面粗度の支配要因

質問

鉄基の焼結合金をイゲタさんのNU-CCGW060204（BN700）で内径10mmを加工しているのですが、Rz６．３の公差に対して面粗度が確保できないことが稀にあります。

面粗度は基本的にはノーズRと送りに支配されるかと思うのですが、なぜか上記の時には送りを下げても上げても面粗度がほとんどかわりません。周速１２０で送り０．０６で加工して面粗度Rz６．０が、送り０．０３～０．０８に変更して加工しても何故かRz5.9～6.1です。

素材要因に関しては焼結材のせいか面粗度が出やすい時と出にくい時のむらはあるもののチップを交換すれば普通に加工できますので、直接的な原因とは考えにくいです。

チップは×10倍で観察してもﾁｯﾋﾟﾝｸﾞしていませんでした。

珍しい現象かと思いますが、何が面粗度を左右しているのでしょうか

回答No.4

noname#230359 · ベストアンサー

面粗度が測れるなら、波形を見た方が良いでしょうね.

ノーズRと送りで決定されるのは切削面の基本波形であって、
ノーズR0.4・送り0.08でRmax2.0の面粗度が出るというのは理論上の話.
実際には刃先への溶着や切り屑の出方なども切削面の品位に影響しますので、
理論通りの数字が出る事は稀です.
CBNは鉄系金属の溶着を起こし難いものではありますが、
全く溶着しない訳ではありません.
CBNチップは溶着し難いですが、これは言い換えれば、
溶着で生じた構成刃先が脱落し易いという事でもあります.
構成刃先の成長と脱落は、
長周期では寸法の不安定さとして現れますが、
これが極めて短い周期で繰り返されれば、
仕上がりの品位に影響を与える事になります.

実際の挽き目を見てみないと、
何が悪さをしているかははっきりとは言えませんが、
突発的に出るという事であれば、10倍程度では判らない様な
小さな稜線の乱れがそのチップにあるのかも知れませんね.

例えばですが、エッジ稜線に僅かなCBN粒子の欠落などがあれば、
そこを起点に構成刃先が成長するなどで
面粗度を悪くする原因にもなり得ると思います.
こういうのは10倍程度では拡大したとしてもよくは見えないでしょう.
平時にRz2がRz7になったとしても、切れ刃の変化は5μm、
これを10倍で見ても0.05mmにしかなりませんから.
ですが、面粗度計にかければ、構成刃先の出現は
明らかな波形の乱れとして現れるハズです.
構成刃先が短周期で成長脱落を繰り返せば、
谷の深さが一様でなくなります.

お礼

ご回答有難うございます。

１０倍拡大してもわからない程度の稜線の欠落ですか・・・
確かにチッピングによる面荒れだろうというぐらい仕上がり面が悪化しているのに、チップを１０倍で拡大しても、これか？？というぐらいかすかなチッピングしか観察されないことが良くあります。

面粗度の波形に関しても、全く確認していない訳ではないのですが、一般金属加工時のような安定した波形がでにくく、焼結肌のせいかと思い込んでいたので観察が不充分だったと思います。

もう少しこのあたり突っ込んだ追及をする必要がありそうですね。

回答No.5

noname#230359

CBN材種でワイパーチップあったと思いますので、ワイパーチップを使用してみるのも良いかもしれませんね。

お礼

ご回答ありがとうございます。

他の工程でも同じチップを使用しています。ノーズRの形状と大きさで寸法が決まる部分があり、誤使用を防ぐ為に共用のチップにこだわっていましたのでワイパーは今まで検討していませんでした。

若干質問の意からはずれますが、どんな違いがでるのかは興味深いですね。

回答No.3

noname#230359

一般の金属では、面粗度はノーズRと送りに支配されていますが、
焼結金属は、焼結金属粒子径と（ノーズR＆送り又は切り込み）が
影響します。
焼結金属をぶどうに例えると、ぶどう粒より大きなノーズRなら
一度に沢山のぶどう粒がノーズRに引っ掛かりとれます。
すると、面粗度が悪くなります。
それと同じで、焼結金属の粒子径を確認して、ノーズRを決定したり
切り込み量を決定して下さい。
結論から言いますと、一般金属はノーズRが大きいと面粗度が良くなり
ますが、焼結金属はノーズRが大きいと面粗度が前述の理由で悪くなる
ケースがある事を考慮して下さい。
焼結金属の粒子を一粒一粒落とす様な気持で加工してみて下さい。
（“高い精度が必要な部品の加工”の最後の内容を参考で確認下さい）

参考URL：

http://www.weblio.jp/content/%E7%84%BC%E7%B5%90 http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/metalwork/lathe/accuracy/index_j.html

お礼

ご回答有難うございます。

ぶどう粒の例は非常にわかりやすいです。
ノーズRを大きくする方向ではテストしましたが、ご指摘のように小さくする方向では考えていませんでした。
試してみる価値はありますね。

ただ質問の事例では、面粗度が確保できない状態で同じ大きさのノーズRに交換すると面粗度が確保できるんですよね・・・なぜ？

ぶどうの例えは気づいていなかったです。貴重なご意見有難うございました。

回答No.2

noname#230359

コーティング種類の場合ですが、刃先処理の影響で面粗度を改善できない場合があります。
自社でも住友のチップを使用していてコーティングをPVDからCVDへ変更する（工具の母材変更と磨耗対策でコーティングを変更した）時にメーカーさんより面粗度がRZ4.0以下にはならないと言われて実際に加工したら本当にRZ4.5～6.0での加工となった事があります。
BN700では、刃先処理の種類があるようですので別の刃先処理品を使用してみてはいかがでしょうか？

お礼

ご回答有難うございます
刃先処理（微小ですよね？）は試した事あるのですが、残念ながら同じ結果でした。

いろんな文献もみたのですが、面粗度の支配要因で書いているのは基本のノーズRと送り、素材や元素特性、刃具・ホルダ剛性（びびり）、素材クランプ力、など色々書いてあるもののどれもピンとこないもので質問しております。

コーティングの話も理論として聞いた事がありましたが、実際にもやっぱりでないのですね。参考になりました。有難うございました。

回答No.1

noname#230359

送りが0.06と遅いので
パラメーター的には　0.03　とか　0.08　にしても　実際には　0.1だったりしませんか？

一度周速をあげてみてはどうでしょう？

お礼

ご回答有難うございます。

正常時には送り速度に応じた面粗度がでます。
今のNCで0.03～0.08設定で実際には0.1なんて有るんでしょうか？
0.0003～0.0008でいれても0.001単位でしか反応しないなら判りますが・・・
旧式のNCならそんな現象でるんでしょうか？