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Invar 36加工の速度・送り・工具寿命

執筆 Invar Machining editorial team· 更新日 2026年9月26日

Invar 36の代表的な加工パラメータは304ステンレスに近く、コーティング超硬フライス加工では30〜60 m/min、HSSでは15〜25 m/min、送りは工具が確実に実際の切りくずを取れる程度に保ち、切削部に向けて十分な切削油を当てます。この合金は粘りがあり加工硬化しやすく、プログラムがそれ向けに作られていないとエッジを傷めます。以下の表は出発点であり、加工会社が実際に見られる工具寿命と仕上げに応じて調整し、加工会社独自のプログラムが基準になります。

Invar 36がこのように振る舞う理由

Invar 36は鉄が約64%、ニッケルが36%で、オーステナイト系ステンレスを粘りのある材料にしている面心立方構造を共有しています。焼なまし材の硬度は約70〜80 HRB、130〜160 HB程度に過ぎず、材料は軟らかいため、問題は硬度ではありません。鈍った工具や軽く擦れる切削の下で急速に加工硬化し、次のパスでの切削力を高めます。放置すると、びびり、構成刃先の付着、工具が摩耗するほど悪化していく表面仕上げにつながります。被削性の評価は快削鋼のおよそ40〜50%で、304ステンレスと同じ帯域です。

この合金は炭素鋼より熱伝導率も低いため、切削エッジで発生した熱が逃げにくくなります。この熱は工具が最も仕事をしている場所に集中し、これが同程度の硬さの鋼に比べてInvarでの工具寿命が短くなる理由の一つです。Invarの鉄ニッケル組成と面心立方構造がこの挙動の大部分を説明しており、Invarの加工硬化ではその機構をより詳しく解説しています。

代表的なフライス加工パラメータ

Invar 36のフライス加工は、エッジを常に切削させ、留まりを避け、切りくずを再切削前に排出することに帰着します。代表的な出発点は次のとおりです。

工程 工具材質 速度 (m/min) 1刃あたりの送り (mm) 深さの注意点
粗加工、側面フライス コーティング超硬(AlTiN等) 30〜60 0.05〜0.10 軸方向は直径まで、径方向は直径の25〜40%
粗加工、HSS HSS-Co(M42クラス) 15〜25 0.04〜0.08 軸方向0.5倍直径、径方向はより浅め
仕上げ コーティング超硬 40〜70 0.03〜0.06 軸方向0.2〜0.5 mm、径方向0.1〜0.3 mm、応力除去後
フェイスミル インデキサブル超硬、正のすくい角 40〜70 0.08〜0.15 軸方向0.5〜2 mm、薄板では全接触を避ける

上向き削りが基本です。切りくずの厚さが切削中に減っていくため、擦れて加工硬化を招く薄い切りくずから始まる下向き削りより有利です。ポケット加工では、小さな径方向ステップとフル軸方向切込みを使うトロコイダル加工やダイナミック加工パスにより、負荷を一定に保ち熱を切りくずに残します。戦略の詳細はInvarのフライス加工戦略にまとめています。

代表的な旋削パラメータ

剛性の高いCNC旋盤での超硬工具では、加工会社はInvar 36を4140鋼より低い表面速度で加工し、工具が擦れず切削するよう送りを選びます。代表的な出発点は次のとおりです。

工程 工具材質 速度 (m/min) 送り (mm/rev) 深さの注意点
粗加工 コーティング超硬インサート、正のチップブレーカー 40〜70 0.15〜0.30 1〜3 mm、加工硬化した段差を避けるため一定深さ
粗加工、HSS HSS-Co 15〜25 0.10〜0.20 1〜2 mm
仕上げ コーティング超硬、鋭利なノーズ 60〜90 0.05〜0.15 0.2〜0.5 mm、応力除去後
突切り・溝入れ 超硬、狭いチップブレーカー 30〜50 0.05〜0.10 溝に切削油を当て、送りは最小切りくず以下にしない

旋削には独自の落とし穴があります。インサートが分断しない限り、長い切りくずが部品やチャックに巻き付きます。汎用ではなく送り範囲に合わせたチップブレーカーが通常の対策です。Invarの旋削加工ではレンズセルやスペーサーなどの丸型部品を詳しく解説しています。

代表的な穴あけ・タップ加工パラメータ

加工硬化が最も強く現れるのが穴あけです。軽くペックしすぎたり底で留まったりするドリルは、次のペックやタップが削らなければならない硬い層を作ります。代表的な出発点は次のとおりです。

工程 工具材質 速度 (m/min) 送り 深さの注意点
穴あけ HSS-Coツイストドリル、130〜135°スプリットポイント 10〜15 0.05〜0.12 mm/rev、直径に応じて増加 1倍直径でペック、切りくず排出のため全引き上げ
穴あけ 超硬ドリル、内部切削油 30〜50 0.08〜0.15 mm/rev 内部切削油であればより深いペックまたは無ペック
リーマ加工 超硬またはHSS-Coリーマ 8〜15 0.15〜0.30 mm/rev 0.1〜0.2 mm残し、十分な切削油
タップ加工(切削式) HSS-Eスパイラルフルート、TiNまたはTiCN 3〜6 ピッチ 65〜70%のねじ、下穴はサイズ帯の大きい側
タップ加工(転造式) HSS-E転造タップ 5〜10 ピッチ 下穴を大きく、延性のある合金は転造に適し、油または高潤滑性の切削油
ねじフライス 超硬ねじフライス 25〜40 0.03〜0.05 mm/刃 止まり穴やM6以上に適し、タップ破損のリスクがない

Invarでタップが止まると、タップだけでなく部品も失うことが多いため、多くの加工会社は可能な限りねじフライスを使い、繰り返し組み立てる穴にはスレッドインサートを指定します。Invarの穴あけ・タップ加工とInvar用スレッドインサートを参照してください。

工具摩耗と加工硬化

Invar 36における工具摩耗には一定のパターンがあります。鋭利なエッジはしばらくきれいに切削しますが、鈍り始めると擦れるようになり、擦れが表面を加工硬化させ、その硬化した表面がさらに摩耗を加速させ、やがてエッジが失われます。この曲線は最初平坦でその後急激に落ち込むため、Invarを定期的に加工する加工会社は、目視で摩耗が分かるまで使い続けるのではなく、スケジュールに基づいて工具を交換します。

Invarでは鋼よりも次の3つの選択が重要になります。

  • 鋭利で正のすくい角のエッジ。 ネガティブや過度にホーニングされたエッジは切削前に擦れ、その擦れが表面を硬化させます。
  • ニッケル合金向けのコーティング。 AlTiNなどの耐熱コーティングは、多くの加工会社の経験上、通常のTiNより優れています。コーティングのエッジホーニングが大きすぎる場合、無コーティングの鋭利な超硬が仕上げに適する場合もあります。
  • 送りに合わせたチップブレーカー。 Invarは長く糸状の切りくずを出すため、ジオメトリが分断しない限り工具や部品に巻き付きます。

最もよく設定を誤るのが送りです。「仕上げをきれいにするため」に1刃あたり0.02 mmの仕上げパスを行うと、Invarでは逆効果になります。エッジが硬化した表面の下に入れず、擦れてしまうためです。切りくずをエッジ半径より上に保ってください。超硬仕上げ工具では1刃あたり約0.03 mmが目安で、仕上げは軽い送りではなく鋭利な工具と剛性のある段取りから生まれます。加工硬化層がその後の部品の安定性にどう影響するかはInvarの加工硬化とInvar機械加工部品の応力除去で解説しています。

切削油と切りくず管理

一般的な作業エリアではなく切削エッジに直接向けたフラッド切削油は、熱を除去し、糸状の切りくずの再切削を防ぎます。穴あけや深いポケットでの内部切削油も同じ目的で、熱を切削域から速やかに排出しないと工具と部品にとどまってしまいます。鋼より高い濃度のエマルジョンや、タップ・転造用の高潤滑性オイルが一般的です。乾式切削や少量切削油は粗加工では可能ですが、切削中の部品の熱膨張が問題になる仕上げではまれです。選択の詳細はInvarの切削油戦略にまとめています。

切りくずの排出はセットアップ時に考慮すべき事項であり、後付けではありません。切りくずを取り除くために一時停止するプログラムや、深い穴を1回で貫通させる代わりにペックするプログラムは、工具寿命を縮める再切削を避けられます。強磁性であるため、微細な切りくずが部品や治具に付着するので、段取り間の清掃も工程の一部です。

計算例: 仮想の12 mm超硬エンドミルの出発点

厚さ25 mmの仮想のInvar 36取付板を、フラッド切削油付きの剛性の高い立形マシニングセンタで、12 mm4枚刃AlTiNコーティング超硬エンドミルを使い、応力除去前に粗加工、応力除去後に仕上げする場合を例に考えます。値は代表的な出発点であり、実際のプログラムではありません。

粗加工。 表面速度を中間帯の45 m/minに設定します。回転数は速度×1000÷(π×直径)で、45×1000/(3.1416×12)=約1190 rpmとなり、1200 rpmとします。1刃あたりの送りは0.08 mm。テーブル送りは1刃あたりの送り×刃数×回転数で、0.08×4×1200=384 mm/minとなり、約380 mm/minとします。軸方向切込みは直径1倍の12 mm、径方向ステップは直径の30%である3.6 mm、ダイナミックパスによる上向き削りです。材料除去率は約12×3.6×384=16,600 mm3/min、つまり16.6 cm3/minです。壁と底に0.5 mmを仕上げパス用に残し、その後応力除去に送ります。

仕上げ。 炉から戻った後、新しい工具に交換します。表面速度55 m/minは約1460 rpmとなり、1450 rpmとします。1刃あたりの送り0.05 mmは0.05×4×1450=290 mm/minです。軸方向切込みは底で0.3 mm、径方向は壁で0.2 mm、残り0.5 mmを2パスで除去します。切りくずはエッジ半径より上を維持するため、工具は全体を切削し続け、底の仕上げは遅い送りではなく鋭利なエッジから生まれます。

パス rpm 送り (mm/min) 軸方向切込み (mm) 径方向切込み (mm)
粗加工 1200 380 12 3.6
仕上げ 1450 290 0.3 0.2

ここから加工会社が調整します。切りくずが青くなりエッジがクレーター状になれば、送りではなく速度を10〜15%下げます。壁に擦れた光沢のある帯が出れば、送りを上げます(下げるのではありません)。コーナーでびびりが出れば、径方向ステップを下げ、工具にはより大きなコーナー半径を持たせます。

これが貴社のRFQにとって意味すること

これらの内容が図面に直接反映されるわけではありませんが、なぜInvar 36の見積もりが同じ形状の鋼製部品より多くの機械時間を含むのかを説明しており、Invar 36部品のコストが高い理由にまとめています。またInvarの経験がある加工会社が、切削戦略を確定する前に許容差について質問する理由でもあります。精密な仕上げや厳しい位置精度が必要な部品は、単に嵌合すればよい部品より応力除去後の仕上げパスが遅くなります。この工程はInvar 36加工ページにまとめています。

パラメータの選定自体は加工会社の仕事です。貴社の仕事は、加工会社がそれを選ぶために必要な情報を渡すことです。合金と規格(例: Invar 36、ASTM F1684準拠)、熱処理の工程または「加工会社の判断に委ねる」、重要な面の表面仕上げ、機能を左右する許容差、工具を制限する薄肉やポケットの有無です。形状が届きにくい、または治具固定が難しい場合はその旨を伝えてください。Invarを定期的に加工する加工会社は、パスを増やさずに許容差を保てる工程を提案できることが多いです。

図面をRFQフォームからお送りいただければ、これらのパラメータを実際に運用している加工会社を紹介します。見積もりは推測ではなく実際の切削時間を反映したものになります。

よくある質問

Invar 36は鋼と同じ機械で加工できますか?

はい。鋼を加工している剛性の高い3軸または4軸機であれば、Invar 36も問題なく加工できます。違いはプログラム側にあります。表面速度を下げ、送りを安定させ、切削油をエッジまで届けることです。びびりが加工硬化の引き金になるため、機械そのものよりも剛性の方が重要です。

ステンレスなら1日持つ工具がInvarでは早く摩耗するのはなぜですか?

Invarは工具が留まったり擦れたりすると加工硬化するため、切削せずに擦れる工具は次のパスで削らなければならない硬い層を作ります。ジオメトリが合っていない工具や送りが軽すぎる場合、これは合金そのものより速く摩耗を引き起こします。また熱伝導率が低いため、熱がエッジにとどまります。

これらのパラメータは私の部品でも保証されますか?

いいえ。これらは代表的な出発点であり、加工会社が実際の形状で見られる工具寿命、仕上げ、切りくずの形状に応じて調整します。インサートのグレード、機械の剛性、切削油の圧力、応力除去後に残っている材料量によって数値は変わり、加工会社独自のプログラムが基準になります。

快削グレードのInvarでパラメータは変わりますか?

より高い速度が可能になり、切りくずも短くなります。添加されたセレンなどの元素が切りくずを分断するためです。トレードオフとして膨張特性や熱処理後の挙動がわずかに変わるため、熱的に重要な部品にこのグレードを使う前に、加工会社に確認してください。

参照した資料

記事内の数値は参考となる代表値です。実際の材料ロットの証明書と、貴社の形状に対する加工会社の見積もりが正式な基準になります。

この部品の見積もりが必要ですか?

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