チタンの丸棒にねじ山を加工するのは、チタンの材料特性と関連する加工技術の両方についての深い理解が必要な、正確で複雑なプロセスです。チタン丸棒のトップサプライヤーとしてGr12チタン丸棒、Ti6AL4V ELIチタンバー、 そしてGR2チタン丸棒, 私は、航空宇宙、医療、自動車などのさまざまな業界における高品質のねじ加工の重要性を目の当たりにしてきました。
チタンという素材を理解する
チタンは、優れた強度対重量比、耐食性、生体適合性で知られるユニークな金属です。ただし、これらの同じ特性により、材料の機械加工が困難になります。チタンは熱伝導率が比較的低いため、加工中に刃先で発生した熱がすぐに放散されません。これにより、工具とワークピースの界面が高温になり、工具が急速に摩耗し、バーが損傷する可能性があります。
チタンは化学反応性が高いことも問題です。高温では、チタンが切削工具の材質と反応して、ねじ山の表面仕上げを劣化させ、工具の有効性を低下させる可能性のある構成刃先を形成する可能性があります。したがって、チタン丸棒にねじ山を加工する場合、適切な切削工具と加工パラメータを選択することが重要です。
適切な切削工具の選択
チタンバーのねじ切り加工には、多くの場合、超硬切削工具が好まれます。超硬工具は高い硬度と耐摩耗性を備えており、プロセス中に発生する高い切削抵抗と温度に耐えることができます。特にコーティングされた超硬工具はさらに優れた性能を発揮します。窒化チタン (TiN)、炭窒化チタン (TiCN)、窒化アルミニウムチタン (AlTiN) などのコーティングは、摩擦を低減し、切りくず排出性を向上させ、工具寿命を延長します。
切削工具の形状も重要です。ねじ切り加工では、適切なねじれ角、すくい角、逃げ角を持つねじ切り工具を選択する必要があります。正のすくい角は切削抵抗を低減でき、適切な逃げ角は工具が加工面に擦れるのを防ぎます。さらに、きれいで正確なねじ山形成を確実にするために、工具は鋭い刃先を備えている必要があります。
最適な加工パラメータの選択
チタン丸棒で高品質のねじ山を実現するには、切削速度、送り速度、切込み深さなどの加工パラメータを慎重に選択する必要があります。
切断速度
チタンの切削速度は他の金属に比べて一般に遅いです。切削速度が速いと過剰な発熱が発生し、工具の摩耗や表面仕上げの低下につながる可能性があります。チタンバーのねじ切りの一般的な切削速度は、チタンの特定のグレードと使用する切削工具に応じて、毎分 10 ～ 30 メートルの範囲です。
送り速度
送り速度によって、バーの 1 回転ごとに除去される材料の量が決まります。ねじ加工の場合、送り速度は通常、ねじのピッチに基づいて設定されます。適切な送り速度により、ねじ山が正確に形成され、切りくずの除去がスムーズになります。ただし、送り速度が高すぎると工具が破損したり、ねじ山が粗くなる可能性があり、送り速度が低すぎると長期にわたる工具の摩耗が発生する可能性があります。
切込み深さ
切込み深さとは、各パスで除去される材料の厚さを指します。チタンバーのねじ山を加工する場合、切削抵抗と発熱を最小限に抑えるために、切込み深さを浅くすることがよくあります。 1 回のパスで完全な深さを切削しようとするのではなく、小さな切込み深さで複数のパスを使用して、徐々にねじ山を形成することができます。
加工前の準備
ねじ加工プロセスを開始する前に、チタン丸棒を適切に準備することが重要です。バーは加工中に動かないようにチャックまたはコレットにしっかりと保持する必要があります。バーの表面もきれいで、切断プロセスに影響を与える可能性のある汚染物質やバリがない必要があります。
同じグレードのチタンのスクラップで試し切りを行うのも良い方法です。これにより、オペレータは実際のバーを加工する前に加工パラメータを調整し、ねじの品質をチェックすることができます。
ねじ山加工プロセス
チタン丸棒にねじ山を加工するには、一点ねじ切り、タッピング、ねじ切りフライスなど、いくつかの方法があります。
シングルポイントねじ切り
シングルポイントねじ切りは、シングルポイント切削工具を使用して一度に 1 パスずつねじを切る従来の方法です。精度が高く、ピッチの大きいねじの製造や高精度が要求される用途に適しています。バーが回転しながら切削工具がバーに沿って軸方向に送られ、徐々にねじ山が形成されます。
タッピング
タッピングは、あらかじめ開けられた穴に雌ネジを切ったり、バーに雄ネジを切ったりするプロセスです。チタン丸棒への外ねじタップ加工には、適切なねじサイズとピッチのタップが使用されます。タッピングは比較的簡単でコスト効率の高い方法ですが、タップの折損を防ぐためにタッピングトルクを注意深く制御する必要があります。
ねじ切り加工
ねじ切り加工は、雌ねじと雄ねじの両方を作成するために使用できる、より汎用性の高い方法です。ねじ切りフライスでは、複数の切れ刃を備えた回転フライスを使用してねじを切ります。この方法により、異なるピッチや形状のねじを 1 回のセットアップで製造できます。スレッドフライス加工では、切りくず排出性も向上し、良好な表面仕上げを備えた高品質のねじ山を製造できます。
加工後の検査
ねじ加工プロセスが完了したら、ねじを徹底的に検査する必要があります。検査には、ねじピッチ、ねじプロファイル、表面仕上げ、寸法精度のチェックが含まれます。
ねじゲージを使用すると、ねじのピッチやフィット感を確認できます。より詳細な検査の場合は、三次元測定機 (CMM) などの光学測定装置を使用して、ねじの形状と寸法を正確に測定できます。要求仕様からの逸脱は、ねじ山を再加工するか、欠陥が重大な場合はバーを拒否することによって、直ちに対処する必要があります。
表面処理
加工ねじの性能と耐久性を向上させるために、表面処理を施すことができます。チタンバーの一般的な表面処理の 1 つは不動態化です。不動態化は、チタンの表面から遊離鉄やその他の汚染物質を除去し、薄い保護酸化層を形成する化学プロセスです。この層はねじ山の耐食性を向上させ、酸化の防止に役立ちます。
別のオプションは、ねじ山に潤滑コーティングを施すことです。潤滑コーティングにより、組み立てや分解時の摩擦が軽減され、ネジのかじりや焼き付きが防止されます。
結論
チタン丸棒のねじ山加工は複雑なプロセスであり、チタンの材料特性の包括的な理解、適切な切削工具の選択、加工パラメータの最適化が必要です。チタン丸棒のサプライヤーとして、私はお客様に高品質の棒と技術サポートを提供することに尽力しています。必要かどうかGr12チタン丸棒、Ti6AL4V ELIチタンバー、 またはGR2チタン丸棒、ねじ加工のニーズに最適なソリューションを提供できます。
チタン丸棒のご購入をご検討の方、またチタン棒のねじ加工についてご質問がございましたら、お気軽にご相談・調達交渉をさせていただきます。
参考文献
- 「チタン合金の機械加工: レビュー」A. Özel および Y. Karpat 著
- 「金属切断の原理」ピーター・オクスリー著
- 「切削工具テクノロジー」ロバート・A・アーテル著
