ベークライトが樹脂材質の中で切削加工難易度が高い理由

本記事の要点

1. ベークライトの切削時は大量の粉末状切り粉が発生し、精密機器の故障原因となるため、加工工程において厳密な集塵対策が不可欠である。

2. 積層構造ゆえに加工終端で欠けや捲れが生じやすく（特に紙ベークライト）、当板によるワークの保持や刃物の送り速度調整が求められる。

3. 高硬度かつ吸水性が高く切削油による冷却が困難なため、超硬工具であっても摩耗が激しく、高精度加工には徹底した工具管理を要する。

ベークライトの切削加工は、他の樹脂材質と大きく異なる点があります。それは加工時に小さな切り粉が大量に出る点です。この大量の切り粉は機械の故障や、滑りによる転倒事故の原因にもなります。

ベークライトは樹脂材質の中でも加工難易度が高く、樹脂切削加工会社でもベークライトの加工には対応していない加工会社が多い理由にもなっています。この記事ではベークライトの加工において、注意しなければならない点、他の材料と異なる点を解説します。

加工時に発生する粉末状の切り粉

加工機械での切削加工の前に、材料を加工しやすいサイズに切断加工をします。これはMCナイロンやPOMなど他の樹脂と同様の切断方法ですが、ベークライトは切断すると粉末状の切り粉（切削または切断の際に出る粉や切りくず）が出ます。

そのため、ベークライトを切断加工する際は、集塵機で切り粉を吸引しながら進めていく必要があります。また、切削加工時にはより多くの切り粉が発生します。これが加工機械や周辺のパソコンなどの精密機器の内部に侵入すると故障の原因になります。

切り粉が機械内部に入らないようにカバーなどの対策をしたり、こまめに集塵機で処理するなどの加工とは別の工程が発生します。ベークライトを使った部品の量産時には、加工者は黄色い粉まみれになり、その点では加工者泣かせの材料です。

一般的な樹脂材料との加工方法の違い

ベークライトは加工時に欠けが発生しやすいため、切削工具の使い分け以外にも様々な工夫が必要です。

例えば、加工機械でベークライトのワークを直接掴むと、加工の最後で刃物がワークを通り過ぎるタイミングでベークライトの積層を捲りあげてしまい、それが欠けや亀裂の原因になります（欠けは布ベークライトよりも紙ベークライトの方が発生しやすい）。

そこで、他の材料で製作した当て板でベークライトのワークを挟んだり、ワークの下に敷板を置いて積層の捲りあげを防ぎます。また、荒加工と仕上げ加工で刃物を使い分け、刃物の送り速度を調整する方法も効果的です。

切削工具の摩耗

ベークライトは優れた機械的強度を持ち、表面硬度が高い材料です。そのため使用する切削工具も摩耗しやすく、MCナイロンやPOMなどの他の樹脂材質に比べて摩耗する速度が早くなります。

ベークライトを加工するために使用する切削工具は、ハイス鋼よりも数倍硬い超硬のものをします。それでも1000箇所程度の加工をした後は、摩耗が進み切削面の仕上がりにも影響が出てくるようになります。切削工具が摩耗すると削れにくくなるため、より強い力を加えるようになります。強い力を加えられた工具は、ワークとの摩擦で高温の熱を生み出し、ワークの焦げ付きや熱による寸法変化を引き起こす原因になります。

機械加工では基本的に切削熱を逃がすために切削油を使います。ベークライトは吸水性が高い性質があるため切削油の使用が難しく、工具とワークの冷却ができません。

加工の数が多く、高い精度が求められる製品の場合は、工具の交換回数が増加します。厳しい精度が必要な箇所には摩耗した状態の刃物を使うことはできないので、加工箇所や摩耗具合に応じて上手く使い分けて、加工精度を維持しながら刃物のロスを防ぎます。

代表的な樹脂材質での工具の摩耗が早い順は以下の通りです。

アクリル＜ABS＜POM＜MCナイロン＜PVC＜ベークライト＜エポキシガラス

ベークライトの加工が難しいのは、加工中に欠けが発生しやすく、加工により出る大量の粉末状の切り粉の処理が必要になるためです。切り粉は加工機械や周辺の機械の故障の原因となることもあるため、専用の設備を持たない切削加工会社では見送ることもあります。

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