超硬材料と先進切削技術：超硬合金から次世代工具への進化と応用

1926年にはドイツの研究者が超硬合金の開発に成功し、その後、超硬合金でコーティングされた革新的な工具へと発展し、80年以上にわたって切削工具として欠かせないものとなっている。さらに、PCDやPCBNなどの工具は、切削分野で重要な役割を果たしています。

近年、専門家や学者は、鋳鉄の高速加工用の新しいPCBNグレード、CFRPの穴あけ用のダイヤモンドコーティング超硬合金、および超硬直接フライス加工用のBL-PCDフェースフライスという2つの新しい超硬材料技術に注目している。これらの革新的な技術と工具は、機械加工に新たな可能性をもたらし、材料加工分野の絶え間ない発展を牽引しています。

鋳鉄の高速フライス加工用CBN
PCBN焼結体には、CBN粒子を結合材で結合したものと、少量の結合材でCBN粒子を結合したものがある。前者は耐摩耗性に優れ、焼入れ鋼の切削加工に使用され、後者はCBN含有量が高く、熱伝導性に優れるため、鋳鉄、耐熱合金、PM部品などに使用されます。
1. CFRP加工用ダイヤモンドコーティング工具
   複合材料の特筆すべき特徴は、母材と強化材の組み合わせによって機械的特性を制御できることです。炭素繊維強化プラスチック（CFRP）は、その優れた引張強度、比重、耐食性により、自動車、ヘリコプター、医療機器、鉄道車両などの産業機械に広く使用されています。航空宇宙分野では、CFRPは航空機のボディを軽量化し、燃費を向上させ、メンテナンスコストを削減する基礎的な構造材料です。
2. 超硬合金の直接フライス加工
   金型準備工程では、金型精度を向上させるために、コーティングされた超硬合金の端面フライス加工が一般的に直接フライス加工に使用されます。メーカーが金型により高い硬度を求めるようになるにつれ、多結晶ダイヤモンド（PCD）工具、ダイヤモンドコーティング超硬工具、および単結晶ダイヤモンド（SCD）工具が、硬い材料の直接フライス加工用に登場してきました。

しかし、従来の超硬工具では、硬い材料を直接切削することはできませんでした。

しかし、従来のPCD工具は、超硬金型の直接フライス加工に必要な硬度が不足しており、SCDは強度が不足している。また、PCDおよびダイヤモンドコーティング工具の切れ味も不十分です。そこで開発されたのが、バインダレスナノ多結晶ダイヤモンド（BL-PCD）である。BL-PCDはPCDやSCDよりも硬度が高く、切れ味もPCDやダイヤモンドコート工具を凌ぐため、超硬金型のダイレクトミリング、特に仕上げ加工に最適である。