CNC加工ステンレス鋼：精度と耐久性

ステンレス鋼は、キッチン家電、自動車部品、医療機器、さらには航空宇宙部品など、あらゆるところで使用されている素材の 1 つです。ステンレス鋼が人気なのは、優れた耐腐食性、強度、全体的な耐久性によるものです。しかし、ステンレス鋼の CNC 加工に関しては、最良の結果を得るために知っておくべきことがいくつかあります。

ステンレス鋼を理解する

ステンレス鋼は、鉄、クロム、および場合によってはニッケル、モリブデン、チタンなどの他の金属の合金です。クロムを加えると表面に不活性酸化層が形成され、効果的に腐食に抵抗するため、「ステンレス」という名前が付けられています。ステンレス鋼は、組成に応じていくつかのグレードに分類され、それぞれが異なる用途に適した独自の特性を持っています。一般的なグレードには、304 (オーステナイト系)、316 (モリブデンを添加したオーステナイト系で耐腐食性を高める)、410 (高強度のマルテンサイト系)、430 (磁性およびコスト効率に優れた用途のフェライト系) などがあります。

ステンレス鋼のCNC加工プロセス

CNC 加工には、ワークピースから材料を除去して目的の形状と寸法を実現する、幅広い減算製造技術が含まれます。ステンレス鋼に使用される主なプロセスは次のとおりです。

フライス加工

最も汎用性の高いプロセスであるフライス加工では、切削工具をワークピースに対して回転させて材料を除去します。2D および 3D の成形、ポケット加工、穴あけ、ねじ切りに使用できます。

ステンレス鋼の場合、工具の摩耗と熱の発生を最小限に抑えながら効率的な材料除去を確実に行うには、適切なカッター形状、コーティング、切削パラメータ（スピンドル速度、送り速度、切削深さなど）を選択することが重要です。

• 高速度鋼（HSS）と超硬カッターHSS カッターは初期の荒加工に適していますが、硬度と耐摩耗性が高いため、仕上げ加工には超硬カッターが適しています。

旋盤加工

旋削はステンレス鋼製の円筒形部品に最適です。ワークピースを回転させながら、 切削工具 軸に平行に移動し、材料を正確かつ制御された方法で除去します。

• ツールの選択: 超硬インサートを備えたシングルポイント旋削工具は、高温に耐え、刃先の鋭さを維持できるため、ステンレス鋼によく使用されます。

穴あけとタッピング

ドリリングとタッピングは、それぞれ穴と内ねじを作成するために使用される特殊なフライス加工です。ステンレス鋼のドリリングには、材料の硬度と発熱に耐えるように設計された特殊なドリルが必要です。

• 盗聴: ステンレス鋼は加工硬化しやすいため、タッピングが難しくなる場合があります。適切な潤滑剤を使用した高品質のタップを使用し、低速および低送りを維持することが重要です。
• ドリルビットの選択: ステンレス鋼の摩耗を減らし、切削効率を維持するために、コバルトコーティングまたは超硬チップのドリルが推奨されます。
• ペッキングドリリング: 熱と切りくずの排出を管理するために、ペッキングドリリング（工具を後退させながら断続的にドリリングする）がよく使用されます。

ワイヤーEDM（放電加工）

複雑な形状や加工が難しい材料の場合、ワイヤ EDM では、細いワイヤ電極とワークピースの間で発生する火花を利用して材料を侵食します。ワイヤ EDM では、帯電した細いワイヤを使用して火花を発生させ、ワークピースから材料を侵食します。

後処理の考慮事項

CNC 加工後、ステンレス鋼部品では、望ましい表面品質と耐腐食性を実現するために、バリ取り、研磨、不動態化などの追加の仕上げ作業が必要になる場合があります。

ステンレス鋼のCNC加工のメリット

では、なぜこのような面倒なことをするのでしょうか? 結果はそれだけの価値があるからです。ステンレス鋼を CNC 加工する主な利点は次のとおりです。

1. 正確で信頼性の高い部品を実現するために厳しい許容誤差を実現します。
2. 大量生産工程全体で均一な品質を実現します。
3. 複雑で詳細なデザインも簡単に処理できます。
4. 優れた強度と耐久性を備えた部品を生産します。
5. 製造時間を短縮し、生産量を増加させます。
6. 材料の使用を最適化し、コストを削減します。
7. 美観と機能性の両方を向上させます。
8. 変化する生産量に簡単に適応します。
9. 1 回のセットアップで複数の加工操作を実行します。
10. プロセスを自動化し、事故のリスクを軽減します。

CNC加工に使用可能なステンレス鋼合金

以下は、CNC 加工で一般的に使用されるさまざまなステンレス鋼合金を示す表です。

合金	構成	キーのプロパティ	一般的なアプリケーション
304	18% Cr、8% ニッケル	優れた耐腐食性、良好な加工性	食品加工、厨房機器、化学薬品容器
316	16% クロム、10% ニッケル、2% モリブデン	特に塩化物に対する優れた耐腐食性	海洋環境、医療機器、医薬品
17-4PH	15～17% クロム、3～5% ニッケル、3～5% 銅	高強度、優れた耐腐食性、熱処理可能	航空宇宙、化学処理、石油・ガス産業
303	18% Cr、8% Ni、硫黄添加	加工性の向上、耐腐食性の向上	精密加工、シャフト、継手
410	11.5-13.5% Cr	良好な硬度、中程度の耐腐食性	自動車部品、ポンプ、バルブ
420	12-14% Cr	高硬度、中程度の耐腐食性	刃物、手術器具、工具
2520	20% Cr、25% ニッケル	高強度、優れた耐腐食性	重負荷用途、産業機器

ステンレス鋼の CNC 加工に最適なヒントは何ですか?

ステンレス鋼の CNC 加工には特有の課題がありますが、適切なアプローチをとれば、スムーズで効率的な結果を得ることができます。以下に、覚えておくべき重要なヒントをいくつか示します。

• 耐久性と表面仕上げを向上させるには、モリブデンまたはタングステン HSS エンド ミルとドリルを使用します。
• 切削速度を低く保ち、冷却剤を使用してください。過熱が発生した場合は加工を停止してください。
• これらのサイクルを使用してチップの形成を制御し、長くて糸状のチップを回避します。
• 部品の変形を防ぐために、推奨される速度と送り速度に従い、鋭利な工具を使用してください。

ステンレス鋼 CNC 部品の表面仕上げは何ですか?

仕上げタイプ	それは何ですか？	なぜそれを選ぶのですか？	どこで使用されますか?
洗練された	研磨とバフ研磨により滑らかで反射性の高い表面を実現。	外観と耐腐食性が向上します。	装飾品、高級品、医療機器。
ブラッシング	ブラシで描いた均一なラインが特徴のマットな質感。	指紋や小さな傷を隠します。	家電製品、建築要素、自動車部品。
ビーズブラスト	微細なガラスビーズをブラスト加工することで、均一なマットな質感を実現。	反射を抑え、グリップ力を向上させます。	工業用部品、手工具、民生用電子機器。
電解研磨	表面を滑らかにし、輝かせるための電気化学処理。	優れた耐腐食性と明るい仕上がり。	食品加工機器、製薬機器、クリーンルーム。
サテン	研磨と磨きの技術により半光沢の滑らかな表面を実現。	より柔らかい輝きを与えます。	キッチン用品、医療機器、消費財。
アルマイト	電気化学的手段によって生成された保護酸化物層。	耐食性を高め、染色も可能です。	航空宇宙部品、装飾部品、産業機器。
不動態化	不動態化溶液による処理により、自然な耐腐食性が向上します。	耐錆性、耐腐食性が向上します。	医療機器、化学処理装置、船舶用ハードウェア。

CNC加工ステンレス鋼の用途

• エンジンブラケット
• 着陸装置のコンポーネント
• タービンブレード
• 手術器具
• 整形外科用インプラント
• 診断機器ハウジング
• シリンダーヘッド
• エキゾーストマニホールド
• サスペンション部品
• 処理ポンプ
• バルブボディ
• 付属品
• プロペラシャフト
• 船体部品
• デッキハードウェア
• ギアシャフト
• ポンプハウジング
• 機械ベース

ステンレス鋼のCNC加工における課題

ステンレス鋼の CNC 加工における主な課題は次のとおりです。

高い加工硬化性

ステンレス鋼は、機械加工中に急速に加工硬化する傾向があります。つまり、材料を切削すると硬度が増し、それ以上の切削が困難になり、切削力の増加が必要になります。これにより、工具の早期摩耗や工具寿命の低下につながる可能性があります。

高い切断温度

ステンレス鋼の機械加工では、熱伝導率が高く変形しにくいため、大量の熱が発生します。この高温により工具の摩耗が加速し、刃先が急速に鈍くなります。さらに、ワークピースの熱変形を引き起こし、寸法精度に影響を与える可能性があります。

粘着性と欠け

ステンレス鋼は切削工具に付着しやすく、欠けや汚れの原因となります。これにより切削プロセスが妨げられ、表面が荒れて工具の交換が頻繁に必要になります。また、チップの再溶接によりワークピースが損傷するリスクも高まります。

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