ステンレス鋼CNC加工の究極ガイド

1913年の発見以来、ステンレス鋼の開発と利用は飛躍的に発展してきました。強度、耐腐食性、耐久性に優れた複雑かつ高精度なCNC加工鋼部品への需要が高まる中、ステンレス鋼のCNC加工への進出は、製造業における正しい方向への一歩と言えるでしょう。

コンテンツの表

この記事では、CNC加工で考慮すべき様々なステンレス鋼のカテゴリーとグレードについて解説します。さらに、ステンレス鋼CNC加工の一般的な利点、直面する可能性のある主要な課題への対処方法、そして業界における応用分野についても解説します。

ステンレス鋼のCNC加工を理解する

ステンレス鋼CNC加工は、コンピュータ化された機械を使用して、高精度のステンレス鋼部品を効率的かつ正確に製造する最先端の製造技術です。

したがって、適切な加工工具を備えたコンピュータ数値制御（CNC）マシンが必要です。

したがって、ステンレス鋼の CNC 加工には、製造する予定の部品のデジタル設計が必要です。

コンピュータ支援製造 (CAM) ソフトウェアは、部品のデジタル設計を機械が読み取れる言語またはコードに変換し、ツールに加工指示を送信するのに役立ちます。

この技術では、指示を保存できるため、手動加工アプローチでよく見られるエラーのリスクなしに、繰り返しのタスクを自動的に効率的に実行できます。

ステンレス鋼CNC加工の主な3つのプロセス

ステンレス鋼の機械加工には、次の 3 つのプロセスが含まれます。

SS CNCフライス加工: これは高精度ステンレス鋼を製造するプロセスです CNCフライス加工部品特殊なCNC回転カッターを使用します。
SS CNC旋削: これはCNC加工プロセスの一種で、ステンレス鋼のワークピースを適切な切削工具の周りで回転させ、目的のステンレス鋼部品を成形します。CNC旋削に関する完全なガイドはこちらです。こちらをクリックしてください。
SS CNCドリリング： これはステンレス鋼に特定のサイズの穴やねじを作ることを指します CNC穴あけ部品.

CNC加工用のステンレス鋼の種類とグレード

ステンレス鋼には5つの種類、カテゴリー、またはファミリーがあります。各カテゴリーには、さまざまなCNC部品に適したSSグレードを選択できます。CNC加工用のSSグレードを選択する際に考慮すべき事項を以下に示します。

以下は、知っておくべき 5 つの SS カテゴリとグレードです。

オーステナイト系ステンレス鋼

その名の通り、オーステナイト系ステンレス鋼はオーステナイト構造を持つ。このステンレス鋼は非磁性であり、CNC加工において最も一般的に使用される鋼合金である。生産されるステンレス鋼の約70%がこの系統に属する。

この材料の主な合金元素はニッケルとクロムです。マンガン、窒素、モリブデン。望ましい特性を実現するために他の元素が追加される場合もあります。

オーステナイト系ステンレス鋼が CNC 加工部品に最適な理由としては、次のような特性が挙げられます。

溶接性
成形性
耐食性

オーステナイト系ステンレス鋼のグレード

以下は、さまざまな CNC 加工プロジェクトで検討できる最も一般的なオーステナイト系ステンレス鋼のグレードの一部です。

301グレードのステンレス鋼

ステンレス CNC 加工で、高強度、耐腐食性、優れた成形性を備えた部品が必要な場合は、このグレードを CNC 加工に検討してください。

302グレードのステンレス鋼

この SS グレードは、クロムとニッケルに加えて、高炭素含有量を誇ります。その高い強度と耐腐食性により、複雑なステンレス鋼部品の CNC 加工に適しています。

303 グレードのステンレス鋼 | 切削性に優れたステンレス鋼。

これはCNC加工において最も加工しやすいステンレス鋼です。硫黄を多く含むため、快削ステンレス鋼に分類されます。しかしながら、その反面、耐食性と硬度が低下します。

304/304L/304Hグレードのステンレス鋼

304 は、鉄、クロム、ニッケル、炭素、その他の強化元素をバランスよく配合した多用途のステンレス鋼グレードです。

304 合金鋼は 18/8 ステンレス鋼とも呼ばれます。これは、標準のクロムとニッケルの組成がそれぞれ 18% と 8% であるためです。

SS グレードは、高い強度と耐腐食性を誇り、CNC 加工されたステンレス鋼部品の多目的材料として最適です。

316グレードのステンレス鋼

316 グレードのステンレス鋼は、靭性と耐腐食性が重要となる鋼合金部品の最有力候補です。

SS グレードはモリブデンが豊富に含まれており、304 合金鋼よりも耐腐食性が高く、高温でも優れた性能を発揮します。マンガンにより溶接性と成形性が向上し、さまざまなステンレス鋼 CNC 加工プロジェクトに最適です。

合金20ステンレス鋼

カーペンター 20 としても知られるこのオーステナイト系ステンレス鋼グレードは、硫酸に対する耐性を含む高い耐腐食性を備えた部品の CNC 加工に適しています。

321Hステンレス合金

321Hステンレス鋼は、チタンを添加した高炭素合金であり、クロム炭化物の析出を抑制するのに役立ちます。

析出は、合金の組成に応じて、摂氏 425 度から 800 度 (華氏 797 度から 1472 度) の範囲の温度で発生します。

したがって、このグレードは、高温条件下で機能するステンレス鋼 CNC エンジン部品またはコンポーネントの製造に適しています。

309S合金鋼グレード

高温下でのCNC加工に適したオーステナイト系ステンレス鋼として、309Sステンレス鋼も挙げられます。クロム含有量が高いため、酸化に対する耐性が非常に高く、ニッケルを添加することで強度も向上します。

フェライト系ステンレス鋼

フェライト系ステンレス鋼は、 AISI 400シリーズのステンレス鋼に属する。

オーステナイト系に比べて熱伝導性に優れた磁性鋼合金です。

主な成分は鉄、炭素、高クロムです。ニッケルはほとんど含まれていないか、まったく含まれていない場合があります。オーステナイト系ステンレス鋼と比較すると、フェリック SS は機械加工がはるかに簡単です。

この SS は熱処理ができないため、オーステナイト合金ほど強靭ではありませんが、耐食性に優れているため、船舶部品や装飾部品のステンレス鋼 CNC 加工に適しています。

CNC加工用フェリックステンレス鋼のグレード

CNC 加工に考慮すべき鉄ステンレス鋼にはさまざまなグレードがあります。一般的なグレードとしては、405 SS、409 SS、430 SS、442 SS などがあります。

鉄系ステンレス鋼のグレードに関する詳細はこちらをご覧ください。

二相ステンレス鋼CNC加工

このクラスのステンレス鋼グレードには、鉄系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼の両方が含まれます。CNC 加工プロジェクトで、耐腐食性に優れた高強度ステンレス鋼部品が必要な場合に適しています。

このカテゴリは次のように細分化されます。

標準二相ステンレス鋼グレード
通常の二相ステンレス鋼グレード
スーパーデュプレックスステンレス鋼グレード

CNC 加工に必要な二相ステンレス鋼の一般的な例は次のとおりです。

デュプレックス 2205ステンレススチール
デュプレックス2507ステンレス鋼
デュプレックス2304ステンレス鋼

マルテンサイト系および析出硬化型ステンレス鋼 (PH SS)

マルテンサイト系ステンレス鋼は、クロム（11.50～18%）と炭素、ニッケルで構成されており、高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼と低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼に分けられます。

これらは、高強度、優れた靭性、耐腐食性を備えた部品が求められるプロジェクトに適しています。人気のあるグレードは次のとおりです。

410ステンレススチール
420ステンレス
440Aステンレス鋼

マルテンサイト系ステンレス鋼とそのグレードに関する詳細は、こちらをご覧ください。

析出硬化ステンレス鋼（PH SS）

この SS ファミリーには、標準的な Fe-Cr-Ni 合金組成に加えて、必要な特性を実現するために少量の他の元素が豊富に含まれています。

添加元素にはチタン、アルミニウム、銅、ニオブなどが含まれる場合があります。

PH SS は次の 3 つのカテゴリに分類できます。

マルテンサイト系 PH SS
セミオーステナイトPH SS
オーステナイト PH SS

ステンレス鋼 CNC 加工用の一般的な PH SS グレードには、17-4 PH、17-7 PH、A-286 などがあります。

PH SSに関する詳しい情報は、こちらをご覧ください。

ステンレス鋼CNC加工の一般的な利点

CNC 加工に SS を選択する一般的な利点は次のとおりです。

優れた耐食性

SS CNC 部品は耐腐食性に優れています。これは、酸素と反応して保護外層を形成するクロムで構成されているためです。

生産の多様性

さまざまなグレードのステンレス鋼により、業界の要件に合わせてさまざまな CNC 加工部品を簡単に製造できます。

高張力CNC部品

SS CNC 加工により、高い引張強度を持つ高性能部品を製造できます。これは、クロム、ニッケル、チタン、モリブデンなどのさまざまな合金元素によって可能になります。

魅力的な表面仕上げ（美観性）

ステンレススチールのCNC加工により、美しい輝きを放つ部品を生産できます。

選択したステンレス鋼に含まれるクロムの量が多いほど、機械加工された部品は時間の経過とともに変色することなく輝きます。

低温耐性 | 極低温耐性

304 や 304L などのステンレス鋼グレードは、脆くなったり割れたりするリスクがなく、低温でも特性を維持します。

ステンレス鋼CNC加工の課題と解決策

不適切な設定や過熱によるSSワークピースの変形

ステンレス鋼は熱伝導率が低いため、熱が蓄積され、切削工具に影響を及ぼし、部品が変形することがあります。また、SS ワークピースの不適切な設定も変形につながる可能性があります。

解決策：

CNC マシンが適度な速度と送り速度で動作するように設定されていることを確認してください。常に適切なツールを完璧な状態で使用してください。

加工中に過熱の兆候に気付いた場合は、機械を停止してください。考えられる原因を調べながら機械を冷ましてください。

熱の蓄積を抑えるには、効率的な冷却システムが必要です。オイルベースの冷却剤が役立ちます。

切りくずの形成

SS CNC 加工では長い切りくずが生成されます。切りくずを取り除かないと、切りくずが工具に絡まって過熱を引き起こします。これにより、機械、ワークピースの表面、切削工具が損傷する可能性があります。

ソリューション：

使用高圧冷却システム CNC 加工中にワークピースから SS チップを除去します。
購入するのに最も適したチップブレーカーについて、専門の機械工に相談してください。
鋭利な切削工具を使用して余分なチップの生成を制限します。

加工硬化による機械加工性の課題

ステンレス鋼は一般に、アルミニウムなどの柔らかい合金よりも機械加工が困難です。これは、ステンレス鋼の強度と加工硬化特性が高いためです。

解決策：

摩耗に強く、加工に適した切削工具を選択してください。
を受け入れるクライムミリング/ダウンミリング技術。
SS 材料とサイズに合わせて CNC マシンの設定を構成します。

作業硬化を避けるためのヒントはこちらをご覧ください

切削工具の高コスト

SS は柔らかい金属よりも硬いため、高価なプレミアム切削工具が必要になります。

解決策

ステンレス鋼のグレードに適した耐摩耗性工具のみを使用してください。熟練した機械工に助けを求めてください。
鈍い工具は過熱を引き起こし、工具の損傷につながるため、切削工具が鋭利であることを確認してください。
適切なステンレス鋼グレードを選択し、適切なパラメータを設定し、効率的な冷却システムを導入することで、切断プロセスを最適化します。

ステンレス鋼CNC加工の産業用途

ステンレス鋼には 100 種類以上のグレードがあります。そのため、ステンレス鋼の CNC 加工により、さまざまな産業用途向けの幅広い部品を製造できます。

以下は、CNC 加工されたステンレス鋼部品を使用する主な業界です。

自動車産業のアプリケーション

自動車業界では、ステンレス鋼を用いたCNC加工は、車軸、シャフト、排気部品、エンジン部品、ブレーキラインなどの高精度な自動車部品の製造に役立つ。

ハードウェア業界向けSS CNC部品

ハードウェア業界もまた、SS CNCハードウェア部品の製造にCNC加工に依存しています。これには、ヒンジ、ファスナー、ステンレススチール製ホイール、スペーサーなど、多岐にわたる製品が含まれます。

航空宇宙向けSS CNC部品

航空宇宙産業は、高性能なステンレス鋼製CNC加工航空宇宙部品の供給をSS CNC加工に依存しています。これらの部品は、強度、優れた耐食性、および高温耐性を誇ります。こうした部品には、ヒンジ、着陸装置、ブッシング、クランプなどが含まれます。

海洋産業向けステンレス鋼CNC加工

SS CNC 加工は、シャフト、エンジンプロペラ、海洋ベースのハードウェアコンポーネントなどの耐腐食性ステンレス鋼部品を海洋産業に提供します。

医療分野向けSS CNC加工

医療分野では、手術器具、結紮器具、鉗子、カテーテルなどの高精度CNC医療部品の製造にステンレス鋼加工が不可欠である。

結論

SS CNC 加工には、SS 材料、必要なツールの種類、および起こり得る課題への対処方法に関する詳細な知識が必要です。

スムーズな CNC 加工を行うには、加工の専門家に依頼する必要があります。

HMは、お客様のSS CNC加工ニーズに対応できる製造能力と技術力を備えています。信頼できる製造パートナーをお探しでしたら、ぜひ当社にご連絡ください。