JP2014234428A - 水溶性切削研削油剤 - Google Patents

Abstract

【課題】浸透性及び洗浄性に優れ、切削及び研削加工全般に採用することができ、特に超仕上げにおいて好適に使用することができる水溶性切削研削油剤を提供する。
【解決手段】（Ａ）グリコール化合物、（Ｂ）有機アミン及び無機アルカリからなる群から選択される少なくとも１種、（Ｃ）界面活性剤、及び（Ｄ）水を含有する水溶性切削研削油剤であって、前記水溶性切削研削油剤の希釈液の液滴を、ＳＰＣＣ−ＳＢ板に滴下し、液滴下１秒後にθ／２法で測定した接触角が２〜１５度である、水溶性切削研削油剤。前記（Ｂ）成分が、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、モノイソプロパノールアミン及びモノ−ｓｅｃ−ブタノールアミンからなる群から選択される少なくとも１種であり、前記（Ｃ）成分が、非イオン性界面活性剤でポリオキシエチレンアルキルエーテルである水溶性切削研削油剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、浸透性及び洗浄性に優れた水溶性切削研削油剤に関する。

研削加工に用いられる研削油剤は、水を基剤とする水溶性研削油剤と油を基剤とする不水溶性研削油剤とに大別できる。水溶性研削油剤は冷却性及び環境性に優れており、不水溶性研削油剤は加工性能及び切屑の洗浄性に優れている。一般的に、小型の機械部品の研削工程では、生産性及び品質を重視して不水溶性研削油剤が採用され、それ以外の部品では、冷却性を重視して水溶性研削油剤が採用されている。

また、近年研削加工からの置き換わりが進みつつある焼入れ鋼切削加工においては、切屑が高温となり、発火の恐れがあるため、不燃物である水溶性油剤の使用が必須となっている。

その研削加工の中でも超仕上げ研削加工（以下、単に「超仕上げ」という）は、滑らかで高精度な加工面を短時間で得るための加工方法であって、軸受部品を代表とする機械部品の最終仕上げ工程に採用されることが多い方法である。

超仕上げには、超仕上げ専用に設計された超仕上げ砥石が使用される。超仕上げ砥石は、一般に棒型形状又は円筒形状をしており、これを振動、揺動又は回転させながら、高速回転している工作物に一定の圧力で押し付けることで加工が施される。

超仕上げ砥石の砥粒には、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、ＷＡ（白色アルミナ）、ＧＣ（緑色炭化ケイ素）、ダイヤモンド等が用いられる。超仕上げ砥石の粒度は一般的に＃４００〜＃８０００程度であり、一般研削に用いられる砥石よりも粒径が小さい。このように、超仕上げ砥石には微細な砥粒が使用されているので、超仕上げで発生する切り屑は一般研削で発生するものと比べて非常に微細である。さらに、超仕上げは、超仕上げ砥石が一定圧力下で面接触した状態で加工が進行するため、加工面に液切れが発生しやすく、砥石への局所的な目詰まりによる加工停滞が突如として発生する。このような加工特性から、超仕上げには、加工面への液浸透性及び液中への微細切り屑の拡散性（洗浄性）に優れた不水溶性研削油が一般的に用いられている。

例えば、軸受の内輪及び外輪は、図１に示すような製造工程で製造されている。研削油剤として、超仕上げ前までの研削加工工程には水溶性研削油剤が使用されるが、最終仕上工程となる超仕上げだけは、前述の事情から不水溶性研削油剤の採用が不可避であった。

しかしながら、超仕上げ用の不水溶性研削油剤は、一般的に第４類第３石油類に分類されており、引火物として消防法の危険物に指定されている。また、加工点に供給された超仕上げ用研削油剤は、工作物と工具との動作によってミスト状に攪拌される。そのため、超仕上げは作業環境の改善に関する要望が強い工程となっていた。一般研削に用いられる水溶性研削油剤を超仕上げに使用することも考えられるが、従来の一般研削用の水溶性研削油剤は液性能が不十分であるため、超仕上げに使用すると砥石の目詰まりが発生し、加工できなくなるという課題があった。

この課題を解決するための水溶性研削油剤として、アルカリ性で、被加工物の表面に形成された水酸化第一鉄に被覆層を形成することにより、前記水酸化第一鉄の多核錯体への変化を抑制する多核錯体化抑制成分を含み、無機塩類を含まない水溶性の研削液が提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載の研削液は、多核錯体化抑制成分によって、水酸化第一鉄が水酸化第二鉄に変化する反応を抑制するか又は水酸化第二鉄が多核錯体に変化する反応を抑制することにより切り屑の砥石への付着を抑制し目詰まりを防止するものであるが、この方法による砥石の目詰まり抑制効果は十分ではなかった。

特許第３５９１９９５号公報

本発明の課題は、浸透性及び洗浄性に優れ、切削及び研削加工全般に採用することができ、特に超仕上げにおいて好適に使用することができる水溶性切削研削油剤を提供することにある。

さらに、本発明は、そのような水溶性切削研削油剤を用いた超仕上げ方法、超仕上げ装置、並びに同一設備内で研削又は切削及び超仕上げを実施することができる複合加工方法及び加工装置を提供することをも課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、グリコール化合物、アルカリ性物質、界面活性剤及び水を特定の割合で配合し、接触角を特定の範囲に設定することによって上記課題を解決できることを見出した。本発明は、このような知見に基づき完成されたものである。

すなわち、本発明は、下記の水溶性切削研削油剤等を提供する。
１． （Ａ）グリコール化合物、（Ｂ）有機アミン及び無機アルカリからなる群から選択される少なくとも１種、（Ｃ）界面活性剤、及び（Ｄ）水を含有する水溶性切削研削油剤であって、前記水溶性切削研削油剤の希釈液の液滴を、ＳＰＣＣ−ＳＢ板に滴下し、液滴下１秒後にθ／２法で測定した接触角が２〜１５度である、水溶性切削研削油剤。
２． 前記（Ａ）成分が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、及びジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテルからなる群から選択される少なくとも１種である、上記項１に記載の水溶性切削研削油剤。
３． 前記（Ｂ）成分が、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、モノイソプロパノールアミン及びモノ−ｓｅｃ−ブタノールアミンからなる群から選択される少なくとも１種である、上記項１又は２に記載の水溶性切削研削油剤。
４． 前記（Ｃ）成分が、非イオン性界面活性剤である、上記項１〜３のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤。
５． 前記非イオン性界面活性剤が、ポリオキシエチレンアルキルエーテルである、上記項４に記載の水溶性切削研削油剤。
６． 前記（Ａ）成分を５〜８０重量％、前記（Ｂ）成分を１〜３０重量％、前記（Ｃ）成分を５〜３０重量％、及び前記（Ｄ）成分を５〜８０重量％含有する、上記項１〜５のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤。
７． 接触角測定時の前記水溶性切削研削油剤の希釈倍率が１〜３０倍である、上記項１〜６のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤。
８． さらに脂肪酸１〜２０重量％を含む、上記項１〜７のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤。
９． さらに硫化脂肪酸１〜２０重量％を含む、上記項１〜８のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤。
１０． 工作物を回転させ、その工作物の回転の接線方向に対して垂直な方向に砥石を揺動させながら前記工作物に砥石を押し当てて工作物の超仕上げを行う方法であって、前記工作物と砥石との間に上記項１〜９のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤を使用して加工を行う、超仕上げ方法。
１１． 工作物を回転させ、その工作物の回転の接線方向に対して垂直な方向に砥石を揺動させながら前記工作物に砥石を押し当てて工作物の超仕上げを行う超仕上げ盤、及び
前記工作物と砥石との間に上記項１〜９のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤を供給する吐出ノズルを有する、超仕上げ装置。
１２． さらに、砥石で加工することによる前記工作物の寸法減少量を検出するインプロセスゲージを有する、請求項１１に記載の超仕上げ装置。
１３． 切削又は研削のいずれかの加工方法と、上記項１０に記載の超仕上げ方法とを同一の加工機で実施する複合加工方法。
１４． 切削又は研削のいずれかの加工装置と、上記項１１又は１２に記載の超仕上げ装置とを同一の加工機に複合化した加工装置。

本発明によれば、加工面への液浸透性及び液中への微細切り屑の拡散性（洗浄性）に優れた水溶性切削研削油剤を提供することができる。これにより、従来不水溶性研削油剤が使用されていた超仕上げに水溶性切削研削油剤を使用することができる。

超仕上げに本発明の切削研削油剤を使用することで、引火性のある不水溶性研削油剤を使用する従来の超仕上げにおいて必須であった超仕上げ盤への消火装置の取り付けが不要となるため、設備の簡素化による加工コストの低減が可能となる。

本発明の水溶性切削研削油剤は、従来の不水溶性研削油剤よりも冷却性に優れているので、超仕上げ工程で発生する加工熱を効率的に排除することができる。これにより、水溶性切削研削油剤では加工熱による熱膨張が原因でインプロセスゲージが使用できなかった超仕上げ装置にインプロセスゲージを設置することができ、インプロセスゲージによる寸法制御が可能となる。その結果、特に軸受の生産工程において、転動体寸法によるマッチング工程を簡略化あるいは省略化でき、加工コストを低減することが可能となる。

軸受製造工程においては、図１に示す幅研削、外径研削（センタレス研削、円筒研削）、内面研削等の一般研削工程において、本発明の水溶性切削研削油剤を適用することができる。これにより、研削から超仕上げまで同種の水溶性切削研削油剤で生産することが可能となり、例えば水溶性切削研削油剤の冷却性が重視される大型部品の研削加工においても、一般研削と超仕上げとを同一の設備内で実施することが可能となる。

また、従来の不水溶性研削油剤を用いた超仕上げでは、例えば、高温の切粉が生成する焼入れ鋼切削と、超仕上げとを同一の設備で実施することは事実上不可能であった。しかし、本発明の切削研削油剤は水溶性であり、発火の危険性が低いことから、同一の設備内で焼入れ鋼切削と超仕上げとを実施することが可能となる。

このように、超仕上げに水溶性切削研削油剤を採用することで、焼入れ鋼切削又は一般研削、及び超仕上げを同一設備に備えた複合加工を実現することができる。さらに、本発明の水溶性切削研削油剤は洗浄性に優れていることから、研削から洗浄までを同一の切削研削油剤で生産することが可能となる。これにより、設備台数、設備費用、段取り時間、調整時間、製品搬送時間等が削減され、生産性が向上するため、加工コストを低減することが可能となる。

また、同一設備内で使用する油の種類を統一することにより、水溶性油剤から不水溶性油剤へ、又は不水溶性油剤から水溶性油剤への油剤混入の機会が減少し、液性能の変化を低減することができる。従って、従来の個別設備で各々異なる油剤を用いた生産工程に対し、本発明の水溶性切削研削油剤を採用することにより、油剤の供給及び排出、廃液処理等の相応的な面において、装置の簡略化又は共通化が図られ、結果的に管理コストを低減することが可能となる。

従来の軸受の製造工程とそれに使用する油剤とを示す模式図であり、（ａ）は内輪の製造工程であり、（ｂ）は外輪の製造工程である。 接触角の概念図である。 本発明の加工装置の要部を示す模式図である。 実施例の研磨紙汚れ試験を説明する模式図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の水溶性切削研削油剤は、（Ａ）グリコール化合物、（Ｂ）アルカリ性物質、（Ｃ）界面活性剤、及び（Ｄ）水を必須成分として含有する。

（Ａ）グリコール化合物（以下、「（Ａ）成分」という場合もある）は、濡れ性及び研削粉の洗浄性を向上させるために使用される。（Ａ）成分として、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルキレングリコール；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル等のエチレングリコールエーテル；プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノフェニルエーテル等のプロピレングリコールエーテルが例示される。これらの化合物の中で、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、及びジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテルが好ましく、プロピレングリコール及びジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテルがより好ましい。

（Ａ）成分は、１種単独で使用してもよく、又は２種以上を混合して使用してもよい。（Ａ）成分として、プロピレングリコールとジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテルとを併用させるのが好ましい。

（Ａ）成分の配合量は、水溶性切削研削油剤全量基準で通常５〜８０重量％程度であり、好ましくは、２０〜６０重量％程度である。配合量が５重量％より少ないと、濡れ性が悪くなる虞れがあり、８０重量％より多くなると、消防法上の危険物となる虞れがある。

鉄系部品の防錆のためにアルカリ性物質が使用される。アルカリ性物質として、有機アミン及び無機アルカリから選択される少なくとも１種（以下、「（Ｂ）成分」という場合もある）を用いる。有機アミンとしては、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ−シクロヘキシルジエタノールアミン、モノ−ｓｅｃ−ブタノールアミン、ジ−ｓｅｃ−ブタノールアミン等のアルカノールアミン；シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、シクロペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン等のシクロアルキルアミン；ベンジルアミン、ジベンジルアミン等を挙げることができる。無機アルカリとして、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等を挙げることができる。これらの中で、第三級アルカノールアミンであるトリエタノールアミン及びトリイソプロパノールアミン、第一級アルカノールアミンであるモノイソプロパノールアミン及びモノ−ｓｅｃ−ブタノールアミンが好ましく、特に、皮膚刺激及び価格の点でトリエタノールアミンが好ましく、またｐＨ維持性及び価格の点でモノイソプロパノールアミンが好ましい。

（Ｂ）成分は、１種単独で使用してもよく、又は２種以上を混合して使用してもよい。（Ｂ）成分の配合量は、本発明の水溶性切削研削油剤全量基準で通常１〜３０重量％程度であり、好ましくは５〜２０重量％程度である。（Ｂ）成分の配合量が１重量％より少ないと、水溶性切削研削油剤のｐＨが低くなりすぎて機械又は鉄系部品の防錆に支障を来す虞れがあり、逆に３０重量％より多くなると、研削油剤のｐＨが高くなりすぎ、皮膚刺激が強くなるために作業従事者の肌荒れ、皮膚炎等を発生させ、作業環境を悪化させる虞れがある。

界面活性剤（以下、「（Ｃ）成分」という場合もある）は、水溶性切削研削油剤に不溶な物質を安定に溶解させるために配合される。界面活性剤として、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤等を用いることができ、これらの中で非イオン性界面活性剤が好ましい。非イオン性界面活性剤として、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル類、ソルビタンアルキルエーテル類等を挙げることができる。この中で、ポリオキシエチレン２−エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類が好ましい。

（Ｃ）成分の配合量は、水溶性切削研削油剤全量基準で通常５〜３０重量％程度であり、好ましくは、５〜２０重量％程度である。（Ｃ）成分の配合量が５重量％より少ないと、液安定性が悪くなる虞れがあり、３０重量％より多くなると、発泡量が多くなる虞れがある。

本発明の水溶性切削研削油剤は、（Ｄ）水を含む。本発明の水溶性切削研削油剤中の水の含有量は、５〜８０重量％程度が適しており、好ましくは、１０〜５０重量％程度である。使用する水は、水道水、工業用水、イオン交換水、蒸留水等のいずれであってもよい。

本発明の水溶性切削研削油剤には、さらに潤滑剤を添加することができる。潤滑剤としては、脂肪酸を挙げることができ、具体的には、ノニル酸、ウンデシル酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、牛脂脂肪酸、リノール酸等の炭素数８〜１８の脂肪酸を用いることができる。潤滑剤の配合量は、水溶性切削研削油剤全量に対して１〜２０重量％程度が好ましい。

本発明の水溶性切削研削油剤には、さらに極圧剤を添加することができる。極圧剤として、例えば、硫化油脂、硫化脂肪酸等の硫黄系極圧剤を挙げることができる。極圧剤の配合量は、１〜２０重量％程度が好ましく、より好ましくは２〜１０％程度である。

その他の成分として、消泡剤、陽イオン性界面活性剤、防腐剤、無機塩等を配合することができる。これらの配合量は特に制限されない。

消泡剤としては、例えば、ポリオルガノシロキサン等のシリコン系消泡剤、アルコール系消泡剤等が挙げられる。

陽イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩等を挙げることができる。

防腐剤としては、例えば、トリアジン系防腐剤、イソチアゾリン系防腐剤、モルホリン系防腐剤等を挙げることができる。

無機塩としては、ホウ酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、リン酸塩等をビルダー効果のために配合することができる。

本発明の水溶性切削研削油剤は、上記各種成分を常法に従って混合することにより製造することができる。

本発明の水溶性切削研削油剤は、油剤の原液であり、実際に使用する場合には、水で希釈して使用することができる。希釈倍率は１〜３０倍程度が好ましく、より好ましくは２〜１０倍程度である。

本発明の水溶性切削研削油剤は、接触角が２〜１５度であることが特徴である。

まず、液体の物性値である接触角について説明する。図２に示すように液体を固体表面に滴下すると、液体は自らの持つ表面張力で丸くなり、下記のヤングの式：
γ_ＳＬ − γ_Ｓ + γ_Ｌｃｏｓθ = ０
（γ_ＳＬ：固体と液体の界面張力、γ_Ｓ：固体の表面張力、γ_Ｌ：液体の表面張力）
が成立する。このヤングの式における液体の接線と固体表面とのなす角度が接触角θである。接触角θは、表面評価手法において濡れ性を表す指標として採用されており、液体と固体の間の接触角が小さければ小さいほど、該液体は該固体の表面を一層よく濡らす、即ち濡れ性が高いと判断される。接触角θを求める手法として、一般的にθ／２法が用いられる。このθ／２法は、液体の左右端点と頂点を結ぶ直線の、固体表面に対する角度を２倍して接触角θとする方法である。

本明細書において、接触角とは、接触角測定装置（協和界面科学（株）製接触角計 Drop Master 500）により液滴法（θ／２法）を用い、本発明の水溶性切削研削油剤（原液）の希釈液の液滴を、圧延鋼板であるＳＰＣＣ−ＳＢ板に滴下し、１秒後に接触角を測定した値である。上記条件で測定した、本発明の研削油剤（原液）を水で１〜３０倍に希釈した液の接触角は２〜１５度である。なお、同条件で測定した蒸留水の接触角は、８５〜９２度である。

このように、本発明の水溶性切削研削油剤は、接触角が２〜１５度と小さいので、濡れ性が良好であり、加工面への浸透性が高い。さらに、本発明の水溶性切削研削油剤は、洗浄性、潤滑性及び目詰まり抑制効果が高い（下記実施例参照）。よって、本発明の水溶性切削研削油剤は超仕上げに好適に使用することができる。

本発明は、上記水溶性切削研削油剤を使用する超仕上げ方法を提供する。具体的な超仕上げ方法は、工作物を回転させ、その工作物の回転の接線方向に対して垂直な方向に砥石を揺動させながら前記工作物に砥石を押し当てて工作物の超仕上げを行う方法であって、前記工作物と砥石との間に前記水溶性切削研削油剤を供給しながら超仕上げを行う、方法である。

本発明はまた、上記水溶性切削研削油剤を使用する超仕上げ装置を提供する。具体的な超仕上げ装置は、工作物を回転させ、その工作物の回転の接線方向に対して垂直な方向に砥石を揺動させながら前記工作物に砥石を押し当てて工作物の超仕上げを行う超仕上げ盤、及び前記工作物と砥石との間に上記水溶性切削研削油剤を供給する吐出ノズルを有する装置である。

本発明の超仕上げ装置を、図３に示す模式図により説明する。図３は、工作物が軸受の内輪であるときの超仕上げを行う装置の要部の模式図である。超仕上げ盤１は、工作物２を保持する主軸３、及び砥石保持装置４に保持された砥石５を有する。主軸３は図示しない電動モータにより回転させられる。砥石保持装置４は、図示しない電動モータ及び揺動機構、及び砥石ホルダを備えており、砥石５は砥石ホルダによって保持され、電動モータ及び揺動機構の働きにより揺動する。そして、吐出ノズル６を工作物２の近傍に配置し、工作物２と砥石５との間に本発明の水溶性切削研削油剤７を供給する。

以上のように構成された超仕上げ装置において、工作物２は主軸３と押さえ板（クランプロールを含む）８との間に保持され、主軸３の回転に伴って回転させられる。一方、砥石５は工作物２の転動面と接触状態を保ちつつ電動モータ及び揺動機構によって揺動させられる。そして、工作物２と砥石５との間に水溶性切削研削油剤７が供給される。このように、本発明の超仕上げ装置では水溶性切削研削油剤が使用されるため、引火性のある不水溶性研削油剤を使用する場合に必要となる超仕上げ盤への消火装置の取り付けが不要となり、設備の簡素化による加工コストの低減が可能となる。

本発明の超仕上げ装置には、インプロセスゲージを備えることができる。インプロセスゲージは、加工中の工作物の寸法変化を検出するためのもので、触針が工作物に接触するように配置され、工作物の寸法を加工と同時に実測するようになっている。本発明の超仕上げ装置では水溶性切削研削油剤を使用しており、本発明の水溶性切削研削油剤は、従来の不水溶性研削油剤よりも冷却性に優れているので、超仕上げ工程で発生する加工熱を効率的に排除することができる。よって、水溶性切削研削油剤を供給する吐出ノズルを有する本発明の超仕上げ装置は、インプロセスゲージを有することができる。これにより、加工熱による熱膨張が原因でインプロセスゲージが使用できなかった超仕上げにおいて、インプロセスゲージにより寸法制御を行うことが可能となる。その結果、特に軸受の生産工程において、転動体寸法によるマッチング工程を簡略化あるいは省略化でき、加工コストを低減することが可能となる。

軸受製造工程においては、図１に示す幅研削、外径研削（センタレス研削、円筒研削）、内面研削等の一般研削工程において、本発明の水溶性切削研削油剤を適用することができる。また、玉、円筒ころ、テーパころ、球面ころ等の転動体の製造工程も、上記工程に準じた水溶性切削研削油剤を適用することができる。よって、研削から超仕上げまで同種の水溶性切削研削油剤で生産することが可能となり、例えば水溶性研削油剤の冷却性が重視ざれる大型部品の研削加工においても、一般研削と超仕上げとを同一の設備内で実施することが可能となる。

また、近年、超仕上げを除く研削加工工程の焼入れ鋼切削への置き換わりが進みつつあり、研削加工工程を焼入れ鋼切削に置き換える技術もすでに知られている。焼入れ鋼切削の後に超仕上げを行う場合、切粉が高温となる焼入れ鋼切削と、従来の不水溶性研削油剤を用いた超仕上げとを同一の設備で実施することは事実上不可能であった。しかし、本発明の切削研削油剤は水溶性であり、発火の危険性が低いことから、同一の設備内で焼入れ鋼切削と超仕上げとを実施することが可能となる。

これらのことから、本発明は、切削又は研削のいずれかの加工方法と、上述した超仕上げ方法とを同一の加工機で実施する複合加工方法を提供する。

本発明では、超仕上げに水溶性切削研削油剤を採用することで、焼入れ鋼切削又は一般研削、及び超仕上げを同一設備に備えた複合加工を実現することができる。よって、本発明は、切削又は研削のいずれかの加工装置と、上述した超仕上げ装置とを同一の加工機に複合化した加工装置を提供することができる。さらに、本発明の水溶性切削研削油剤は洗浄性に優れていることから、研削から洗浄までを同一の油剤で生産することも可能となり、設備台数、設備費用、段取り時間、調整時間、製品搬送時間等が削減され、生産性が向上するため、加工コストを低減することができる。

また、同一設備内で使用する油の種類を統一することにより、水溶性油剤から不水溶性油剤へ、又は不水溶性油剤から水溶性油剤への油剤混入の機会が減少し、液性能の変化を低減することができる。従って、従来の個別設備で各々異なる油剤を用いた生産工程に対し、本発明の水溶性切削研削油剤を採用することにより、油剤の供給及び排出、廃液処理等の相応的な面において、装置の簡略化又は共通化が図られ、結果的に管理コストを低減することが可能となる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

実施例及び比較例として、表１に示す各種成分を各割合で配合して水溶性油剤を調製し、以下のような方法で、接触角、摩擦係数、分散性、汚れ試験による液性能評価、及び超仕上げ試験装置で加工性能評価を行った。その結果を表１に示す。

（１）接触角の測定（濡れ性評価）
試験機器：協和界面科学（株）製接触角計 Drop Master 500
解析方法：液滴法（θ/２法）
液滴下針：テフロンコート針
測定温度：室温
測定方法：ＳＰＣＣ−ＳＢ板上に試験油剤の液滴を滴下し、１秒後の接触角を５回測定し、その平均値を接触角とした。

（２）摩擦係数（潤滑性評価）
試験機：曽田式振子式油性試験機II型（標準荷重）
測定温度：室温
測定方法：ボールとピンローラーが接地する振子支点の摩擦部分に試験油を与え、振子を振動させ、振動の減衰から摩擦係数を求めた。

（３）カーボン沈降性試験（洗浄性評価）
試験方法 100mLのシリンダーに油剤を採り、粒径約1.0μmのカーボングラファイトを液面に落とし、その全てが液中に沈降するまでの時間を測定した。
試験条件 液温：室温、カーボン添加量：0.2ｇ

（４）汚れ試験（目詰まり評価）
図４に示すように、SUJ-2リングの下半分を試験油剤に浸漬し、軟鋼板に貼り付けた研磨紙（＃2000）に90gの荷重をかけて１分間リングを回転させた。１分後の研磨紙の磨耗状態・汚れ、及びリングの上にセロハンテープを貼り、剥離したリングの汚れを観察した。
判定基準：研磨紙磨耗・汚れ ：極少◎、少○、少〜中△、多×
セロハンテープ剥離（リング） ： 少○、少〜中△、多×

（５）超仕上げ加工試験（図３参照）
・試験条件： 工作物材質 ：SUJ-2
工作物周速 ：粗200m/min、仕上200m/min
砥石揺動数 ：粗800c.p.m.、仕上120c.p.m.
揺動角 ：粗20°、仕上20°
砥石圧 ：粗0.2MPa、仕上0.2MPa
加工時間 ：粗8秒、仕上2秒
試験油剤希釈倍率：5倍
・評価個数： 取り代 ：5個
砥石損耗量 ：5個
粗さRa ：2個（１個目、５個目の平均値）
目詰まりの抑制 ：加工前と5個加工後の砥石作業面を観察した。
・判定基準 目詰まり度合 ：5個加工後の砥石作業面金属溶着 無〜少○、中△、多×

表１の各成分は、以下のとおりである。
^*1 ＴＥＡ：トリエタノールアミン
^*2 ＭＩＰＡ：モノイソプロパノールアミン
^*3 ＰＧ：プロピレングリコール
^*4 ＥＨＤＧ：ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル
^*5 ポリオキシエチレン２−エチルヘキシルエーテル
^*6 ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド
^*7 硫化脂肪酸
^*8 オレイン酸
^*9 大同化学工業株式会社製 ダイカトール MS-10T
^*10 大同化学工業株式会社製 シミロン PA-332YT（グリコール類は含有していない）

表１から、実施例１〜６の水溶性油剤は、比較例１の不水溶性油剤と同等の浸透性及び洗浄性を有していることがわかる。よって、不水溶性油剤の代わりに、実施例１〜６の水溶性油剤を超仕上げに使用することができる。

１ 超仕上げ盤
２ 工作物
３ 主軸
４ 砥石保持装置
５ 砥石
６ 吐出ノズル
７ 水溶性切削研削油剤
８ 押さえ板

Claims (14)

1. （Ａ）グリコール化合物、（Ｂ）有機アミン及び無機アルカリからなる群から選択される少なくとも１種、（Ｃ）界面活性剤、及び（Ｄ）水を含有する水溶性切削研削油剤であって、前記水溶性切削研削油剤の希釈液の液滴を、ＳＰＣＣ−ＳＢ板に滴下し、液滴下１秒後にθ／２法で測定した接触角が２〜１５度である、水溶性切削研削油剤。
2. 前記（Ａ）成分が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、及びジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテルからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１に記載の水溶性切削研削油剤。
3. 前記（Ｂ）成分が、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、モノイソプロパノールアミン及びモノ−ｓｅｃ−ブタノールアミンからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の水溶性切削研削油剤。
4. 前記（Ｃ）成分が、非イオン性界面活性剤である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤。
5. 前記非イオン性界面活性剤が、ポリオキシエチレンアルキルエーテルである、請求項４に記載の水溶性切削研削油剤。
6. 前記（Ａ）成分を５〜８０重量％、前記（Ｂ）成分を１〜３０重量％、前記（Ｃ）成分を５〜３０重量％、及び前記（Ｄ）成分を５〜８０重量％含有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤。
7. 接触角測定時の前記水溶性切削研削油剤の希釈倍率が１〜３０倍である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤。
8. さらに脂肪酸１〜２０重量％を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤。
9. さらに硫化脂肪酸１〜２０重量％を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤。
10. 工作物を回転させ、その工作物の回転の接線方向に対して垂直な方向に砥石を揺動させながら前記工作物に砥石を押し当てて工作物の超仕上げを行う方法であって、前記工作物と砥石との間に請求項１〜９のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤を使用して加工を行う、超仕上げ方法。
11. 工作物を回転させ、その工作物の回転の接線方向に対して垂直な方向に砥石を揺動させながら前記工作物に砥石を押し当てて工作物の超仕上げを行う超仕上げ盤、及び
    前記工作物と砥石との間に請求項１〜９のいずれか１項に記載の水溶性切削研削油剤を供給する吐出ノズルを有する、超仕上げ装置。
12. さらに、砥石で加工することによる前記工作物の寸法減少量を検出するインプロセスゲージを有する、請求項１１に記載の超仕上げ装置。
13. 切削又は研削のいずれかの加工方法と、請求項１０に記載の超仕上げ方法とを同一の加工機で実施する複合加工方法。
14. 切削又は研削のいずれかの加工装置と、請求項１１又は１２に記載の超仕上げ装置とを同一の加工機に複合化した加工装置。

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