チタンとは？

チタンは比重4.5と軽量でありながら、鉄鋼に匹敵する強度を持ち、耐食性・耐熱性に優れています。航空機、医療機器、化学プラントなど幅広い分野で採用される理由は、その独自の特性にあります。また、非磁性であることから特殊環境下の装置にも適しています。

チタンの特徴

チタンの最大の特徴は「高比強度」「耐食性」「低熱伝導率」にあります。しかし、旋盤・旋削加工の現場では、この特性が大きな課題となります。まず、熱伝導率が低いため切削熱が工具先端に集中しやすく、摩耗や焼き付きが発生しやすいという問題があります。また、加工硬化しやすい性質があるため、切り込みや送りを適切に設定しなければ工具寿命が著しく低下します。

チタンの旋盤・旋削加工におけるポイント

ポイント①：耐熱性と耐摩耗性を考慮した工具選定

チタンは熱伝導率が低く、切削時に発生する熱が工具先端に集中しやすいため、工具材質には高い耐熱性と耐摩耗性が求められます。一般的には、超硬合金や耐熱コーティングを施したチップが使用されます。特に、アルミナ系やTiAlNコーティングは焼き付き防止に有効です。

ポイント②：切削速度は低速とし、送りや切込みを安定させる

チタンは加工硬化しやすく、過度な摩擦や熱によって工具寿命が著しく低下します。そのため、切削速度は低速で、送りや切り込みを安定させることが重要です。速度を上げすぎると、焼き付きや工具欠損のリスクが高まります。

ポイント③：冷却には高圧クーラントを活用する

切削熱対策として、高圧クーラントの使用は欠かせません。冷却と同時に切粉を効率的に排出する役割も果たすため、チップの損傷やワーク表面の焼き付きを防ぎます。クーラントはワークと工具の接触面に十分に届くように供給することが重要です。

ポイント④：切粉処理で絡み付き防止

チタンは切粉が長く連なりやすく、絡み付きによる工具破損や加工停止が発生しやすい材質です。ブレーカ付きチップを選定し、送り速度や切込み量を工夫して切粉を細かくすることがポイントです。場合によってはエアブローを併用するのも効果的です。

ポイント⑤：工具摩耗の監視と早期交換

チタンの旋削では、摩耗が進行すると切削面の品質低下や寸法精度の不良が発生します。特に境界摩耗や溶着が進行しやすいため、工具状態をこまめに確認し、早めに交換することでトラブルを防止します。

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