JP2000126984A - 切削加工方法 - Google Patents

切削加工方法

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JP2000126984A
JP2000126984A JP10302709A JP30270998A JP2000126984A JP 2000126984 A JP2000126984 A JP 2000126984A JP 10302709 A JP10302709 A JP 10302709A JP 30270998 A JP30270998 A JP 30270998A JP 2000126984 A JP2000126984 A JP 2000126984A
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cutting
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water
fluid
liquid
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English (en)
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Yasushi Enomoto
康司 榎本
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Makino Milling Machine Co Ltd
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Makino Milling Machine Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 着火の危険性がなく且つ全ての加工工程に対
応できる切削加工方法を提供する。 【解決手段】 本発明の切削加工方法においては、ワー
クを加工するときにワーク加工部へ供給される加工液と
して、重量比で15〜40%の水を含有する水溶性切削
油剤をミスト状にしたものと所定の倍率に水で希釈され
た水溶性切削油剤とが使用され、ワークの加工工程に応
じて、その何方か一方のみが切り換えられて使用され
る。ミスト状にされる加工液の水の含有率を限定するこ
とによって、加工液の潤滑性を維持すると共に、ミスト
状の加工液の発火の危険性を除去する。また、加工液を
切り換えて使用することによって、全ての加工工程に対
応することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークを加工する
ときに加工液又は加工液のミストがワーク加工部へ供給
される切削加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】切削加工においては、一般に、ワークと
工具との加工部の潤滑及び冷却、又は切り屑の除去など
を目的として、加工液が加工部に供給される。加工部に
加工液が供給される場合には、一般的に、多量の加工液
を液体状態で加工部へ供給する湿式切削加工方法が多く
用いられてきた。
【0003】この加工液は、不水溶性切削油剤と、水溶
性切削油剤とに大別される。不水溶性切削油剤は水溶性
切削油剤に比べ潤滑性に優れている。しかしながら、着
火の危険性があるという欠点を有する。水溶性切削油剤
は水溶性であるため水等による希釈が容易であり、通常
は10〜50倍の所定倍率に希釈して使用するものとさ
れている。このように希釈して使用されるので加工液の
費用は相対的に安く済み、着火の危険性が低いという利
点を有する。しかしながら、不水溶性切削油剤に比べ潤
滑性に劣るという欠点を有する。
【0004】近年、加工液の廃液が環境汚染を引き起こ
すことから、加工液の処理が環境保全の観点から問題と
されるようになった。加工液の処理が問題となるに伴
い、加工液の処理費用は年々上昇してきており、部品加
工費用において、加工液関連の費用が工具費用を上回る
場合が少なくなくなってきた。また、加工時に多量の加
工液が切り屑に付着するため、切り屑の処理や再利用の
際の作業性が悪い。以上から、加工時において、加工液
の使用量を可能な限り削減することが所望されるように
なってきた。
【0005】しかしながら、湿式切削加工は、一般に多
量の加工液を必要とするので、加工液の購入費用及び処
理費用が高くなり、環境問題の観点からも好ましくな
い。また、加工液の環境及び費用に関する問題を回避す
るために加工液を一切使わないドライ切削加工方法が用
いられることもあるが、加工性能が湿式切削加工に比較
して劣り、工具寿命も短くする傾向がある。
【0006】加工液の役割の1つである潤滑作用はある
種の潤滑油によってしか達成されないが、冷却作用は多
量の高圧気体、又は冷却された気体の供給によってもあ
る程度代替可能である。切り屑の除去作用に関しても、
気体は液体ほど運動量を持たないので液体に比較して劣
るが、ある程度の切り屑除去作用を有する。そこで冷却
作用及び切り屑除去作用を空気に担わせ、潤滑作用を必
要最小限な量の加工液(潤滑油)で賄う方法が考え出さ
れた。この方法の1つが極微量の加工液を含んだ空気を
加工部に供給する最少量潤滑(MQL)である。
【0007】このような最少量潤滑を利用した切削加工
装置が、特許第2687110号公報に開示されてい
る。この切削加工装置においては、主軸内に気体と液体
が別々に供給され、主軸の先端又は工具ホルダ内で液体
を気体流中に混合させることによってミストを生成さ
せ、このミストを加工部に噴出させる。最少量潤滑によ
れば、ある加工条件、加工工程では、優れた潤滑作用が
提供され、通常の湿式切削と同等あるいはそれ以上の良
好な切削状態が達成されることが分かっている。しか
し、深い穴の加工などに関しては、加工液が穴の深部へ
浸透しにくいため切削性能が悪化する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】全ての加工工程に対処
するために湿式切削加工を使用する場合には、加工液を
大量に必要とするために、加工液の購入費用及び処理費
用がかさむという問題を引き起す。その解決方法の1つ
として、水溶性切削油剤を所定の倍率に希釈して使用す
ることが挙げられるが、水溶性切削油剤は潤滑性が不水
溶性切削油剤に比較して劣り、工具寿命及び切削性能の
低下を招く傾向がある。
【0009】最少量潤滑切削加工を使用すれば、潤滑性
の問題は改善され、さらに優れた切削性能が提供される
が、最少量潤滑は冷却作用に劣るため、重切削や深穴加
工には適さず、全ての加工工程には対処できなくなる。
さらに、一般的には加工液として不水溶性油剤が使用さ
れるので、ミスト状にしたときに、着火しやすくなり、
爆発の危険を伴う。本発明の目的は、着火の危険性がな
く且つ全ての加工工程に対応できる切削加工方法を提供
することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の切削加工方法
は、優れた切削性能を提供する最少量潤滑切削加工を利
用し、加工液として、潤滑性を有し且つ着火しにくい水
溶性切削油剤を使用することを特徴とすると共に、最少
量潤滑切削加工と湿式切削加工のいずれも利用可能とさ
せ、最少量潤滑切削加工と湿式切削加工とを使い分ける
ことを特徴とする。
【0011】詳細には、本発明の切削加工方法は、重量
比で40%以下の水を含有する水溶性切削油剤でなる加
工液をミスト化し、ワークの加工部へ供給して切削加工
を行うことを特徴とする。
【0012】さらに、本発明の切削加工方法は、重量比
で40%以下の水を含有した水溶性切削油剤でなる加工
液をミスト化しワークの加工部へ供給して切削加工を行
うか、水溶性切削油剤を所定の倍率で水に希釈した加工
液を前記ワークの加工部へ供給して湿式の切削加工を行
うかを前記ワークの加工工程に応じて選択し、ワークを
切削することを特徴とする。
【0013】好適には、上記の切削加工方法においてミ
スト化される加工液が15%以上の水を含有する。
【0014】
【作用】切削性能に優れる最少量潤滑切削加工を主に利
用することによって、加工液のワークへの噴射を可及的
に低減させ、且つ水溶性切削油剤を使用して濃度をある
範囲に保つことで、切削油剤のもつ潤滑作用を維持させ
且つ着火による爆発の危険性を除去する。また、湿式切
削加工と最少量潤滑切削加工とを使い分けることを可能
とさせることで、全ての加工工程に対処することが可能
となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下で、本発明の切削加工方法
が、実施形態に関して、詳細に説明される。図1は、本
発明の切削加工方法を使用した切削加工装置の一つの実
施形態の線図である。図1を参照すると、本発明の切削
加工方法を使用した切削加工装置10は、装置本体20
と、装置本体20の加工部へ加工液40を供給するため
の加工液供給装置30とを備える。
【0016】装置本体20は従来の切削加工装置と同様
であり、ワーク50を固定するためのテーブル60と、
ワーク50を加工するための工具70と、工具70を取
り付けるためのホルダ80と、ホルダ80に取り付けら
れた工具70を回転させてワーク50を加工するための
主軸90と、主軸90を回転させるためのモータ等の手
段を内部に収納している主軸頭100とを備える。装置
本体20はさらに加工部から加工液40が周囲に飛散す
ることを防ぐためのスプラッシュガード110と、加工
部に供給された加工液40を回収するためのオイルパン
120とによって囲まれている。
【0017】加工液供給装置30は、加工液40を装置
本体20の加工部へ噴射するためのノズル130と、加
工液40をノズル130へ送る加工液供給路140と、
切り換え弁150と、加工液40をミスト状にさせる極
微量加工液ミスト発生器160と、液状の加工液を入れ
るための加工液タンク170と、ミスト供給路180
と、液体供給路190とを備える。ノズル130と切り
換え弁150が加工液供給路140によって、極微量加
工液ミスト発生器160と切り換え弁150とがミスト
供給路180によって、加工液タンク170と切り換え
弁150とが液体供給路190によって、それぞれ接続
されている。さらに、オイルパン120と加工液タンク
170とが加工液回収路200によって接続されてい
る。また、加工液タンク170と切り換え弁150とを
接続する液体供給路190は途中に加工液タンク170
から加工液40をくみ上げるためのポンプ210を備え
る。
【0018】装置本体20の加工部へ加工液40を噴射
する手段が、主軸90の後部から主軸90、ホルダ80
及び工具70の貫通孔内に加工液40を通して工具70
の先端開口から噴射させる方式であってもよい。切り換
え弁150は、加工の種類、すなわち、最少量潤滑切削
加工か湿式切削加工かによって、それぞれミスト状にさ
れた加工液又は液状の加工液のどちらか一方を選択的に
加工部へ供給することを可能とさせる。好適には、最少
量潤滑切削加工は仕上げ切削等の比較的軽負荷の表面加
工工程に使用され、加工量が多く、冷却作用が強く要求
される荒加工や、ノズル130からのミスト状の加工液
がかかりにくい深穴加工等の加工工程の場合には湿式切
削加工が使用される。
【0019】加工液40の切り換えは、自動で行っても
よく、人間の手によって行ってもよい。自動で行う場合
には、例えば装置本体20に設けられたNC装置のプロ
グラムから切削の深さ又は切削量を制御装置が判断し
て、制御装置によって加工液40の選択が行われる。制
御装置からの信号に基づいて、切り換え弁150はミス
ト状の加工液又は液状の加工液の何方か一方が加工部へ
供給されるように切り換えを行う。
【0020】本発明の切削加工方法においては、最少量
潤滑切削加工の際には加工液40として、重量比で40
%以下の水を含有する水溶性切削油剤が使用される。こ
の最少量潤滑切削加工に使用される加工液が図1の極微
量加工液ミスト発生器160に入れられる。水の含有率
を40%以下とすることで、水溶性切削油剤の潤滑性が
最少量潤滑切削加工においても維持され、切削性能を高
く維持することができる。つまり仕上げ面あらさを良好
にし、工具寿命も長くできる。湿式切削加工の際には、
加工液40として、従来通りの10倍〜50倍程度に希
釈された水溶性切削油剤が使用される。この湿式切削加
工に使用される加工液40が図1に示される加工液タン
ク170に入れられる。湿式切削加工に使用する加工液
も水溶性切削油剤であることから、加工液の購入費用を
安く抑えることができる。
【0021】もともと水溶性切削油剤は不水溶性切削油
剤に比べて着火しにくいが、好適には、最少量潤滑切削
加工に使用される加工液40、すなわち、水溶性切削油
剤が、重量比で15%以上の水を含有するように希釈さ
れる。重量比15%以上の水を含有することで水溶性切
削油剤は実質的に着火しにくくなることが本願出願人に
よる検討によって見いだされている。
【0022】水溶性切削油剤を使用した湿式切削加工と
不水溶性切削油剤を使用した最少量潤滑切削加工とを併
用した場合には、水溶性切削油剤が入ったタンクに不水
溶性切削油剤が混入した場合に、不水溶性切削油剤が液
面に浮かび、切削油剤腐敗の原因となるため、分離回収
が必要となり、装置が複雑化する。
【0023】しかしながら、本発明による切削加工方法
によれば、最少量潤滑切削加工と湿式切削加工に同じ水
溶性切削油剤が使用されるので、加工部に供給された加
工液40が最少量潤滑切削加工と湿式切削加工とで区別
して回収される必要がなく、オイルパン120及び加工
液回収路200を介して加工液タンク170に一緒に回
収されても加工液40が分離することはない。
【0024】さらに、通常は、切削性能の高い最少量潤
滑切削加工を利用し、同最少量潤滑切削加工では対処で
きない加工工程については、湿式切削加工を利用するこ
とによって、加工性能を向上させ、加工液の使用量を低
減させることができ、全ての加工工程に対処することが
可能となる。
【0025】また、最少量潤滑切削加工は、湿式切削加
工と比較して、工具寿命を長くすることが研究により明
らかとなっており、本発明の切削加工方法は最少量潤滑
切削加工を中心として使用することによって工具寿命を
長くする効果も有する。切り屑に関しても、最少量潤滑
切削加工によれば、切り屑への切削油剤の付着がほとん
どないので、切屑処理が容易で、切り屑の再利用も容易
となる。更に、加工中、湿式加工は液体とそのしぶきの
ためワークの加工状態を視認できないが、最少量潤滑切
削加工は、視認性が確保される。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切削加工の性能を向上させると共に、着火の危険性を無
くすことができる。さらに、最少量潤滑切削加工と湿式
切削加工をワークの加工工程に応じて使い分けることに
よって全ての加工工程に対処することが可能となる。そ
の場合、最少量潤滑切削加工にも湿式切削加工にも共に
水溶性切削油剤を用いるので、加工液の分離回収の必要
がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の切削加工方法を使用した切削加工装置
の線図である。
【符号の説明】
10…切削加工装置 20…装置本体 30…加工液供給装置 130…ノズル 150…切り換え弁 160…極微量加工液ミスト発生器 170…加工液タンク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で40%以下の水を含有する水溶
    性切削油剤でなる加工液をミスト化し、ワークの加工部
    へ供給して切削加工を行うことを特徴とした切削加工方
    法。
  2. 【請求項2】 重量比で40%以下の水を含有した水溶
    性切削油剤でなる加工液をミスト化しワークの加工部へ
    供給して切削加工を行うか、水溶性切削油剤を所定の倍
    率で水に希釈した加工液を前記ワークの加工部へ供給し
    て湿式の切削加工を行うかを前記ワークの加工工程に応
    じて選択し、ワークを切削することを特徴とした切削加
    工方法。
  3. 【請求項3】 前記ミスト化される加工液が、15%以
    上の水を含有する水溶性切削油剤である請求項1又は2
    に記載の切削加工方法。
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