1.実験の目的

試作セラミックス(TiB₂-30MoSi₂系)の機械構造用炭素鋼S45C生材に対する高速切削性能の検討。

2.被削材

機械構造用炭素鋼S45Cは普通、中炭素鋼と呼ばれ使用に際しては焼入れ、焼戻しを行って靭性を改善し、疲れ強さ、あるいは耐摩耗性を向上させ、車軸、歯車、クランク軸などの機械構造用部品に広く利用されている。
　　表1に使用した機械構造用炭素鋼S45C生材の化学成分と機械的性質を示す。

3.工具材

表1に試作セラミックス(TiB₂系)および比較用工具フーティング(Al₂O₃系)の成分と機械的性質を示す。
　　セラミックスは硬度(Hv)は著しく高いが抗折力が小さい。
　　図1に切削前の工具すくい面の状態を示す。

4.実験結果と考察

(1)工具損傷形態

図2は両工具のS45C切削時の工具損傷状態を示す。
　 セラミックスはV=150,200,400m/minの切削速度で顕著なクレータ摩耗及びフランク摩耗を現わしている。それらの摩耗進行は切削速度が速くなるにつれ大きく現われている。
　　一方、コーティングはV=150,200,250,400m/minの切削領域において、セラミックスより摩耗が少なく正常摩耗を現わしている。後者の適正切削領域はV=300�o/min前後と思われる。

(2)工具摩耗進行曲線

図3にS45C切削時の前逃げ面および横逃げ面の工具摩耗の進行状態を示す。
　 セラミックスは初期摩耗が一定域に達したあと定常摩耗が進行し、ある時間経過すると急速に摩耗が進行し寿命となることが高速域で顕著である。
　　比較用コーティングはある一定の初期摩耗が進行したあと定常摩耗幅を示しているが、V=400m/minでは切削15分後急速な摩耗進行を現わした。

(3)切削仕上げ面

図4にS45Cの切削仕上げ面粗さ経過と、図5にS45Cの切削仕上げ面粗さを示す。
　 セラミックスは初期加工より粗さを大きくし、10分後には粗大なプロフィルを現わす。一方、コーティングは各切削速度域で加工時間経過と共に粗さ値を大きくしているが、比較的安定した値を示しているが、しかしながら理論粗さ値1.5μmには及ばずおよそ4倍の値を示している。

5.結論

　　試作セラミックス(TiB₂系)のS45Cに対する切削加工は耐拡散性、耐摩耗性を欠く。
　　コーティング(Al₂O₃系)は高速切削に適しており、適正切削速度はV=300m/min前後と思われる。