冷間工具鋼のエンドミル被削性に及ぼす炭化物量と大きさの影響

摘要

冷間工具綱のC，Cr量を変化させ，粗大な晶出炭化物（M_7C_3；C，Cr量の増加）と微細な析出炭化物（主にM_(23)C_6；C量の増加，Cr量の減少）の量を変化させた．sA状態におけるエンドミル被削性に及ぼすこれらの炭化物量の影響を検討し,以下のことが明らかになった．晶出炭化物量の増加，および，析出炭化物量の増加に伴い，それぞれ－6．9m／面積率，－1．9mノ面積率の割合で工具寿命は低1こする。 析出炭化物（円相当径0．1～2 μm）よりも炭化物サイズの大きい晶出炭化物（円相当径2μm以上）の方が被削性は大きく低下する．切削初期段階では，晶出や析出炭化物量に関らず，切削抵抗や切屑色はほぼ一定である．一方，工具寿命時での切削抵抗は炭化物量の増加に伴い高くなり，また，析出よりも晶出炭化物の方が切削抵抗の増加が大きい．切削抵抗の増加はすくい面上に働く摩擦力Fの増加に大きく依存している．同時に摩擦角betaは大きくなる。 工具の摩耗は，CやC云量の材質の差によるものではなく，炭化物による刃先先端部の引っかき摩耗または微細なチッピングと横逃げ面の凝着摩耗によって進行する。 炭化物量の増加や炭化物サイズの大きい方（晶出炭化物）が，刃先先端部の摩耗を大きく促進させ,先端部のすくい角を負に変化させる．この先端部の変化は，切削抵抗FxyがFx側に傾き，すくい面上の摩擦力Fの増加や摩擦角βの増加を引き起こす。 摩擦力Fの増加は凝着に寄与する荷重を増加させると考えられるため,荷重の増加に伴い凝着摩耗量を増加させる（Holm説）．炭化物量やサイズは刃先先端部の摩耗量に影響し，間接的に凝着摩耗量に影響を及ぼしている．晶出炭化物によるエンドミル被削性への影響は，大きなチッピングの発生が無ければ，工具刃先先端部の引っかき摩耗の促進が工具寿命を決定する主原因と考えられる。 また，析出炭化物は晶出炭化物に比べ微細にも関らずブ晶出炭化物と同じ切削機構で説明できる，よって，冷間工具鋼の切削加工性を改善するためには，必要特性（硬さ，耐摩耗など）が得られる範囲内でできる限り炭化物量を減らすだけではなく，特に品出炭化物の炭化物サイズを小さくすることも必要と考えられる。