高精度CNC加工

材料説明

軟鋼（低炭素鋼とも呼ばれる）は、 通常炭素含有量 0.05%～0.25% を有します。その経済性、汎用性、加工しやすさから、最も広く使用される鋼材の一種です。低炭素含有量により、高炭素鋼に比べて機械加工性と成形性に優れています。これにより、CNC加工において精度とコスト効率を両立させる理想的な材料です。

機械的特性

• 降伏強さ: 250–350 MPa (36.5–50.8 ksi)
• 引張強さ: 370–510 MPa (53.6–73.9 ksi)
• 伸び率: 20–30%
• 硬さ: ロックウェル B60–B80
• 延性: 良好で、優れた成形性と塑性変形抵抗を備えており、複雑な形状に成形しても割れにくいです。

加工特性

軟鋼は優れた切削加工性を有しており、CNC 加工で最も加工しやすい材料の一つです。フライス加工、旋盤加工、穴あけ加工、ボーリング加工など幅広い加工プロセスに適しています。軟鋼は工具摩耗が少なく精密な形状に容易に切削でき、平滑な仕上がりの部品製造に最適です。加工中に発熱する傾向がありますが、適切な冷却と潤滑により温度管理が可能で、工具寿命を延長できます。

一般的な用途

• 自動車部品 (エンジン部品、ブラケット、ギア、シャフト)
• 機械部品 (シリンダーヘッド、構造支持部品、ブッシュ、ベアリング)
• 産業機器 (ポンプ、バルブ、アクチュエータ、ハウジング)
• 建築部材 (補強部品、梁、柱、フレーム)

材料説明

低合金鋼 は、クロム、モリブデン、ニッケル、バナジウム、タングステンなどの合金元素を少量（通常5％未満）含有する鋼の一種です。これらの合金元素により、強度、靭性、硬さなどの機械的特性が向上し、同時に延性や切削加工性も維持されます。CNC加工では、構造用部品や機械部品など、中等強度と耐久性が要求される用途に広く採用されています。

機械的特性

• 降伏強さ: 250–450 MPa (36–65 ksi)
• 引張強さ: 400–600 MPa (58–87 ksi)
• 伸び率: 20–30%
• 硬さ: ロックウェルB80–B100
• 延性: 良好で、 優れた靭性と衝撃荷重に対する耐性を有します。

加工特性

低合金鋼は、適度な硬さと強度を有するため、一般的に優れた機械加工性を示し、高合金鋼よりも切削加工に適しています。標準的なCNC工具での加工が可能で、フライス加工、旋削、穴あけ、ボーリング加工などに幅広く採用されています。低合金鋼を加工する際は、工具の過剰な摩耗を防止し、高品質な表面仕上げを得るために、切削速度と送り速度を最適化する必要があります。潤滑冷却剤の使用により摩擦熱の発生を抑制できるため、工具寿命の延長と表面仕上がりの向上に役立ちます。

一般的な用途

• 自動車部品 (エンジンブロック、ギア、シャフト)
• 建設構造物 (橋梁、配管システム、構造用鋼材)
• 重機部品(油圧ショベル、ローダー、機械構造部品)
• 石油・ガス機器 (バルブ、ポンプ、圧力容器)

材料説明

高合金鋼は、標準炭素鋼と比べてクロム、モリブデン、ニッケル、バナジウム、タングステンなどの合金元素を著しく多く含有する鋼材です。これらの合金元素は鋼の強度、耐食性、耐摩耗性などの特性を向上させ、過酷な環境下での用途に最適な材料となります。高合金鋼は、高い引張強度、耐久性、および高温耐性が必要な部品の CNC 加工でよく使用されます。代表的な種類には工具鋼、ステンレス鋼、高速鋼などがあります。

機械的特性

• 降伏強さ: 450–1,000 MPa (65–145 ksi)
• 引張強さ: 600–1,400 MPa (87–203 ksi)
• 伸び率: 10–25%
• 硬さ: ロックウェル C50–C65
• 延性: 一般的に低合金鋼よりも低いですが、特定の条件下では良好な靭性を備えています。

加工特性

高合金鋼は、低合金鋼と比べて強度と硬さが高いため、加工難易度が上がります。これらの材料を切削加工する場合、通常は超硬工具または高速鋼（HSS）工具が必要であり、高い切削力に対応しなければなりません。切削速度は慎重に制御する必要があり、過度な発熱による工具摩耗や変形を防ぐことが重要です。また、切削油や潤滑剤の使用は摩擦低減と加工効率維持に不可欠です。さらに、高硬度の高合金鋼では、加工前の予熱が必要な場合があり、これにより工具損傷や早期摩耗のリスクを軽減できます。

一般的な用途

• 工具・型類 (治具、切削工具、型)
• 航空宇宙分野 (タービンブレード・ジェットエンジン部品)
• 石油・ガス機器 (ダウンホールツール、掘削装置)
• 自動車部品 (エンジン部品、トランスミッションギア)
• 発電設備 (ボイラーチューブ、タービン部品)

材料説明

オーステナイト系ステンレス鋼は、最も一般的に使用されるステンレス鋼の一種で、優れた耐食性、成形性、靭性で知られています。主に鉄、クロム、ニッケルから構成され、面心立方（FCC）の結晶構造を持ち、これにより優れた延性と溶接性を備えています。オーステナイト系ステンレス鋼は非磁性で、食品加工、化学、医療機器などの産業で幅広く使用されています。一般的な規格には 304、316、321 などがあり、それぞれ異なる耐食性と耐熱性を提供しています。

機械的特性

• 降伏強さ:210–350 MPa (30.5–50.8 ksi)
• 引張強さ: 500–800 MPa (72.5–116 ksi)
• 伸び率: 40–60%
• 硬さ: ロックウェル B80–B95
• 延性: 優れており、高い伸び率と衝撃耐力を備えており、低温下でもその特性を維持します。

加工特性

オーステナイト系ステンレス鋼は、その強度と加工硬化特性のため、他の鋼材に比べて切削加工が難しいことで知られています。しかし、適切な工具と切削条件を選択することで、良好な加工が可能です。加工中に加工硬化する傾向があるため、通常、超硬工具または高速鋼工具の使用が必要となります。工具の過度な摩耗を防ぐため、発熱を低減するために冷却液や潤滑剤が不可欠であり、切削面の硬化を抑制するには低速で一定の送り速度で加工することが重要です。

一般的な用途

• 食品加工機器 (貯蔵タンク、コンベアシステム)
• 化学処理設備 (パイプ、バルブ、圧力容器)
• 医療機器 (手術器具、インプラント )
• 航空宇宙 (航空機部品、タービンブレード)
• 海洋産業 (船舶部品、海洋構造物)

材料説明

二相ステンレス鋼は、オーステナイト系とフェライト系ステンレス鋼の特性を組み合わせた高性能合金です。この組み合わせにより優れた強度、耐食性、延性を備えており、海洋環境や化学用途など過酷な環境に最適です。クロム、ニッケル、モリブデンを含有しており、点食やすきま腐食に対する優れた耐性を提供します。高い強度と耐久性のため、CNC加工では耐食性と靭性が要求される部品に広く採用されています。

機械的特性

• 降伏強さ: 450–620 MPa (65–90 ksi)
• 引張強さ: 600–800 MPa (87–116 ksi)
• 伸び率: 15–25%
• 硬さ: ロックウェル B85–B95
• 延性: 良好で、優れた応力腐食割れ耐性と高い引張強度を備えています。

加工特性

二相ステンレス鋼は、標準オーステナイト系鋼よりも高い強度と硬度のため、加工がより困難です。しかし、適切な工具と切削技術を用いることで、CNC工作機械での加工が可能です。超硬工具または高速鋼工具の使用が必須であり、加工硬化を防ぐため低速切削が推奨されます。切削油剤の使用は、材料特性を維持し、高速切削時の過熱防止と材料特性の維持のため、冷却液や潤滑剤の使用が不可欠です。

一般的な用途

• 石油・ガス産業 (配管、バルブ、継手)
• 海洋産業 (海洋プラットフォーム、船舶部品)
• 化学処理設備 (熱交換器、反応器)
• 発電設備 (タービン部品、反応器容器)
• 水処理 (淡水化プラント、フィルター)

材料説明

アルミニウム合金は、軽量で耐食性に優れた金属であり、強度と軽さが求められる部品のCNC加工に広く使用されています。これらの合金は、アルミニウムに銅、ケイ素、マグネシウム、亜鉛などのほかの元素を添加することで作られ、強度、切削加工性、耐食性などの特性を向上させます。一般的な種類には、2000シリーズ（銅合金）、6000シリーズ（マグネシウムとケイ素合金）、7000シリーズ（亜鉛合金）があります。アルミニウム合金は、航空宇宙、自動車、建設などの産業で幅広く使用されています。

機械的特性

• 降伏強さ: 90–550 MPa (13–80 ksi)
• 引張強さ: 150–600 MPa (22–87 ksi)
• 伸び率: 10–30%
• 硬さ: ロックウェル B40–B90
• 延性: 優れた成形性を備え、曲げ、伸ばし、成形に対しても割れずに耐える能力があります。

加工特性

アルミニウム合金は優れた切削性で知られており、CNC 加工で最も一般的に使用される材料の一つです。アルミニウムは高速工具を用いて容易にフライス加工、旋盤加工、穴あけ、タップ加工が可能で、滑らかで精密な仕上がりを実現します。低密度のため必要な切削力が低減され、切り屑の排出性にも優れています。比較的高速で加工可能ですが、工具の摩耗や材料の変形を防ぐために適切な冷却と潤滑が必要です。アルミ 6061 や 7075 は、強度と加工しやすさのバランスが良好なため、加工分野で特に好まれています。

一般的な用途

• 航空宇宙部品 (航空機フレーム、機体部品)
• 自動車部品 (ホイール、エンジンブロック、シャーシ)
• 建築分野 (窓枠、構造部材)
• 民生用品 (電子機器、ハウジング)
• 船舶部品 (ボート船体、プロペラ)

材料説明

真鍮は銅と亜鉛の合金で、耐食性、切削性、また魅力的な金に似た外観で知られています。真鍮は、強度、延性、そして美的要素を兼ね備えた精密部品の CNC 加工によく使用されます。この合金の特性は銅と亜鉛の比率によって異なり、一部の真鍮合金には切削性を向上させるために鉛などの追加元素が含まれています。自動車部品、配管器具、電子機器の用途で広く利用されています。

機械的特性

• 降伏強さ: 200–350 MPa (29–50 ksi)
• 引張強さ: 250–550 MPa (36–80 ksi)
• 伸び率: 10–40%
• 硬さ: ロックウェル B60–B90
• 延性: 良好で、優れた成形性を備え、簡単に成形や曲げ加工を行っても割れることなく処理できます。

加工特性

真鍮は加工が最も容易な金属の一つで、CNC 加工に人気のある選択肢となっています。特に亜鉛含有量の高い合金や鉛を添加した合金では切削特性に優れ、切削性を向上させています。真鍮は高速工具を用いてフライス加工、旋盤加工、穴あけ、タップ加工が可能で、通常は滑らかで光沢のある仕上げ面を得られます。真鍮は比較的柔らかいため高速切削が可能ですが、加工中に適切に管理しないと加工硬化する可能性があります。冷却液や潤滑剤を使用することで熱の蓄積を最小限に抑え、工具寿命を延ばすことができます。

一般的な用途

• 配管部品 (バルブ、蛇口、継手)
• 自動車部品 (ブレーキ部品, フィッティング)
• 電気コネクタ (端子、スイッチ)

材料説明

銅は、優れた熱伝導性と電気伝導性、耐食性、延性で知られる高導電性金属です。電気部品、熱交換器、配管など、高い導電性または延性が必要な用途の CNC 加工に広く使用されています。銅は加工が容易で、ほとんどの環境で良好な耐食性を備えているため、産業と民生用途の両方に最適です。

機械的特性

• 降伏強さ: 210–250 MPa (30.5–36.3 ksi)
• 引張強さ: 210–250 MPa (30.5–36.3 ksi)
• 伸び率: 30–45%
• 硬さ: ロックウェル B50–B60
• 延性: 優れた成形性と加工性を備え、簡単に成形や曲げ加工を行っても割れることなく処理できます。

加工特性

銅は柔らかさと延性により非常に切削性に優れており、標準的な CNC 工具を用いて容易に切断、穴あけ、フライス加工が可能です。比較的高速で良好に加工でき、滑らかな表面仕上がりを達成できます。ただし、銅は比較的粘着性のある材料ですので、加工中に適切な潤滑が必要です。これにより工具の摩耗を軽減し、材料の付着を防ぐことができます。高速加工時には熱の蓄積を抑制し、材料の特性を維持するために冷却液の使用が推奨されます。

一般的な用途

• 電気部品 (ワイヤー、コネクタ、端子)
• 熱交換器 (ラジエータ、コイル)
• 配管 (パイプ、継手、蛇口)
• 自動車部品 (ラジエータ、エンジン部品)