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SKD-11の加工

おせわになります。 外径90、厚み20、外周R10形状のスピニングローラーにおいて、材質はSKD-11(調質材)に硬質クロムメッキを施すことを検討しています(先月にも関係する質問をし、おせわになりました)。 しかしながら、SKD-11調質材は硬度HRC60で硬くて削れないようです。 たしかに一般的にHRC60以上は削りにくいとは聞いています。 調質していない材料にすると、加工後に焼き入れできると思いますが、最終的に表面を研磨仕上げになるかと思います。しかし先端のR10形状を研磨仕上げするのが難しいと言われています。 となると、調質していないSKD-11でもHRC50~55くらいあるので、これに硬質クロムメッキを施してしまえばよいか?と考えています。 HRC50~55もあれば、硬質クロムメッキ(HRC60~64)が加圧時に負けてしまうこともないのではないかと。 コーティングなどで表面硬度を上げている工具などがたくさんあると思いますが、コーティングの硬度に対して、下地の硬度がどれくらいあれば良いのかといった知見がないので本当に上記のような考えてよいか判断がつきません。 調質材でなくとも問題ないとみてよいでしょうか? それともその他案があればご教授お願い致します。

noname#230358
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noname#230359
noname#230359

60HRCのSKD11の切削、研削加工方法については、すでに適切な回答(1)(2)が出ているので、ここでは他の項目に関する説明をします。 「SKD-11(調質材)」 調質とは構造用鋼を焼入高温焼戻してソルバイト、トルースタイト組織にする処理のこと。工具鋼などの構造用鋼以外では、同じ高温焼戻であっても「調質」とは言わない。 「調質していないSKD-11」 「調質していない」が何を意味するか全く理解不能。焼入焼戻していない(市販まま)ならば、球状化焼なまし状態。焼入高温焼戻でなく焼入低温焼戻のことならば、硬さは62~64HRC程度になる。 「調質していないSKD-11でもHRC50~55くらいある」 上記と関連。SKD11をHRC50-55にするには、焼入高温(570℃程度)焼戻するしかない。 「コーティングの硬度に対して、下地の硬度がどれくらいあれば良いのか」 下地の必要硬さは、コーティングの硬度で決まるのではない。 まずコーティング無しでも、その用途である程度(寿命が短くても)使用できる硬度であることが必要。そのため下地の必要硬さは用途、使用条件により大きく異なる(SK-SKD-SKH-超硬の使い分けも含めて)。 下地の硬さが低くて負荷に全く耐えなければ、その上にどんなに硬いコーティングを施しても、良い効果は期待できない。 質問の内容から見て、SKD11そのものを調べるのではなく、工具・金型の作り方、それ用の鋼種(工具鋼)の使い方を調べる事が必要なようです。 「SKD-11は焼き入れ焼き戻し処理しないと、あまり意味がない材料」 工具鋼の最大の基本特性は耐摩耗性。その中でHRC60(の耐摩耗性)が基本特性であるSKD11などは、焼入焼戻によりHRC60にするのだから、焼入焼戻をしなければ「全く意味がない」。 「流通としては球状化焼きなまし状態で存在するのでしょうか」他 工具鋼の場合、鋼材メーカーは最も削りやすい状態(球状化焼きなまし(SA)状態)で出荷する。工具金型メーカーは鋼材販売業者からSA材を購入し、「粗加工→焼入焼戻→仕上げ加工」工程で製品を製造する。鋼材メーカーが一般向けに焼入焼戻状態で出荷することはない。 金型部品メーカーが上記工程で製造したHRC60の標準化金型部品を販売しているので、工具金型メーカーがこれを購入し、そのままあるいは少し追加工して製品にすることもできる。 各種寸法の単純形状焼入焼戻素材では追加工費が高くなってしまうので、そのような素材は販売されていない。 「部品図寸法を確認し・・・最終加工ということでしょうか?」 その通りです。 「焼き入れしたものは材料表面ほど硬い」 水冷、油冷焼入材の硬さ分布は表層高硬度、芯部低硬度のU曲線になる。しかしSKD11などの空冷焼入材では表層から内部までほとんど均一。

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質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。 調べているとSKD-11は焼き入れ焼き戻し処理しないと、あまり意味がない材料であるという記載がありました。 基本的に流通としては、球状化焼きなまし状態 で存在するのでしょうか? 回答(2)さんから加工内容を記載していただいていましたが、厳密には下記の製作順序になるのかな?と。 ⇒どんな材料でも焼き入れしたものは、材料表面ほど硬いでしょうから、部品図寸法を確認し、球状化焼きなまし状態であル程度加工してしまい、そこから熱処理屋さんに焼き入れ焼き戻しをしてもらい、加工屋さんが材料を最終加工ということでしょうか? それとも、たくさんの径の焼き入れ焼き戻し材が流通しており、加工屋さんでえcBN等で加工するという方法が一般的なのでしょうか? ご回答いただけると助かります ご回答ありがとうございます。 非常にわかりやすく説明していただき感謝いたします! よく理解できました!

その他の回答 (3)

  • 回答No.4
noname#230359
noname#230359

研削では円筒コンタリング加工が得意な業者さんにお願いすれば問題ないと思います。 技術的に難しいというか、簡単にできる方法はありますが金額的に難しいのだと思います。 専用のCBN砥石、専用の総型ドレッサー、粗と仕上げ工程で機械と砥石を分けるなど (そこまでお金かけれない) 研削ではR形状はまず砥石をR成形しなければいけないので、その出来で研削はほぼ決まってきます(コンタリングの場合) その為、この加工で行う場合は技術が必要になってきます。 CBNになると予め成形されているものを購入する必要があるので、コンタリング加工の得意にしているところはマッチングする砥石をすでにもっている可能性が高いです。 細かくは他にも色々ありますが、とりあえずこの程度で

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質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。 砥石をR成形するというのは、たとえばφ100の砥石の外径に、断面でいえば下に凹となるR10形状をつけるということでしょうか? ローラーを回転させて研削するとき、どのように砥石を当てるのかいまいちイメージできていませんでしたが、砥石形状をきちんとR成形にし、加工物にあてて研削するという考えでよいですか? なかなか動画とか探すんですが、なかなかイメージがつかないもので。。

  • 回答No.2
noname#230359
noname#230359

外径90、厚み20、外周R10形状のSKD11スピニングローラーですが、 最終仕上げ加工は旋削または研磨とし、熱処理前に中仕上げ状態まで 加工を行なうことになると考えます。 ポイントは、要求精度であり、外径・厚み公差、外周10Rの形状精度 および面粗さです。 (1)さんのご回答の通り、旋削加工においてcBNインサートを使用すれば HRC60超の硬度でも十分に仕上げ加工が可能ですので、過剰にならない 要求精度とし、図面においてR形状部に研磨記号を入れずに加工現場 (生産技術)にて旋削・研磨の選択を委ねれば良いと考えます。 (スピニングローラーの生産数量も加工方法の判断材料になると思います) また、断続旋削加工が必要な場合でも、焼き入れしたギア部の加工もcBN で対応していますので、形状に応じて最適なcBN材種を選択すれば大丈夫 です。 因みに、ソリッドエンドミルおよびソリッドドリルも、SKD11の焼き入れ 後の加工が可能です。 SKD11の硬度により、硬質クロムメッキを施した際のスピニングローラ の耐摩耗性や耐剥離性に何某かの関係がでてくるものと推測いたします。 耐摩耗性だけを考えれば母材の硬度は高い方が有利でしょう。 この辺の関係を貴社で検証し、SKD11の加工も含めてノウハウとすれば、 大きな財産になると思います。 因みに旋削用cBNインサートですが、最近は性能向上を目的として、 表層にセラミックスの被膜(PVDコーティング)を施しているタイプ が主流となりつつあります。 高硬度母材+高硬度被膜 が何ごとにもキーテクノロジーですね <旋削用cBNインサート例(カタログ)> http://www.sumitool.com/catalog/pdf/BD_43.pdf http://www.mitsubishicarbide.com/mmc/jp/product/pdf/b/b215j.pdf 回答(1)さん、目のつけどころが凄いですね! 小生もひとつ思い出しました 耐摩耗性と被削性をアップした高機能金型用冷間ダイス鋼 https://www.hitachi-metals.co.jp/pdf/cat/hl-y48-i.pdf 確かに、超硬ソリッドボールエンドミルでさくさく削ることができました (3)さんへの追記質問 >材料表面ほど硬いでしょうから、部品図寸法を確認し、球状化焼きなまし >状態であル程度加工してしまい、そこから熱処理屋さんに焼き入れ焼き戻 >しをしてもらい、加工屋さんが材料を最終加工ということでしょうか? Yesです。 生材の段階で、歪み取りや仕上げ代を残して前加工し、熱処理後に仕上げ 加工を行ないます。工程分割は加工屋さん(生産技術)が行い、事前に心配 事項があれば設計へ問い合わせが来るはずです。 そのため、図面に研磨記号を入れない方が良いと提案させて頂きました。 いっぽう、モデルチェンジが激しい業界で、金型の納期を短縮するために 熱処理材のダイレクトミーリングの機械加工方法が浸透してきました。 高速高精度高剛性工作機械、耐熱耐摩耗性に優れた切削工具、被削性を改良 した材料の、技術進化・融合の賜物と思います。

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質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。 お恥ずかしい限りですが、知識のないところからいろいろ調べているところです。 よい結果になればよいなと思います。 ご回答ありがとうございます。 私の考えで正しいか判断までしていただき、かつ近年の動向まで教えていただき感謝いたします。

  • 回答No.1
noname#230359
noname#230359

SKD11はふつう調質材というほど柔にしません。HRc58程度まで焼戻しすることはあっても。 バイトにボラゾン(cBN)を使えばHRc58~60は充分削れます(長時間切削の実績有)持ちは悪くなるが62でも。但し断続すると極端に短寿命。 加工データが数的に多いのはSCMなどの機械部品。SKD11は同じ硬さでも削りにくいがハイスの例も   スミボロン   http://www.sei.co.jp/technology/tr/bn178/pdf/sei10667.pdf   SCM415H HRC58-62   SKH51(HRC60) その上に硬質クロムメッキします。 >先端のR10形状を研磨仕上げするのが難しいと言われています 円筒研削あればどこでもやれます。WA砥石では消耗が激しいですが。 今日日はボールエンドミルでも楽勝! 断続するので旋削より持ちがわるい。   http://www.ns-tool.com/technology/sample/sample_02.html   SKD11 62HRCを2時間ほど加工 SKD11の切削性研削性の悪さを改良した鋼種も各社が売ってます。   大同 DC53 研削性比較(円筒研削)   http://www.daidodms.co.jp/pdf/dc53_hinshitsu.pdf 砥石の摩耗が激しいから、加工と修正ドレッシングを何回も繰返して仕上げ。この程度に悪い。   体積比;加工/砥石摩耗 ≒ 2 R10では焼入前加工でR形状を殆ど出すから研削仕上量は少なく均一で回数は減るが、内コーナR0.2などなら10回繰返しになるかも。 数値制御なら平砥石や大R砥石で位置関係を変えつつの加工もあり。 それでは摩耗が二桁程少ない(cBN)砥石も使えます。逆に砥石の修正ドレッシングは困難。 加工は加工屋さんに相談すべきです。出来ない難しいと言われたら河岸を変える。世にありふれた形状なのて。

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ご回答ありがとうございます。 今まで何気に図面に公差を入れていましたが、研削だと砥石も減少していく中で、細かい公差ってだせるものなのか?と思いました。 まして外径にR10をつけるとなると、砥石先端がRの小さな形状のものを数値制御で当てていくものと思いますが、これは容易な加工と考えて問題ないものでしょうか? ご回答ありがとうございます。 非常に勉強になりました! 加工屋さんとの間に一社はいっており、なかなか進捗できずいろいろとお聞きしてしましました。

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