ステンレス鋼の機械加工: グレード、用途、課題

「ステンレス鋼の機械加工は、適切な機械加工操作と切削工具を使用して材料を除去することで、原材料を目的の形状に変換します。」

ステンレス部品は、家具のネジから自動車や医療部品まで、あらゆるところで見かけます。これらの用途は、次のようなさまざまな方法で製造されています。 ステンレス鋼加工、金属加工、鋳造、鍛造。機械加工では、適切な切削工具を使用してステンレス鋼のワークピースから材料を除去し、目的の形状を形成します。 

ステンレス鋼には、対象部品の設計に応じて、切断、フライス加工、旋削、穴あけ、研削などの機械加工プロセスが適用されます。この記事では、さまざまなステンレス鋼の機械加工技術、用途などについて詳しく説明します。

ステンレス鋼加工入門

ステンレス鋼は、最低10.2%のクロムと1.2%の炭素を含む高強度で耐腐食性のある合金です。従来の加工装置と高度なCNCマシンの両方で加工できます。従来の ステンレス鋼の加工 旋盤や従来のフライス盤などの機械を手動で操作する必要があり、通常は時間がかかり、熟練したオペレーターが必要です。その結果、従来の機械は精度に敏感であり、許容範囲は ±0.13～0.25mm ステンレス製。 一方、ステンレス鋼の CNC 加工では、コンピュータ制御のプロセスを利用してツールの動きを自動化し、手動加工よりも速く正確な加工を実現します。

ステンレス鋼ワークの加工

CNC 機械加工されたステンレス鋼部品を製造する手順は次のとおりです。

• 設計： コンピュータ設計ソフトウェアで詳細な機能、寸法、許容差を備えた CAD 設計。
• G/Mコード: CAM ソフトウェアは CAD 設計を G コードまたは M コードに変換し、その情報は CNC 加工で読み取ることができます。主に、最適な加工パスでツールの動きを制御するために使用されます。
• ツールとワークピースのセットアップ: 適切な切削工具がスピンドルに固定され、ステンレス鋼のワークピースが作業台またはチャックに固定されます。 
• 加工： 切削工具は、意図した形状が形成されるまで、指示されたパスを自動的にたどります。
• 後処理： 滑らかさを向上させるために、研磨、メッキ、ビーズブラストなどの表面仕上げが施されています。 

ステンレス鋼加工グレード

ステンレス鋼

ほぼすべての ステンレス鋼グレード CNC 加工プロセスと互換性があり、一部は快削グレードです。これは、303、316、403F、430F などの高い被削性を持つ改良グレードを意味します。快削ステンレス鋼グレードは、加工プロセス中にチップブレーカーや潤滑剤として機能する硫黄、セレン、またはその他の元素を追加することによって製造されます。 

• 303 ステンレス鋼 (UNS S30300)
• 304 ステンレス鋼 (UNS S30400)
• 316ステンレス鋼（UNS S30400
• 310Sステンレス鋼（UNS S31008）
• 416 ステンレス鋼 (UNS S41600)
• 420Fステンレス鋼（UNS S42020）
• 430FSeステンレス鋼（UNS S43023）
• 17-4 PH ステンレス鋼 (UNS S17400)
• 304Lステンレス鋼（UNS S30403）
• 316Lステンレス鋼（UNS S31603）

さらに、304 と 316 は機械加工プロジェクトで人気のある XNUMX つのグレードです。 304ステンレス鋼と316ステンレス鋼の比較316は2よりも3～304％高い量のニッケルを含み、塩化物環境に対する耐食性を大幅に向上させます。さらに、ステンレス鋼部品を耐食性に優れたものにする別の方法があります。 ステンレス鋼の不動態化ステンレス鋼の表面に 2Cr2O3 の層を形成し、遊離鉄イオンを中和します。

ステンレス鋼の加工の種類

レーザーカットステンレス鋼 

さらに、ステンレス鋼の機械加工の一般的な種類は、レーザー切断、フライス加工、穴あけ、旋削、研削です。

ステンレス鋼のレーザー切断 

ファイバーレーザーカッターとCO2レーザーカッターはどちらもステンレス鋼を切断できますが、速度と精度の点でファイバーレーザーが好まれます。ステンレス鋼のレーザー切断では、切断位置にターゲットを絞った高強度のレーザービームを使用し、金属を溶かしたり蒸発させたりしてきれいな切断面を作ります。レーザーの出力は、ステンレス鋼の厚さによって異なります。 ステンレス鋼板金.

ステンレス鋼CNCフライス盤 

ステンレス鋼 CNC フライス加工では、ワークピースはテーブル上に固定され、回転するカッターがプログラムされた設計に従ってワークピースを成形します。この非常に汎用性の高い機械は、適切なツールを使用して、切断、プロファイリング、穴あけ、溝切り、輪郭加工を実行します。ステンレス鋼のフライス加工の一般的な許容誤差は 0.13 mm ですが、0.05 mm まで小さくなることもあります。次に、CNC ステンレス鋼フライス加工では、自動車部品から食品加工機器まで、さまざまな産業用途向けの複雑な部品を製造できます。

ステンレス鋼CNC旋削加工 

旋削タイプのステンレス鋼加工では、切削工具の代わりに鋼のワークピースを回転させ、材料を除去して設計形状に成形します。これは、シャフトやブッシングなどの軸対称のステンレス鋼部品に最適です。また、この加工プロセスには CNC 旋盤またはチューリングマシンが使用されます。

ステンレス鋼CNCドリル 

CNC ドリル マシンは、カーバイドまたはダイヤモンド コーティングされたドリル ビットを使用して、ステンレス鋼のワークピースに深い穴を開けます。ステンレス鋼のドリル加工では、主にさまざまな直径の円筒形の穴を扱います。プリント回路基板 (PCB)、エンジン部品、産業用コンポーネントや機器など、正確な穴を必要とするコンポーネントの製造によく使用されます。

ステンレス鋼CNC研削

これは、CNC 加工されたステンレス鋼部品を、研磨層が上に付いた回転する研削ホイールに送り込む後処理ステップです。このプロセスでは、ステンレス鋼の表面から微量物質を除去し、表面の欠陥や凹凸を除去して、滑らか (最大 0.13 μm) で均一な表面にします。ステンレス鋼の研削によく使用される研磨剤は、酸化アルミニウム (Al2O3)、ジルコニア アルミナ、および炭化ケイ素 (SiC) です。

一方、ステンレス鋼を研削する場合の粒度分布は以下のとおりです。

• 粗い粒子（16～60）： 初期の急速な材料除去、粗研削。
• 中粒度（80～180）： 陽極酸化やメッキなどのさらなる仕上げのために表面を準備するための中間研磨。
• 非常に細かい粒子（800～3000）： この高光沢仕上げ技術は、細かい傷を取り除き、鏡のような仕上がりを実現します。

ステンレス曲げ加工 

ステンレス鋼のシート、チューブ、バーは、特定の形状やプロファイルに曲げることができます。加工と製造では、 ステンレス鋼の曲げ さまざまな部品や製品に使用されています。例としては、自動車の排気システム、航空宇宙の構造部品、ダクトなどがあります。 

ステンレス鋼の曲げ加工のメカニズムには、通常、プレスブレーキとダイのメカニズムが含まれます。ワークシートは、必要な曲げ角度のダイに配置されます (U と V が一般的なダイです)。次に、プレスブレーキがピースに圧力をかけ、希望の角度または曲線に沿って変形させます。技術には、プレスブレーキ、ロール曲げ、回転引き曲げなどがあり、それぞれ特定のツールを使用して、正確で繰り返し可能な曲げを実現します。

さまざまな産業におけるステンレス鋼加工の応用

ステンレス鋼の加工は、高強度、耐腐食性、耐摩耗性が求められる用途で使用されます。炭素鋼は、延性部品や製品にも適しています。さらに、この製造方法は、迅速な試作から大規模な生産まで、生産量に柔軟に対応できます。

の応用例 ステンレス鋼の加工l 以下の通り;

• 航空宇宙： 航空機エンジン部品、着陸装置部品、ファスナー、油圧システム部品、タービンブレード、ヒートシールド、燃料システム部品など。
• オートモーティブ・ソリューション : 排気系部品、ギアシャフト、エンジンバルブ、シャーシ部品、燃料インジェクター、サスペンション部品など。
• 医療： 手術器具、インプラント、皮下注射針、心臓血管ステント、医療用家具など。 
• 食品加工： 貯蔵タンク、コンベア、切断・スライス工具、充填・包装機械、熱交換器、ミキサー装置など。
• オイルとガス： 高圧ポンプ部品、バルブ本体、ダウンホールツール、フランジとコネクタ、掘削機器部品など。
• エレクトロニクス： ヒートシンク、エンクロージャ、PCB サポート、取り付けブラケットなど。
• マリン：  エンジン部品、プロペラシャフト、デッキハードウェア、船体フィッティング、ステアリング部品など。

ステンレス鋼加工の課題

ステンレス鋼の加工にはさまざまな利点がありますが、その硬さ、熱の蓄積による急速な硬化、表面仕上げの悪さが加工プロセスにおける主な課題です。ただし、これらは対策を講じることで対処または解決できます。

表: ステンレス鋼加工における課題 

Bodaでステンレス鋼部品を製造

ステンレス鋼の CNC 製造には、材料特性の理解と適切な加工ツールの選択が必要です。Boda では、当社の専門エンジニアがお客様と緊密に連携して要件を理解し、高度な多軸 CNC 装置を使用して加工を実行します。 

さらに、自動車、航空宇宙、医療、工業加工、その他の多様な業界との連携における当社の経験は、市場での競争力強化に役立ちます。当社の広範な材料サプライ チェーン ネットワークと高度な CNC インフラストラクチャにより、欧米の企業と比較して加工コストが大幅に削減されます。

したがって、プロジェクトの必要な仕様を記載したエンジニアリング設計をお送りください。 ステンレス鋼の機械加工サービスプロジェクトの詳細な見積もりと今後の計画についてご連絡いたします。

主要なポイント（要点）

1. ステンレス鋼は、従来の CNC 機器や高度な CNC 機器で加工できる、高強度で耐腐食性のある合金です。 
2. 一般的な加工の種類は、フライス加工、旋削加工、穴あけ加工、研削加工、レーザー切断です。
3. 硫黄やセレンなどの添加元素により、303、316、416、430F などの快削グレードは加工性が向上するように改良されています。
4. アプリケーションは、航空宇宙、自動車、医療、食品加工、石油・ガス、電子機器、海洋など、さまざまな業界で幅広く使用されています。
5. ステンレス鋼の機械加工における潜在的な課題としては、加工性の悪さ、過熱、サイクル時間の長さ、完璧な仕上がりなどが挙げられます。 

よくあるご質問

ステンレス鋼の加工工程とは何ですか?

CNC フライス加工、旋削、穴あけ、研削、レーザー切断は、ステンレス鋼のワークピースの標準的な加工方法です。メーカーは、加工部品に必要な精度、複雑さ、用途に基づいてプロセスを選択します。

CNC 加工されたスチール部品は耐久性がありますか?

はい、CNC 加工されたスチール部品は耐久性に優れています。定期的なメンテナンスを行えば、20 年以上もつこともよくあります。

ステンレス鋼グレードの機械加工は高価ですか?

ツールは他の柔らかい金属やプラスチックよりも高価になる可能性がありますが、耐腐食性や強度などの利点により、わずかに高いコストを正当化できます。

ステンレス鋼の加工に適した CNC 切削工具はどれですか?

ステンレス鋼加工に適した CNC 切削工具には、高温および高圧処理能力があるため、超硬チップ、高速度鋼 (HSS)、セラミック工具などがあります。

ステンレス加工部品の用途は何ですか？

CNC マシンとステンレス鋼部品は、航空宇宙、自動車、医療機器、食品および飲料加工、建設に使用されています。

続きを読む：

• ステンレス鋼板金の製造プロセスと用途
• 合金鋼とステンレス鋼: 比較ガイド
• ステンレス鋼とアルミニウムの違いは何ですか?