特注部品加工の専門業者として図面設計検討の段階からご相談承ります。

特注部品加工事例 PARTS PROCESSING

超硬合金 微細凹凸形状加工

超硬合金に微細加工な凹凸加工を施した部品です。

突起部が相手材と接触して使用されるため耐摩耗性の高い超硬合金を使用した設計となっている特注部品です。非常に精密な製品を相手としているため、突起部の寸法公差はミクロン台の高精度加工を求められます。

刃物が立たない超硬合金に微細加工を施すのは、細溝加工を得意とするプロファイル研削加工です。「プロファイル」とは本来輪郭のことを意味しますが、プロファイル研削は50倍ほどに拡大した投影盤の上で輪郭を映し出し精密な位置出しを行って研削ができる設備です。突起部のミクロン台の形状はこのような高精度研削によってきっちりと仕上げることが可能です。

尚、砥石が通らない部分には型彫り放電で除去するなど、

大変小さい中にも加工が尽くされていますね。

温度変化を最小化するハウジング

温度環境の変化に対応するカメラハウジング部品です。

低熱膨張合金であるインバー材に同じく熱膨張が小さい石英ガラスが組み付けられており、熱環境でも極めて安定した寸法を維持するハウジングとなっています。

中央の石英ガラス部には、φ0.2が2か所、長穴に加えてM1.6が4カ所加工されますが、微細穴や微細ネジの加工は特に難しい加工となります。割れや欠けに注意しながら超音波援用加工を活用することで微細形状加工を行います。

インバー材が占める外形も直角平行を厳密に管理して研磨されており、使用する際にズレが少なくなるよう工夫が施されております。熱環境下、かつ寸法安定性を求める、あるいは透過性が必要なときにインバーとガラスの組み合わせが有用ですね。

ガラス部品 ネジ/ローレット加工

ガラス材の加工事例のご紹介です。

こちらは通常の刃物では加工が難しいとされる石英ガラスを使用しています。石英ガラスは工業用部品としては欠けや割れが発生しやすいため負荷のかかる用途には向きませんが、様々な特性から得られる付加価値があります。

特に今回の品物では、先端のギザギザの形状(ローレット加工部)で温度変化による寸法の誤差を縮小したいとのご要望から石英ガラスで加工してみたものです。石英ガラスが持つ「熱膨張が小さい」という特性を活かしています。

熱膨張係数(10-6/K )

SUS304  17.3 
 石英ガラス 10.3

温度変化が大きい製造工程においてはポテンシャルのある材質です。硬くて脆いため加工には金属よりも時間・コストともに必要としますが、金属材料には無い特性を持つことから今後注目される材質になっていく可能性があります。

超音波援用で加工したガラスコレットです。

 石英ガラスで作成した吸着用ノズル(コレット)になります。

ガラスやセラミックス等のいわゆる「脆性材」は砥石を使った研削加工が主体となりますが、穴あけが困難な素材です。ドリルやエンドミルなどの刃物では固すぎて刃が立ちませんし、円筒砥石を使っても周速が確保できず深さ方向に加工が進まないためです。

そこで円筒砥石を深さ方向に超音波で加振して、あたかも掘削機で穴を掘るように加工する「超音波援用加工」という加工技術があります。

 この加工技術を使うと写真のような微細な加工が出来ます。

写真のサンプルは、外形 8×12×13、中心部にはφ0.3、深さ5の微細穴、側面にはM1.6のタップ加工が施されています。中心の穴のまわりは□2のザグリ加工の後、透明化処理が施されており、裏面から画像モニターできるようになっています。

 従来このような吸着コレットは金属で制作されていましたが、ワークの微細化に伴い、位置決めを画像認識で行うニーズが高まり、ガラスで製作するケースが増えてきています。

非磁性超硬をしようした吸着ノズル(最外径φ10×L10)です

0517287-001 吸着チャック

非磁性超硬を使用した吸着ノズルです。非磁性超硬には種類があります。より固いものを使用するとカケ(チッピング)が生じやすくなります。逆に硬度の低いものを使用すると衝撃には強くなる傾向にあります。本部品では硬度の低いものを使用しております。

先端部にはφ1.2 +0.05/0で深さ0.6の止まり穴がセンターにあります。それを囲うようにP.C.D.2.1±0.05にて幅0.3の長穴が4箇所空いている形状になります。この長穴は平行カット部7 0/-0.01に対して90°±60″の位相関係にあります。

前述の通り先端の4箇所の長穴が平行カットに対しての位相関係に公差が入っているため、加工を行う際には注意が必要です。平行カット部を仕上げた後に細穴放電加工にて4箇所の穴加工を行い、ワイヤー放電加工にて仕上げを行っています。

HPM38+ハードクロムメッキの吸着ノズル(最外径φ6×L12)です

1035898-001 吸着ノズル

HPM38はSUS420を改良して作られた合金で、プリハードン鋼です。そのため素材そのままの状態でHRc29~33の硬度を有しております。もちろん通常通りの熱処理を行うこともできます。そしてステンレス本来の耐食性を持ちつつ、鏡面仕上げにも向いています。そのためレンズ成型金型などに多く使用されています。そこへハードクロムメッキを薄膜にて実施することでさらに鏡面性に磨きがかかるようになります。

φ6 0/-0.005の最外径で全長1.2+0.02/0の円筒形状をしており、先端には1.3+0.1/0 × 1.6±0.05の角柱部分あります。そして端面には1.1×0.35±0.02の長穴が2箇所、中心振り分けにて1.0±0.05にて配置されています。

弊社では自動旋盤にてブランク加工を行った後に、先端端面にある2箇所の長穴形状をワイヤー放電加工機にて仕上げております。端面は平面研削を行うことで鏡面に近い仕上がりとなっております。

SKD11(焼入)+TiCNコーティングのシュート(最外径φ95)です

1037380-002 シュート

SKD11(焼入)へTiCN処理を行ったシュートになります。TiCN処理(炭窒化チタン)はTiN処理よりも硬度を上げた処理であり、Hv2500~3200程度の硬度を有しています。その他にもTiNにはない特徴があるのも利点です。また処理温度が500℃程度と高温であるため、SKD11を使用する場合は熱処理の際に焼き戻しを高温(530℃程度)で行う必要があります。万が一処理温度よりも低い温度で焼き戻しを行った場合、素材の硬度低下を招いてしまう恐れがあります。

本部品は丸・角複合形状をしており、最外径部はφ95で両方向から平行カットが入っています。もっとも厚みのある部分で9.5mmあります。溝部分には幅寸法に+0.02/0と深さ方向に±0.01の公差が入っています。また溝部の出入口には10°にて誘い込みがついています。

丸・角複合形状のため弊社では複合旋盤にてブランク加工を行った後、前述の通り高温戻しにて熱処理を行い、平面研削にて仕上げ加工を行っています。熱処理により溝部の変形が懸念されるため取り代を設けて仕上げ加工にて寸法を調整する必要があります。

超硬材料を使用したヒートコマ(230×90×15)です

0522166-002 ヒート駒

一般的な超硬材料を使用した特殊形状をしたヒートコマです。一般的に超硬材料は熱伝導率の良い材料ではありませんが、耐摩耗性を重視しての材料選定となっております。

230×90×15の板材の板厚には±0.005の厚み公差および。平面度0.005が指示されています。また部品の中心部分には幅2mmで深さ1mmの特殊形状の溝が入っています。その溝へは下面側よりφ2の穴がつながっております。

材質が超硬材料であるために刃物による溝部の加工を行うことができません。そのため弊社では型彫放電加工機にて計4箇所の溝加工を行っております。放電加工を行う際には電極材料を加工したい形状と逆の形状、つまり凹であれば凸形状に加工する必要があります。今回の形状の場合は2mm幅の突起形状をした電極にて加工を行います。また板厚に入っている寸法公差および平面度は平面研削盤にて仕上げ加工を行っております。

SUS304 + カナック処理のノズル(8×15×40)です

1047846-004 ノズル

SUS304へカナック処理(独自のガス窒化処理)を行ったノズルです。カナック処理はガス雰囲気中にて窒化をする処理で、処理温度は500℃程度になり表面より窒素を拡散浸透させ硬化層を形成します。各種鋼材にて表面硬度に差があるものの、SUS304使用時のカナック処理後の表面硬度は一般的にHv1200~1400となります。しかし表面より浸透しているためより深い部部になると徐々に硬度は減少していきます。

先端部分にある角柱突起部分は0.9±0.02×0.6±0.02でありとても微細な形状をしております。かつ突起端面にはφ0.25±0.01の穴が二カ所空いています。このφ0.25には端面部分からの位置公差±0.02もはいっております。

ブランク加工をマシニングセンタにて行った後。先端角柱部分をワイヤー放電加工にて2-φ0.25±0.01を細穴放電加工にて行います。写真からだと分かりにくいですが、φ0.25には裏側よりφ2.5の下穴が開いており貫通しております。この下穴は最終的に埋栓を行い塞いでしまいます。

超硬へダイヤモンド焼結体をロー付したガイドレール(3×15×210)です

1015594-005 ガイド

一般的な超硬材料にダイヤモンド焼結体をロー付けしたガイドレールになります。人工ダイヤモンドは耐摩耗性に優れ、既に超硬材料を使用しているにも関わらず摩耗してしまうような場合に、特に消耗の激しい箇所へ部分的に使用することでその消耗量を大きく軽減することができます。

3×15×210の超硬の板材に対して、ダイヤモンド焼結体(グラフィック上の色の濃くなっている部分)をロー付けしている部分は3×4×100となります。板厚公差は±0.02、各穴のピッチ公差は±0.03となっています。

超硬材へダイヤモンド焼結体をロー付けした後に平面研削、ワイヤー放電加工を行うことで加工部品仕上げます。今回のような部品の場合加工時に注意をするべきはロー付けです。全長が210mmある超硬材へロー付を行うため、熱膨張率の違いによる割れに注意する必要があります。ロー付け時にかかる熱の影響によりそれぞれの素材が伸び縮みします。その変化量の違いにより割れてしまうのです。

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