切削加工の現場において、高硬度で耐摩耗性に優れる超硬工具は長らくスタンダードとされてきました。しかし現在、原材料の高騰や世界情勢による供給不安定といったリスクが顕在化し、安定調達を脅かす課題となっています。また、超硬特有の脆さによる突発的なチッピングや折損に頭を悩ませる技術者も少なくありません 。

そこで今、戦略的な選択肢として再注目されているのがハイス（高速度工具鋼）への材質転換です。しかし、ハイスの特殊工具を設計から熱処理まで一貫して手掛けられるメーカーは国内でも激減しています。

本記事では、ハイスが超硬にどこまで太刀打ちできるのか、靭性や入手性といったメリットと、硬度や周速限界などのデメリットを徹底比較しつつ、当社での対応可能な範囲や実際の材質転換事例まで、まとめて解説いたします。

超硬とハイスとは？

超硬合金は、タングステンカーバイド(WC)とコバルト(Co)を焼結して作られる合金です。その最大の特長は、非常に硬い材質であることです。ダイヤモンドに次ぐ硬さを持っていると言われています。用途としては、切削工具のチップなどに使用されます。

＞＞超硬合金とは？材質の種類・特徴・ハイスとの違いまで解説

 

ハイス（高速度工具鋼、ハイスピードスチール、High-Speed-Steel：HSS）は、工具材料の一つで、高硬度と高靭性を兼ね備えた鉄鋼材料として知られています。主に切削工具（ドリル、エンドミル、タップなど）や金型に用いられることが多く、熱と摩耗への耐性が必要不可欠な高速切削に使われています。

ハイスには、細かな種類とそれぞれの特徴があり、適したハイスの材質を選ぶことが重要となってきます。ハイス鋼には、「粉末ハイス」と「溶解ハイス」の２種類の製造方法があります。またハイスには、添加されている物質の比率から、タングステン系と、モリブデン系と、大きく２種類に分けられます。

＞＞ハイスとは？材質の種類・特徴・超硬との違いまで解説！

 

 

超硬とハイスの違いとは？

ハイスについてここまで解説してきましたが、超硬合金も金属加工用の切削工具等に用いられる材料の一つです。
それぞれの違いを理解することでお客様に最適な製品を製造することが可能となります。

下記の表が、ハイスと超硬合金の違いをまとめたものとなります。

 

＞＞超硬とハイスの違いとは？

 

超硬工具の供給不安と、消えゆくハイスの現状

昨今、切削工具の主流は間違いなく超硬合金です。しかし、製造現場はいま、大きな岐路に立たされています。原材料の価格高騰や世界情勢による供給網の混乱は、超硬工具の安定調達を脅かすリスクとなりました。

一方で、代替案となるべきハイス工具の世界でも、深刻な事態が進んでいます。ハイス工具から撤退するメーカーが相次ぎ、国内でハイスの特殊工具を設計から製造まで一貫して手掛けられる工具メーカーは、いまや希少な存在となっています。

多くのお客様は「一度決めた材質は変えたくない」と考えられます。しかし、超硬が手に入らないとお悩みの今こそ、ハイスへの材質転換は戦略的な選択肢となります。東鋼では、この市場環境下で、超硬・ハイスの両輪に対応できる体制を維持し続けています。

ハイス工具は超硬工具にどこまで太刀打ちできる？ハイス工具と超硬工具の比較

ハイスが超硬にどこまで太刀打ちできるかは、被削材と加工条件、そして求める精度に集約されます。

ハイス工具を選択する際の判断基準を整理します。

比較項目	ハイス工具 (HSS)	超硬合金工具
メリット	高い靭性（折れにくい、欠けにくい）	圧倒的な硬度と耐摩耗性
入手性	比較的安定	原材料の影響を受けやすく、供給リスクあり
被削材	アルミ等の一般的な金属	高硬度材や樹脂等にも使用可能
周速	約60m/min （これ以上は焼戻し温度に達する）	高速切削が可能 （800～1000℃の耐熱性 ）
サイクルタイム	低速回転のため、増加する傾向	高速回転により、短縮が可能
精度の限界	超硬に比べると劣る （歩留まりの緩和が必要な場合も）	高精度加工に適している

 

ハイスが超硬にどこまで太刀打ちできるかは、被削材の特性に大きく依存します。ハイスは靭性に優れる反面、硬度と耐熱性において超硬に明確な劣勢があります 。そのため、どのようなワークであってもハイスに転換できるわけではありません。

例えばアルミ加工であればどちらの材質でも対応可能ですが、高硬度材や樹脂加工（寸法安定性重視）の場合は超硬に軍配が上がります 。被削材の硬度が工具材質に近くなると、ハイスでは切削できず急激に摩耗します 。またグラスファイバー入り等の高硬度の樹脂なども、繊維による摩耗が激しく、超硬の耐摩耗性が必須となるケースが多いです。

ハイスの最大の弱点は「硬度」と「耐熱性」です。周速を上げすぎると、ハイス自体の焼戻し温度に近づき、急速に刃先が摩耗します 。しかし、この特性を理解した上で、適切な機能付加を施すことで、超硬に迫る、あるいは超硬を凌駕する寿命を実現できます。

図面そのままでは失敗する？超硬 ⇒ ハイスへの材質転換を成功させる設計補正

「超硬工具の図面そのままで、材質だけハイスに変えることは可能か」というご依頼をいただくことがありますが、これでは本来の性能は発揮できません。ハイスにはハイスの、超硬には超硬の適した刃形があるからです。

超硬からハイスへ材質転換する際、例えば当社では、ねじれ角、溝幅、先端角、すくい角、など、様々な点を工具材質による特徴に合わせて微調整する必要があります。

また、コーティングによって表面に硬度と潤滑性を付加することで、ハイス工具の摩耗の進行を大幅に遅らせることができます。コーティングを施すことで、本来は超硬工具でなければ加工できないと思われていたケースであっても、ハイス工具＆コーティングによって超硬工具に太刀打ちできる機能を保有した工具にすることも可能となります。

つまり、被削材によってはハイス工具がそもそも向いていないケースもありますが、工具形状と加工条件を調整することで、ハイス工具は超硬工具に十分太刀打ちすることが可能と言えます。

注意点としては、超硬工具の方が精度は良くなる傾向にあるため、歩留まりや精度については超硬工具を使用していた際からは緩和する必要がある点です。当社でも、超硬からハイスに工具材質を転換いただく場合には、精度や歩留まりなど、お客様のご要望度合いを調整いただくように交渉を都度しております。

当社だからこそ可能な、特殊精密ハイス工具

ハイス工具の熱処理炉を自社で保有しているメーカーが減少する中、東鋼が選ばれ続ける理由は、設備力と技術力の高度な融合にあります。

設計～熱処理～製造まで一貫生産対応

特殊精密切削工具.comでは、熱処理から工具の加工まで、責任を持って対応するべきだと考えているため、熱処理設備を自社で保有しております。

熱処理とは金属を加熱・冷却することで生じる組織変化を活用し、素材の性質（強さ・硬さ・粘り・耐衝撃性・耐摩耗性）を向上させる処理方法です。

ハイスは特に炭素の含有量が高く、またバナジウムなど硬い炭化物を生成する元素を多量に含んでいるため、熱処理によって歪みが起きやすいという特徴があります。このような理由から、ハイスの性能を充分に引き出すためには熱処理方法の選定が非常に重要になります。

特殊精密切削工具.comでは、自社で各種熱処理設備を保有しております。

具体的には、

• 大気式電気炉1台
• 熱風式電気炉1台
• 塩浴式電気炉4台
• 熱処理後の洗浄装置、温度校正炉等

を保有しております。

＞＞＞当社の熱処理設備について詳しくはこちら

 

超硬・ハイスの両材質に精通

当社では、超硬工具、ハイス工具、どちらの製造実績も多数ございます。超硬工具もハイス工具も知り尽くした立場だからこそ、それぞれの工具材質において最適な工具形状をご提案することができます。

 

形状からの補正計算

私たちは単に図面通りに作るだけではありません。その工具が何に使われ、どのような課題があるのかを深掘りし、最適な材質と形状を導き出します。被削材や用途に基づき、製品図面寸法をそのまま工具に反映させるのではなく、切削理論に基づいた工具形状を設計提案いたします。

豊富な転注・工具の製造承継実績

また当社では、自社で設計した特殊工具の製造が多くなりますが、廃業した工具メーカーの代替製作にも対応しております。もちろん、20，30年前の工具図面が多くなるかと思いますので、より精度が上がるように、またより長寿命化になるように、工具の改善提案もさせていただきます。

＞＞特殊工具の製造承継

＞＞＞当社の特殊ハイス工具・設計・製造サービスについて詳しくはこちら

 

 

 

ハイスに材質転換した工具事例

続いて、実際に当社でハイスに材質転換した工具事例をご紹介いたします。

ハイス工具の開発・設計・製作なら、特殊精密切削工具.comにお任せください

当社では、創業から90年近く、お客様のご要望に合わせてオーダーメイドの工具を開発・製造してまいりました。お客様それぞれに世界一の究極の逸品の工具を作り上げることをモットーに最先端設備を揃えており、高精度な加工を実現する環境を整えてまいりました。工業界から医療業界と「人体から宇宙まで」幅広く、精度が必要な工具の納品実績が多数ございます。

ハイス工具の開発・設計・製作なら、特殊精密切削工具.comまでお問い合わせください！
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