加工が難しい素材をどう扱うか？冷却技術がお役に立ちます！

著者: ドゥアン・ユエチュ

はじめに: 現代の製造業において、加工が難しい材料の加工は常に困難な問題となっています。研究によると、工具先端温度の上昇が工具寿命を短くする主な原因の 1 つであることがわかっています。本稿では、冷却技術により工具先端温度を下げ、難加工材の加工効率を向上させる方法を紹介します。

1. 工具先端温度が工具寿命と加工品質に与える影響

難加工材料の加工中は、工具とワークピースの間の摩擦により大量の熱が発生します。この熱により工具のすくい面や側面に凝着摩耗や拡散摩耗が生じ、熱可塑性変形が加速され、工具寿命や加工精度が低下する可能性があります。

2. 工具先端温度を下げるための冷却技術の応用

工具先端の温度を下げ、工具寿命と加工品質を向上させるために、クーラントを供給しながら切削します。従来の冷却剤供給方法は、低圧でのみ切断ゾーンの周囲を冷却するのに効果的です。より高い切断熱が発生すると、流体が蒸発して高温の蒸気バリアを形成し、供給された流体の大部分は切断領域付近の領域に浸透しません。

3. 高圧冷却の利点

近年、高圧クーラント技術は難加工材料の加工にも徐々に応用されつつあります。高圧クーラントは、従来のクーラント供給方法の欠点を克服し、工具先端の温度を効果的に下げ、工具の摩耗を減らし、加工品質を向上させます。

4. 超高圧クーラント（UHPC）が工具摩耗と加工品質に与える影響

本研究では、内部クーラントノズル（すくい面と逃げ面）を備えたエンドミルのプロトタイプを設計し、CFD（数値流体力学）シミュレーションを実行して、クーラントが主に逃げ面の切削領域に浸透する比較的効率的なクーラント供給方法を見つけました。実験結果によると、超高圧クーラント (UHPC) を使用すると、工具の摩耗が大幅に減少し、ワークピース材料の粗さが改善されることがわかりました。

V. 結論

高圧クーラントや超高圧クーラント（UHPC）を使用することで、難削材加工時の工具先端温度を効果的に下げ、工具寿命を延ばし、加工品質を向上させることができます。これは、現代の製造業において加工が難しい材料を加工するための新しい技術的手段を提供し、幅広い応用の見通しを持っています。

今後も、難加工材料の加工における冷却技術の応用について研究を続け、より効率的で環境に優しい冷却方法を模索し、製造業の持続的発展を推進してまいります。

参考文献:

流体シミュレーションを用いた逃げ面側から超高圧クーラントを供給するエンドミルの試作に関する研究 |サイエンティフィックネット

https://www.scientific.net/AST.139.3