July 28, 2025
亜鉛合金は、その独特の機械的特性、コスト効率、および優れた鋳造性で評価され、さまざまな業界で重要な材料として登場しました。自動車部品から家電製品、ハードウェアまで、その汎用性は大きな魅力です。しかし、その鋳造特性はよく知られていますが、亜鉛合金の機械加工は、独特の課題と機会を提示します。この包括的なガイドでは、さまざまな亜鉛合金のグレード、機械加工を成功させるための不可欠なCNC技術、および最適な結果を保証するためのベストプラクティスについて説明します。
機械加工プロジェクトに着手する前に、使用する亜鉛合金の特定のグレードを理解することが不可欠です。これらの合金の組成は、チップ形成、工具摩耗、および表面仕上げなどの要因を含む、それらの被削性に直接影響します。
Zamakグレード： Zamakシリーズ（亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、および銅）は、亜鉛合金の最も一般的なファミリーです。
Zamak 3： これは最も広く使用されている亜鉛合金です。その組成は、機械的強度、延性、および寸法安定性の優れたバランスを提供します。Zamak 3の機械加工は比較的簡単で、細かいカールしたチップと、標準的な工具で良好な表面仕上げが得られます。
Zamak 5： Zamak 3よりも銅含有量が高く、Zamak 5は、より高い強度、硬度、およびクリープ抵抗を提供します。ただし、この硬度の増加は、工具摩耗の増加と、わずかに困難な機械加工プロセスにつながる可能性があります。早期の工具破損を防ぐには、適切な工具形状と切削パラメータが不可欠です。
Zamak 2： Kirksiteとしても知られるこの合金は、Zamakシリーズで最高の銅含有量を持っており、優れた強度と硬度をもたらします。Zamak 2の機械加工には、熱の発生と工具摩耗を効果的に管理するために、堅牢な工具と慎重なパラメータ選択が必要です。
ZA（亜鉛-アルミニウム）グレード： ZAシリーズは、Zamak合金よりもアルミニウム含有量が高く、その特性と被削性に大きな影響を与えます。
ZA-8： この合金は、アルミニウム含有量が低く、Zamak合金と同様にホットチャンバーダイキャストできます。その被削性はZamak 5と同等であり、硬度が増加しているため、工具摩耗に注意が必要です。
ZA-12およびZA-27： これらの合金は通常、重力鋳造されており、優れた強度と硬度を提供します。アルミニウム含有量が高いため、切削工具に対してより研磨性があります。これらのグレードの機械加工には、工具寿命を維持し、高品質の表面仕上げを実現するために、超硬工具を使用する必要があります。生成されるチップは、Zamakグレードと比較して、小さくてもろいことがよくあります。
亜鉛合金のCNC機械加工を成功させるには、適切な工具の選択、最適化された切削パラメータ、および効果的な冷却を組み合わせる必要があります。
工具の選択：
ハイス鋼（HSS）： HSS工具は、一般的にZamakグレードに有効です。それらの固有の靭性は、振動を吸収するのに役立ち、性能とコストのバランスが優れています。Zamak 3の場合、HSS工具は優れた結果をもたらすことができます。
超硬工具： Zamak 5やZAシリーズなどの硬い合金の場合、超硬工具が優れた選択肢です。それらの高い硬度と耐摩耗性は、より研磨性の高い材料を切削する際に、工具寿命を維持し、一貫した結果を達成するために不可欠です。
工具形状： シャープな切削エッジと正のすくい角を持つ工具が理想的です。正のすくい角は、材料をきれいに切断するのに役立ち、切削力を低減し、バリの形成と加工硬化のリスクを最小限に抑えます。研磨された工具面は、チップの流れを改善し、材料が工具に付着するのを防ぐこともできます。
切削パラメータ：
速度と送り： 亜鉛合金は、一般的に鋼よりも高い速度と送りで機械加工されます。ただし、正確なパラメータは、特定の合金グレード、工具材料、および機械加工操作によって異なります。より柔らかいZamakグレードの場合、より高い速度が可能です。より硬いZA合金の場合、過度の熱の蓄積を防ぐためにバランスを取る必要があります。過度の熱の蓄積は、工具の急速な摩耗と表面仕上げの悪化につながる可能性があります。
切り込み深さ： 中程度の切り込み深さが好まれることがよくあります。浅い切り込みを行うと、熱が発生しやすくなり、加工硬化のリスクが高まる場合があります。より深い切り込みは、材料と熱をより効果的に除去し、より良い仕上げにつながる可能性があります。
冷却と潤滑：
ドライ加工： 多くの亜鉛合金、特にZamakグレードの場合、ドライ加工が可能な場合があります。材料の低摩擦と優れた熱伝導率により、クーラントなしで熱を効果的に放散できます。これにより、プロセスが簡素化され、高価で厄介なクーラントが不要になります。
最小量潤滑（MQL）： クーラントが必要な場合、MQLシステムは優れた選択肢です。それらは、微細なオイルミストを供給し、従来のフラッドクーラントの過剰な塗布なしに、切削エッジに潤滑を提供します。これは、チップの排出が懸念される場合や、より硬い合金を扱う場合に特に役立ちます。
エアブラスト： チップの排出には、シンプルなエアブラストが非常に効果的です。切削ゾーンからチップを取り除くのに役立ち、再切削を防ぎ、表面仕上げを改善します。
亜鉛合金の機械加工の効率と品質を最大化するには、いくつかの重要なプラクティスを採用する必要があります。
チップ制御： 亜鉛合金は、特に穴あけや旋削中に、長く、カールし、ひも状のチップを生成することがよくあります。これは、工具またはワークピースの周りに巻き付き、工具の破損または表面仕上げの悪化につながる可能性があります。旋削工具にチップブレーカーを使用し、深い穴には突っつき穴あけを使用すると、チップの長さを管理し、排出を改善できます。
バリの形成： 比較的柔らかい性質のため、亜鉛合金はバリの形成を起こしやすくなります。鋭利な工具と適切なすくい角を使用すると、これを最小限に抑えることができます。バリ取り操作がしばしば必要であり、これらは自動化または手動で実行できます。
熱的考慮事項： 亜鉛合金は鋼よりも融点が低いですが、熱伝導率も高くなっています。これは、熱がすぐに放散されることを意味しますが、局所的な熱の蓄積は依然として発生し、工具寿命と寸法精度に影響を与える可能性があります。切削温度を監視し、速度と送りを調整することが不可欠です。
表面仕上げ： 高品質の表面仕上げを達成することは、多くの場合、亜鉛合金の機械加工における主な目標です。仕上げパスに新しく鋭利な工具を使用し、適切な切削パラメータを維持すると、滑らかで明るい仕上げに貢献します。最終的な、非常に浅い切り込み深さでの高速パスにより、高研磨仕上げを達成できます。
結論として、亜鉛合金の機械加工を成功させるには、材料の特性を詳細に理解し、特定のCNC技術を適用する必要がある、微妙なプロセスです。用途に適したグレードを選択し、適切な工具と切削パラメータを採用し、チップ制御と冷却に関するベストプラクティスに従うことで、メーカーは、これらの汎用性の高い材料を効果的かつ効率的に機械加工して、幅広い業界の厳しい要件を満たすことができます。CNC機械加工における亜鉛合金の可能性を最大限に引き出すための鍵は、それらの独自の特性を尊重し、それに応じてプロセスを調整することにあります。
