CN101432407A - 金属加工用油剂组合物、金属加工方法及金属加工品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在极微量油剂供给型的金属加工方法中使用的金属加工油剂组合物、使用该金属加工油剂组合物的金属加工方法及金属加工品。本发明的金属加工油剂组合物含有选自天然油脂、其衍生物和合成酯油的基础油以及磷脂。本发明的金属加工油剂组合物的润滑性优异，适合于采用极微量油剂供给型的金属加工方法加工铸铁、钢、不锈钢等金属材料。

Description

金属加工用油剂组合物、金属加工方法及金属加工品
技术领域
本发明是关于金属加工用油组合物，更具体地说，本发明涉及在极微量油剂供给型的金属加工方法中使用的油剂，该金属加工用油组合物能够广泛地适用于切削加工、磨削加工、滚轧加工、冲压加工、塑性加工等金属加工。此外，本发明还涉及使用该金属加工用油剂组合物的金属加工方法以及采用该金属加工方法得到的金属加工产品。
背景技术
近年来，作为对环境友好的金属加工处理方法，人们在进行切削加工、磨削加工等的无液体(dry)化的研究。在使金属加工无液体化的场合，必须使加工部位冷却，例如喷射压缩的冷却空气等使加工部位冷却。但是，在完全无液体加工时，刀具与被切削材料间的润滑不充分，因此需要供给极微量的润滑油。作为加工方法，有有色金属的加工方法(例如参照专利文献1)及以往公知的金属加工油剂组合物(例如参照专利文献2和3)等。但是，作为这样的金属加工油，从提高生产率和节能的角度考虑，期望能够进一步提高加工性、延长刀具寿命、减少给油量的新的加工油。另外，人们还知道添加了磷脂酰胆碱系的金属加工液(参照专利文献4)。
专利文献1：日本特开2001-239437
专利文献2：日本特开2000-256688
专利文献3：日本特开2004-300317
专利文献4：日本特开平9-57537
发明内容
发明要解决的任务
本发明的目的是，提供润滑性优异且适合于采用极微量油剂供给型的金属加工方法来加工铸铁、钢、不锈钢等金属材料的金属加工油剂组合物、金属加工方法以及金属加工品。
解决任务的措施
为了实现上述目的，本发明人进行深入细致的研究，结果发现，含有选自由天然油脂和酯油构成的组中的基础油和磷脂的金属加工油剂组合物，润滑性优异，适合于铸铁、钢、不锈钢等金属材料的极微量油剂供给型的金属加工，从而完成了本发明。
本发明提供了以下所述的金属加工油剂组合物、金属加工方法及金属加工品。
1.在极微量油剂供给型的金属加工方法中使用的金属加工油剂组合物，该金属加工油剂组合物含有基础油和磷脂，所述的基础油选自由天然油脂、其衍生物和合成酯油构成的一组物质。
2.上述第1项所述的金属加工油剂组合物，其中，所述的磷脂含有选自由蛋黄卵磷脂和大豆卵磷脂等构成的组中的至少一种物质。
3.上述第1项或第2项所述的金属加工油剂组合物，其中，所述的磷脂含有磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇的混合物。
4.上述第1～3项中任一项所述的金属加工油剂组合物，其中，所述磷脂的含量是0.1～40质量％。
5.上述第1～4项中任一项所述的金属加工用油剂组合物，其中，所述的极微量油剂供给型的金属加工方法，是一面利用压缩流体供给表面被油膜覆盖的水滴、一面加工金属材料的方法。
6.上述第1～4项中任一项所述的金属加工用油剂组合物，其中，所述的极微量油剂供给型的金属加工方法，是一面将金属加工用油剂雾化并利用压缩流体供给该雾化的油剂、一面加工金属材料的方法。
7.极微量油剂供给型的金属加工方法，该方法使用上述第1～6项中任一项所述的金属加工用油剂组合物来加工金属材料。
8.上述第7项所述的金属加工方法，其中，一面利用压缩流体供给被上述第1～6项中任一项所述的金属加工用油剂组合物覆盖的水滴，一面加工金属材料。
9.上述第7项所述的金属加工方法，其中，一面将上述第1～6项中任一项所述的金属加工用油剂组合物雾化并利用压缩流体供给该雾化的油剂组合物，一边加工金属材料。
10.使用上述第7～9项中任一项所述的金属加工方法得到的金属加工品。
发明效果
本发明的金属加工用油剂组合物和金属加工方法，能够有效地进行金属材料的切削加工、磨削加工、滚轧加工、冲压加工、塑性加工等。另外，油剂的使用量是极微量的，因此十分经济，能够实现对于环境的影响较小的加工。采用本发明的金属加工方法得到的金属加工品的加工精度等良好。
附图说明
图1是表示可以在本发明的方法中使用的、利用空气供给表面被油膜覆盖的水滴的装置的一例的示意图。
具体实施方式
以下详细地说明本发明。
本发明是在极微量油剂供给型的金属加工方法中使用的金属加工油剂组合物，其特征在于，含有选自由天然油脂和酯油构成的组中的基础油以及磷脂。
本发明的金属加工油剂组合物中使用的基础油，选自由天然油脂、其衍生物和合成酯油构成的一组物质。作为天然油脂，可以举出菜籽油、大豆油、蓖麻油、棕榈油、猪油等。另外，作为天然油脂衍生物，可以举出氢化菜籽油、氢化大豆油、氢化蓖麻油、氢化棕榈油、氢化猪油等加氢产物以及加成了烯化氧的蓖麻油等。作为合成酯油，可以举出以多元醇酯为代表的酯系合成油。在本发明的基础油中，还可以含有以环烷系和石蜡系的矿物油、聚α-烯烃、聚丁烯为代表的合成烃油，以烷基二苯醚、聚丙二醇为代表的醚系合成油，硅油、氟化油等。不过，本发明的基础油的主要成分是选自由天然油脂、其衍生物和合成酯油构成的一组物质，它们占基础油总量的70质量％以上，优选的是80质量％以上，最好是90质量％以上。从润滑性和在新生表面的吸附性的角度考虑，最优先选择酯油。酯油的分子内具有极性基，在金属表面形成润滑性良好的吸附膜。
作为在本发明的金属加工油剂组合物中使用的磷脂，可以举出蛋黄卵磷脂、大豆卵磷脂等。蛋黄卵磷脂和大豆卵磷脂等，市场上销售的有精制度较高的粉状物和精制度较低的液状物，通常所称的卵磷脂是指糊状物。这种卵磷脂是磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇等各种磷脂分子种与甘油三酯(主要是大豆油)的混合物。
本发明的金属加工油剂组合物中使用的磷脂，可以是任意的形式，不过，糊状的磷脂质容易溶于基础油，适合于油剂的制造。磷脂一般能够在市场买到，在本发明中可以使用市售品。作为这样的市售品的例子，有商品名J卵磷脂CL(味の素株式会社制造)、卵磷脂DX(日清制油株式会社制造)等。
在本发明的金属加工油剂组合物中，相对于组合物的总量，磷脂的质量比优选的是0.1～40质量％，更优选的是0.2～35质量％，最好是0.5～30质量％。该成分的量少于这一范围时，难以得到期望的润滑性能。
在本发明的金属加工油剂组合物中，根据需要，可以另外添加作为金属加工油剂组合物的惯用成分的耐载荷添加剂、防锈防蚀剂、金属钝化剂、抗氧化剂等。
相对于组合物总体的质量，这些添加剂的添加量在10质量％以下为宜。
通过在基础油中按规定量配入磷脂及其他的任意成分，可以容易地制造本发明的金属加工油剂组合物。
在用于实施本发明方法的极微量油剂供给型的金属加工方法中，作为极微量供给金属加工油剂组合物的方式，可以采用下面列举的方法。
(1)利用压缩流体(例如空气)供给表面被金属加工油剂组合物覆盖的水滴的方法。
(2)利用压缩流体(例如空气)供给水与金属加工油剂组合物的混合雾的方法。
(3)分别用不同的***将水和金属加工油剂组合物雾化，利用压缩流体(例如空气)将它们供给至同一个位置的方法。
(4)将金属加工油剂组合物雾化并利用压缩流体(例如空气)供给的方法。
最优先选用上述(1)的方法。以下，通过上述(1)的方法进一步详细地说明本发明的方法，但本发明不受该方法的限制。作为用于实施(1)的方法的供给装置，例如有日本特开2001-239437中公开的装置。图1中示出供给装置的一例的概略结构。用这样的装置，采用与通常的喷雾同样的原理，产生由在水滴表面形成了油膜的微粒构成的雾。此时，在靠近空气吸入口的一侧吸入油，在靠近吐出口的一侧吸入水，可以有效地在水滴上附着油膜。
作为一面供给本发明的金属加工油剂组合物、一面加工金属材料的方法的例子，可以举出切削加工、磨削加工、剪切加工、端面立铣加工、滚轧加工、冲压加工、塑性加工等。另外，作为金属材料的例子，可以举出铸铁、钢、不锈钢等。
本发明的金属加工油剂组合物的使用量，就1个喷嘴而言，可以是每1小时0.5～20mL，优选的是1～10mL左右的极微量，这样环境负担小，经济上也是有利的。水的使用量，就1个喷嘴而言，是每小时500～2000mL，优选的是800～1500mL，例如1000mL左右。所使用的水可以是自来水或工业用水。空气的供给量，每1分钟25～250L左右，优选的是50～100L左右。
另外，在本发明的加工方法中，使用环境负担较少的本发明的金属加工用油剂组合物时，希望使用量极少并且能用尽。这样，在以往的使用水溶性切削油剂的加工过程中存在的问题，即水溶性切削油剂稀释液的腐败、由硬度上升等引起的分离等液体劣化、由此引起的加工性能的降低、水溶性切削油剂稀释液的废液的环境负担问题等，都能够减轻乃至解决。
以下，通过实施例更详细地说明本发明，但下述的实施例不是对本发明的限制，在不脱离本发明宗旨的范围内的变更实施全部包括在本发明的技术范围中。
实施例
制备表1所示处方的金属加工用油剂组合物，一面按表1所示的条件供给该金属加工用油剂组合物、一面进行切削试验，评价其切削性。在实施例1～3和比较例1～2中，利用空气供给表面被油膜覆盖的水滴。在比较例3中，以1kg/cm2的排出压力、6L/min的供给量供给市售的乳液型切削油剂(JIS W1种类2号乳液型切削油剂)(5质量％)。
切削性评价
通过碳素钢(S45C)的车削加工，进行切削性的评价。切削阻力(N)与进给方向成直角(刀具压紧力)，该切削阻力比比较例1的润滑剂低者评价为合格。
切削条件
刀具：硬质合金6个刀刃，扭转角45度，前角14度，尖端1R
被切削材料：SKD11(HRC53)(30×150×200mm)
切削速度：30m/min
进给量：0.1mm/刃
径向进刀量：0.5mm
轴向进刀量：10mm
表1中示出实施例和比较例的配方和评价试验结果。从表1的结果可知，本发明的实施例1～2的金属加工油剂组合物的切削阻力低，润滑性优异。
表1
Figure A200780015553D00081
*1：磷脂：味の素制造，品名J卵磷脂CL
*2：菜籽油：酸值0.08(mgKOH/g)

Claims (10)

1.在极微量油剂供给型的金属加工方法中使用的金属加工油剂组合物，其特征在于，该金属加工油剂组合物含有基础油和磷脂，所述的基础油选自由天然油脂、其衍生物和合成酯油构成的一组物质。
2.根据权利要求1所述的金属加工油剂组合物，其中，所述的磷脂含有选自由蛋黄卵磷脂和大豆卵磷脂等构成的组中的至少一种物质。
3.根据权利要求1或2所述的金属加工油剂组合物，其中，所述的磷脂含有磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇的混合物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的金属加工油剂组合物，其中，所述磷脂的含量是0.1～40质量％
5.根据权利要求1～4中任一项所述的金属加工用油剂组合物，其中，所述的极微量油剂供给型的金属加工方法，是一面利用压缩流体供给表面被油膜覆盖的水滴、一面加工金属材料的方法。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的金属加工用油剂组合物，其中，所述的极微量油剂供给型的金属加工方法，是一面将金属加工用油剂雾化并利用压缩流体供给该雾化的油剂、一面加工金属材料的方法。
7.极微量油剂供给型的金属加工方法，其特征在于，使用权利要求1～6中任一项所述的金属加工用油剂组合物来加工金属材料。
8.根据权利要求7所述的金属加工方法，其中，一面利用压缩流体供给被权利要求1～6中任一项所述的金属加工用油剂组合物覆盖的水滴，一面加工金属材料。
9.根据权利要求7所述的金属加工方法，其中，一面将权利要求1～6中任一项所述的金属加工用油剂组合物雾化并利用压缩流体供给该雾化的油剂组合物，一面加工金属材料。
10.使用权利要求7～9中任一项所述的金属加工方法得到的金属加工品。
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