アルミニウムのすべて

機械工や工具製造者は丈夫な集団で、ほとんど恐れを持ちません。 多くの人は、マイクロメーターとヤスリのセットだけで製造の世界を征服しました。 ほとんどは、エンジニア、品質検査官、恐ろしい安全専門家との遭遇を生き延びました。

この無愛想な製造専門家グループが唯一恐れているのは、加工が難しい材料です。 タップの破損、ドリルの鈍化、さらにはステンレス鋼、ハステロイ、インコネルなどの一般的に傷つきやすい金属の機械加工を担当することは、これらのプロにとって主な不安です。 彼らは皆、アルミニウムの仕事を楽しみにしています。

アルミニウムは軽くてきれいで、簡単に加工できるため、機械工はアルミニウムでの作業を楽しんでいます。 アルミニウムの製造プロセスは他の材料の製造プロセスよりもクリーンであるため、アルミニウム合金はスケール、汚れ、油が付着せずに納品されます。 アルミニウムは、製造に一般的に使用される材料の中で最も密度が低く、扱いやすい金属でもあります。 最も重要なのは、延性のある材料であるため、製造および機械加工のプロセスが複雑ではないことです。

「アルミニウムはどのくらいの速さで加工できますか?」と時々尋ねられることがあります。 答えは、マシンが動作するのと同じくらいの速さです。 アルミニウムは加工が容易なため、有効切削速度の範囲が広くなります。 アルミニウムは非常に寛容性があり、広範囲の切削パラメータを使用して良好に機械加工できます。 アルミニウムの慈悲深い性質は、学生のトレーニング、新しい CNC プログラムの実証、展示会でのクールな工作機械のデモンストレーションの作成に理想的な素材です。

課題

アルミニウムの機械加工は簡単ですが、機械加工を容易にする特性により、特に生産量が多く、サイクル要件が厳しく、公差が厳しい場合には、課題が生じる可能性があります。

圧延および押出された合金は、内部応力が破壊されるため、機械加工プロセス中に変形しやすくなります。 部品が治具に拘束されている間は公差内にあり、拘束されていないときは公差外になるのが一般的です。 歪みに対処するには、熱処理、加工技術の変更、および加工後の作業が必要になる場合があります。 航空宇宙構造物など、薄いセクションを含む大型部品が最も問題になります。

延性に加えて、アルミニウムは熱伝導性が非常に高く、その組み合わせにより切りくず形成時のせん断領域の脆性が軽減されます。 これは、アルミニウムが従来の研削プロセス（平面研削や外径研削など）を好まないことを意味します。 研削を行わずに公差に近い部品を作成するのは困難な場合があります。 私が航空宇宙産業にいた頃は、アルミニウム部品に OD グラインダーを使用できるように、アルミニウムの表面にハードコート陽極酸化処理を施していました。

切りくず処理は、圧延、鍛造、押出合金のもう 1 つの典型的な問題です。 つまり、切りくずを形成するのは簡単ですが、切りくずを破壊するのは難しく、工具や部品に巻き付く長い糸状の切りくずが生成される場合があります。 切削工具の形状は近年大幅に進歩しましたが、切込み深さが浅く、切削速度が高いと、依然として連続的な切りくず生成の問題が発生する可能性があります。 糸状の切りくずを除去するには、切削速度、切りくず負荷、工具形状の変更が必要になる場合があります。 連続的な切りくずは、最適なサイクルタイムを達成する上で大きな障害となります。

アルミニウムに特化した工作機械、切削工具、および機械加工技術の開発は 1990 年代以降急速に進み、いくつかの工作機械メーカーがアルミニウムの機械加工専用に設計された機械を市場に投入しています。 高度な切削工具と組み合わせると、大量のアルミニウムの切りくずが生成される可能性があります。 作業場から取り除かないと、悪いことが起こる可能性があります。 一般に再切削として知られるこの方法では、切りくずが切削工具によって引き込まれ、工具と部品の間に閉じ込められ、表面仕上げの低下、工具の破損、工具の摩耗の増加を引き起こす可能性があります。 メーカーは高圧クーラントを使用して切削ゾーンから切りくずを吹き飛ばし、大量のフラッドシステムを適用して切りくずを機械から洗い流してきました。 これらの機械からの切りくずの量は非常に多いため、重力を利用して切りくずを排出できるように工作機械の設計を変更する必要がありました。 一部の立型旋盤は逆向きになっており、チャックが切削工具の上にあるため、切りくずが部品から落ちやすくなっています。