ジルコニアの切削時の欠けを防ぐための5つのヒント

歯科用ミリングマシンの製造元として、当社は数百件に及ぶ使用事例と広範な社内テストに基づき、推奨事項を提示しています。これらの5つのテクニックを用いることで、焼結前ジルコニアのミリングにおける欠けの問題の90%を解決できます。

このガイドでは、ジルコニアのチッピングの2つの主要なメカニズム、DN-D5Zでの3層切削戦略の実装方法、応力集中を避けるための主軸回転速度と送り速度のバランス調整方法、エアブラストの位置決めが想像以上に重要な理由、パラメータ調整ではなく機械自体に問題があると疑うべきタイミングについて解説します。このガイドを読み終える頃には、チッピングの原因を診断し、調整の優先順位を決め、テクニカルサポートに連絡すべきタイミングがわかるようになっているでしょう。

ジルコニアの欠け方：理解しておくべき2つのメカニズム

焼結前のジルコニアは、焼成前の粘土のように脆い。切削加工時の欠けには2つの根本原因があり、両方を理解することでパラメータを正確に調整できるようになる。

第一のメカニズム：局所的な応力集中

これは衝撃によるものです。セラミックをハンマーで縁に垂直に叩くと、どんなに強く叩いても割れてしまいます。フライス加工も同様です。工具がジルコニアに垂直に突き刺さったり、急激に引き抜かれたりすると、微小な衝撃が加わります。力が縁に集中し、セラミックが適応する時間がなく、応力限界を超えて割れてしまうのです。このタイプの欠けは通常、単一の大きく明確な欠陥として現れます。

第二のメカニズム：熱の蓄積と引き裂き

焼結前のジルコニアは、焼成前の粘土のように多孔質です。切削熱は微細な孔に蓄積され、放散されません。局所的な温度は数秒で100℃以上に急上昇することがあります。高温になると脆性が増し、靭性が低下します。切削力が継続すると、切断ではなく引き裂きが発生し、切断面はきれいに切断されるのではなく、粗くもろくなります。

要するに、衝撃によるチッピングは大きな欠陥として現れ、熱蓄積によるチッピングは粗く裂けた縁として現れる。これら二つのメカニズムは相互に影響し合う。応力によって熱が発生し、熱によって脆性が高まる。そのため、パラメータ調整では両方を対象とする。

ヒント1：3層切断戦略 ― 欠け防止の基礎

多くのユーザーはすぐに仕上げ工程に取り掛かり、なぜ端が欠けるのか疑問に思います。3層切断は時間を無駄にしません。応力負荷を複数の工程に分散させることで、最終工程を優しく行うことができるのです。

粗削り：高速大量除去

これは「犠牲」の工程です。唯一の目標は、材料の70%を素早く除去することです。表面仕上げはまだ重要ではありません。

• スピンドル速度: 30,000–40,000 RPM
• 送り速度： CAMソフトウェアによって決定されます（通常は高速）。
• 加工代： 0.3～0.5mm（部品の複雑さによって調整してください。ブリッジ部分はより多く残しても構いません）
• 道具：ボールノーズまたはフラットノーズ（大量の削り取り用）

表面が粗かったり、小さな裂け目が見られるかもしれませんが、これは正常です。粗削り加工によって端部に内部応力が発生しますが、これは意図的なものです。次の工程でこの応力は解消されます。

半仕上げ：緩衝処理と応力緩和

半仕上げ加工は、粗い表面を滑らかにし、荒加工による衝撃を緩和します。多くの人がこの工程を省略しますが、省略しないでください。

• スピンドル速度: 45,000–55,000 RPM
• 供給速度：中程度（どちらの方向にも極端ではない）
• ストック許容値： 0.1～0.15mm
• 工具：細目ボールノーズプライヤー（直径1.0～2.0mm）

スピンドル回転数が3万回転から4万5千回転に上がり、工具の精度が向上します。この穏やかな切削動作により、振動を増幅させることなく、粗い輪郭に沿って加工が進みます。表面が明らかに滑らかになるのがわかるでしょう。これは、積層加工がうまくいっている良い兆候です。

フィニッシュ：穏やかな最終パス

全てがここで一つになる。このパスが成功か失敗かを決定づける。

• スピンドル速度: 50,000–60,000 RPM
• 送り速度：一定で、荒削りよりもやや遅い（3つの工程の中で最も遅い）
• ストック代： 0 mm（最終寸法まで直接計測）
• 工具：微細工具（0.6～1.0mm）、コーティング済み（TiNまたはTiAlN）が望ましい。

なぜ再び主軸回転数を上げる必要があるのでしょうか？それは、回転数を上げることで切削がより滑らかになり、切削力がより均等に分散されるからです。適度な送り速度と組み合わせることで、刃先には安定した均一な制御された圧力がかかり、セラミックは裂けたり割れたりすることなくきれいに切削されます。

3層構造が欠けを防ぐ理由

荒削りから仕上げ削りに直接移行すると、最終工程で荒削りで蓄積されたすべての応力を吸収しなければならなくなり、必然的に破損や欠けが生じる。

実例：あるユーザーが3パス研磨から2パス研磨（半仕上げ工程を省略）に切り替えたところ、チッピング率が3%から12%に急上昇しました。元の研磨方法に戻すと、チッピング率は2%にまで低下しました。これがレイヤリング研磨の威力です。

ヒント2：工具の進入・退出角度 ― 垂直方向への突き出しと引き戻しを止める

多くのCAMシステムはデフォルトで垂直方向への挿入と引き戻しを行うようになっているが、それは落とし穴である。

問題点：垂直進入（急降下）

セラミック板に垂直にハンマーを当てると、割れてしまいます。真下に打ち込んでも同じです。工具がジルコニアの表面に衝撃を与え、力が端の一点に集中し、応力が瞬時に急上昇し、セラミックの破片が割れてしまうのです。

解決策：スロープによる進入

工具を15°～30°の傾斜でジルコニアに近づけてください。力が急激に増加するのではなく、徐々に増加します。刃先が適応する時間があります。完全な深さに達する頃には、応力が分散され、圧力が安定します。

問題点：垂直脱出（格納）

工具を真上に引き上げるのは、端から突然すべての支えを取り除くようなものです。セラミックは圧縮状態でしたが、支えがなくなると、応力が反転して割れてしまいます。

解決策：ランプ出口またはらせん式格納

同じ15°～30°の傾斜で引き抜くか、らせん状に動かしてください。圧力が徐々に解放され、セラミックが滑らかに移行し、エッジが損傷を受けません。

CAMソフトウェアのセットアップ

ほとんどのCAMパッケージには、「リードイン」と「リードアウト」のパラメータがあります。

• デフォルト設定は多くの場合「プランジ」（まっすぐ進入／退出）ですが、これを「ランプ」または「ヘリックス」に変更してください。
• 傾斜角度を15°～30°に設定してください。
• DN-D5Zは複雑なパスも容易に処理できるので、これらの操作をためらわずに適用してください。

私たちが気づいたパターンは、切削不良の多くは工具の進入点と退出点でのみ発生するということです。他の部分を何も変更せずに、ユーザーが傾斜面から進入・退出するように変更したところ、切削不良率は8%から3%に低下しました。それほどこのミスはよくあることなのです。

ヒント3：回転数と送り速度の調整 ― 黄金比

チューニングのミスは、ほとんどの場合ここで発生します。回転数を速くしても必ずしも良いとは限らず、送り速度を遅くしても必ずしも良いとは限りません。

送り速度が遅すぎると熱が蓄積し、表面が粗くなる。

送り速度が遅いと、工具が同じ場所に長時間留まります。微細な孔に熱が蓄積され、焼結前のジルコニアが熱を吸収して脆くなります。その結果、セラミックはきれいに切断されるのではなく、裂けてしまいます。

症状：縁が裂けてざらざらしており、切断されたのではなく引き裂かれたように見える。顕微鏡で見ると、滑らかな切断面ではなく、不規則な裂け目が見られる。

餌を早く与えすぎるとストレスが急増する

高速送りは切削力のピークを生み出す。高回転数でもそのピークを平滑化することはできない。刃先応力が集中し、セラミックは小さな規則的な間隔で破壊される。

症状：縁に沿って規則的な小さな切り込みが入る（歯車の歯のような模様）。

勝利の組み合わせ：高回転数＋適度な送り速度

• 高速スピンドル回転数（50,000～60,000回転/分）：より滑らかな切削、均等な力の分散、発熱量の低減
• 適度な給餌：バランスの取れた給餌量。熱の上昇を防ぐのに十分な量でありながら、急激な上昇を引き起こすほど多くはない。

結果：切断面には安定した均一な制御された圧力がかかる。セラミックはきれいに切断される。

実践的なチューニングプロセス

1. 中回転数（45,000rpm）から始めましょう
2. まずは中程度の飼料から始めましょう（CAMの基準値）。
3. テストピースを削り出す
4. エッジが粗く破れている場合（熱による症状）→回転数を上げてください（52,000回転または58,000回転を試してみてください）
5. エッジに小さなノッチがある場合（応力スパイク症状）→送り速度を下げてください（10～20%減らしてください）。
6. 微調整を加えながら繰り返し、最適なゾーンを見つけましょう（通常は3～5個のテストピースが必要です）。

比較：間違い vs 正解

プロのヒント：耳を澄ませて

数字のことは一旦忘れて、その鋭い音に耳を傾けてみてください。

• 正しい状態：柔らかい「シューッ」という音がし、機械は安定しており、明らかな振動はありません。
• 投入速度が速すぎると、 「zzzt」という甲高い音がして、機械が揺れるのが感じられます。
• 送り速度が遅すぎる場合：鈍い「シューッ」という音がし、切断部から煙が出る場合があります（熱がこもっている兆候）。

3秒間音を聞く方が、何分も数字を見つめているよりもずっと効果的です。パラメーターが実際に何をしているのかは、耳で聞けば分かります。

ヒント4：エアブラスト冷却戦略 ― 位置と圧力が重要

DN-D5Zは乾式切削機です。焼結前のジルコニアは多孔質で、液体冷却剤を吸収するため、焼結収縮や嵌合に影響します。解決策は、エアブラスト冷却です。しかし、ほとんどの人がこれを間違えています。

焼結前のジルコニアが過熱しやすい理由

焼結前の密度は低く、微細な気孔が多数存在する。粉砕時の熱はこれらの気孔に閉じ込められ、逃げることができない。局所的な温度は1分以内に100℃以上に急上昇する可能性がある。熱＝脆化、脆化＝欠け。これが悪循環である。

エアブラストに関する３つの間違い

❌ 間違い１：チップの山に息を吹きかける

切り屑の山に息を吹きかけることで、切り屑を取り除いているつもりでも、実際には切り屑が切り口に吹き戻され、切り口を傷つけ、再び削り直してしまう。こうして、切り屑の発生は悪化する一方だ。

❌ 間違い2：切断点ではなく、部品表面に息を吹きかける

仕上げ面に息を吹きかけると部品が冷えると思うかもしれないが、熱源は表面ではなく、工具とジルコニアの接触点にある。空気圧が無駄になり、熱は依然として蓄積される。

❌ 間違い３：気圧が高すぎる

圧力を高くすれば冷却効果が高まる、と考える人もいるかもしれません。しかし実際には、過剰な圧力は切削時の力場を歪め、切削応力を増加させ、チッピングを悪化させる原因となります。

✅ エアブラストの正しい設定

• 位置：エアガンを切削点（工具とジルコニアの接触面）に向ける
• 角度： 45°～60°（垂直ではない）
• 効果：冷たい空気が熱を運び去り、切削屑が切削領域から吹き飛ばされる。
• 圧力： 0.5～1.0 bar（DN-D5Z標準システム）。切りくずがきれいに吹き飛ばされるまで徐々に圧力を上げ、その後停止する。

エアブラスト位置の調整方法

1. 切断中に木くずがどこに飛ぶか注意
2. 切り屑が切断箇所付近に留まったり跳ね返ったりする場合は、空気の位置を調整して切断箇所に直接当たるようにしてください。
3. 切りくずが綺麗に排出されるまで空気圧を上げてください（目視で確認してください）。
4. 試験片を削り出し、チッピングを基準値と比較する。

ユーザーが送風位置だけを調整しただけで、他のパラメータを一切変更することなく、チッピングが10%から5%に減少した事例を私たちは見てきました。

予備焼結品と焼結品：互換性なし

• 予備焼結：多孔質で熱を吸収するため、送風冷却が必要
• 完全焼結：高密度で放熱性に優れ、空気の衝撃に対する耐性が高い。

重要：焼結前ジルコニアと完全焼結ジルコニアのパラメータは互換性がありません。材料を変更する場合は、再度テストを行ってください。

ヒント5：機械点検チェックリスト ― パラメータに問題がない場合

何日もかけてパラメーターを調整したのに、欠けが解消されない？問題は設定ではなく、機械自体にあるのかもしれません。

検査1：工具の状態

工具摩耗の進行状況：

• 新製品：刃先が鋭く、切れ味が鋭いが、欠けやすい（慣らし運転が必要：5～10回程度）
• 軽度の摩耗（最適）：微細な摩耗はあるものの、切削力と表面仕上げはともに優れている。
• 摩耗：刃先が鈍く、切削力が弱く、欠けが生じるのは避けられない。

対策： 20～30本使用するごとに、10倍の拡大鏡で工具の状態を確認してください。刃先の光沢を確認します。刃先が鈍くなっていたら交換時期です。

コーティングに関するヒント：焼結前のジルコニアの場合、コーティングされた工具（TiN、TiAlN）は、コーティングされていない工具よりも20～30%優れた性能を発揮します。この投資は、チッピングの低減という点で大きなメリットをもたらします。

検査2：スピンドル振れ

これは、制御不能な欠けの原因として最も見落とされがちなものです。

測定方法：ダイヤルゲージをスピンドルの前端に取り付けます。手で回転させ、針の動きを観察します。

標準（DN-D5Z）：最大振れ精度±0.01mm

振れが±0.02mmを超える場合：スピンドルの整備が必要です。ツールパスが揺れ、パラメータが完璧でも制御不能なチッピングが発生します。

点検頻度：高頻度使用（1日8時間以上）→週1回。通常使用→月1回。

検査3：部品のクランプ安定性

焼結前のジルコニアは脆い。わずかな振動でも欠けが生じる。

チェック:

• Cクランプで固定したブロックは左右にぐらつきますか？（しっかり固定されているはずです）
• 締め付け力はバランスが取れていますか？（締め付けすぎるとブロックに亀裂が入りますし、緩すぎると振動します。）
• クランプは厚い部品を固定していますか、それとも薄くて弱い部分を固定していますか？（クランプは頑丈な部分のみを固定してください）

クランプ不良の症状：すべてのブロックで同じ箇所（ブロックがたわむ箇所）に欠けが生じる。

検査4：スピンドル出力とリアルタイム速度

DN-D5Zの最大出力：800W。連続出力：500W。

よくある問題：回転数を60,000 RPMに設定したのに、負荷がかかると機械の回転数が45,000 RPMまで低下してしまうのはなぜでしょうか？

• パラメータと機械の性能が一致していません（スピンドル出力に対して送り速度が速すぎます）。
• 工具の切れ味が悪い（切断により多くの力が必要）

確認事項： DN-D5Zのディスプレイまたはソフトウェアを確認してください。リアルタイムの主軸回転速度は目標値と一致していますか？頻繁に回転速度が低下する場合は、パラメータを調整するか、工具を交換してください。

切削加工の70%はパラメータ、30%は機械によるもの

分析したチッピング不良のうち、70%はパラメータの選択ミス（加工戦略、速度、送り速度、エアブラスト）が原因でした。機械の状態（工具摩耗、主軸振れ、クランプ状態）が原因だったのはわずか30%でした。したがって、まずはパラメータを修正してください。ヒント1～4を完璧に実行してもチッピングが発生する場合は、機械を点検してください。

欠けの症状クイックリファレンス

この表を使用して、欠けの原因を診断し、修理の優先順位を付けてください。

これらの5つのヒントを順番に適用する方法

もし今、チッピングに悩まされているなら、以下の手順に従ってください。

1. ステップ1：3層切削（ヒント1） →CAMで荒加工→中仕上げ加工→仕上げ加工のパスを確認します。チッピングの約40%を解決します。
2. ステップ 2: ツールの挿入/排出 (ヒント 2) → 挿入/挿入部が傾斜面であり、切り込みではないことを確認します。これで約 20% が解決します。
3. ステップ 3: 速度と送り速度 (ヒント 3) → 症状表を参照し、回転数または送り速度を調整します。約 20% の問題を解決します。
4. ステップ4：エアブラストの位置（ヒント4） →切断箇所に向けて、45°～60°の角度で、0.5～1.0バールの圧力でエアブラストを噴射します。残りの約10%を解消します。
5. ステップ 5: 機械のチェック (ヒント 5) → ステップ 1～4 が完璧で、チッピングが続く場合のみ。工具の摩耗、スピンドルの振れ、クランプをチェックします。

現実：ユーザーの90%は手順1～4に従うことでチッピングの問題を解決します。機械のハードウェアに触れる必要があるのはわずか10%です。

DN-D5Zがこのワークフローをサポートする理由

DN-D5Zは、これらの技術を正確に実行するために設計されています。

• ±0.01 mmの位置決め精度：パラメータ設定は意図どおりに実行されます
• 10,000～60,000回転/分の範囲：最適な回転数を見つけるための完全な柔軟性
• 独自の高性能スピンドル：安定した回転速度、最小限の振れ、精密な経路制御をサポート
• オールアルミニウム構造：剛性の高いフレームにより、不要な振動が軽減されます。

簡単に言うと、DN-D5Zはこれらの技術を確実に実装するための基盤を提供します。パラメータの精度は、エッジ品質に直接反映されます。

お困りですか？

これらの手順に従っても例外的なケースや欠けが続く場合は、 Dentexのテクニカルサポートにお問い合わせください。以下の情報を提供してください。

• ジルコニアのブランドと状態（焼結前または完全焼結）
• 修復の種類（クラウン、ブリッジ、インプラントアバットメント）
• 欠けの位置と外観（粗い、ギザギザ、大きな欠け）
• 現在のDN-D5Zの設定（主軸回転速度、送り速度、工具）
• 欠けた縁の写真（可能であれば拡大写真）

この情報に基づいて、通常は数時間以内、数日ではなく、問題点を特定し、解決策を提案することができます。

ジルコニアの切削加工、頑張ってください。この5つのテクニックをマスターすれば、欠けの問題はなくなります。