超硬ブランクは、切削工具や金型の製造に欠かせない材料です。この記事では 超硬ブランクの切削機器、タイプ、アプリケーション、仕様、サプライヤー、インストール、操作、メンテナンスなどをカバーしています。
超硬ブランクの切削概要
超硬ブランクは、切削工具や金型に成形されるタングステンカーバイド製のブロックまたはロッドです。炭化タングステンは、タングステンと炭素を含む非常に硬い金属合金です。高い硬度、耐摩耗性、強度、靭性で知られています。
超硬ブランクにより、メーカーは切削工具や金型を必要な形状、サイズ、特徴にカスタマイズすることができます。ブランクは、特殊な装置を使用して仕様に合わせて切断・研削されます。形状、公差、表面仕上げの要件は、最終的な用途によって異なります。
超硬ブランクの主な詳細
- 炭化タングステン-コバルト合金製
- 非常に硬く、剛性があり、耐摩耗性がある
- 切削工具や金型のブランクとして使用
- 切断、研磨、仕上げ作業によって成形される。
- 必要な工具仕様にカスタマイズ
- 用途に応じた最適な工具設計が可能
- ロッド、ブロック、各種標準サイズあり
超硬ブランクの種類
超硬ブランクには、組成、品質、最終的な用途によっていくつかの種類があります：
超硬グレード別
| 超硬グレード | 説明 |
|---|---|
| C1/C2 | コバルト含有量6-8%の基本超硬材種 |
| C3/C4 | 6-8%コバルトによる耐摩耗性の向上 |
| C5/C6 | 8-10%コバルトを使用した高性能グレード |
| C7/C8 | 10-12%コバルトによる優れた耐摩耗性 |
品質別
| 品質 | 説明 |
|---|---|
| スタンダード | 一般用途向け通常品質ブランク |
| プレミアム | 重要工具用の高品質ブランク |
| 再結晶化 | ストレス解消とブランク品質の向上 |
アプリケーション別
| 申し込み | ブランクタイプ |
|---|---|
| 切削工具 | 超硬ソリッドロッド |
| ドローイング・ダイス | 精密研削超硬ブロック |
| 成形金型 | EDMグラファイト電極 |
| 射出成形金型 | 超硬チップ、カスタム形状 |
形状・サイズ別
- ロッドブランク：円形、正方形、長方形、六角形など
- ブロックブランク長方形ブロックと特殊形状
- カスタムブランク必要な形状やサイズ
超硬ロッドは、3mm、5mm、8mmなどの標準直径で在庫しています。ブロックは用途に応じて20x20mm、25x30mmなどのサイズがあります。カスタム超硬ブランクは、正確な寸法で注文生産することができます。
超硬ブランクの用途
超硬ブランクは、さまざまな産業で切削工具や金型に加工されています：
切削工具
- エンドミル
- ドリル
- リーマー
- バリ
- ナイフ
- のこぎり
- ルータービット
金属加工
- ドローイング・ダイス
- 成形金型
- 押出ダイス
- スタンピング金型
自動車
- 射出成形金型
- トリミングツール
航空宇宙
- 精密切削工具
- 複合トリミング金型
メディカル
- 手術器具
- インプラント加工
超硬ブランクは、これらの用途に特化した切削工具や金型の最適な設計を可能にします。ブランクは厳しい公差で成形され、要件を満たすように仕上げられます。
超硬ブランクの選び方
適切な超硬ブランクの選択は、いくつかの要因によって決まります：
超硬グレード
コバルト含有量が高いほど、耐摩耗性と靭性が向上する。C7-C8は重要な工具に使用される。
品質
精密工具用のプレミアム品質。一般用スタンダード。
サイズと形状
ブランク寸法を完成工具サイズに合わせる。フランクの使用を考慮する。
寛容
密着部品用の公差の厳しいブランク。
表面仕上げ
ブランクの仕上げをより細かくすることで、研磨の手間を軽減。
コーティング
ブランクへのPVDコーティングは工具性能を向上させる。
バッチテスト
新しいバッチの検体ブランクを最初に検査する。
サプライヤーの評判
信頼できるサプライヤーは、安定した品質のブランクを提供する。
価格
性能と予算のバランスをとる。非常に安価なブランクは避ける。
ブランクの最適な等級、公差、コーティング、品質レベルを選択することは、生産性と工具寿命にとって重要です。サプライヤーと要件を話し合い、理想的なブランクの仕様を選択してください。
超硬ブランクの切り方と挽き方
超硬ブランクを完成工具に成形するには、いくつかの加工工程が必要です：
カッティング
- バンドソー
- 砥石
- ワイヤー放電加工機
超硬合金は脆いので、低応力の切断方法が使用される。ワイヤー放電加工は複雑な2D/3D形状が可能。
研磨
- 平面研削
- 円筒研削
- センターレス研削
- プロファイル研磨
研削は、ブランクの厳しい公差と微細な表面仕上げを実現します。ダイヤモンドまたはCBNホイールが使用されます。
ラッピングと研磨
- 遊離砥粒ラッピング
- ダイヤモンドペースト研磨
ラッピングは、表面仕上げを改善しながら、最小限の材料を除去します。
レーザー切断
- CO2レーザー
- ファイバーレーザー
- 精密切断
レーザー切断は、小型で複雑な超硬部品に適した非接触加工です。
ロボットのローディング/アンローディングによる自動5軸CNC研削は、高スループットの超硬加工を可能にします。適切な方法は、ブランク形状、工具形状、公差、材料除去率によって異なります。
超硬ブランク切削装置
硬くて脆い超硬ブランクの加工には、特殊な設備が必要です：
製材
| タイプ | 説明 |
|---|---|
| バンドソー | バイメタルブレードでダメージを最小限に |
| 研磨カットオフソー | ハード・ボンド・ホイールを使用する |
研磨
| タイプ | 説明 |
|---|---|
| 工具研削盤 | エンドミル、ドリル、リーマ用 |
| 円筒研削盤 | 外径の場合 |
| センターレス研削盤 | 丸ブランク用 |
| 平面研削盤 | 顔、肩 |
| EDMグラインダー | 小型硬質材料用 |
オートメーション
- CNC工具研削盤
- 自動化されたロボットツールロード/アンロード
- ワークフロー用コンベアシステム
アクセサリー
- 精密ワークホールドフィクスチャー
- ダイヤモンドとCBN砥石
- 高圧クーラントシステム -洗浄システムと磁気ろ過
超硬加工では、すべての部品に剛性と精度の高い構造が要求されます。振動減衰と熱安定性も重要です。
仕様と規格
超硬ブランクの主な仕様は以下の通り：
機械的特性
- 硬度：88-93 HRA
- 横方向の破断強度：500～600ksi
- 圧縮強度：500～700ksi
構成
- WC粒度：0.5～15ミクロン
- コバルト含有量重量比 6-15%
- カーボン：バランス
公差
- 直径+/-0.001″〜0.005インチ
- 平面度：0.0002インチ/インチ
- 直角度：< 0.001"
表面仕上げ
- 研磨ブランク：8～25μインチRa
- 焼結したまま：最大250μin Ra
適用規格
- ISO 513：硬質切削材料の分類と用途
- ASTM B9455M：超硬工具ブランクの標準仕様
- 国家工具規格および工具材料仕様
組成、機械的特性、公差、表面仕上げに関する厳格な基準を維持することで、超硬ツールブランクの信頼性と性能が保証されます。
超硬ブランクのサプライヤー
超硬ブランクを製造・調達する世界的な大手サプライヤーは数社ある：
| サプライヤー | 説明 |
|---|---|
| ケナメタル | 超硬ブランクと工具のトップメーカー |
| サンドビック | 超硬製品のトップメーカー |
| セラチジット | 高品質超硬フライスおよび旋削用チップ |
| 三菱マテリアル | 幅広い超硬ブランクを供給 |
| 広東翔禄タングステン | 中国のタングステンと超硬合金サプライヤー |
| 株式会社タンガロイ | 日本の切削工具・超硬メーカー |
| ロック・リバー・ツール | 米国における超硬ブランク代理店 |
価格
- 超硬ロッドブランク：1インチあたり$5～$40
- 超硬ブロックブランク：1立方インチ当たり$15～$150
- プレミアムC7-C8グレードは標準C2-C4の2倍のコスト
- 厳しい公差を持つカスタムブランクは、20-50%のコスト詳細
サプライヤーを選択する際には、超硬合金の等級、品質管理、サイズ範囲、リードタイム、および価格を考慮してください。KennametalやSandvikのような老舗メーカーは、最高の品質と信頼性を提供します。
インストールと操作
超硬ブランクの加工工程を設定する際は、以下の手順に従ってください：
準備
- 工具の設計と必要なブランクサイズを検討する
- 十分な余白のあるブランクを注文する
- ブランクをクリーニングし、油脂やハンドリング・マークを除去する。
セットアップ
- 各作業に適したフィクスチャーにブランクをマウントする。
- 安定性、剛性、防振性の確保
- 適切なボンド砥石を選ぶ
- 機械速度、送り、クーラント流量の設定
初回検査
- 最初の部品に欠陥がないか目視検査する
- 重要な寸法を確認する
- 必要に応じてプロセスパラメーターを調整する
- 仕様が満たされるまで繰り返す
オペレーション
- 適切なクーラントを使用してプロセスを実行する
- 新鮮な穀粒を露出させるため、定期的にホイールをドレスアップする
- 定期的な部品の品質検査
- メンテナンスとハウスキーピングのスケジュールに従う
高品質のブランク、実績のある治具、適切なプロセスパラメーターから始めることで、超硬切削工具のスムーズな生産が可能になります。精度を維持するために、適切な砥石の摩耗とドレッシングを行います。
超硬加工装置のメンテナンス
効果的なメンテナンスは、超硬ブランクを研削する際、安定した品質の出力と最大限の稼働時間のために非常に重要です。
主なメンテナンス活動：
- 設備や作業場の日常清掃
- クーラント濃度とろ過のモニタリング
- 研削砥石のドレッシングとツルーイング
- 摩耗したホイールとディスクの交換
- スピンドル、スライド、ベアリングの潤滑
- 緩んだ固定具や摩耗した部品のチェック
- ホイールの摩耗と部品の仕上がりを監視
- 定期点検のスケジュール
- メンテナンス作業の記録管理
メンテナンスに欠かせない道具:
- 精密ゲージおよび測定器
- 平らな面の清掃用ハンドスクレーパー
- ダイヤモンドドレッシング工具
- クーラント屈折計とろ過システム
- 器具洗浄用超音波バス
- 予備のハードウェアキットと潤滑剤
- ホイールプーラーとアーバー
計画外のダウンタイムを最小限に抑えるため、毎日、毎週、毎月の作業を網羅した包括的なメンテナンス・プログラムを確立する。メンテナンス作業をサポートするために、高品質の付属品と工具に投資する。
超硬ブランク・サプライヤーの選択
用途に合わせた高品質の超硬ブランクを入手するには、適切なサプライヤーを選択することが重要です。以下は、考慮すべき重要な要素です：
超硬グレード
- 炭化物等級の範囲（C2～C8）
- 切削工具の要件に適合する等級
- 等級構成と粒度に関する証明書
寸法精度
- 直径と直角度の厳しい公差
- 精密研削加工
- 利用可能なカスタム特殊形状
表面仕上げ
- 8～25μインチ仕上げの細挽きブランク
- 工具の仕上げ要件を満たす
- カスタム研磨も可能
品質管理
- 厳しい工程管理基準
- 信頼性と再現性のあるプロセス
- 製品テストとSPCの証明
テクニカルサポート
- 工具設計と製造の専門知識
- 最適なブランク・スペックの選択をサポート
- 故障解析のための冶金研究所
在庫とリードタイム
- 標準サイズと特殊サイズの在庫
- 迅速な注文処理
- カスタムブランクのための短いリードタイム
価値
- 競争力のある価格設定
- コスト、品質、納期のバランス
- 顧客の生産性を重視
能力、品質、価格のベストフィットを見つけることが、超硬ブランクサプライヤーとの生産的な長期パートナーシップにつながります。
超硬ブランクの長所と短所
メリット
- 工具耐摩耗性のための極端な硬度
- 切断力に耐える強度
- 必要な工具形状にカスタマイズ
- 最適な工具設計と機能を実現
- 鏡面仕上げに研磨
- 工具の性能と寿命を向上
- 定評あるサプライヤーによる安定した品質
制限事項
- 特別な取り扱いを必要とする脆い材料
- 研削加工はオペレーターの技量に依存する
- 振動や不安定さに敏感
- 機械加工に必要な専用設備
- プレミアム・グレードは高価
- 特注サイズのリードタイムが長い
最適な用途
- 硬質材料用切削工具
- 公差の厳しい金属金型
- 精密研削と機械加工
- 重要表面の超仕上げ
- 長い工具寿命を必要とする状況
避けるべきアプリケーション
- 中断の多いカット
- 加工中の高い衝撃荷重
- 少量生産工具の要件
- 超大型切削工具
超硬ブランクは、ハイスのような他の材料では達成できない切削工具や金型の性能を可能にします。この限界は、最適なブランク設計と機械加工のベストプラクティスを使用することで最小限に抑えることができます。
超硬ブランク - よくある質問
Q: タングステンカーバイトブランクスの組成は？
A: 超硬ブランクは、6-15%コバルトを使用して結合された微細粒の炭化タングステン粒子で構成されています。炭化タンタルや炭化チタンのような他の炭化物を少量加えることもできます。
Q: 超硬ブランクはどのように作られるのですか？
A: 粉末冶金プロセスでは、カーバイドとコバルトの粉末を圧縮、加圧、焼結して緻密な材料にします。これにより、研削に適した焼結ブランクが出来上がります。
Q: 超硬ブランクで達成可能な公差は？
A:ブランクは、直径±0.0005″のような精密な公差で研削することができます。しかし、最も経済的な範囲は、標準的なブランクの±0.001″から±0.003″です。
Q: ワイヤ放電加工は超硬合金に効果的ですか？
A: はい、ワイヤー放電加工は、複雑な2Dプロファイルや3Dキャビティを超硬ブランクに加工するのに一般的に使用されます。Ra 25-125 μinの表面仕上げが一般的です。
Q: 超硬ブランクはどのように研ぎ直されますか？
A: 超硬合金は機械的に研ぐことはできません。使用済みのブランクは廃棄します。しかし、摩耗した超硬切削刃は、工具寿命を延ばすために再コーティングすることができます。
Q: 標準的な超硬ロッドは切削工具に使用できますか？
A: はい、標準グレードの超硬ロッドは、エンドミルやドリルなどに研磨できます。しかし、工具寿命は特注の高級超硬ブランクよりも短くなります。
Q:超硬合金の研削にはどのような注意が必要ですか？
A: 超硬合金研削には、特殊な装置、強固な固定具、ダイヤモンドホイール、高流量のクーラント、熱による損傷を避けるためのドレスホイールが必要です。
Q: 未使用の超硬ブランクはどのように保管すればよいですか？
A: ブランクは、極端な温度を避け、清潔で乾燥した場所に保管してください。ブランクスの損傷を避けるため、ラック、ビン、またはトレイを使用してください。
Q:最適な超硬ブランク仕様の選定は、どこでサポートしてもらえますか？
A: 工具の要件については、大手超硬ブランクメーカーの技術専門家にご相談ください。お客様の用途に最適な超硬合金のグレード、品質、公差、コーティングを選択することができます。
