬質青銅、耐摩耗性絶縁材料などの加工に適しています。

YTタイプの超硬合金の優れた利点は、高硬度、良好な耐熱性、高温での高硬度と圧縮強度、YGに対する高い耐性、優れた耐酸化性である。

したがって、工具に高い耐熱性と耐摩耗性が要求される場合は、TiC含有量の高い材種を選択する必要がある。

YT合金は鋼材の加工には適しているが、チタン合金やシリコンの加工には適していない。 アルミニウム合金.

YW合金はYG合金とYT合金の特性を有し、良好な総合特性を有する。鋼材の加工だけでなく、鋳鉄や非鉄金属の加工にも使用できます。

このような合金は、コバルト含有量を適切に添加すれば、高強度で、さまざまな難削材の荒加工や断続切削に使用できる。

高速度鋼カッター

高速度鋼（HSS）は、W、Mo、Cr、Vなどの合金元素を多く含む高合金工具鋼である。

高速度鋼カッターは、強度、靭性、加工性など総合的な特性に優れている。

複合工具、特に穴あけ工具、フライスカッター、ねじ切りカッター、ブローチ、切削工具、その他の刃物形状の複合工具の生産では、依然として高速度鋼が優勢である。

高速度鋼工具は、鋭い刃先を研磨しやすい。

高速度鋼は、用途によって汎用高速度鋼と高性能高速度鋼に分類される。

ユニバーサル 高速度鋼 カッター

汎用高速度鋼は、タングステン鋼とタングステンモリブデン鋼の2種類に分けることができます。

この種の高速度鋼は0.7%から0.9%の炭素（C）を含む。

鋼に含まれるタングステンの量によって、次のように分けられる。 タングステン鋼 タングステンは12%または18%。

タングステンを6%または8%含有するタングステンモリブデン鋼と モリブデン鋼 2%のタングステンを含むか、含まないか。

汎用高速度鋼は、一定の硬度（63～66HRC）と耐摩耗性、高い強度と靭性、良好な塑性加工技術を持っています。

そのため、さまざまな複雑な工具の製造に広く使用されている。

タングステン鋼

高速度鋼用タングステン鋼の一般的なグレードは、良好な総合的な性能を持っているW18Cr4V（W18と呼ばれる）です。高温硬さは600℃で48.5HRCであり、様々な複雑な工具の製造に使用することができます。良好な研削性と低い耐摩耗性という利点がある。 脱炭 の感度を持つ。しかし、炭化物含有量が高いため、分布が均一でなく、粒子が大きく、強度や靭性は高くない。

タングステンカーバイド鋼

タングステン鋼のタングステンの一部をモリブデンに置き換えた高速度鋼を指す。

タングステン・モリブデン鋼の代表的な鋼種はW6Mo5Cr4V2（M2と呼ばれる）である。

M2の炭化物粒子は微細で均一であり、強度、靭性、高温塑性はW18Cr4Vより優れている。

タングステン-モリブデン鋼のもう一つのタイプは、W9Mo3Cr4V（W9と呼ばれる）です。熱安定性はM2鋼よりやや高く、曲げ強さと靭性はW6Mo5Cr4V2より優れ、被削性も良い。

高性能高速度鋼カッター

高性能高速度鋼とは、以下のような特徴を持つ新しい鋼種である。 炭素含有量バナジウム、Co、Alなどの合金元素を汎用の高速度鋼部品に添加し、耐熱性と耐摩耗性を向上させる。

主に以下のような大きなカテゴリーがある：

高炭素高速度鋼

高炭素高速度鋼（95W18Cr4Vなど）、室温および高温での硬度が高く、普通鋼や鋳鉄の製造、耐摩耗性の高いドリルビット、リーマ、タップ、フライスカッター、または硬い材料の加工用工具に適している。大きな衝撃には適さない。

高バナジウム高速度鋼

W12Cr4V4Mo（略してEV4）などの代表的な鋼種は、Vを3%から5%まで増加させる。

耐摩耗性に優れ、繊維、硬質ゴム、プラスチックなど、工具の摩耗が激しい材料の切断に適している。また、ステンレス鋼、高張力鋼、高温合金の加工にも使用できる。

コバルト高速度鋼

コバルトを含む超高速鋼で、代表的な鋼種はW2Mo9Cr4VCo8（M42と呼ばれる）など。

69～70HRCの高い硬度を持ち、高強度耐熱鋼、高温合金などの難削材の加工に適している。 チタン合金.

M42は研削性が高く、複雑な工具の製作に適しているが、衝撃切削条件下での作業には適していない。

アルミニウム高速度鋼

W6Mo5Cr4V2Al（略称501）のようなアルミニウム超硬高速度鋼の一種で、代表的な鋼種である。

6000℃での高温硬度も54HRCに達し、切削性能はM42と同等である。

加工用フライスカッター、ドリル、リーマー、ギアカッター、ブローチなどの製造に適している。 合金鋼ステンレス鋼、高強度鋼、高温合金。

窒素超硬高速度鋼

代表的な鋼種であるW12M03Cr4V3N（V3N）は、窒素含有超硬高速度鋼である。

硬度、強度、靭性はM42に匹敵する。

コバルト含有高速度鋼の代替として、難削材の低速切削や低速高精度加工に使用できる。

高速度鋼および粉末冶金高速度鋼の製錬

製造工程の違いにより、高速度鋼は製錬高速度鋼と粉末冶金高速度鋼に分けられる。

Smエルティング高速度鋼

通常の高速度鋼も高性能高速度鋼も、溶解法で製造される。

製錬、インゴット鋳造、圧延などの工程を経て道具になる。

高速度鋼の製錬で発生しやすい深刻な問題は、炭化物の偏析である。硬くて脆い炭化物は高速度鋼中に偏在し、粗大な粒（最大数十ミクロン）を持つため、高速度鋼工具の耐摩耗性、靭性、切削性能に悪影響を及ぼす。

粉末冶金高速度鋼 (PM HSS)

粉末冶金高速度鋼（PMハイス）は、高周波誘導炉で溶製した溶鋼を高圧アルゴンまたは純窒素でアトマイズ。その後、急冷して微細で均一な結晶組織（高速度鋼粉）を得る。得られた粉末は、高温高圧下でブレードブランクにプレスされるか、あるいはまず鋼スラブに成形され、その後鍛造、圧延されて工具形状に加工される。

PMハイスは、溶製法で製造された高速度鋼に比べ、炭化物粒が微細で均一であること、強度、靭性、耐摩耗性が向上していることなどの利点がある。

複雑なCNC工具の分野では、PMハイス工具がますます重要な役割を果たすでしょう。代表的な材種は、F15、FR71、GFl、GF2、GF3、PT1、PVNなどです。

大型で頑丈な耐衝撃工具や精密工具の製造に使用できる。

選考の原則 CNC切削工具 材料

現在、広く使用されているCNC工具材料には、ダイヤモンド工具、立方晶窒化ホウ素工具、セラミック工具、コーティング工具、超硬工具、高速度鋼工具などがある。

工具材料の総数は多く、その性能は千差万別である。各種工具材料の主な性能指標は以下の通りである：

CNC加工用の切削工具材料は、加工されるワークピースとプロセスの性質に基づいて選択されなければならない。

切削工具材料の選択は、加工対象物に適切に適合させる必要がある。切削工具材料と加工対象物とのマッチングとは、主に両者の機械的特性、物理的特性、化学的特性のマッチングを指し、工具寿命を最長にし、切削加工の生産性を最大にすることである。

切削工具の材質と加工対象物の機械的特性のマッチング

切削工具と加工対象物の機械的特性のマッチング問題は、主に工具と加工対象物の材料の強度、靭性、硬度などの機械的特性パラメータを指す。

異なる機械的特性を持つ工具材料は、被削材の加工に適している。

工具材料の硬度は、ダイヤモンド工具＞立方晶窒化ホウ素工具＞セラミック工具＞硬質合金＞高速度鋼の順である。

工具材料の曲げ強度は、高速度鋼＞硬質合金＞セラミック工具＞ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素工具の順である。

工具材料の靭性は、高速度鋼＞硬質合金＞立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンド、セラミック工具の順である。

高硬度の被削材は、より硬度の高い工具で加工しなければならない。工具材料の硬度は、被削材の硬度よりも高くなければならず、一般的には60HRC以上が要求される。工具材料の硬度が高ければ高いほど、耐摩耗性が向上する。

例えば、超硬合金中のコバルト量が多くなると、強度と靭性が増し、硬度が低下し、粗加工に適する。コバルト量が減ると硬度と耐摩耗性が増し、仕上げ加工に適する。

優れた高温機械特性を持つ工具は、特に高速加工に適している。セラミック工具の優れた高温性能は高速切削を可能にし、超硬合金の2～10倍の切削速度を可能にする。

切削工具の材質は、加工対象物の物理的特性に適合している。

熱伝導率が高く融点の低い高速度鋼工具、融点が高く熱膨張率の低いセラミック工具、熱伝導率が高く熱膨張率の低いダイヤモンド工具など、物性の異なる工具が被削材の加工に適している。

熱伝導率の悪い被削材を加工する場合は、切削熱を素早く伝えて切削温度を下げるために、熱伝導率の良い工具材料を使用すべきである。

ダイヤモンドの高い熱伝導性と熱拡散性により、切削熱は容易に放散され、大きな熱変形を引き起こしません。これは、寸法精度の高い精密加工用工具では特に重要です。

各種工具材料の耐熱温度：

ダイヤモンド工具は700～8000℃、PCBN工具は13000～15000℃、セラミック工具は1100～12000℃、TiC(N)系硬質合金は900～11000℃、WC系超微粒子硬質合金は800～9000℃、ハイスは600～7000℃。

様々な工具材料の熱伝導率シーケンス：

PCD>PCBN>WC基超硬合金>TiC(N)基超硬合金>ハイス>Si3N4基セラミック>A1203基セラミック。

様々な工具材料の熱膨張係数の順序は次の通りである：

ハイス>WC基超硬合金>TiC(N)>A1203基セラミック>PCBN>Si3N4基セラミック>PCD。

各種工具材料の耐熱衝撃性の順序は以下の通りである：

ハイス>WC基超硬合金>Si3N4基セラミック>PCBN>PCD>TiC(N)基超硬合金>A1203基セラミック。

切削工具の材質は、加工対象物の化学的性質に適合している。

切削工具材料の化学的性質と加工対象物とのマッチングとは、主に工具材料の化学的性質と被削材の化学的親和性、化学反応、拡散、溶解とのマッチングを指す。

異なる材質の工具は、異なる被削材の加工に適している。

さまざまな工具材料（および鋼）の反結合温度は次のとおりである：

PCBN>セラミック>硬質合金>ハイス。

様々な工具材料の酸化温度は以下の通りである：

セラミック>PCBN>硬質合金>ダイヤモンド>ハイス。

各種工具材料（鋼の場合）の拡散強度は以下の通りである：

ダイヤモンド > Si3N4系セラミック > PCBN > A1203系セラミック。

チタンの）拡散強度は：

A1203ベースのセラミック > PCBN > SiC > Si3N4 > ダイヤモンド。

CNC工具材料の合理的な選択

一般的に、PCBN、セラミック工具、コーティング超硬、TiCNベースの超硬工具は、鋼などの鉄系金属のCNC加工に適している。

PCD工具は、Al、Mg、Cu、合金、非金属材料などの非鉄材料の加工に適している。

表2は、上記の工具材料を使用した加工に適した被加工材の一部を示したものである。

注：
エクセレント
良い
OK
× - 悪い