金属材料の特徴とミニ旋盤で切ったときの感触

各材料の特徴はメーカーや材料屋さんのサイトを参考にすると情報が得られますので、ここでは、実際にミニ旋盤やフライス盤で削った感触について触れたいと思います。

切削に使用したバイトはハイスバイトです。 10mm角や8mm角の完成バイトから自分で削った右勝手片刃バイトです。 

鉄材の切削情報しかありませんが、他の材料の切削をすることがあったら、切削の感触を追加していきます。

材料区分

通称

記号

特徴

ナマ
(えすえす)

SS400 一般的に鉄といったら、このナマ材のことを指すようです。丸棒・角材・六角材などのほとんどの形とサイズがあるようです。炭素量は少なく焼き入れはできません。

旋盤で削ると、連続したキリコが出ます。表現が難しいのですが、荒削りでは硬くてボロボロとする感じで切りずらく、仕上げ削りでは粘っこいので表面がきれいに仕上げるのが難しい。 

仕上げの切削感
SS400を削っていると感じるのですが、注意深くバイトを送っても、ある特定の部分で切削面が荒れるように感じています。 何度削っても同じ部分で仕上げ面が荒れたりします。
金属密度(?)の硬いところと柔らかいところがムラのようになっているように感じます。(・・・技術的には正しくないかもしれませんが、切削感ではそう感じます。)

その場合でもシェービング切削法では切削面の仕上げは均一に仕上がります。

 

 

快削鋼
(かいさく)

SUM24L 硫黄複合快削鋼というのが正式名です。
硫黄複合快削鋼は硫黄と鉛を含有し、切削抵抗が低く削りやすく、仕上精度が優れ工作物の寸法を出すのが容易です。 
 また、良好な材料機械強度特性を持ち、各種機械部品に広く使用されるています。 キリコも連続しない傾向があるので、処理も簡単。
 
 これらの高能率な加工性がミニ旋盤・小型旋盤での加工に適し、『ミニ旋盤を使いこなす本』の97ページにも鋼材は快削鋼を使うのが得策と書かれています。

 一般的な鉄材料の軟鋼(SS400)は切削仕上げ面がむしれたりして平滑性・面粗度が悪くなる傾向があるので、 
 このような現象にお困りの方は一度快削鋼での切削を試 してください。
 
 ただし、溶接性は悪く、曲げ加工には向きません。
 

削った感じはキリコが粘くないので20度程度のスクイのバイトでグイグイ削れます。 仕上げもナマ材に比べて大変きれいに仕上がります。

例えるなら、真鍮の切削感にちょっと似ています。 ミニ機械には最適の鉄材だと思います。 ただし、溶接も焼入れもできません。

丸棒、角棒、六角棒などの種類があります。 鉄材はできるだけ快削鋼を使用します。 

 

硬鋼
(よんごーしー)

S45C

強度の必要な場合に使うようです。 焼入れが出来ます。

ミニ旋盤工作ではあまり出番はないように思います。

切った感じは、ナマ・快削鋼と比較すると倍くらい硬く感じます。
荒削りなどではキリコは熱で青く変色してポキポキと折れる感じで出てきます。 素手でさわると危険です。

45Cの快削鋼もありますが、購入したことがありません。

 

特殊工具鋼

SKS3 SK材の用途が主に手作業工具としてですが、クロムやタングステン、バナジウムを加えた特殊工具鋼です。 特にSKS3は焼きいれ変形に強いので、ゲージや回転工具を作るにに適しています。

この材料でT−スロットカッターや、ホブを作りました。 他のSKS材を使ったことがないので、比較は出来ませんが、焼入れ後に特に大きく変形することもないようです。 本来は油焼きいれする材質のようです。 水でも十分に焼入れが可能です。

ミニ旋盤で切った感じはS45Cよりも、もろくて硬い感じがします。切込みを小さくすればハイスバイトで充分切削可能です。

 

デンスバー(商品名)

鋳物材料です。

?? 鉄の鋳物材料で、丸棒や、角材の規格があります。 デンスバーは商品名です。 鋳物といっても、表面は黒皮ではなく、硬くありません。

ハイスバイトでも充分削れますがバイトのダメージは多く、頻繁に研ぐことになります。 超硬バイトがあると快適に削れます。
超硬バイトを使った切削感は真鍮に似ています。サクサク削れます。
キリコは真鍮より細かく、粒状になります。 ドリルでの10mm程度の穴あけも簡単です。 真鍮のようにドリル刃先を殺す必要はありません。

余談ですが、スポーツ用品店でバーベルの重りが販売されています。 材質は鋳物です。利用可能でしょう。 

中心に大きな穴が開いていて、さらに、中心部が薄く成型されていますので、材料としては、取りしろが少なく中途半端ですが、デンスバーなどの材料が手に入らなければ代用品として使ってみるのも面白いかもしれません。

 

ドリルロッド

SK2、3,4
海外の書籍で焼き入れ可能な材料として紹介されています。
厳密な定義は不明ですが、SK−2〜SK−4相当品の磨き丸棒だと推定しています。 国内の線材メーカーでもドリルロッドと表現し、材質はSK2またはSK4と書いてありました。

専門書(技能ブックス20 金属材料のマニュアル/大河出版)によると、回転刃物などで200度を超えると焼きが戻るので回転工具には向かず、手作業工具として使われているそうです。 しかし、硬さはハイス並で、これで切った表面はきれいに仕上がるそうです。 ・・・バイトを上手に研いだ場合だと思いますが・・。 

海外で購入したドリルロッドを実際に切った感じは、S45Cなどとほぼ同等の切削感です。 T−スロットカッターを作ってみましたが、ちゃんと削れました。 ミニ旋盤では、切削工具の温度も高温になることが少ないので、回転工具として充分使用に耐えると思います。