切断消耗品の豆知識

切断は試料作製の最初の工程になり、その後の工程に大きく影響してきます。適切な切断が出来なければ、切断面に焼が入る、歪みが出る、大きな傷が残る、斜めになる等様々な不具合が生じます。このような不具合があると、特に後の面だしの工程で多くの時間が掛かり、使用する消耗品も増え研磨工程が難しくなります。研磨で時間が掛かるという方は切断工程にもう少し時間を掛けることを検討してください。切断の質を上げることで、研磨時間の短縮や無駄な消耗品を減らすことが出来るかもしれません。
切断砥石
試料を切断する際に、最も多く使用されます。レジン(樹脂)ボンドに砥粒を混ぜて焼き固められたもので、一般的に精密切断砥石と呼ばれることが多いようです。サーボカット、メタカットシリーズでは厚さ4.0〜1.0mm程度の砥石を使用します。ミクラカットでは1.0〜0.3mm程度の砥石を使用します。
砥粒の種類
砥石の砥粒はアルミナ系と炭化ケイ素系の砥粒を使用することが一般的です。アルミナ系(A, WA, HA)は鉄系材料に使用し 、炭化ケイ素系(GC)は非鉄系材料やガラス等で使用します。GC砥粒はアルミナ系砥粒よりも固く切れ味が良いので鉄系材料を切断すると綺麗な切断面が得られるのですが、炭素同士が化学反応を起こし砥粒の切断能力がなくなってしまうので切断中に割れてしまうことが多々発生しますので鉄系材料ではあまり使用しません。
この他にステンレス等で使用する特殊砥粒や超鋼合金等で使用するダイヤ砥粒の砥石も御座います。
砥粒切断材料特徴
A一般鋼材、炭素鋼等安価で一般的な鉄材向け
WA特殊鋼材、軸受鋼、クロム鋼等Aよりも硬度が硬く、最も汎用性が高い
HA高硬度材、モリブデン鋼等WAよりも硬度が硬く、難材料向け
GC非鉄金属、チタン、タングステン等鉄系材料以外ならほぼ対応可能
SUSステンレス材、貴金属等ステンレス材に特化した砥石
DIA超鋼合金、セラミックス等硬度が非常に硬く脆いもの向け
粒度
粒度は砥粒の大きさを表すものですが、80番から320番までご用意可能です。数字が小さくなるほど粒度は大きくなります。粒度が大きいほど切削力も大きくなるので切断時間が短く出来ますが、切断面は少し荒い面になります。逆に粒度が小さいほど切削力は落ちますが綺麗な切断面になりバリの発生も抑えられます。
また、粒度に比例して気泡(砥石にある空洞部)も大きくなります。この気泡は切断時の冷却作用や切削屑を排出する役割があります。一般的に粒度が細かいほど綺麗な切断面になりますが、冷却作用を高めたい、切削屑が悪さをするといった場合は粒度を大きくした方が良い結果が出る場合も御座います。
ポンド
硬い試料を切断する場合は軟らかい砥石を、軟らかい試料を切断する場合は硬い砥石をとよく言われますがこれはボンドの話です。ボンドはアルファベットで表記されAが最も軟らかくZが最も硬いボンドです。一般的にボンドが軟らかいと砥石の減りが早くなりますが新しい砥粒が次々と出てくるので、切れ味が良く綺麗な面になります。その分ライフが短くなりランニングコストが高くなります。ボンドを硬くするとランニングコストは安くなりますが切断面に焼けが出る場合があります。正し、軟らかすぎても硬すぎても目こぼれ、目つぶれを起こし良い結果は得られません。試料に対して適切な硬さのボンド選定が必要です。
厚さ
切断砥石の厚さも切断する目的に応じて選択する必要があります。厚みが太いものほど試料に与える負荷が大きくなるので焼けや歪みが出やすくなりますが、ブレ難いので真直ぐ切断出来ます。厚みが薄いと試料に与える負荷は小さくなり焼けや歪みが抑えられますが、斜めに切断されてしまうことがあります。
保管方法
砥石の保管で一番気を付けることは湿度です。砥石のレジンボンドは水分を吸収しやすく湿度の高い場所に保管していると劣化が早くなります。特に薄い砥石は水分を吸うことで大きく湾曲してしまったり、ボンドが弱くなり割れたり真直ぐに切断出来ないようになります。新しい砥石は手で割ると「パキッ」と割れますが、劣化した砥石は「ボロボロ」とぬれ煎餅のように割れます。劣化を見分ける方法として、乾式(冷却水を出さずに)試料に砥石を当てた時に大きく暴れるようでしたら、その砥石は劣化しているので使用しないほうが良いです。保管環境は24時間空調のある部屋で出来るだけ平面な場所に横にした状態で保管してください。砥石は劣化するものですので、大量に買溜めすることはおすすめしていません。
装置に取付けて使用した後は、砥石を30秒程度回し水分を飛ばして下さい。また、装置のカバーは開けた状態で湿度が高くならないようにして下さい。
切断ホイール
切断ホイールは超砥粒と呼ばれるダイヤモンド砥粒とCBN砥粒の2種類があります。ホイールの外周部に砥粒を電着させています。主にミクラカットで精密な切断を行うで時に使用します。切断ホイールは砥粒の粒度、集中度、ホイールの厚さに注意が必要です。砥石に比べると強い負荷は掛けられないため切断スピードは遅くなりますが、回転数は砥石より高速回転でき、曲がりにくいので綺麗で真直ぐな切断面を得ることが出来ます。
粒度
砥石同様に粒度が大きいほど切断時間を短く出来ますが切断面は少し荒い面になります。逆に粒度が小さいほど切断時間が長くなりますが綺麗な切断面になりバリの発生も抑えられます。
集中度
砥粒の数です。切断する試料に合わせて選択する必要があります。粒度を多くすれば早く切断出来るわけではありません。粒度が多いと目詰まりを起こしやすくなり切れなくなります。目詰まりを起こしやすい試料は集中度を下げると良い傾向になります。砥石の気泡同様に隙間が大切になります。
厚さ
砥石同様に太いものほど試料に与える負荷が大きくなりますが、ブレ難いので真直ぐ切断出来ます。薄いと試料に与える負荷は小さくなりますが、斜めに切断されてしまうことがありますが、ホイールの場合は高速回転させることでブレを抑える事が出来ます。
保管方法
使用後の清掃が大切です。特に金属系は切断屑が錆びて固着する、いわゆる「もらい錆」が発生し切断能力が落ちる、ブレるという現象が発生します。使用後は必ず取外して清掃してください。
クランプ
切断砥石、ホイールの選定と試料のクランプ(固定)方法が確立出来れば、その試料に対する切断準備はほぼ完了です。この2大要素が切断において非常に大切になります。
クランプ方法は弊社ではワンタッチクランプを標準品としてご用意しております。試料にクランプ面を押付けレバーでロックする工具フリーで取扱が簡単なクランプです。これ以外に上から押さえつける垂直バイスや多様なアクセサリーがあります。特殊な試料は弊社で専用クランプの作成も可能です。
四角い形状の試料は「面」でクランプ出来るため1か所でも固定可能ですが、パイプのような丸い形状は「点」でクランプすることになるので3点を当てた状態で固定することが基本になります。クランプが弱いと切断砥石が割れたり、切断面の状態が途中で変わる原因になります。
クーラント
切断砥石、クランプの選定が完了したらクーラント(切削油)を選定します。クーラントは切断時の冷却、潤滑、洗浄の効果を上げる目的で使用します。水でも湿式切断は可能ですがやはり切断面に差が出ます。また、錆が発生しやすい為、日常メンテナンスに時間をかける必要があります。弊社ではクーラントの指定は特にしておりませんが、水溶性切削油でソリューションタイプを数種類ご用意しております。ソリューションタイプは冷却性、浸透性、洗浄性に優れベタ付きも少ないので作業性も良いのが特徴です。高い潤滑性を求める方はエマルジョンタイプをお選びするのも良いかもしれませんが腐敗が早いので管理に注意が必要です。また、塗装を剥がしてしまうものが御座いますので使用する前に確認してください。
トラブルシューティング
トラブル内容原因処置
焼けが入る ・切断時の負荷が大きすぎる ・砥石、ホイールを変更する
・切断スピードを遅くする
・砥石、

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、ホイールの回転数を遅くする
大きなキズが入る ・砥石、ホイールが合っていない
・砥石、ホイールの回転数が合っていない
・砥石、ホイールを変更する
・切断スピードを遅くする
・砥石、ホイールの回転数を速くする
切断面が斜めになる ・砥石、ホイールが合っていない
・砥石、ホイールにクーラントが左右対称に当たっていない
・砥石、ホイールを厚くする
・クーラントを左右均等にあてる、流量を下げる
切断砥石が割れる ・砥石が目詰まりしている
・クランプが弱い
・砥石、ホイールを変更する
・クーラントを砥石先端に当てる
・クランプ方法を変更する
切断面にバリが出る ・砥石、ホイールが合っていない
・切断スピードが速い
・砥石、ホイールの粒度を小さくする
・砥石、、ホイールを薄くする
・切断スピードを遅くする
・クランプ方法を変更する
切断面が多面になる ・クランプが弱い ・クランプ方法を変更する