超硬加工とは？

超硬加工とは、タングステンカーバイドにコバルトや炭化チタン、炭化タンタルなどを混合させた超硬合金に切削、研削、放電等の加工を施すことです。超硬合金はその名前の通り硬度が極めて高く、ダイヤモンドに次ぐ硬度を誇ります。そのため、超硬合金を加工する超硬加工は難加工であり、通常の工具では加工することができません。

そのため、切削加工や研削加工はダイヤモンドツールによって行われます。ダイヤモンドツールは工具の一部に天然ダイヤモンドもしくは人造ダイヤモンドを使用した工具のことで、切削工具や研削工具では切れ刃にダイヤモンドが使用されています。

超硬合金とは？

超硬合金とは、硬質の金属炭化物で構成される合金です。

金属炭化物には、周期表のIVa、Va,VIa属金属と鉄系金属の鉄、コバルト、ニッケルが配合されているものになります。

特徴として、低温・高温でも硬いため、高強度で 諸物性 が安定しているところです。このように、超硬合金は、硬い物質なため加工方法が限られています。下記で、超硬合金の加工方法を紹介いたします。

超硬合金とは？超硬合金の材質選定のポイントをご紹介！

超硬加工を成功させるポイントをご紹介！

1.高い技術力を持った加工者による組み立て・仕上げ加工
超硬合金の加工には、高い技術力が求められ、人手による組み立て・最終仕上げの調整が必要不可欠となります。（加工工程の全自動化は難しい。）そのため、高い技術力を持った加工者による組み立て・仕上げ加工が非常に重要となります。特に当社が扱っている製品は電子機器向けの物が多く、さらに高精度な加工を求められる側面がございますが、経験豊富な高度な技術を持った加工者により、高精度な製品に仕上げています。

2.最適な加工条件出し
超硬加工では、加工の条件出しの難易度は非常に高いです。最適な加工条件を模索するため、加工前に試作加工を繰り返す必要があります。さらに、この加工条件出しには、超硬加工に関する幅広い知見とノウハウが求められます。

3.溝.幅は、0.1以下の加工が可能
溝幅が0.1を提示したできないと言われる場合があります。当社では、独自のホイールと技術で加工が可能となります。

4.インR0.03以上加工が可能
インR0.03といったものを加工できないと断られたことがあるでしょうか。当社では、独自のホイールと技術で加工が可能となります。

5.複数発注された場合のパンチの中での精度の再現性が高い
⇒大量に同じもの製作していると誤差ができてしまうといったお話を聞きます。ただ、当社の技術では超硬パンチを大量生産した際でも、最大±２μレベルの差しかないです。

当社が製作する超硬部品

①超高精度の超硬部品製作！
当社は超高精度の金型の設計・製作に長年携わってきました。高精度・難形状の金型製作に特化した専用の生産設備を保有するだけでなく、熟練の社員の五感（加工時の匂い、光の強さ、音の大小、力の入れ加減、場合によっては味など）を駆使した確かな技術によって極小・難形状の金型製作を±0.0025mmクラスの高精度で実現してきました。こういった超高精度かつ極小・難形状の加工を機械部品の分野に活用することで、超高精度の超硬部品製作を可能としています。

②お客様への最適なご提案！
当社は極小・高精度・難形状の超硬部品の製作だけでなく、コストダウン提案や生産性向上提案などお客様の目線に立った最適な金型や部品を提案いたします。加えて、超硬素材の豊富なノウハウを保有しているため、超硬素材の選定に関するサポートをすることも可能です。

③1個からの製作依頼に対応！
当社では、1個からの超硬部品の製作依頼に対応することが可能です。『数量が少ないけど対応してくれるかな……』などのお悩みがございましたら、是非当社にご相談ください。

超硬合金の加工方法をご紹介！

切削加工

切削加工とは、除去加工の一種で 一般的に切削工具を使用し加工物を削り、切断したりする加工技術のことを指します。 切削加工の刃先に使用する素材は、加工物よりも硬くないと加工ができません。そのため、超硬合金よりも硬い単結晶ダイヤモンドを刃先に使用しております。ダイヤモンドは高価なので、超硬合金の切削加工はコストがかかる加工方法になります。

＞＞ダイス鋼（HRC60）の切削（直彫り）

研削加工

研削加工とは、加工物を高速回転している 研磨砥石 に接触させ削って加工する方法になります。
研削加工は研削盤という機械を用いて加工します。また、超硬合金の研削加工では、主にプロファイル研削、円筒研削、平面研磨といった工法を使用しております。

放電加工

放電加工とは、非接触で金属の溶解・冷却・飛散を繰り返すことで加工します。そのため、あまり力が無くても超硬合金を加工することができます。また、超硬合金を加工する場合は、深穴加工や異形穴加工をする場合に使用される技術になります。

＞＞桂精密のワイヤー放電加工技術をご紹介！

LAP加工

LAP加工とは、超音波ツールを用いて、ラップ素材を振動させて研削する加工方法になります。超硬合金の場合、ラップ素材は、粉末のダイヤモンドになります。ダイヤモンドなので、加工コストは高くなります。しかし、表面粗さを細かくし0.1μ以下の誤差である鏡面仕上げが実現できる加工になります。

当社の超硬加工事例をご紹介！

超硬直彫りパンチ

下1パンチです。

材質は超硬(HRA89)で、MC直彫り加工を施しております。
微細形状加工となると形彫り放電加工となることが多いですが、MC直彫り加工にすることで、形彫り放電加工工程を省略することが可能になります。
加工時間が多くかかる形彫り放電加工工程を削減したことで、形状加工時間は本来60時間のところ、31時間にて製作することができました。　また加工時間の短縮だけでなく、MC直彫り加工は手仕上げ(LAP)による加工精度のバラつきをも抑えることができ、最終精度の安定化にも効果的でした。
今後は加工方法を見直し、コストダウンを課題とします。

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超硬直彫り加工

テスト製作いたしました。
本来超硬材料は切削工具への負担が大きく、加工が難しいため、超硬材料の加工においては形彫り放電での加工が多くなりますが、条件がそろえば、超硬材料を切削直彫り加工で対応可能です。　直彫り加工は寸法精度がよく、ラップ負担が軽減され、工程短縮が可能になり、複雑形状に対して最終精度の安定化といったメリットがあります。
ミクロンオーダーの複雑形状な超硬材料の加工といったような高難度金型であっても実現可能です。

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超硬直彫り加工

テスト製作いたしました。
本来超硬材料は切削工具への負担が大きく、加工が難しいため、超硬材料の加工においては形彫り放電での加工が多くなりますが、条件がそろえば、超硬材料を切削直彫り加工で対応可能です。　直彫り加工は寸法精度がよく、ラップ負担が軽減され、工程短縮が可能になり、複雑形状に対して最終精度の安定化といったメリットがあります。
ミクロンオーダーの複雑形状な超硬材料の加工といったような高難度金型であっても実現可能です。

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下1パンチ

超硬一体加工による84個穴金型です。
84個穴ではありますが、穴ピッチ精度が累積3μ以内で、垂直精度が5μ以内の高精度な仕上がりです。

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段付きピン　外径φ3.0　先端部φ0.30　有効3.0

当社の極小段つピンの中でも、有効の長さにこだわった製品になります。
補強部が無く非常に折れやすいため、加工難易度が高い製品になりました。
また、L/D10となります。

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超硬合金なら、当社にお任せください！

上記のように、超硬合金は、様々な加工方法がありコスト面や精度によって工法変更を行います。超硬加工・超硬金型センターを運営する桂精密では、保有する多様な設備を用いることで、ピッチ精度±3μmで金型を製作することが可能です。

さらに、当社が長年培ってきたノウハウ・経験を活かすことで、品質向上提案や材質変更によるコストダウン提案など、各種提案を行うことも可能です。特に設計段階からの提案も得意としており、お客様でご使用される金型の課題解決に貢献します。

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