旋盤工具ガイド：工具について知っておくべきこと

旋盤は、製造業や機械加工における基本的な工作機械であり、ワークピースの形状を整えるために工具に大きく依存しています。旋盤工具の理解は、初心者からベテランまで、あらゆるレベルの機械工にとって不可欠です。適切な工具の選択、正しい使用方法の習得、適切なメンテナンスは、機械加工において精度、効率、品質を達成するために不可欠です。このガイドでは、旋盤工具の包括的な概要を提供し、さまざまな種類の工具、その用途、および選択と使用に関する重要な考慮事項について説明します。

旋盤工具の種類

旋盤工具は、その機能と実行する切削の種類に基づいて、いくつかの種類に大別できます。単一点切削工具は、旋盤で最も一般的に使用されるタイプです。これらの工具は、ワークピースが回転し、工具がそれに沿ってまたはそれを横切って送られると、材料を除去する単一の切削エッジを備えています。単一点切削工具の例としては、旋削工具、突切り工具、中ぐりバー、ねじ切り工具、溝入れ工具、成形工具などがあります。

旋削工具は、ワークピースの直径を小さくするために使用されます。それらは、荒削りによる迅速な材料除去や、仕上げ旋削による滑らかな表面仕上げなど、特定の旋削作業に応じてさまざまな形状と角度で利用できます。突切り工具は、ワークピースの回転軸に垂直な平面を作成するために使用されます。中ぐりバーは、内穴を拡大または作成するために使用されます。ねじ切り工具は、外ねじまたは内ねじを切るように設計されています。溝入れ工具は、ワークピースの一部を切り落とすために使用されます。成形工具は、ワークピースに転写される特定のプロファイルを持ち、1回のパスで複雑な形状を作成できます。

単一点切削工具に加えて、旋盤で使用される他の種類の工具には、回転軸に沿って穴を開けるためのドリルチャックとドリル、既存の穴を正確な寸法に拡大および仕上げるためのリーマ、それぞれ内ねじと外ねじを作成するためのタップとダイス、グリップを良くするためのテクスチャ表面を作成するためのローレット工具などがあります。

工具材料

旋盤工具の材料は、その性能、耐摩耗性、および効果的に機械加工できる材料の種類に大きく影響します。高速度鋼（HSS）は、伝統的に切削工具の主要な材料であり、特に複雑な形状や断続的な切削に使用されています。HSS工具は優れた靭性を提供し、比較的安価ですが、より高度な材料と比較して硬度と耐摩耗性が低くなっています。

超硬工具は、HSS工具よりも優れた硬度、耐摩耗性、およびより高い切削速度で動作できるため、現代の機械加工で広く使用されています。超硬インサートは、通常、ツールホルダーにクランプまたはろう付けされます。さまざまなグレードの超硬が利用可能であり、それぞれ特定の材料と機械加工条件に最適化されています。コーティングされた超硬インサートは、耐摩耗性の向上、摩擦の低減、および切りくずの流れの改善を提供することにより、性能をさらに向上させます。一般的なコーティングには、窒化チタン（TiN）、炭窒化チタン（TiCN）、酸化アルミニウム（Al2O3）などがあります。

その他の工具材料には、セラミックス、立方晶窒化ホウ素（CBN）、および多結晶ダイヤモンド（PCD）があり、非常に硬いまたは研磨性の高い材料を非常に高い切削速度で機械加工するために使用されます。ただし、これらの材料は、一般的に超硬よりも脆く、高価です。

工具の形状

旋盤工具の形状、つまりすくい角、逃げ角、切刃角などのさまざまな角度は、機械加工プロセスにおいて重要な役割を果たします。すくい角は、切りくずの形成と切削力に影響します。正のすくい角は、一般的に切削力を低減し、切りくずの流れを良くしますが、切刃を弱める可能性があります。負のすくい角は、より強力な切刃を提供し、硬い材料や断続的な切削の機械加工によく使用されます。

逃げ角は、工具の側面とワークピースの間にクリアランスを提供し、摩擦を防止し、摩擦と発熱を低減します。切刃角は、切刃の強度と切削力の方向に影響します。その他の重要な幾何学的特徴には、表面仕上げに影響するノーズR、および長いストリング状の切りくずをより小さく、より扱いやすい破片に分割するように設計された切りくずブレーカーなどがあります。

工具の保持

適切な工具の保持は、機械加工中の安定性、精度、およびびびりを防ぐために不可欠です。旋盤工具は、通常、旋盤のクロススライドに取り付けられたツールポストに保持されます。シングルツールポスト、インデックスツールポスト（クイックチェンジツールポストやタレットツールポストなど）、ギャングツールポストなど、さまざまな種類のツールポストが利用可能です。

クイックチェンジツールポストを使用すると、工具を迅速に交換できるため、特に複数の工具を使用する作業において、セットアップ時間を大幅に短縮できます。タレットツールポストは複数の工具を保持でき、目的の工具を切削位置に持ってくるようにインデックスできます。ギャングツールポストは、クロススライドを動かすことで位置に持ってくることができる一連の工具を保持します。ツールポストの選択は、旋盤の種類、機械加工作業の複雑さ、および希望する効率レベルによって異なります。

切削パラメータ

切削速度、送り速度、切り込み深さなどの適切な切削パラメータを選択することは、機械加工性能、工具寿命、および表面仕上げを最適化するために不可欠です。切削速度は、ワークピースの表面が工具の切刃を通過する速度です。通常、表面フィート/分（SFM）またはメートル/分（m/min）で表されます。送り速度は、切削工具が1回転あたりにワークピースに沿って進む距離です。通常、インチ/回転（IPR）またはミリメートル/回転（mm/rev）で表されます。切り込み深さは、1回のパスで除去される材料の量です。

最適な切削パラメータは、ワークピース材料、工具材料と形状、希望する表面仕上げ、および機械のセットアップの剛性など、いくつかの要因によって異なります。工具メーカーは、さまざまなワークピース材料と機械加工条件に基づいて、工具の推奨切削パラメータを提示することがよくあります。機械工は、機械加工計算機と经验を使用して、適切な開始パラメータを決定することもできます。

工具の摩耗と破損

旋盤工具は、機械加工中に大きな力と温度にさらされるため、時間の経過とともに必然的に工具が摩耗します。一般的な工具の摩耗の種類には、逃げ面摩耗（逃げ面の摩耗）、クレーター摩耗（すくい面の摩耗）、ノッチ摩耗（切り込み線の摩耗）、および切刃の欠けまたは破損などがあります。

さまざまな種類の工具摩耗の原因と症状を理解することは、工具寿命を最適化し、ワークピースと機械に損傷を与える可能性のある壊滅的な工具破損を防ぐために重要です。工具摩耗に寄与する要因には、過度の切削速度または送り速度、不十分な冷却または潤滑、研磨性材料の機械加工、および不適切な工具形状または工具保持などがあります。

クーラントと潤滑

クーラントと潤滑剤の使用は、多くの旋盤作業に不可欠です。クーラントは、切削中に発生する熱を放散するのに役立ち、工具寿命を延ばし、表面仕上げを改善し、ワークピースへの熱損傷を防ぐことができます。潤滑剤は、工具とワークピース間の摩擦を減らし、切削力を低減し、切りくずの流れを改善します。

さまざまな種類のクーラントと潤滑剤が利用可能であり、切削液（可溶性オイル、半合成、合成）、切削油、さらには特定の高速機械加工用途向けの圧縮空気などがあります。クーラントまたは潤滑剤の選択は、ワークピース材料、工具材料、機械加工の種類、および工作機械の機能によって異なります。

工具のメンテナンス

旋盤工具の適切なメンテナンスは、その寿命と性能を確保するために不可欠です。これには、摩耗や損傷がないか切刃を定期的に検査し、摩耗した工具またはインサートを研磨または交換し、損傷を防ぐための適切な保管が含まれます。HSS工具などの再研磨可能な工具の場合、研磨中に正しい工具形状を維持することが不可欠です。超硬インサート工具の場合、ツールホルダーを損傷し、機械加工品質を損なうことを避けるために、摩耗したインサートを速やかに交換する必要があります。

安全上の注意

旋盤の操作には固有のリスクが伴い、旋盤工具を扱う際には安全上の注意を払うことが不可欠です。飛散する切りくずや破片から保護するために、常に安全メガネなどの適切な個人用保護具（PPE）を着用してください。工具がツールポストにしっかりと保持され、ワークピースがチャックまたは治具に適切にクランプされていることを確認してください。旋盤が稼働中にワークピースを調整または測定しないでください。鋭利な切削工具を扱う際には注意してください。

結論

旋盤工具は、旋盤作業の重要な側面です。さまざまな種類の旋盤工具、その材料、形状、工具保持方法、切削パラメータ、工具摩耗メカニズム、クーラントと潤滑の重要性、適切な工具メンテナンス、および安全上の注意を理解することにより、機械工は旋盤を効果的かつ効率的に利用して、高品質の部品を製造できます。継続的な学習と、工具技術の最新の進歩を常に把握することは、機械加工分野で競争力を維持するために不可欠です。