JP2002060897A - 小径ドリル加工性に優れる機械構造用鋼およびその小径ドリル加工方法 - Google Patents
小径ドリル加工性に優れる機械構造用鋼およびその小径ドリル加工方法Info
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Abstract
φ4mm以下の細径ドリルによる小径穴加工を可能とす
る鋼材及び該鋼材の切削方法を提供する。 【解決手段】 機械構造用鋼、すなわち機械構造用炭素
鋼あるいは機械構造用合金鋼において、S量を0.01
5〜0.065質量%、特に0.035超〜0.065
質量%含有し、硬さを150〜300HVに調整する。
さらに、該鋼をドリル加工する切削条件をハイスドリル
φ4mm以下の細径ドリルにおいて、穿削速度を15〜
30mm/min、送りを0.01〜0.06mm/r
evとする。
Description
に小径ドリル加工性の改善された機械構造用鋼に関す
る。
鋼材として一般的にPb快削鋼、Ca快削鋼あるいはS
快削鋼ががある。すなわちPb快削鋼は、低切削速度域
で被削性が良好であり、切屑処理性、ドリル寿命(低速
切削)が特に良好である。Ca(脱酸)快削鋼は、高速
切削速度域で被削性は良好であるが、切屑処理性やドリ
ル寿命には効果がない。また、S快削鋼は、全速度域で
被削性が良好であり、オールラウンドな快削性が得られ
るが、PbやCaのように特定の範囲において特に優れ
た被削性は得られない。近年、工作機械の自動化が進
み、特に小径穴加工が注目されている。小径穴加工にお
いて、小径ドリルとなるほど折損しやすくなり、自動化
に対するネックとなっている。そこで小径穴加工につい
ては、これまで種々の加工法やドリルそのものの改良が
考えられている。ところで、材質面から検討されたもの
としては、切削挙動への影響に関するもので、鋼成分に
快削性元素であるPbあるいはSを含有すると、上記の
ようにドリル加工性は改善される。そして、φ4mmを
超える通常サイズのドリルの場合では、Pb快削鋼が特
に優れている。しかし、板厚が大きくなり、穴深さが深
くなるに連れて切屑の排出が難しくなり、その結果ドリ
ルのトルクが急上昇することとなり、ドリル加工性の指
標であるドリル寿命は低下する。一方、快削性元素であ
るPbあるいはSを鋼成分に含有させるのみでは、φ4
mm以下の細径のドリルによる小径穴加工は必ずしも改
善できない。とりわけPbは環境負荷物質であり、Pb
フリー化の要求が大きい。
する課題は、環境負荷物質であるPbを用いることな
く、φ4mm以下の細径ドリルによる小径穴加工性を良
好にせしめる鋼材及び該鋼材の切削方法を提供すること
である。
めの本発明の手段は、機械構造用鋼、すなわち機械構造
用炭素鋼あるいは機械構造用合金鋼において、S量を
0.015〜0.065質量%、特に0.035超〜
0.065質量%含有し、硬さを150〜300HVに
調整する。さらに、該鋼をドリル加工する切削条件をハ
イスドリルφ4mm以下の細径ドリルにおいて、穿削速
度を15〜30mm/min、送りを0.01〜0.0
6mm/revとするものである。
用鋼において、S量を0.015〜0.065質量%含
有し、硬さを150〜300HVに調整したことを特徴
とする小径穴加工性に優れる鋼材である。
段の鋼材に対してハイスドリルφ4mm以下の細径ドリ
ルを使用して穿削速度15〜30mm/min、送り
0.01〜0.06mm/revとするドリル加工する
ことを特徴とする小径穴加工方法である。
0.015〜0.065質量%、特に0.035超〜
0.065質量%含有し、硬さを150〜300HVと
した機械構造用鋼を上記の切削条件でドリル加工すると
き、ドリルが被削材に接触した際に僅かに撓み、ドリル
が振れながら穿孔していく。このときドリル径に対する
穴径の割合が大きくなり、穴壁面とドリルとの接触面が
減少する。その結果、切削抵抗によるドリルの発熱量が
減少し、ドリル摩耗量の低減につながる。これに対し、
Pb快削鋼やS増量快削鋼の場合は、ドリルが真っ直ぐ
に穿孔していき、その結果被削材との接触による摩擦熱
がより多く発生し、ドリル摩耗量が多くなる。
るJIS S45C鋼、および、これに代えて0.05
8質量%に増量したS快削鋼を100kg真空溶解炉に
て溶製後、15×50mm板材に900℃で鍛伸し、焼
ならししてフェライト・パーライト組織とし、材料表面
をフライス加工し、表面の0.2mm厚程度の鍛伸によ
る加工硬化層を除去して10mm厚の板に仕上げ、硬さ
を250HVとする。これをφ2mmハイスドリルで、
穿削速度25m/min、送り0.025mm/rev
でドリル加工する。
および図面を参照して説明する。先ず、STEP1とし
て表1に示すA、B、C、Dの4鋼種について、100
kg真空溶解炉で溶製し、1150℃で15×50mm
材に鍛伸する。その後900℃で焼ならしを施し、フェ
ライト・パーライト組織とし、材料表面をフライス加工
して10mm厚の板に仕上げ、硬度88〜90HRB
(183〜192HV)とし、ドリル加工条件をドリル
径:φ2.0mm、穿削速度V:25mm/min、送
りF:0.025m/revでドリル加工し、ドリル加
工性を評価した。
ドリル折損までの穿孔個数で評価し、湿式ドリル摩耗試
験として図1の(b)に840穴穿孔後のドリルの逃げ
面摩耗量(mm)で評価した。図1の(a)に見られると
おり乾式ドリル寿命試験でドリル寿命はBが最良で次い
でDで、AとCは同等のドリル寿命である。また、水溶
性切削油を用いた湿式ドリル寿命試験では図1の(b)
に見られるとおりAとBが良好である。
平均で図2に示す。図2の(a)は乾式ドリル試験によ
るもので、(b)は湿式ドリル試験によるものである。
図2に見られるとおり、乾式、湿式共にAおよびBが穴
径が大きく、C、Dは穴径が小さい。このAおよびBの
穴径が大きいことが、上記の図1でドリル寿命がB次い
でAで良好である理由と考えられる。
S快削鋼に絞り、S量の適正化を図る試験を表2に示
す、S量の異なる各鋼種の表2に示すE、F、G、H、
I、Jの6鋼種の100kg材を真空溶解炉で溶製し、
STEP1と同様の試験片を作製し、STEP1と同条
件で1000穴ドリル穴加工を行い、ドリル摩耗を測定
した。
ル切れ刃摩耗量の関係を示す。同図からドリル摩耗量は
Hが最も少なく、S量の減少に伴い摩耗量は増加するこ
とが判る。またI、Jのように多量にSを添加すると摩
耗量は増加することが判る。なお、ドリル貫通時のバリ
やドリル切屑に鋼種間の差異は認められなかった。
造用鋼において、環境負荷物質であるPbを使用するこ
となく、快削成分をSに特定し、かつ鋼材の硬さを特定
し、さらにドリル加工条件を特定することにより、ドリ
ル径に比しドリル穴径を大きくすることを可能とし、こ
の結果、小径穴のドリル加工時の発熱を抑えてドリル刃
の摩耗を減少させてドリル寿命を大幅に延ばすことがで
きるなどの優れた効果を有する。
験結果を示すグラフで、(a)は乾式ドリル穿孔試験
を、(b)は湿式ドリル穿孔試験を示すグラフである。
の相違を示すグラフで、(a)は乾式ドリルで、(b)は
湿式ドリルの結果を示すグラフである。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 機械構造用鋼において、S量を0.01
5〜0.065質量%含有し、硬さを150〜300H
Vに調整したことを特徴とする小径穴加工性に優れる鋼
材。 - 【請求項2】 請求項1記載の鋼材に対してハイスドリ
ルφ4mm以下の細径ドリルを使用して切削速度15〜
30mm/min、送り0.01〜0.06mm/re
vとするドリル加工することを特徴とする小径穴加工方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000250557A JP2002060897A (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 小径ドリル加工性に優れる機械構造用鋼およびその小径ドリル加工方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=18740108
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Country | Link |
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JP (1) | JP2002060897A (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-08-22 JP JP2000250557A patent/JP2002060897A/ja active Pending
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