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
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 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。
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
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械構造用鋼、特
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】従来、ドリルによる穴あけ等に対処した
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。
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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
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。
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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
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。
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。
【０００５】すなわち、請求項１の発明では、機械構造
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。
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。
【０００６】請求項２の発明では、上記の請求項１の手
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。
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。
【０００７】本発明の作用について説明すると、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。
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。
【０００８】
【発明の実施の形態】Ｓ量を０．０３０質量％を含有す
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。
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。
【０００９】
【実施例】以下に本願の実施例を以下の実験を通じて表
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。
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。
【００１０】
【表１】
【００１１】乾式ドリル寿命試験として図１の（ａ）に
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。
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。
【００１２】ドリル穿孔試験後の穴径を初期の２０穴の
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。
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。
【００１３】ＳＴＥＰ２として、上記の結果に基づき、
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。
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。
【００１４】
【表２】
【００１５】図３にＳ添加量と１０００穴穿孔後のドリ
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。
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。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は、機械構
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。
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。
【図１】快削成分を含む鋼種とドリル加工性のドリル試
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。
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。
【図２】快削成分を含む鋼種とドリル加工における穴径
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。
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。
【図３】Ｓ添加量とドリル摩耗量の関係を示すグラフで
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 |
Applications Claiming Priority (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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002060897A true JP2002060897A (ja) | 2002-02-28 |
Family
ID=18740108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000250557A Pending 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002060897A (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0394015A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-04-18 | Nippon Steel Corp | 被削性の優れた耐摩耗鋼板の製造法 |
| JPH10306354A (ja) * | 1997-05-07 | 1998-11-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 快削鋼材用の切削工具 |
| JPH11310848A (ja) * | 1998-04-27 | 1999-11-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度快削非調質鋼材用連続鋳造鋳片および鋼材の製造方法 |
| JPH11350066A (ja) * | 1998-06-04 | 1999-12-21 | Nkk Joko Kk | 被削性に優れた熱間鍛造鋼部品の製造方法及びその部品並びにそれに用いる熱間圧延鋼材 |
| JP2000282172A (ja) * | 1999-01-28 | 2000-10-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 被削性と靱性に優れた機械構造用鋼材及び機械構造部品 |
| JP2001220645A (ja) * | 2000-02-02 | 2001-08-14 | Aichi Steel Works Ltd | 被削性に優れ，強度異方性の小さい鉛無添加の機械構造用鋼 |
-
2000
- 2000-08-22 JP JP2000250557A patent/JP2002060897A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2001220645A (ja) * | 2000-02-02 | 2001-08-14 | Aichi Steel Works Ltd | 被削性に優れ，強度異方性の小さい鉛無添加の機械構造用鋼 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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|
| A977 | Report on retrieval |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050222 |
|
| A521 | Written amendment |
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|
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|
| A521 | Written amendment |
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|
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