JP2002307201A - 機械構造用鋼の旋削方法 - Google Patents

機械構造用鋼の旋削方法

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JP2002307201A
JP2002307201A JP2001112839A JP2001112839A JP2002307201A JP 2002307201 A JP2002307201 A JP 2002307201A JP 2001112839 A JP2001112839 A JP 2001112839A JP 2001112839 A JP2001112839 A JP 2001112839A JP 2002307201 A JP2002307201 A JP 2002307201A
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steel
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breaker
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chip
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Katsuhiko Ozaki
勝彦 尾崎
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 実質的にPbを含有せず、Sを含有する機械
構造用鋼でも、Pbを含有する快削鋼並に旋削し得る機
械構造用鋼の旋削方法を提供する。 【解決手段】 実質的にPbを含有せず、Sを含有する
機械構造用鋼3を、この機械構造用鋼1回転当たりの送
り速度f(mm/rev)で、かつ切込み量d(mm)
で旋削するに際して、12×f−0.4以下のブレーカ
距離L(mm)、切込み量dの0.7倍以下のブレーカ
前距離H(mm)のチップブレーカ2を有するチップ1
を備えた切削工具を用いると、Pbを含有する快削鋼並
の切り屑分断性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械構造用鋼の旋
削方法に関し、より詳しくは、実質的にPbを含有せ
ず、Sを含有する機械構造用鋼を旋削する機械構造用鋼
の旋削方法の技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】機械製品を製造する場合には種々の金属
が用いられるが、機械構造用鋼も用いられている。この
ような機械構造用鋼は、例えば旋盤により旋削される
が、従来から被削性が重視される機械構造用鋼、いわゆ
る快削鋼には、機械的特性を劣化させることなく被削
性、特に切り屑分断性を向上させる効果を持つPb
(鉛)が添加されたものが多かった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、地球環境問
題の観点から、工業的にPbの使用を取り止める動きが
でてきており、その結果、Pbを添加しない機械構造用
鋼に対するニーズが高まってきている。そのため、Pb
を添加しない機械構造用鋼に対しても、切り屑分断性と
機械的特性とを共に満足することが求められるようにな
ってきている。機械構造用鋼に切り屑分断性が求められ
ているのは、旋削により発生する切り屑が分断されるこ
となく連続していると、切り屑が工具に絡みつき易く、
そして切り屑が工具に絡みつくと、工具が損傷したり、
また機械構造用鋼の被削面に不要の疵が生じたりするる
等の問題が発生するためである。
【0004】これまでも、Pbを添加することなく被削
性の向上を図ろうとした種々の機械構造用鋼が提案され
ており、このような機械構造用鋼の中の一つに、硫黄快
削鋼と呼ばれるものがある。この硫黄快削鋼と呼ばれる
機械構造用鋼は、鋼中に生成するMnS等の硫化物系介
在物の形状により、被削性指数の一つである切り屑処理
性(分断性)が影響を受けることに着目し、鋼中に添加
するSの量やMnSの形状を制御することによって被削
性の向上を図ったものである。MnSの形状と切り屑分
断性との関係は、下記のようなものである。
【0005】MnSの結晶の短軸と長軸との比(スペク
トル比)が大きくなるに連れて、機械構造用鋼に力が作
用した場合、長軸方向と平行方向に亀裂が進展し易くな
る。即ち、機械構造用鋼が脆くなることにより、切り屑
分断性が向上し、切り屑処理性が向上する。しかしなが
ら、このような硫黄快削鋼と呼ばれる機械構造用鋼の場
合にあっても、この機械構造用鋼だけの特性では、従来
のPbが添加された快削鋼並の切り屑分断性を達成する
ことができず、実用レベルにおいてPbが添加された快
削鋼と同等の被削性能を有するPb無添加の機械構造用
鋼は未だ開発されるに至っていないのが実情である。
【0006】従って、本発明の目的は、実質的にPbを
含有せず、Sを含有する機械構造用鋼であっても、Pb
が添加された快削鋼並に旋削することを可能ならしめる
機械構造用鋼の旋削方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る機械構造用鋼の旋削方法が採用した手
段の特徴とするところは、実質的にPbを含有しない機
械構造用鋼を、この機械構造用鋼1回転当たりの送り速
度f(mm/rev)で、かつ切込み量d(mm)で旋
削するに際して、12×f−0.4以下のブレーカ距離
L(mm)、切込み量dの0.7倍以下のブレーカ前距
離H(mm)のチップブレーカを有するチップを備えた
切削工具を用いるところにある。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、実質的にPbを含有せず、
Sを含有する機械構造用鋼であっても、Pbが添加され
た快削鋼並に旋削することを可能ならしめる本発明の機
械構造用鋼の旋削方法を、ブレーカ前距離Hと、ブレー
カ距離Lとの説明図の図1を参照しながら説明する。
【0009】発明者らは、実質的にPbを含有せず、S
を含有する機械構造用鋼の旋削時における切り屑分断性
を改善するために、切削工具のチップのチップブレーカ
の形状と、切り屑分断性との関係とについて検討した。
その結果、図1に示すチップ1のブレーカ2の機械構造
用鋼3の切込み方向の幅であるブレーカ前距離H(m
m)、チップ1のブレーカ2の機械構造用鋼3の送り方
向の幅であるブレーカ距離L(mm)、送り速度f(m
m/rev)、切込み量d(mm)を適切に制御してや
れば、機械構造用鋼の旋削により生じる切り屑が効果的
に分断され、切り屑処理性が著しく向上するこを知見し
て、本発明をなしたものである。
【0010】即ち、実質的にPbを含有しない機械構造
用鋼を、この機械構造用鋼1回転当たりの送り速度f
(mm/rev)で、かつ切込み量d(mm)で旋削す
るに際して、12×f−0.4以下のブレーカ距離L
(mm)、切込み量dの0.7倍以下のブレーカ前距離
H(mm)のチップブレーカを有するチップを備えた切
削工具を用いるものである。
【0011】実質的にPbを含有せず、Sを含有する機
械構造用鋼を、送り速度f(mm/rev)、かつ切込
み量d(mm)で旋削するに際して、L≦12×f−
0.4mm,H≦0.7dの条件を満足すると、何故、
切り屑分断性が向上するのかという理由は定かではな
い。しかしながら、機械構造用鋼の旋削時に生じる切り
屑に対して、ブレーカから作用する力の状態が、ブレー
カ前距離H、ブレーカ距離L、送り速度f、切込み量d
の相互関係によって微妙に変化し、上記条件を満足する
場合に、切り屑分断性が向上する力が作用するためであ
ると想定される。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係る機械構造用鋼の旋削方法
についての実施例を説明する。予め予備試験を実施して
決定した、(1) 切削速度;150m/min、(2) 送り
速度f:0.05,0.1,0.2,0.3mm/re
v,(3) 切込み量d;1.5mmの切削条件にて、表1
に示す成分の鋼種番号1,2,3(但し、鋼種番号3は
比較のために旋削したもので、Pbを含有する快削鋼で
ある。)の3種類の構造用鋼の旋削を行い、切り屑の分
断指数を用いて評価した。この切り屑の分断指数とは、
切削幅40mmを旋削して採取した切り屑を目視観察
し、切り屑が1巻き以下で分断している場合を1と評価
し、1〜5巻の間で分断している場合を2と評価し、5
巻以上で分断している場合を3と評価するものである。
【0013】
【表1】
【0014】なお、上記表1に示す機械構造用鋼それぞ
れのの旋削に使用した切削工具のチップは、下記のとお
りである。 (1) チップA;ブレーカなし (2) チップB;ブレーカ前距離H;1mm(H<0.7d=1.05) ブレーカ距離L ;1.3mm (3) チップC:ブレーカ前距離H;1mm(H<0.7d=1.05) ブレーカ距離L ;2mm
【0015】上記チップ1乃至3を有する旋削工具で、
上記表1に示す各機械構造用鋼を旋削した結果を、上記
分断指数を用いて評価すると、表2に示すとおりであ
る。
【表2】
【0016】上記表2によれば、ブレーカのないチップ
Aを有する切削工具で鋼種番号3の機械構造用鋼を旋削
した場合、送り速度fが0.3mm/revの場合のみ
細かく分断されているが、鋼種番号1,2の構造用鋼を
旋削した場合には送り速度fの如何によらず、殆どの条
件において切り屑がつながっている。
【0017】ブレーカ距離Lが1.3mmのチップBを
有する切削工具の場合には、何れの鋼種番号の機械構造
用鋼でも送り速度fが0.1mm/revで切り屑が分
断されはじめ、そして送り速度fが0.2mm/rev
以上になると、切り屑は細かく分断されている。この場
合、12f−0.4(mm)の値を、各送り速度fにつ
いて求めると共に、ブレーカ距離Lとの大小に付いて見
てみると、下記のとおりである。 (1) 送り速度f0.05mm/rev 12f−0.4=0.2mm、L(=1.3mm)>
0.2mm (2) 送り速度f0.1mm/rev 12f−0.4=0.8mm、L(=1.3mm)>
0.8mm (3) 送り速度f0.2mm/rev 12f−0.4=2.0mm、L(=1.3mm)<
2.0mm (4) 送り速度f0.3mm/rev 12f−0.4=3.2mm、L(=1.3mm)<
3.2mm) つまり、L≦12f−0.4を満足する(3) と(4) の場
合に、切り屑が細かく分断されている。(H<0.7d
=1.05)
【0018】また、ブレーカ距離が2mmのチップCを
有する切削工具の場合には、送り速度f0.2mm/r
evで切り屑が分断されはじめ、送り速度f0.3mm
/rev以上で切り屑は細かく分断されている。この場
合、12f−0.4(mm)の値を、各送り速度fにつ
いて求めると共に、ブレーカ距離Lとの大小に付いて見
てみると、下記のとおりである。 (1) 送り速度f0.05mm/rev 12f−0.4=0.2mm、L(2mm)>0.2m
m (2) 送り速度f0.1mm/rev 12f−0.4=0.8mm、L(2mm)>0.8m
m (3) 送り速度f0.2mm/rev 12f−0.4=2.0mm、L(2mm)=2.0m
m (4) 送り速度f0.3mm/rev 12f−0.4=3.2mm、L(2mm)<3.2m
m この場合も、L≦12f−0.4を満足する(3) 、(4)
の場合に、切り屑が細かく分断されている。(H<0.
7d=1.05)
【0019】一方、送り速度f0.05、0.1、0.
2、0.3mm/revのそれぞれについて、ブレーカ
距離Lが1.3mmのチップBを有する切削工具により
切込み量d=0.5mmで3種類の鋼種番号1乃至3の
各機械構造用鋼の旋削を行って、分断指数を用いて評価
すると下記表3のとおりになった。
【表3】
【0020】この場合、送り速度fの如何にかかわら
ず、切り屑の分断指数は何れも3であり、切り屑は殆ど
分断されていない。12f−0.4(mm)の値を、各
送り速度fについて求めると共に、ブレーカ距離Lとの
大小に付いて見てみると、下記のとおりである。 (1) 送り速度f0.05mm/rev 12f−0.4=0.2mm、L(=1.3mm)>
0.2mm (2) 送り速度f0.1mm/rev 12f−0.4=0.8mm、L(=1.3mm)>
0.8mm (3) 送り速度f0.2mm/rev 12f−0.4=2.0mm、L(=1.3mm)<
2.0mm (4) 送り速度f0.3mm/rev 12f−0.4=3.2mm、L(=1.3mm)<
3.2mm) 当然のことながら、上記(3) と(4) ではL≦12f−
0.4の関係を満足しているが、この場合にはブレーカ
前距離Hが1mmで、0.7dは0.35であるから、
H≦0.7dの条件を満足していない。
【0021】以上のことから、送り速度f(mm/re
v)で、かつ切込み量d(mm)で旋削するに際して、
L≦12×f−0.4mm,H≦0.7dの条件を満足
すると、例え実質的にPbを含有せず、Sを含有する機
械構造用鋼であっても、Pbを含有する快削鋼を旋削す
る場合と同様の切り屑分断性の確保が可能になる。従っ
て、本発明に係る機械構造用鋼の旋削方法によれば、硫
黄快削鋼と呼ばれる機械構造用鋼の旋削でも、従来のP
bが添加された快削鋼並に旋削することができるから、
旋削能率の向上に大いに寄与することができる。
【0022】さらに、本発明に係る機械構造用鋼の旋削
方法によれば、Pbが添加された機械構造用鋼を使用す
る必要がなくなるから、Pbを使用しないという近年の
社会動向の進捗をより一層助長することができ、地球環
境の汚染防止に対しても大いに寄与することができると
いう効果も生じる。
【0023】なお、表面にAl2 3 、TiN、TiA
lN、およびTiCN等の硬質膜を形成させたチップ
(チップブレーカ付)を有する切削工具により、上記と
同様の条件にてそれぞれ切削試験を行った。しかしなが
ら、上記実施例と同程度の結果が得られたに止まり、切
り屑分断性に対する優位性は認められなかった。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る機械
構造用鋼の旋削方法によれば、送り速度f(mm/re
v)で、かつ切込み量d(mm)で旋削するに際して、
L≦12×f−0.4mm,H≦0.7dの条件を満足
すると、例え実質的にPbを含有しない機械構造用鋼で
あっても、Pbを含有する快削鋼を旋削する場合と同様
の切り屑分断性の確保が可能になり、硫黄快削鋼と呼ば
れる機械構造用鋼の旋削でも、従来のPbが添加された
快削鋼並に旋削することができるから、旋削能率の向上
に大いに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ブレーカ前距離Hと、ブレーカ距離Lとの説明
図である。
【符号の説明】
1…チップ 2…ブレーカ 3…機械構造用鋼

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的にPbを含有しない機械構造用鋼
    を、この機械構造用鋼1回転当たりの送り速度f(mm
    /rev)で、かつ切込み量d(mm)で旋削するに際
    して、12×f−0.4以下のブレーカ距離L(m
    m)、切込み量dの0.7倍以下のブレーカ前距離H
    (mm)のチップブレーカを有するチップを備えた切削
    工具を用いることを特徴とする機械構造用鋼の旋削方
    法。
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