熊倉製作所 社長ブログ 新潟県田上町、熊倉製作所社長”くまかつ”のブログ

Category Archives: ステンレス加工

ステンレスの快削材について

これまでの記事の中でも、ステンレスは基本的に切削加工がしにくいが、数あるステンレスの種類の中には切削加工のしやすい「快削材」あるいは「快削鋼」なるものも存在すると書いてきました。

今回はそのステンレスの快削材について見てみましょう。

「快削」とはその字のごとく切削しやすいということですが、もう少しミクロ的に快削を考えると、
・切削そのものがしやすく
・切削くずが剥がれ落ちやすく
・剥がれた切削くずが刃物にくっつきにくい
ということになります。

これらを実現するためにSUS304などのステンレス鋼に対して成分を調整し、快削ステンレス鋼がつくられます。
(「切削くずが刃物にくっつきにくい」はどちらか言うと刃物側の話ですが)

例えば、SUS303は快削ステンレス鋼と呼ばれるもののひとつです。

切削しやすいということは、精度を出しやすいということでもあり、精密機械部品によく使用されます。

SUS303は最もメジャーなステンレスのSUS304とは規格の数字が1つ違うだけのようですが、何が違うのでしょうか。

SUS304は主成分はもちろん鉄で、クロム18%、ニッケル8%が含まれていますが、SUS303はこれに、モリブデン(Mo)が添加されます。
ただし、ここまではあくまでJIS規格としての話で、各ステンレス鋼材メーカーはさらにSe、Te、S、Cu、Pbなどを添加して、いろいろな快削材を提供しています。

ここではSUS303を例にとりましたが、同様にステンレス快削材はSUS430をベースとしたSUS430Fなどもあります。

主なステンレス鋼、快削鋼の成分
JIS規格 主な成分
SUS303 Cr(17~19%)、Ni(8~10%)、Mo(≦0.6%)
SUS304 Cr(18~20%)、Ni(8~10.5%)
SUS430 Cr(16~18%)
SUS430F Cr(16~18%)、Mo(≦0.6%)S(≧0.15%)

ここで添加される快削成分は、従来より鉛が使われることが多かったのですが、なるべく鉛以外のものを使用する鉛フリーの流れにあります。

鉛フリーの流れははんだなど、ステンレスに限ったことではありませんが、実はステンレスの快削材づくりにも大きく関係のある話なのです。

このわずかな快削成分が、切削加工能率を倍にもします。もちろん、普通のステンレス鋼材よりも高価ですが。

以前にも書いたように、刃物もステンレスに合わせたものを選ぶ必要があると書きましたが、素材もわずかな成分の違いで切削加工のしやすさに大きく差が出てくるのです。

また今後もステンレスの切削加工について書いていきたいと思います。


ステンレスの工具との親和性から見た難削材特性

先日、ステンレスは難削材のひとつであるという記事を書きました。

その理由としてステンレスは

・熱伝導率が低いため、切削加工時に発生する高熱が逃げにくい、

・加工硬化性がある

という話をしました。

今日は、ステンレスについて「工具との親和性が高い」という特性から見た、ステンレスの削りにくさについて書いていきます。

まず「工具との親和性が高い」とはどういうことでしょうか?

要するに「くっつきやすい」ということですが、

切削加工においてもう少し具体的に言うと、「切削くずが工具に溶着しやすい」ということです。

また、切削くずが工具に溶着した後、工具は加工を続けているため、切削くずはすぐに取れてしまうのですが

このときに、やはり切削くずと工具の親和性が高いため、材料は工具の一部分をはがしながら脱落していくことがあります。

これを「チッピング」といいます。

中には、切削くずが工具からすぐには取れず、工具に溶着したまま工具(刃物)の一部となって材料を削ることもあります。

こうなると、材料を削るのは本来の刃物ではなく「余計な出っ張り」ということになり、

加工精度も落ちてしまいます。

したがって「いかに材料(ステンレス)と工具の溶着を抑えるか」が品質の面でも、コストの面でも

ステンレス加工のポイントのひとつとなります。

では、どのようにして溶着を抑えるのか。

まずは刃物選びです。

刃物の素材だけでなく、切削くずを溶着させずにスムーズに逃がしてやることのできる形状が大事です。

次に切削油選び。

ステンレスに限らず、切削加工において切削油を使う理由として

「冷却機能」「潤滑機能」「抗癒着機能」「切削くず排除機能」の4つの機能を目的として使います。

切削油選びは材料だけでなく加工方法によっても変わってきますが「ステンレスの工具との親和性の高さ」の観点からは抗癒着機能が重要ということになります。

ただし、前述のようにステンレスは高熱が逃げにくいので冷却機能も重要ではあるのですが・・・。

また、今後もステンレスや切削加工について書いていきたいと思います。


ステンレスの切削加工

熊倉製作所では様々な素材の切削加工を行っていますが、

得意としているもののひとつがステンレスの切削加工です。

熊倉製作所のある新潟県の県央地区(三条市、燕市周辺)はステンレス製品を扱う会社が多い地域です。

ステンレスは「さびにくいので食器やキッチンまわりなどに使われる」ということはみなさんもご存じだと思いますが、

切削加工の観点からステンレスの話をしてみましょう。

ステンレスは鉄とクロムの合金ですが、クロムの比率や、ニッケルなど他の成分の配合具合によって

「SUS304」「SUS403」などの種類がありますが、一般的にステンレスは難削材のひとつとされています。

(中には切削しやすい種類のステンレスもあります)

そのため、ステンレス加工用の刃物もあります。

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なぜステンレスは切削しにくいのでしょう。

ステンレスの特性として、切削加工時に発した高熱が逃げにくいという特性があります。

高熱を発すると・・・

(1)刃物の摩耗が早くなります。

(2)ワークが熱により膨張します。

となると、

加工精度が出しにくい

ということになります。

さらには、ステンレスは「加工硬化性が高い」という特性もあります。

要するに「加工すればするほど(力を加えるほど)固くなる」ということです。

ちなみに、加工硬化性を表す数値のひとつに「n値」というものがありますが、

アルミニウムが0.27であるのに対し、ステンレス(18-8)は0.50と約2倍です。

当然ながら、刃物を頻繁に交換することが必要になるため、加工に要する刃物代もかかってきます。

したがって、鉄やアルミニウムなどと比較して、ステンレスの切削加工費用は一般的にかなり割高になります。

ただし、長年やっているとステンレスを切削加工するためのノウハウもたまってきます。

熊倉製作所でもステンレスの切削加工は長年やってきており、

高い加工精度のものを、鉄やアルミニウムなどとそれほど差のない加工賃で提供しています。

もしステンレスの切削加工でお困り(品質・コスト)の際は、ぜひ熊倉製作所(0256-52-1673)にお声掛けください。