銅は、金属の中でも熱伝導性・電導性・加工性・展延性に優れているため、情報通信や精密機器などの先端産業の部品として多用されています。
さらに、柔らかい性質を持つため、切削効率がいい素材です。そこで、今回は銅におけるマシニング加工のポイントをご紹介いたします。
マシニング加工とは？
マシニング加工とは、マシニングセンタを使用し、材料を切削する機械加工のことを指します。マシニングセンタでは、自動で切削工具の交換機能を有しており、穴あけや平面削りなどの切削加工を1台で行うことができます。マシニングセンタは大きく５つの機能に分かれており、機械を自動的に制御する「NC装置」、マシニングセンタの底辺を支える「ベッド」、ベッドから垂直に伸びた柱である「コラム」、回転運動を与える「主軸」、角度を割り出す「インデックステーブル」があります。
マシニングセンタでは主にフライス加工、中ぐり、穴開け、ネジ切などの加工をすることができます。
今回は柔らかい性質を持つため、切削効率がいい素材である銅についてご紹介致します。
マシニング加工について詳しく知りたいという方は、下記技術コラムをご確認下さい。
＞＞マシニングセンタとは？マシニング加工の特徴やポイントまで解説！はこちら
銅の種類とは？
銅は、金属の中でも熱伝導性・電導性・加工性・展延性に優れているため、情報通信や精密機器などの先端産業の部品として多用されています。特に、銅の電気抵抗は導電率を表す国際基準となっています。
①タフピッチ銅(C1100)
タフピッチ銅とは、純度が99.90％以上の純銅で、0.02～0.05％程度の酸素を含有させているため、展延性や絞り加工性、耐食性、耐侯性に優れていますが、反面水素脆化を起こす可能性があります。水素脆化とは、600℃以上の高温で加熱すると、酸素と水素が反応して銅内部で水蒸気となり、亀裂を生じさせます。導電性の特性を活かして、通信機器、ブスバー、自動車用部品などに利用されています。
②無酸素銅(C1011・C1020)
無酸素銅とは、純度が99.96％以上の純銅で、その中で最も酸素の含有量が低いため、導電性、熱伝導性、加工性が非常に優れていますが、反面強度が劣ります。また、タフピッチ銅とは違い、水素脆化を招かない特性を活かして、C1020は電子・電気機器、ブスバー、熱交換器などに利用されています。
③りん脱酸銅(C1201・C1220)
りん脱酸銅とは、純度が99.90％以上の純銅で、0.015 〜 0.04％程度のりんを含有させているため、加工性や絞り加工性、展延性、溶接性、耐食性、耐候性、熱伝導性に優れていますが、反面りんが含有しているために、タフピッチ銅と無酸素銅に比べて導電性が低いです。無酸素銅と同様に水素脆化を招かない特性を活かして、ガスケット、湯沸かし器などに利用されています。
銅のマシニング加工における問題点
銅は柔らかい性質を持っているために、一般的にマシニング加工に優れていますが、粘り気が強くバリが出やすいです。また、溶解温度も低いため、刃先に溶着しやすい点もあります。 そして、延性に富んでいる点から切れ味の悪い工具で切削すると仕上げ面粗さ精度の低下や加工変形を引き起こすために注意が必要です。
銅のマシニング加工におけるポイント
工具選定のポイント
加工に使用する工具は、超硬素材のみの刃先を研磨したすくい角の大きいシャープな刃先を持つ切削工具を使用することが推奨されています。すくい角の大きい工具では、銅粉が工具への溶着を防止することが出来ます。また工具の切れ味が落ちていると、切削抵抗が増加し切削面が荒れる原因となりますので、シャープな刃先を選ぶことを推奨します。
加工速度におけるポイント
銅は他の素材よりも切削抵抗が大きく、切削速度が低い場合は切削抵抗が特に大きくなるため、温度上昇による溶着に注意しながら高速切削を行う必要があります。
加工条件におけるポイント
銅のマシニング加工では、油性のクーラントの使用が重要となります。溶着を防ぐ目的として、刃先を冷却するクーラントですが、銅の場合では水溶性クーラントの使用で変色が起きるので、こちらを推奨します。また、切削速度を高めることで良好な加工面を実現することができ、バリの発生を抑えるうえで有効的です。
今回はステンレスのマシニング加工のポイントについてご紹介をさせていただきました。しかし、マシニング加工では材質の特徴を理解し、切削条件に合った設定をする必要があります。他の材質についてのマシニング加工のポイントについては下記をご覧ください。
＞＞ステンレス（SUS）のマシニング加工におけるポイントについてはこちら
＞＞アルミ合金のマシニング加工におけるポイントについてはこちら
当社のマシニングセンタのご紹介
続いて、当社が保有しているマシニングセンタをご紹介いたします。
牧野フライス：5軸マシニングセンタ V56i
精密部品加工センター.comでは、こちらの5軸立形マシニングセンタ V56iを用いて、装置部品等の加工を行っております。 独自の機械構造によって、精密部品で多用される高硬度材の加工であっても、高効率かつ高精度に加工することができます。 こちらの5軸マシニングセンタでは、主軸に独自の...
牧野フライス：立形マシニングセンタ V33i
精密部品加工センター.comでは、こちらの立形マシニングセンタ V33iを用いて、装置部品等の加工を行っております。 独自の機械構造によって、長時間の加工でも安定した精度で加工することができます。 こちらの立形マシニングセンタでは...
ファナック：5軸マシニングセンタ ROBODRILL α-T21IFL
精密部品加工センター.comでは、こちらの5軸立形マシニングセンタ ROBODRILL α-T21IFLを用いて、装置部品等の加工を行っております。 こちらの5軸マシニングセンタは、高精度かつ高効率な加工を実現できるのはもちろんのこと...
牧野フライス：大型横型マシニングセンタ a71
精密部品加工センター.comでは、こちらの大型横形マシニングセンタ a71を用いて、装置部品等の加工を行っております。 a71を用いることで大型で重量のある部品の加工が可能となるため、自動車や産業機械など幅広い業界の部品加工に対応ができます。
マシニング加工の加工実績
続いて、当社が実際に加工したマシニング加工による加工実績をご紹介いたします。
加工事例：製品部キャビ駒
加工事例：製品部丸駒
加工事例：製品部入子
加工事例：製品部ネジ駒
こちらは、旋盤加工・マシニングセンタで加工された、金型のネジ駒です。材質はSTAVAX製です。駒先端部にネジの加工が行っており、実際の成形時には、金型内部で回転する部品です。
加工事例：光学業界向け ライトガイド形状 部品
加工事例：光学業界向けリフレクター
マシニング加工のことなら、精密部品加工センターにお任せ！
精密部品加工センター.comを運営する株式会社長津製作所では、精密部品を中心とした様々な部品加工を多くの業界に向けて行っております。ワイヤー放電加工機から型彫放電加工機、研削加工機、マシニングセンタなど、多岐にわたる工作機械を保有しているため、あらゆる精密部品加工に対応しております。 また、ホログラム光学素子用金型などの超精密金型の設計・製作実績も多数ございます。 さらに当社では、当社工場にとどまらず、大田区や燕三条など、国内でも有数の加工集積地に幅広い加工ネットワークを築いております。これらの加工ネットワークを駆使することで、どこの会社ならできるかわからないような部品加工にも対応いたします。 「この部品はどこの会社ならできるのかな...？」「加工するのが難しい材料なんだけど、どこにもお願いできなくて困っている...。」「とにかく高精度に加工してほしい！」こうしたお悩みに、精密部品加工センター.comはお応えいたします。精密部品の設計・加工にお困りの方は、まずはお気軽に当社までご連絡ください。