光電子工学産業 タングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工

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なぜタングステンカーバイドの加工が難しいのか？


タングステンカーバイドはタングステンと炭素の合金であり、金属のような物質で、鋼鉄よりも約2〜3倍剛直で密度があります。タングステンカーバイドは非常に高い硬度を持つため、「硬質金属」とも呼ばれます。モース硬度は約8.5〜9であり、通常の温度では酸化せず、厳しい環境でも安定しています。

タングステンカーバイドの高い硬度と耐摩耗性は、特にM2内径ねじ切り加工など、工業製造業者にとって大きな課題と困難をもたらしました。一般的には、電気放電加工（EDM）がタングステンカーバイドの加工において最もよく使用される加工プロセスです。ただし、これにより加工表面に白い層が生じ、ワークピースの品質が悪化します。白い層を取り除くための後続の製造工程が必要であり、非常に時間がかかることがあります。

一方で、従来のCNC加工では、強力な切削力とツールとワークピースとの常時の接触により、特にタングステンカーバイドのような硬い材料に対して工具の摩耗が加速し強化されます。

 

☑️ タングステンカーバイドの加工情報

 
    タングステンカーバイドの加工情報     
  材料   タングステンカーバイド (WC)
  特徴   スロットの幅 2.1mm_長さ 50mm_深さ 0.2mm
  *材料の硬度 HRA91.5
  *ワークピースのサイズ: 70*50*10mm
  加工   トロコイド加工
  超音波ツールホルダ    HSKE40-R02-06
  加工パラメータ   S 30,000rpm; F 500mm/min; Ap 0.04mm
  工具   #200 Φ1.5mm 電鍍ダイヤモンド研削工具  

 
HIT HSK-E40 超音波加工モジュールがタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工に使用されました
(図1. HIT HSK-E40 超音波加工モジュールがタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工に使用されました)



 

タングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工におけるHITの目標


目標は、電鍍ダイヤモンド研削工具を用いてタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工を行うことです。HIT 超音波を使用することで、工具マークの軽減、スロットの表面粗さの低減、工具寿命の延長が期待されました。




 

超音波支援のタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工の結果

 

タングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工：表面品質

HIT 超音波支援のタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工は、より良い表面品質を実現しました
(図2. HIT 超音波支援のタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工は、より良い表面品質を実現しました)

 
  • HIT 超音波により、高周波の微振動が工具を常にワークピースから持ち上げます。これにより、切削液の流入が向上し、より効果的な冷却効果や切削チップおよび炭化ダイヤモンド粉の排出が容易になります。
  • 同じ切削パラメーターの下、HIT 超音波により、スロットの表面粗さが低減しました。超音波を使用しない場合と比較して、表面に明らかな工具マークや傷が残りませんでした。


HIT 超音波支援のタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工は、表面粗さを低減し、表面品質をほぼ2倍向上させました
(図3. HIT 超音波支援のタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工は、表面粗さを低減し、表面品質をほぼ2倍向上させました)



 

タングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工：工具寿命

HIT 超音波支援のタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工は、切削チップのより良い排出をもたらし、工具に付着したチップや炭化ダイヤモンド粉を防止しました
(図4. HIT 超音波支援のタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工は、切削チップのより良い排出をもたらし、工具に付着したチップや炭化ダイヤモンド粉を防止しました) 

 
  • 切削チップと炭化ダイヤモンド粉のより良い排出により、工具とワークピースとの摩擦が低減され、それにより切削力が減少します。これにより、工具寿命が延びるだけでなく、材料除去量が2倍以上向上します。


HIT 超音波支援のタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工は、切削力を低減し、工具寿命を延ばし、全体的な材料除去量を2倍以上向上させました
(図5. HIT 超音波支援のタングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工は、切削力を低減し、工具寿命を延ばし、全体的な材料除去量を2倍以上向上させました)




 

HIT超音波加工技術の成果



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タングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工：産業応用



タングステンカーバイドの（スロット）トロコイド加工は、特に光学精密金型に対して、光電子工学産業でよく適用されます。


タングステンカーバイドは、タングステンと炭素の合金です。金属のような物質であり、鋼の約2〜3倍の剛性と密度を持ちます。タングステンカーバイドは、他の金属に比べて非常に高い硬度を持つため、しばしばハードメタルと呼ばれます。タングステンカーバイドのモース硬度は約8.5〜9であり、通常の温度では酸化せず、過酷な環境でも安定しています。

タングステンカーバイドの高い硬度と耐摩耗性は、産業メーカーにとって大きな挑戦と困難をもたらしています。一般的に、タングステンカーバイドの加工には、EDM（放電加工）が最も一般的に使用される加工プロセスです。しかし、これにより加工表面に白色層が形成され、ワークピースの品質が低下します。この白色層を除去するための後続の製造工程が必要であり、非常に時間がかかることがあります。

一方、従来のCNC加工では、強い切削力と工具とワークピースの絶え間ない接触により、特にタングステンカーバイドのような硬い材料では、工具の摩耗が加速し、激化します。


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