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徳島県立工業技術センター
日開野 輔，小川 仁
1. 緒言
ステンレス鋼は，強度，耐食性等の優れた性質を有しており，様々な分野で使用されている．金属加工を行う事業所において取り扱われる加工材料の中で，ステンレス鋼と炭素鋼が高い割合を占めている．
しかし，ステンレス鋼は加工硬化が大きい，熱伝導性が低く切削熱が逃げにくい，靭性が高く溶着しやすい等のことから難削材の一つとされている．また，ステンレス鋼の切削条件は工具メーカーにより選定されているが，金属加工事業所では高能率な生産が求められており，工具メーカー推奨加工条件ではなく，各事業所の加工サイクルにあわせた加工条件となっている場合が多いことも難削材とされる理由の一つと考えられる．
そこで，ステンレス鋼SUS304，SUS410，SUS430の正面フライス加工を行い工具摩耗と表面粗さを調査し，切削条件の違いによる切削性能の比較を行った．
2. 実験方法
2. 1使用工具，被削材，使用機器
実験には，以下の工具，被削材および装置を用いた．カッターには一ヶ所のみチップを取り付け正面フライス切削を行った．
使用工具：サンドビック コロミル245
カッタ直径 φ80 mm
アキシャルレーキ ＋22°
ラジアルレーキ －11°
真のすくい角 ＋23°
コーナー角 45°
チップ：TiNコーティング超硬M20種 (チップブレーカ付)
被削材：ステンレス鋼 (SUS304,SUS410,SUS430) 60×60×100mm
加工機：マシニングセンター オークマ MD-45VA
測定機：マイクロスコープ キーエンス VH-7000
表面粗さ測定装置：東京精密 ハンディサーフ E-10A
2. 2 切削条件
SUS304
切削速度：100，150，185 m/min
送り速度：0.15mm/tooth
切り込み：0.5mm
切削方向：センタカット
切削油剤：乾式，水溶性切削液，
オイルミスト
SUS410，SUS430
切削速度：500m/min
送り速度：0.3mm/tooth
切り込み：0.5mm
切削方向：センタカット
切削油剤
SUS410：乾式，水溶性切削液，
オイルミスト
SUS430：乾式
2. 3評価方法
2パスもしくは5パス毎にマイクロスコープを用いて工具逃げ面摩耗と切削面送り方向の算術平均粗さRaを評価した．寿命判定基準は，逃げ面摩耗幅0.2mmもしくは大規模欠損が発生するまでとした．
3. 結果
3.1 SUS304の冷却方法による影響
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切削速度100m/minにおいて冷却方法による影響を調査した．冷却方法としては，冷却なし（乾式），水溶性切削液，オイルミストの三種類の比較を行った．図2に工具摩耗曲線と表面粗さを示す．乾式では，実切削距離1900mでチッピングが発生し工具寿命に達したのに対して，水溶性切削液を使用した場合は，実切削距離362mで工具寿命に達した．水溶性切削液を使用することで，冷却性が向上したため，熱衝撃による疲労が発生したためだと考えられる．また，オイルミストを使用した場合は，乾式よりもさらに実切削距離が伸び2714mとなった．これはオイルミストであるため，水溶性切削液を使用した場合よりも冷却性が低いことと，オイルによる切削抵抗の低減によるものだと考えられる．図3に加工終了後の工具の写真を示す．いずれの条件においても，チッピングが発生している． 
表面粗さは，水溶性切削液を用いた場合は，乾式加工の場合よりも低い値を示す．また，オイルミストを用いた場合は実切削距離905mまでは乾式より高い値を示すが，それ以降は乾式加工時とほぼ同じ値で安定して推移する．
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3.2 SUS304の切削速度による影響
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3.3 SUS410とSUS430による違い
図5にSUS410とSUS430の工具寿命を示す．SUS410とSUS430の切削条件は，切り込みは0.5mmと各条件とも同じであるが，送りが0.3mm/toohとSUS304の倍であり，また，切削速度も500m/minと二倍以上である．SUS304と比較するとはるかに加工速度を速くすることができる．また，SUS430がSUS410に比べ，工具寿命が長い．
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表面粗さはオイルミストを用いると乾式より小さいが，摩耗の進行とともに大きくなる．水溶性切削液を用いた場合も乾式よりも小さくすることができる．
まとめ
SUS304の正面フライス加工は
・切削速度の低い領域ではオイルミストの使用により工具寿命を延ばすことができるが，表面粗さへの効果は見られない．
・水溶性切削液の使用は工具寿命が短くなる．
SUS410とSUS430の正面フライス加工は
・SUS304と比較すると，切削速度，一刃あたりの送りを大きくすることができ切削性はよい．
・SUS430よりSUS410の方が切削性がよい．
・今回の条件ではオイルミストによる工具寿命への効果は見られなかったが，表面粗さを改善することができる．
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