高速度鋼（フロント鋼とも呼ばれる）は、1898年にアメリカの科学者によって開発されました。炭素工具鋼よりも炭素含有量が少ないのではなく、タングステンが添加されている点が異なります。硬い炭化タングステンの作用により、高温条件下でも硬度が低下しず、炭素工具鋼の切削速度よりもはるかに高い速度で切削できるため、高速度鋼と呼ばれています。1900年から1920年にかけて、バナジウムとコバルトを添加した高速度鋼が登場し、耐熱性が500～600℃に向上しました。切削速度は30～40m/分に達し、約6倍に向上しました。その後、構成元素のシリーズ化に伴い、タングステンやモリブデンを主成分とする高速度鋼が形成され、現在でも広く使用されています。高速度鋼の登場は、
切削加工における革命は金属切削の生産性を大幅に向上させ、この新しい工具材料の切削性能要件に適応するために工作機械の構造を完全に変更する必要がありました。新しい工作機械の出現とさらなる発展は、より優れた工具材料の開発につながり、工具は刺激され、発展しました。新しい製造技術条件下では、高速度鋼工具は、高速切削時の切削熱によって工具の耐久性が制限されるという問題もあります。切削速度が700℃に達すると、高速度鋼は
刃先は完全に鈍化し、この値を超える切削速度では全く切削不可能となります。そのため、上記よりも高い切削温度条件下でも十分な硬度を維持し、より高い切削温度での切削を可能にする超硬工具材料が登場しました。
柔らかい材料は硬い材料で切断できますが、硬い材料を切断するには、それよりも硬い材料を使用する必要があります。現在、地球上で最も硬い物質はダイヤモンドです。天然ダイヤモンドは自然界で古くから発見されており、切削工具として利用されてきた長い歴史がありますが、合成ダイヤモンドも20世紀初頭には合成に成功していましたが、ダイヤモンドを広く利用できるようになるのは困難です。工業用切削工具材料それはまだここ数十年の問題です。
一方、現代の宇宙技術と航空宇宙技術の発展に伴い、改良された高速度鋼、超硬合金、そして新しいセラミックツール材料伝統的な加工ワークの切断では、切断速度と切断生産性が2倍、あるいは数十倍も向上しましたが、上記の材料を加工する場合、工具の耐久性と切断効率は依然として非常に低く、切断品質を保証することが難しく、場合によっては加工できないため、より鋭く耐摩耗性の高い工具材料を使用する必要があります。
一方、近代の急速な発展により、機械製造加工業界では、自動工作機械、コンピュータ数値制御（CNC）加工センター、無人加工工場の普及により、加工精度のさらなる向上、工具交換時間の短縮、加工効率の向上が求められており、より耐久性と安定性に優れた工具材料への要求がますます高まっています。このような状況において、ダイヤモンド工具は急速に発展し、同時に、ダイヤモンド工具材料も大きく推進されました。
ダイヤモンド工具材料優れた特性を多数備え、加工精度が高く、切削速度が速く、長寿命です。例えば、コンパックス（多結晶ダイヤモンド複合シート）工具を使用すれば、数万個のシリコンアルミ合金ピストンリング部品を加工しても工具先端はほぼ変化しません。また、コンパックス大径フライスカッターを用いた航空機用アルミ桁の加工では、最大3660m/分の切削速度を達成できます。これは超硬工具とは比べものにならないほどの性能です。
それだけでなく、ダイヤモンド工具材料加工分野を拡大し、従来の加工技術を変えることもできます。従来、鏡面加工は研削と研磨工程のみでしたが、現在では天然単結晶ダイヤモンド工具だけでなく、場合によってはPDC超硬複合工具を使用して超精密近接切削を行うことで、研削ではなく旋削加工を実現できます。超硬工具機械加工分野において、PDC工具の使用など、いくつかの新しい概念が生まれています。PDC工具の限界回転速度はもはや工具ではなく工作機械にあり、回転速度が一定速度を超えてもワークと工具は加熱しません。これらの画期的な概念は、現代の機械加工産業に計り知れないほど大きな影響を与え、無限の可能性を秘めています。
投稿日時: 2022年11月2日
