高いストック除去率

大量除去は、大量の材料を除去することを目的とした技術プロセスです。特定のプロセスで除去できる材料の量は、材料の特性と使用する加工ツールによって異なります。

切削率は、主に材料の特性によって決まります。これは、材料の加工性、つまり特定の材料を加工する容易さまたは困難さとして表されます。材料の加工性は大きく異なります。たとえば、アルミニウムとマグネシウムは、チタンやその他の特殊金属に比べて加工性が高くなっています。

材料の加工性を定量化する 1 つの方法は、比エネルギー(e)を測定することです。これは、特定の体積のワーク材料を切削するために必要なエネルギー量 (kWh/mm3) であり、材料の特性によって異なります。

石油化学や航空宇宙などの市場セグメントの厳しい要求に応えるため、新しい素材が継続的に開発されています。冶金学の進歩により、さまざまな高性能素材 (チタンや高ニッケル合金など) が生み出されましたが、その魅力的な特性の結果として、機械加工が困難になることがよくあります。

「加工が難しい」材料に必要な特定の切削エネルギーは、非常に高くなることがあります。特に、高ストック除去アプリケーションでは、ワーク材料の熱負荷に問題があります。ワーク材料の温度が上昇すると、ワーク材料の表面の完全性が損なわれ、微小亀裂、残留応力、加工硬化などの冶金学的損傷が生じる可能性があります。過度の熱は、工具寿命を大幅に短縮します。

大量の材料を除去するために必要なエネルギーは、作業材料の特性（比エネルギー）と使用される技術的プロセスによって異なります。

大量の材料を除去できる技術はいくつかあります。その中には、のこぎり、旋削、ブローチング、フライス加工、研削などがあります。旋削とフライス加工は最も人気のある機械加工技術です。旋削は主に円形の製品に使用されますが (ただし、ワーリングと呼ばれる特殊なバリエーションでは、旋削軸を調整して円形以外の形状を作成できます)、フライス加工は幅広い用途があります。チタン、ステンレス鋼、特殊な高ニッケル合金などの特定の「加工が難しい」材料は、刃先での局所的な熱発生とその除去の難しさのため、高いストック除去が目標である場合、処理が困難になる可能性があります。ただし、これらの課題は、大容量のフラッドクーラント、特殊な切削工具の形状、最適化された速度と送りの設定、切削工具から熱をチップに逸らす傾向がある AlTiCN などの工具コーティングなどの戦略によって緩和できます。

従来、結合研磨材は材料除去に使用されます。研削工程で大量の材料を除去するには、垂直セグメントグラインダーが使用されます。これらの機械は、回転ディスクと研磨セグメントを使用して動作し、回転テーブルまたは往復テーブルを使用してワーク材料をディスクに押し付けます。これらの技術には、他の研削方法よりも大幅に高い電力、最大 450 hp (340 kW) が必要です。これらの機械の主要メーカーには、Blanchard、Mattison、Göckel、Reform などがあります。

最近では、工作機械と研削ベルト技術の発達により、コーティングされた研磨材を使用した研削が、高研磨量の実現可能な代替手段となっています。

ベルト研磨は、循環ベルトの表面積が大きいため熱を逃がし、局所的なホットスポットを防ぐことができるため、魅力的なプロセスです。この技術の生産性は、多くの場合、回転式または往復式の垂直グラインダーの3倍です。^[1]その結果、ベルト研磨は、特殊金属加工の分野で従来の研磨技術に取って代わりつつあります。^[2]