鋼材は、CNC加工業界において最も広く使用されている主要な素材です。その総合的な特性は、CNC加工に求められる高精度、高効率、そして多様な加工シナリオへの対応力と極めて高い親和性を持っており、様々な部品を加工する際の第一の選択肢となっています。
学年： AISI 1018、Q235、20#鋼
特性： 硬度が低く（HB 120～160）、塑性が高く、切削や溶接が容易で、冷間成形性に優れる。強度は中程度で、錆びやすい。
機械加工： 高速切削が可能で、工具の摩耗が少ない。荒加工では大きな送り速度と切込み深さが可能。防錆処理が必要。
アプリケーション ブラケット、金具、ハウジング、非耐力構造部材、板金部品
学年： AISI 1045、40#鋼
特性： 強度、硬度、靭性のバランスが取れている。焼入れ・焼戻しを行うことで、全体的な性能を大幅に向上させることができる。加工性が良好である。
機械加工： 焼入れ・焼戻し後の直接加工または仕上げ加工；適度な切削条件；旋削、フライス加工、穴あけ、研削を含むあらゆる工程に適している
アプリケーション 軸、歯車、ボルト、コネクティングロッド、金型ベース、荷重を支える構造部品。.
学年： 65Mn、AISI 1095、T8、T10
特性： 硬度が高く、耐摩耗性に優れ、弾性にも優れている。強度は高いが、靭性が低く脆い。機械加工性が悪い。
機械加工： 主に焼鈍状態での荒加工を行う。焼入れ後は研削加工しか行えない。工具の摩耗が激しいため、低速かつ浅い切り込み深さで加工する必要がある。.
アプリケーション 切削工具、パンチ、ばね、摩耗防止ブロック、測定工具
学年： 12L14、1215、Y15、Y40Mn
特性： 切削時のチップ割れが生じやすいが、表面仕上げが良く、工具寿命が長く、加工効率が高い。強度と靭性は通常の炭素鋼よりわずかに低い。.
機械加工： 高速・高送り加工に適しており、自動旋盤や小型精密部品のCNCによる量産に適しています。.
アプリケーション 精密シャフト、ピン、ナット、電子部品、計器部品。.
学年： 40Cr（AISI 4140）、20CrMnTi、35CrMo
特性： 強度、疲労強度、および耐摩耗性は炭素鋼をはるかに上回る。焼入れ性が良好で、熱処理後の変形も最小限に抑えられる。加工性も良好である。
機械加工： 焼入れ・焼戻し後の加工性が極めて良好。高負荷・高精度部品に適している。適切な切削工具と加工条件が必要である。
アプリケーション 歯車、スプライン軸、高強度ボルト、金型インサート、油圧部品
学年： Cr12、Cr12MoV、D2、SKD11
特性： 高硬度（HRC 58～64）、高い耐摩耗性、高い圧縮強度、適度な靭性。.
アプリケーション 冷間プレス金型、せん断金型、絞り金型、成形金型、摩耗防止ブロック。.
学年： H13、SKD61、4Cr5MoSiV1
特性： 高温強度、熱疲労に対する耐性、優れた熱伝導性、そして優れた靭性を備えている。.
アプリケーション ダイカスト金型、熱間鍛造金型、押出成形金型、射出成形金型のコア／キャビティ。.
学年： S136、NAK80、P20
特性： S136は耐食性に優れ、鏡面仕上げが可能です。NAK80は予備焼入れ済みで、熱処理が不要です。P20は汎用性が高いです。.
アプリケーション 鏡面仕上げの金型、耐食性金型、および一般的な射出成形金型。.
| 素材 | グレード | 炭素含有量 | メリット | アプリケーション |
|---|---|---|---|---|
| 低炭素鋼 | 1018、Q235、20#鋼 | ≤0.25% | 加工が簡単で、安価 | 支持金具、固定具 |
| 中炭素鋼 | 1045、40#鋼 | 0.45% | 全体的に良好なパフォーマンス | 軸、歯車、金型ベース |
| 高炭素鋼 | 65Mn、1095、T8、T10 | 0.61以上TP3T | 高い硬度、耐摩耗性、優れた弾性 | 工具、パンチ、バネ |
| 快削鋼 | 12L14、1215、Y15、Y40Mn | 0.15% | 高速切削、高表面仕上げ | 精密シャフト、ピン、電子部品 |
| 合金鋼 | 40Cr (4140)、20CrMnTi、35CrMo | 0.40% | 高強度、耐摩耗性 | 歯車、スプライン軸、油圧部品 |
| 冷間加工用金型鋼 | Cr12、Cr12MoV、D2、SKD11 | 1.5% | 高硬度、耐摩耗性 | 冷間プレス金型、せん断金型、成形金型 |
| 熱間加工用金型鋼 | H13、SKD61、4Cr5MoSiV1 | 0.4% | 熱疲労に強い | ダイカスト金型、熱間鍛造金型、射出成形用コア |
| プラスチック金型用鋼材 | S136、NAK80、P20 | 0.3%-0.4% | 汎用性が高く、研磨加工や予備硬化が可能 | 高光沢仕上げの金型、汎用射出成形金型 |
対応ツール： 超硬工具の使用を優先し、鋼材の硬さに合わせてコーティングを選択する（例：普通炭素鋼にはTiAlNコーティング、高硬度鋼にはCBN工具）。これにより、工具の摩耗や欠けを低減できる。.
切削条件： 「軟鋼には高速・大送り、硬鋼には低速・浅切り」という原則に従い、過大な切削力や熱変形が生じないよう、主軸回転数、送り速度、切り込み深さを適切に設定してください。.
冷却と潤滑： 加工工程全体を通じて適切な冷却と潤滑を確保するため、鋼材に適した切削油（例：高合金鋼用の極圧切削油）を使用し、切削部に直接噴射して切削熱を低減し、工具の固着を最小限に抑える。.
クランプ剛性： 確実にクランプし、工具のオーバーハングを最小限に抑え、加工中の振動や位置ずれを防ぐ必要があります。高硬度鋼を加工する際は、寸法精度を確保するために専用の治具が必要です。.
プロセス仕様： 荒加工と仕上げ加工は別々に行う。荒加工では余分な材料を除去し、内部応力を解放する一方、仕上げ加工では表面精度と寸法安定性を確保し、上昇ミリングを優先する。.
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新エネルギー車用部品
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答: 通常の炭素鋼（低炭素鋼、中炭素鋼）の場合、耐摩耗性と適合性が最も優れているため、TiAlNコーティングを施した超硬合金工具が推奨されます。高硬度鋼（高炭素鋼、金型鋼）の場合、工具の欠けや摩耗を効果的に防ぐためには、TiCNコーティングを施したCBNまたはセラミック工具が必要です。.
答: 主な原因は3つあります。第一に、工具の硬度が鋼材に適しておらず、不適切な工具が選択されたことです。第二に、切削条件が不適切でした。硬鋼に対して回転速度や切り込み深さを十分に下げなかったため、切削抵抗が大きくなりすぎました。 第三に、クランプが不十分で、加工振動によって欠けが生じたことです。.
答: 荒加工ではワークの材料の大部分が除去されますが、その際に発生する切削熱や内部応力によって、ワークにわずかな変形が生じることがあります。荒加工と仕上げ加工の工程を分けることで、荒加工後にワークの内部応力を十分に解放させることができます。その上で仕上げ加工を行うことにより、寸法精度や表面品質を精密に管理し、加工結果に悪影響を及ぼすような変形を防ぐことが可能になります。
答: 特別な冷却対策は必要ありません。快削鋼には硫黄や鉛などの元素が含まれており、これにより切りくずが砕けやすくなり、工具への付着も抑えられます。加工には一般的なエマルジョンで十分です。重要なのは、切りくずをスムーズに排出させることです。主軸回転数と送り速度を適切に上げれば、加工効率を向上させることができます。.
答: 加工中の振動やワークのずれを防ぐため、クランプ剛性を確保し、工具のオーバーハング（L/D≤3）を低減するために、専用の治具を使用する必要があります。また、ワークの変形を防ぎ、寸法精度が要求を満たすようにするため、過度なクランプ力は避ける必要があります。.
答: 基本原則は、鋼種に合わせて切削液を選ぶことです。通常の炭素鋼であれば、一般的なエマルジョン系切削液で加工できますが、高合金鋼や金型鋼の場合は、硫黄や塩素の添加剤を含む極圧切削液が必要です。これにより、切削熱を効果的に低減し、工具への付着を防ぎ、工具寿命を延ばすことができます。.
