PVDコーティングされたコンロの故障モード解析

1.工具寿命に影響を与える要因
工具材質、硬度
PVDコーティングの素材と品質
被削材の硬度と冶金組織
切削速度と送り
切削油剤の種類と正しい使用方法
スクランブル方式
ホビングツールのクランプ
最大摩耗基準

2.着用基準
工具摩耗の最大許容値を設定し、工具摩耗が基準に達した後、適時に工具を再研磨する必要があります。推奨値は以下の通り（参考値）：
超硬工具の許容摩耗量は0.10mmだが、実際には0.15mmもよく使われる。
粉末冶金ハイスの一般的な摩耗量は0.2mmです。
従来のHSSの一般的な摩耗量は0.3～0.4mm

3.過度の磨耗と損傷の兆候
マシンパワーの増加またはパワーの急激な低下
機械振動の増加
切断時の騒音の増加
過度の熱が発生し、ワークと工具の温度が上昇する。
ワーク表面粗さの悪化
ワークの寸法が大きすぎる
工具の切削面にワークピースに沿ってバリが増える。
拡大鏡で測定した過度の工具摩耗
ナイフが欠け、手でエッジを触ると、凸凹の削れた感触がある。
切り屑の堆積と除去不良、切り屑の腫瘍、切り屑の固着

4.コンロの故障モードの模式図

磨耗と損傷（通常の磨耗と早期磨耗の比較）

天地と側縁に擦れあり
縁と角の摩耗
サイドとリアのエッジの摩耗（溝）
クレセントピット（フロントエッジ面の摩耗）
チッピング、マイクロチップ

異常摩耗

歯の破折
フロントエッジ面の研磨によるクラック
特大クレセントピット
応力集中部での亀裂
たまったゴミ

4.1 トップとサイドエッジの境界摩耗（通常の摩耗）

工具損傷パターン

サイド・ウェアの一種PVDコーティング下地も摩耗する。さまざまな用途では、通常の摩耗量を許容する。

考えられる原因

原因1通常の消耗は起こるもので、耐用年数が設定された目標に達しているかどうかが問題なんだ。

原因2工具材料の適正、PVDコーティングの耐摩耗性。

原因3PVDコーティングの前に、工具の再研磨で生じたバリが十分に除去されていない。

可能な解決策

• オプション1：回転数を下げ、温度を下げる。
• オプション2：より耐摩耗性の高い工具基材とPVDコーティングの使用。
• オプション3：工具の再研磨を制御してバリを最小限に抑え、軽減する；PVDコーティングの前処理でバリを徹底的に除去する。

4.2 クレセント・ピットの摩耗

工具損傷パターン

エッジの近くに過大な三日月状の窪みがあると、エッジが割れやすくなったり、ワークの表面品質が悪くなったりする。

考えられる原因

原因1過度の切削圧力、高温、フロントエッジの腐食、高い切りくず厚さ

原因2工具材料、PVDコーティング、高温耐性の不適切な選択

可能な解決策

オプション1スピードと温度を下げる

オプション2切り屑の厚さを最小にするために送りを減らす

プログラムIIIフロントフェースにポジティブなすくい角

オプション IVより耐熱性の高い工具基材と、より耐熱性の高いPVDコーティング（ALTiN、CrAlNなど）の使用。

4.2.1 後端面の溝付き摩耗

工具損傷パターン

リアブレードの表面に重度のひずみがあり、通常、1層または2層の複合材が剥がれている。

考えられる原因

原因1工具寿命を超える長時間の切削や、加工を続行するのに十分な時間内に検出されないチッピング？

原因2チップフォーマーに溜まった切り屑が排出されないことが原因か？

原因3最後の摩耗を完全に修復することなく、工具を再研磨すること？

理由4ワークがクランプされていない

可能な解決策

オプション1改ざんを増やす

オプション2工具改ざん回数の削減

プログラムIIIチッピング

オプション IV切削加工

プログラムVホブの再研磨量の評価

オプション6ワーク把持力の向上

4.3 チッピング

工具損傷パターン

刃先の小～中程度の欠け

考えられる原因

原因1工具材料が硬すぎて脆い

原因2被削材が硬すぎる

原因3剛性不足と切削時の振動

  可能な解決策

オプション1より強度の高い工具材料の選択

オプション2工具再研磨後、コーティング前の鈍い切れ刃

プログラムIII熱処理時の工具強度の向上

オプション IV送りを減らして切り屑の厚みを減らす

プログラムV工具の検査、固定ブラケットの追加

4.4 折れたエッジ、折れた歯

工具損傷パターン

エッジが大きく欠けていたり、歯全体が折れていたりする。

考えられる原因

原因1過度の衝撃荷重
原因2機械の衝突、故障、ワークのスリップ
原因3使用前の取り扱い損傷
理由4エッジの破損につながるエッジへのクレセント・ピットの拡大
原因5再研磨時の割れ
原因6応力集中

可能な解決策

オプション1速度を下げて温度を下げ、送り速度を下げて切り屑の厚さを減らす。
オプション2工具すくい角の低減による切削抵抗の低減
プログラムIII耐衝撃性に優れた工具材料の使用
オプション IV再研磨プロセス制御の強化
プログラムV継ぎ目の応力集中箇所への丸みを帯びた移行部

4.5 チップフォーマーでの切り屑の堆積

工具損傷パターン

ワークからの切り屑が蓄積し、チップフォーマーに詰まり、歯の前端や後端に付着する。

考えられる原因

原因1チップフォーマーのサイズ不足
原因2切粉で詰まった台形チップフォーマー
原因3チップフォーマーの表と裏の表面品質が悪い。
理由4クーラントまたは空冷エアの流量不足
原因5切粉の排出量がチップコンベヤの能力を超えている。

可能な解決策

オプション1チップフォーマーの背面を研磨し、チップフォーマーのサイズを大きくしたり、表面粗さを改善する。
オプション2チップフォーマーの台形部分を丸みを帯びた円弧に変化させる。
プログラムIIIクーラントノズルやエアノズルの位置や流量の調整
オプション IV切削時間を長くするために送り速度を下げる
4.6 エッジのチップ腫瘍

   工具損傷パターン

被削材が工具の切れ刃に付着して冷間溶接され、新たな切れ刃が形成され、新たな切れ刃の凹凸が被削材の表面品質を低下させる。

切屑を蓄積した腫瘍がスポールオフする際に、工具刃先がチッピングする危険性がある。

考えられる原因

原因1被削材が柔らかく、粘着性がある
原因2ツールバック角不足
原因3クーラントの流量不足または種類違い

可能な解決策

オプション1切削速度を上げる
オプション2工具表面の摩擦係数低減のためのPVDコーティングの使用
プログラムIII被削材の硬度を上げるために、被削材の材質を変更したり、焼きなましを行う。
オプション IVリアコーナーの増加、ダイナミックなリアコーナーの評価
プログラムVフロントブレードのコーナー角度を大きくする。
オプション6べたつき防止クーラントの使用