チップ形状から最適なチタン加工条件を判断する方法

チタン加工において、切りくず（チップ）の形状はプロセスの健全性と最適化状態を評価するための重要なリアルタイム診断ツールとして機能します。チタン特有の低い熱伝導率と加工硬化しやすい性質は、チップ形成プロセスに直接反映されます。チップ形態の分析により、技術者やエンジニアはパラメータを微調整し、安定・効率的かつ安全な加工条件を実現できます。

理想的なチップ：緊密に巻かれた銀色または淡い金色

チタンの最適な加工条件では、一貫した「のこぎり歯」または分断状の外観を持つ、きれいに巻かれた連続チップが生成されます。このセグメント状のチップは、チタン特有の断熱せん断（アディアバティックシア）によって自然に生じるもので、必ずしも不安定な兆候ではありません。理想的なチップは「6」または「9」の形をした短いコイル状で、長く絡まった紐状ではなく、容易に扱える形で折れていきます。色は銀色または淡い金色（ストロー色）が理想で、これは切削時に発生した熱が工具や被削材ではなく、チップに効果的に逃げたことを示します。これは当社のチタンCNC加工サービスの主要目標であり、パラメータとツールパスを精密に調整することで、工具寿命の延長と部品品質の維持を実現しています。

問題のあるチップ①：長く、絡まり、変色している

長く、紐状で、鳥の巣のように絡まるチップは重大な警告サインです。これは送り速度が低すぎる、または工具のすくい角が不適切で、正しいチップ形成が行われていないことを示しています。このようなチップは危険であり、工具やワークピースに巻きついて工具破損や表面損傷を引き起こすだけでなく、安全上のリスクにもなります。さらに、チップが青色や濃紫色に変色している場合は、過剰な熱の発生を示しています。これは切削速度が高すぎるか、クーラント供給が不十分であることを意味し、熱が蓄積してチップを酸化させると同時に、工具の刃先を急速に損耗させます。

問題のあるチップ②：粉末状または針状

逆に、粉状または細かく針のようなチップが発生する場合は、送り速度が高すぎるか、工具が摩耗して鈍っている可能性があります。摩耗した工具は「切削」ではなく「擦りつぶす」ように動作し、局所的に強い熱を発生させながら材料を粉砕します。この状態では工具寿命が極端に短くなり、部品表面に損傷や残留応力を発生させます。そのため、後工程で応力を除去するためのCNC加工用熱処理が必要になる場合があります。特に精密加工サービスでは、表層下への損傷を防止することが極めて重要です。

チップ分析によるプロセス最適化

チップ形状を体系的に観察することで、以下のような判断・調整が可能です：

• チップが長く絡まっている場合： 送り速度を上げてチップ厚を増やし、破断しやすくします。また、工具のすくい角が正しく、刃先が鋭利であるかを確認します。

• チップが青く変色している場合： 切削速度（SFM）を下げ、クーラント供給の効果を確認します。深穴加工やポケット加工では、熱排出のために高圧スルークーラント付きCNCドリル加工サービスの利用が不可欠です。

• チップが粉末状または針状の場合： 工具摩耗を確認し、即座にインサートを交換します。工具および材料に適した送り速度範囲に設定されているかを確認します。

銀色で緊密に巻かれた理想的なチップを一貫して生成できていることは、プロセスが安定し最適化されている証拠です。これにより、工具寿命の最大化、表面仕上げの向上、熱的損傷リスクの最小化が達成され、航空宇宙産業向け部品の品質要件にも適合します。