JP2001098291A - 金属の各種切削加工、特に乾式切削加工に優れた潤滑剤及び切削加工方法 - Google Patents

金属の各種切削加工、特に乾式切削加工に優れた潤滑剤及び切削加工方法

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JP2001098291A
JP2001098291A JP27328099A JP27328099A JP2001098291A JP 2001098291 A JP2001098291 A JP 2001098291A JP 27328099 A JP27328099 A JP 27328099A JP 27328099 A JP27328099 A JP 27328099A JP 2001098291 A JP2001098291 A JP 2001098291A
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Genryu Abe
源隆 阿部
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削加工における難切削性の金属材料からな
るワークの切削面に塗布して切削工具との間に効果的な
潤滑性を与えて、乾式の切削加工を可能とする潤滑剤を
提供し、さらにこの潤滑剤をワークの切削面に塗布する
ことにより、切削工具と被加工材の間の潤滑を良好にし
切削による加工熱の発生を抑え、工具寿命と切削能力の
向上を図り、コストの安い乾式切削加工を実施する。 【解決手段】 CaまたはNaの炭酸化物(CaCO3
またはNa2CO3)あるいはCaまたはNaの金属石鹸
{(RCOO)nCaまたは(RCOO)nNa}、ある
いはこれらを混合した10μm以下の粒子30〜100
%(100℃での乾燥時に換算した値)を主成分とし、
残部が水分からなる金属の乾式切削加工用の潤滑剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属の切削加
工、特に乾式の切削加工に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属の切削加工は、切削工具とワーク間
の摩擦や凝着による高温の加工熱が発生する非常に過酷
な加工方法である。ところで金属の湿式の切削加工で
は、切削油によりこの摩擦による高温の加工熱の発生が
抑えられ、さらに、各種潤滑剤の添加により凝着の低減
も可能となり過酷さが緩和される。しかし、製品に付着
した切削油の除去を要し、処理時の環境汚染と処理コス
トに問題がある。
【0003】一方、金属の乾式切削加工は大気中かつ無
潤滑状態で切削加工が行なわれており、切削工具とワー
ク間の摩擦・凝着により、湿式切削加工と比べ非常に高
い加工熱が発生する。特にワークが難切削性であればあ
るほど、切削工具先端が赤熱され工具寿命が劣化し、切
削所要時間も長くなり、切削能力が阻害され、経済的に
も問題が大きい。
【0004】Ca、Naなどの元素は、それ自体潤滑性
能があり、金属の冷間引抜きなどには潤滑剤として使用
されている。しかし、さらに過酷な加工である金属の乾
式切削加工に対しCa、Naなどの潤滑剤の使用例はな
く、従って、その使用方法も使用効果も不明である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、乾式切削加
工における被加工金属材料であるワークの切削面と切削
工具との間に効果的な潤滑性を与える潤滑剤を開発する
ことであり、さらにこの潤滑剤をワークの切削面に塗布
することにより、切削工具とワーク間の潤滑・耐凝着性
を良好にし、切削による加工熱の発生を抑えることによ
り、工具寿命の向上と切削効率の改善を図ることによ
り、コストの安い乾式切削加工を実施することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段として、請求項1の発明は、Caまた
はNaの炭酸化物(CaCO3またはNa2CO3)の1
0μm以下の粒子30〜100%(100℃での乾燥時
に換算した値)と残部が水分からなることを特徴とする
金属の乾式切削加工用の潤滑剤である。
【0007】請求項2の発明は、CaまたはNaの金属
石鹸{(RCOO)nCaまたは(RCOO)nNa}の
10μm以下の粒子30〜100%(100℃での乾燥
時に換算した値)と残部が水分からなることを特徴とす
る金属の乾式切削加工用の潤滑剤である。
【0008】請求項3の発明は、請求項1の手段の金属
の乾式切削用の潤滑剤および請求項2の手段の金属の乾
式切削用の潤滑剤からなる混合物の10μm以下の粒子
30〜100%(100℃での乾燥時に換算した値)と
残部が水分からなることを特徴とする金属の乾式切削加
工用の潤滑剤である。
【0009】請求項4の発明は、請求項1ないし3のい
ずれか1項の手段における金属の乾式切削加工用の潤滑
剤を金属の被切削材であるワークの切削面に塗布して切
削工具で切削することを特徴とする金属の乾式切削加工
方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の金属の乾式切削加工用の
潤滑剤は、CaまたはNaの炭酸化物あるいはCaまた
はNaの金属石鹸、あるいはこれらを混合した10μm
以下の粒子30〜100%(100℃での乾燥時に換算
した値)を主成分とし、残部が水分からなる金属の乾式
切削加工用の潤滑剤である。
【0011】さらに上記の乾式切削加工用潤滑剤を金属
のワークの表面に塗布し、切削工具で切削する。潤滑剤
の塗布方法は、水分の少ない固形潤滑剤は擦りつけ、粉
体潤滑剤は吹付けなどにより塗布し、水分の多い液状潤
滑剤は刷毛などにより塗布するかまたは噴霧により塗布
した後、乾燥させる。
【0012】ここで、上記において、粒子の大きさは、
10μmを超えると潤滑剤の効果が小さくなるため10
μm以下とする。さらに、潤滑剤の主成分の上限は、1
00℃での乾燥時に換算し、固形・粉体潤滑剤で100
%以下とする。主成分の下限は、液状潤滑剤の水分が多
すぎると、塗布後の乾燥に長時間を要するので30%以
上とする。
【0013】
【実施例】(実施例1)無潤滑の乾式プラノミラー加工
において、難切削加工材であるSKD11(表1参照)
からなる被加工材を加工していたところに、本発明を適
用して固形のCaCO3を擦り付け塗布を行なったとこ
ろ、瞬時に切粉の色が紫色(〜500℃)から灰色に変
化した。すなわち潤滑効果により、加工熱が大幅に低下
したことが判明した。
【0014】(実施例2)無潤滑の旋盤加工において、
超難加工材であるNi基超合金(出願人開発鋼:表1参
照)の被加工材を加工しようとしたが、不可能であった
ところに、粉体のCaC03を吹付け塗布して加工した
ところ容易に加工が可能になった。
【0015】(実施例3)実施例1、実施例2の結果よ
り、乾式切削加工においても潤滑効果があることを見出
し、同系等の潤滑剤を製造し、表1に示す被削性の異な
る各種の成分の被加工材に対し、乾式切削加工法の一つ
であるエンドミル加工によるテストを行なった。
【0016】
【表1】
【0017】乾式切削加工用潤滑剤の製造方法は、主
成分(CaまたはNaの炭酸化物若しくはCaまたはN
aの金属石鹸の無混合)をCaCO3、Na2CO3
(RCOO)2Ca、(RCOO)Naのいずれか、あ
るいは、主成分(CaまたはNaの炭酸化物若しくは
CaまたはNaの金属石鹸の混合物)をCaCO350
%+(RCOO)2Ca50%、またはNa2CO350
%+(RCOO)Na50%とし、それぞれの主成分か
らなる10μm以下の粉体を100℃で十分乾燥を行
い、この乾燥したままの水分無添加のものと、乾燥した
ものに水分70%添加したものから製造した。比較テス
トするためにCaCO3の15μmの粉体も製造し、平
行テストした。
【0018】エンドミル加工による切削加工方法は、エ
ンドミル用ハイス工具を用い、表2に示すテストNo.
1の軽負荷切削加工およびテストNo.2の重負荷切削
加工の2つの加工条件に設定し、エンドミル加工を行な
った。
【0019】
【表2】
【0020】テスト結果の評価は、工具寿命および切粉
のテンパーカラーで行なった。工具寿命は、切削工具の
刃先摩耗が0.3mmになった時を工具寿命とし、その
時の切削距離を求める。テンパーカラーは、工具と被切
削材間の摩擦加工熱により、切粉の色が表3に示すよう
に変化することから求める。
【0021】
【表3】
【0022】単独無混合潤滑剤の塗布によるテスト結果
を表4に示す。
【0023】
【表4】
【0024】表4のテスト結果、以下のことが判る。 いずれの潤滑剤を使用した場合も、無潤滑の場合に比
べ、大幅に工具寿命が長くなっており、また、テンパー
カラーから加工熱の発生も大幅に小さくなっていること
が判る。 潤滑剤を使用する効果は、難切削加工材である程大き
い。 無潤滑の軽負荷切削加工のテストNo.1より潤滑材
を塗布した重負荷切削加工のテストNo.2の工具寿命
が良好なことより、大幅な切削生産性の向上が可能であ
る。 CaCo3を主成分とする潤滑剤が最も良好である。
【0025】なお、a)主成分の混合潤滑剤の塗布によ
るテスト結果では、上記の単独無混合潤滑剤の塗布によ
る時のほぼ中間のレベルであった。b)水分の添加、無
添加では、差はほとんど無かった。c)15μmのCa
CO3粉体を表4のテストNo.2で行なったが、潤滑
無添加の水準に近く効果は少なかった。
【0026】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の粒子を主
成分とする潤滑剤を金属の切削加工、特に乾式の切削加
工に使用することにより、切削時の切削工具とワーク間
の摩擦・凝着による加工発熱を大幅に減少できる。特に
従来は難切削性とされていた被加工材ほどその効果が大
きく、かつ、工具寿命が大幅に延び、切削時間を大幅に
減少するなど本発明の効果は非常に大きい。すなわち、
本発明の潤滑剤を使用することにより、効率良く切削加
工することが出来、湿式切削加工における潤滑油の供給
や加工後の処理等の問題も解消することが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C10N 20:06 C10N 20:06 Z 40:22 40:22

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CaまたはNaの炭酸化物(CaCO3
    またはNa2CO3)の10μm以下の粒子30〜100
    %(100℃での乾燥時に換算した値)と残部が水分か
    らなることを特徴とする金属の乾式切削加工用の潤滑
    剤。
  2. 【請求項2】 CaまたはNaの金属石鹸{(RCO
    O)nCaまたは(RCOO)nNa}の10μm以下の
    粒子30〜100%(100℃での乾燥時に換算した
    値)と残部が水分からなることを特徴とする金属の乾式
    切削加工用の潤滑剤。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の金属の乾式切削用の潤滑
    剤および請求項2記載の金属の乾式切削用の潤滑剤から
    なる混合物の10μm以下の粒子30〜100%(10
    0℃での乾燥時に換算した値)と残部が水分からなるこ
    とを特徴とする金属の乾式切削加工用の潤滑剤。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におけ
    る金属の乾式切削加工用の潤滑剤を金属の被切削材であ
    るワークの切削面に塗布して切削工具で切削することを
    特徴とする金属の乾式切削加工方法。
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