WO2018198965A1 - 切削加工補助潤滑材、切削加工補助潤滑シート、及びそれらを用いた切削加工方法 - Google Patents
切削加工補助潤滑材、切削加工補助潤滑シート、及びそれらを用いた切削加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018198965A1 WO2018198965A1 PCT/JP2018/016291 JP2018016291W WO2018198965A1 WO 2018198965 A1 WO2018198965 A1 WO 2018198965A1 JP 2018016291 W JP2018016291 W JP 2018016291W WO 2018198965 A1 WO2018198965 A1 WO 2018198965A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- cutting
- molecular weight
- auxiliary lubricant
- compound
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B35/00—Methods for boring or drilling, or for working essentially requiring the use of boring or drilling machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M103/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being an inorganic material
- C10M103/02—Carbon; Graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
- C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
- C09J7/22—Plastics; Metallised plastics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M107/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound
- C10M107/20—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound containing oxygen
- C10M107/30—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M107/32—Condensation polymers of aldehydes or ketones; Polyesters; Polyethers
- C10M107/34—Polyoxyalkylenes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M107/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound
- C10M107/40—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound containing nitrogen
- C10M107/42—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M107/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound
- C10M107/40—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound containing nitrogen
- C10M107/44—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M111/00—Lubrication compositions characterised by the base-material being a mixture of two or more compounds covered by more than one of the main groups C10M101/00 - C10M109/00, each of these compounds being essential
- C10M111/04—Lubrication compositions characterised by the base-material being a mixture of two or more compounds covered by more than one of the main groups C10M101/00 - C10M109/00, each of these compounds being essential at least one of them being a macromolecular organic compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M169/00—Lubricating compositions characterised by containing as components a mixture of at least two types of ingredient selected from base-materials, thickeners or additives, covered by the preceding groups, each of these compounds being essential
- C10M169/04—Mixtures of base-materials and additives
- C10M169/044—Mixtures of base-materials and additives the additives being a mixture of non-macromolecular and macromolecular compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
- B23B2222/04—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
- B23B2222/80—Stainless steel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
- B23B2222/88—Titanium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23B2226/27—Composites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23B2226/27—Composites
- B23B2226/275—Carbon fibre reinforced carbon composites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2250/00—Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
- B23B2250/12—Cooling and lubrication
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/045—Fullerenes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
- C09J2301/40—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components
- C09J2301/41—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components additives as essential feature of the carrier layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2433/00—Presence of (meth)acrylic polymer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2471/00—Presence of polyether
- C09J2471/006—Presence of polyether in the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
- C10M2201/04—Elements
- C10M2201/041—Carbon; Graphite; Carbon black
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
- C10M2201/04—Elements
- C10M2201/041—Carbon; Graphite; Carbon black
- C10M2201/0413—Carbon; Graphite; Carbon black used as base material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2207/02—Hydroxy compounds
- C10M2207/023—Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings
- C10M2207/024—Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings having at least two phenol groups but no condensed ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2207/10—Carboxylix acids; Neutral salts thereof
- C10M2207/12—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
- C10M2207/125—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of eight up to twenty-nine carbon atoms, i.e. fatty acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2207/10—Carboxylix acids; Neutral salts thereof
- C10M2207/12—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
- C10M2207/125—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of eight up to twenty-nine carbon atoms, i.e. fatty acids
- C10M2207/127—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of eight up to twenty-nine carbon atoms, i.e. fatty acids polycarboxylic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2209/003—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions used as base material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2209/02—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M2209/08—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing monomers having an unsaturated radical bound to a carboxyl radical, e.g. acrylate type
- C10M2209/084—Acrylate; Methacrylate
- C10M2209/0845—Acrylate; Methacrylate used as base material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
- C10M2209/104—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups of alkylene oxides containing two carbon atoms only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
- C10M2209/104—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups of alkylene oxides containing two carbon atoms only
- C10M2209/1045—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups of alkylene oxides containing two carbon atoms only used as base material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
- C10M2209/105—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups of alkylene oxides containing three carbon atoms only
- C10M2209/1055—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups of alkylene oxides containing three carbon atoms only used as base material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
- C10M2209/107—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups of two or more specified different alkylene oxides covered by groups C10M2209/104 - C10M2209/106
- C10M2209/1075—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups of two or more specified different alkylene oxides covered by groups C10M2209/104 - C10M2209/106 used as base material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
- C10M2209/109—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups esterified
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2217/00—Organic macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2217/003—Organic macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions used as base material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2020/00—Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
- C10N2020/01—Physico-chemical properties
- C10N2020/04—Molecular weight; Molecular weight distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2020/00—Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
- C10N2020/01—Physico-chemical properties
- C10N2020/055—Particles related characteristics
- C10N2020/06—Particles of special shape or size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2020/00—Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
- C10N2020/09—Characteristics associated with water
- C10N2020/091—Water solubility
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/20—Metal working
- C10N2040/22—Metal working with essential removal of material, e.g. cutting, grinding or drilling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/20—Metal working
- C10N2040/244—Metal working of specific metals
- C10N2040/245—Soft metals, e.g. aluminum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/20—Metal working
- C10N2040/244—Metal working of specific metals
- C10N2040/247—Stainless steel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
- C10N2050/023—Multi-layer lubricant coatings
- C10N2050/025—Multi-layer lubricant coatings in the form of films or sheets
Definitions
- the present invention relates to a cutting auxiliary lubricant, a cutting auxiliary lubricant sheet, and a cutting method using them.
- High-strength materials such as titanium or other metals or alloys, fiber reinforced plastic (FRP), and ceramics are industrially indispensable materials.
- FRP fiber reinforced plastic
- High-strength materials that are most widely used as aircraft structural materials include aluminum alloys. Titanium alloys have a higher fracture strength than their density and higher corrosion resistance than aluminum alloys. It is high, and when combined with carbon fiber reinforced plastic (CFRP), it is possible to further reduce the weight. Therefore, the proportion of titanium alloy in the aircraft structural material is increasing.
- All of the above alloys have a large calorific value at the time of cutting, and their thermal conductivity is low compared to general metals, so that the cutting heat tends to concentrate on the tool. For this reason, during cutting, the cutting tool wears significantly due to the high material strength and cutting heat as the work material, and the cutting quality and cutting surface roughness and burrs are reduced due to cutting heat and tool wear. Incurs a decline.
- the cutting heat generated during CFRP cutting is smaller than that of the above-mentioned alloys, but the carbon fiber remains uncut due to the sharpness reduction caused by wear of the cutting tool, resulting in chipping in the cutting part. And reduce the processing quality.
- High-strength materials and composite materials containing these materials are referred to as “hard-to-cut materials”.
- drilling is most commonly used for drilling, especially when high quality dimensional accuracy and cutting surface roughness are required, and finishing is performed by reamer or boring.
- a finishing process is performed by a deburring tool such as a chamfering cutter.
- a deburring tool such as a chamfering cutter.
- a large work load is required to remove the burrs.
- delamination occurs on the drilling side, which makes repair extremely difficult. It becomes difficult.
- the processing quality at the stage of the lower hole drilling and roughing is important.
- the quality of the cutting surface is more likely to occur as the cutting tool wears and the cutting resistance increases.
- the tool change is accelerated in order to maintain the machining quality, but the ratio of the tool cost to the machining cost is high at present.
- a cutting fluid when machining difficult-to-cut metals.
- the cutting fluid is supplied from the upper surface of the machining or an oil hole provided in the tool for the main purpose of cooling the cutting portion and imparting lubricity.
- the use of the cutting fluid can reduce to some extent burrs generated on the side where the drill comes off.
- the former is particularly excellent in lubrication performance, and the latter is excellent in cooling performance.
- a water-soluble cutting fluid is often used for processing difficult-to-cut metal, which often causes a problem of cutting heat generated during cutting.
- the present inventors form a water-soluble resin composition containing a solid lubricant into a sheet shape and dispose it on the drill entry side or the withdrawal side of a difficult-to-cut material to be processed. It moved to the blade edge
- the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and in the cutting of difficult-to-cut materials, particularly in the case of through-hole drilling, burrs and chips generated at the end of the cutting surface, and the difficult-to-cut material is a fiber reinforced plastic.
- a cutting auxiliary lubricant that can reduce fiber residue and delamination at the end of the cutting surface, a cutting auxiliary lubricant sheet using the cutting auxiliary lubricant, and a cutting method using them The purpose is to provide.
- the present invention is as follows. [1] Including fullerene, Cutting auxiliary lubricant. [2] The fullerene comprises a C 60, [1] The cutting auxiliary lubricant according to [1]. [3] Further including carbon (C), The cutting auxiliary lubricant according to [1] or [2]. [4] A high molecular weight compound (A) having a weight average molecular weight of 5 ⁇ 10 4 or more and 1 ⁇ 10 6 or less; A medium molecular weight compound (B) having a weight average molecular weight of 1 ⁇ 10 3 or more and 2 ⁇ 10 4 or less, [1] The cutting auxiliary lubricant according to any one of [1] to [3].
- the high molecular weight compound (A) includes a thermoplastic resin having a weight average molecular weight of 5 ⁇ 10 4 or more and 1 ⁇ 10 6 or less
- the medium molecular weight compound (B) includes a thermoplastic resin having a weight average molecular weight of 1 ⁇ 10 3 or more and 2 ⁇ 10 4 or less.
- the high molecular weight compound (A) includes a water-soluble thermoplastic resin and / or a water-insoluble thermoplastic resin
- the water-soluble thermoplastic resin is polyalkylene oxide, polyalkylene glycol, polyalkylene glycol ester compound, polyalkylene glycol ether compound, water-soluble urethane, polyether water-soluble resin, water-soluble polyester, poly (meth) acrylic.
- the water-insoluble thermoplastic resin is a urethane polymer, an acrylic polymer, a vinyl acetate polymer, a vinyl chloride polymer, a polyester polymer, a polyolefin polymer, a polystyrene resin, and a copolymer thereof.
- the medium molecular weight compound (B) includes a water-soluble thermoplastic resin and / or a water-insoluble thermoplastic resin,
- the water-soluble thermoplastic resin is at least one selected from the group consisting of polyalkylene glycol, polyalkylene oxide monoether compound, polyalkylene oxide monostearate compound, polyalkylene oxide, [4]
- the cutting auxiliary lubricant according to any one of [6] to [6].
- the content of the fullerene is 0.1 to 30 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the fullerene, the high molecular weight compound (A), the medium molecular weight compound (B), and the carbon (C).
- the cutting assisting lubricating sheet according to any one of [9] to [11].
- the cutting material is cut by the cutting tool while the cutting auxiliary lubricant according to any one of [1] to [12] is brought into contact with the cutting tool and / or a portion of the workpiece to be processed. Having a cutting process, Cutting method.
- a through hole is formed by cutting.
- the material to be processed is at least one selected from the group consisting of titanium alloy, aluminum alloy, super heat resistant alloy, stainless steel, carbon fiber reinforced plastic, aramid fiber reinforced plastic, and a composite material containing these.
- a cutting auxiliary lubricant capable of reducing the remaining and delamination, a cutting auxiliary lubricant sheet using the cutting auxiliary lubricant, and a cutting method using them can be provided.
- the present embodiment a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail.
- the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist thereof. Is possible.
- the cutting auxiliary lubricant of the present embodiment is not particularly limited except that it contains fullerene, and examples thereof include those containing a polymer material and an inorganic filler.
- fullerene, a polymer material such as a water-soluble or water-insoluble thermoplastic resin or thermosetting resin, and an inorganic filler such as carbon, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, and a molybdenum compound.
- the cutting auxiliary lubricant to be contained is preferable, fullerene, a high molecular weight compound (A) having a weight average molecular weight of 5 ⁇ 10 4 or more and 1 ⁇ 10 6 , and a weight average molecular weight of 1 ⁇ 10 3 or more, 5 ⁇ 10.
- a cutting auxiliary lubricant containing a medium molecular weight compound (B) that is 4 or less and carbon (C) is more preferred.
- the shape of the cutting auxiliary lubricant is not particularly limited.
- the cutting auxiliary lubricant in the form of a sheet, the cutting auxiliary lubricant in a block state such as the shape of a round bar or the shape of a square bar, and the cutting auxiliary auxiliary in a molten state examples include lubricants. Among these, a sheet-like aspect is preferable.
- the cutting auxiliary lubricant is a single-layer body including fullerene, a polymer material, and an inorganic filler, a layer including fullerene, a polymer material, and an inorganic filler, and other layers
- the laminated body provided may be sufficient.
- the other layers include a pressure-sensitive adhesive layer for improving adhesion between the cutting auxiliary lubricant and the material to be processed, and a protective layer for preventing scratches on the surface of the cutting auxiliary lubricant.
- the configuration of the cutting auxiliary lubricant will be described.
- the cutting auxiliary lubricant of the present embodiment includes fullerene.
- fullerene the most common C 60 , C 70 , C 72 , those composed of more carbon atoms, or a mixture thereof can be used. Among these fullerenes, those having a structure close to a sphere are preferably used, and C 60 is most preferable.
- fullerene in addition to those that are not chemically modified, those that are chemically modified with a functional group that does not cause corrosion or other deterioration to the workpiece can be used.
- Such functional groups include, but are not limited to, alkyl groups, alkenyl groups, alkoxy groups, hydroxyl groups, acyl groups, phenyl groups, benzyl groups, carboxyl groups, carboxylic acid ester groups, and the like.
- the fullerene may be powdery, granular, slurry with water or organic solvent, or kneaded with resin and compounded.
- fullerene By using fullerene, frictional heat during cutting is reduced and burrs tend to be suppressed.
- the reason for this is not particularly limited, but because fullerenes having a structure in which a five-membered ring is closed into a spherical shell by entering a six-membered carbon atom network reduces the friction coefficient and functions as a solid lubricant. Conceivable. Similarly, it is considered that chipping, uncut fibers, or delamination are also suppressed by the lubricity of fullerene. In the present embodiment, fullerene is not included in carbon (C) described later.
- the secondary average particle size of fullerene is not particularly limited, but is preferably 1 mm or less, more preferably 100 ⁇ m or less, and even more preferably 50 ⁇ m or less.
- the secondary average particle size of the fullerene is within the above range, the dispersibility of fullerene in the cutting auxiliary lubricant tends to be further improved.
- fullerenes having various coatings for the purpose of improving dispersibility can be used.
- the average particle diameter of fullerene or carbon refers to the median diameter.
- the median diameter refers to a particle diameter (D50 value) obtained from a cumulative distribution curve (number basis) of particle diameters and having a height of 50% on the curve, and is measured by, for example, the method described in Examples. be able to.
- the content of fullerene in the auxiliary machining lubricant in the present embodiment is 100 parts by mass in total of fullerene, a high molecular weight compound (A) described later, a medium molecular weight compound (B) described later, and carbon (C) described later. On the other hand, it is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 1 to 25 parts by mass, and still more preferably 15 to 20 parts by mass.
- the content of fullerene in the cutting auxiliary lubricant is within the above range, the lubricating effect is more effectively exhibited during cutting, and the processing quality of the workpiece tends to be improved.
- the high molecular weight compound (A) can function as a lubricant, improves the lubricity of the cutting auxiliary lubricant, and reduces burrs, chips, uncut fibers, and delamination formed at the end of the cutting surface. It can be effective. Furthermore, the high molecular weight compound (A) can also function as a molding agent, improves the moldability of the cutting auxiliary lubricant, and forms a single layer (a sheet (sheet without using a supporting substrate). ) Can be produced.
- the high molecular weight compound (A) is not particularly limited as long as the weight average molecular weight is 5 ⁇ 10 4 or more and 1 ⁇ 10 6 or less, and examples thereof include water-soluble or water-insoluble thermoplastic resins or thermosetting resins. It is done. Among these, a water-soluble thermoplastic resin and a water-insoluble thermoplastic resin are preferable, and a water-soluble thermoplastic resin is more preferable. Although it does not specifically limit as a water-soluble or water-insoluble thermoplastic resin, For example, the water-soluble resin and water-insoluble resin which are demonstrated below are mentioned.
- the “water-soluble resin” refers to a polymer compound that dissolves 1 g or more in 100 g of water at 25 ° C. and 1 atm.
- a high molecular weight compound (A) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
- the water-soluble resin is not particularly limited.
- polyalkylene oxide such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethylene oxide-propylene oxide copolymer
- polyalkylene glycol such as polyethylene glycol and polypropylene glycol
- ester compound of polyalkylene glycol An ether compound of polyalkylene glycol; a water-soluble urethane; a polyether-based water-soluble resin; a water-soluble polyester; a poly (meth) acrylate soda; a polyacrylamide; a polyvinylpyrrolidone; a polyvinyl alcohol; and a cellulose such as ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose.
- polyethylene oxide, polyethylene glycol, and polyether water-soluble resin are preferable from the above viewpoint.
- the surface hardness of the cutting auxiliary lubricant tends to be higher than when the water-soluble resin is used. Therefore, for example, the biting property of the cutting tool at the time of cutting can be improved, the cutting portion can be formed at the designed position, the rigidity of the cutting auxiliary lubricant can be improved, and the handling property can be improved.
- the water-insoluble resin is not particularly limited.
- urethane polymer acrylic polymer; vinyl acetate polymer; vinyl chloride polymer; polyester polymer; polyolefin polymer such as polyethylene wax; Polystyrene resins exemplified by styrene homopolymer (GPPS), styrene-butadiene copolymer (HIPS), styrene- (meth) acrylic acid copolymer (for example, MS resin); and copolymers thereof.
- GPPS styrene homopolymer
- HIPS styrene-butadiene copolymer
- MS resin styrene- (meth) acrylic acid copolymer
- the weight average molecular weight of the high molecular weight compound (A) is 5 ⁇ 10 4 or more, preferably 6 ⁇ 10 4 or more, more preferably 1 ⁇ 10 5 or more, and further preferably 1.25 ⁇ 10 5. That's it. Moreover, the weight average molecular weight of the high molecular weight compound (A) is 1 ⁇ 10 6 or less, preferably 8 ⁇ 10 5 or less, more preferably 7 ⁇ 10 5 or less, and further preferably 6 ⁇ 10 5. It is as follows. When the weight average molecular weight of the high molecular weight compound (A) is 5 ⁇ 10 4 or more, the moldability is further improved.
- lubricity improves more because the weight average molecular weight of a high molecular weight compound (A) is 1 * 10 ⁇ 6 > or less.
- each compound satisfy
- the weight average molecular weight can be measured by the method described in the examples (hereinafter the same).
- the content of the high molecular weight compound (A) in the cutting auxiliary lubricant is preferably 10 masses with respect to a total of 100 mass parts of the high molecular weight compound (A), medium molecular weight compound (B), and carbon (C). Part or more, more preferably 20 parts by weight or more, still more preferably 25 parts by weight or more, and particularly preferably 30 parts by weight or more. Further, the content of the high molecular weight compound (A) in the cutting auxiliary lubricant is preferably 100 parts by mass in total of the high molecular weight compound (A), the medium molecular weight compound (B), and the carbon (C). 60 mass parts or less, More preferably, it is 55 mass parts or less, More preferably, it is 50 mass parts or less.
- the lubricity tends to be further improved. Moreover, it exists in the tendency which a moldability improves more because content of a high molecular weight compound (A) is 60 mass parts or less.
- the load on the cutting tool is further reduced, and burrs, chips, and uncut fibers can be formed at the end of the cutting surface, and delamination can occur. It tends to decrease more.
- the content of the high molecular weight compound (A) is 20 parts by mass or more, there is a tendency that burrs, chips, uncut fibers, and delamination formed around the processed holes are further reduced.
- the medium molecular weight compound (B) can function as a lubricant, improves the lubricity of the cutting assisting lubricant, and reduces burrs, chips, and fiber uncuts, and delamination formed at the end of the cutting surface. It can be effective.
- the medium molecular weight compound (B) is not particularly limited as long as the weight average molecular weight is 1 ⁇ 10 3 or more and 2 ⁇ 10 4 or less, and examples thereof include water-soluble or water-insoluble thermoplastic resins or thermosetting resins. It is done. Among these, water-soluble or water-insoluble thermoplastic resins are preferable, and water-soluble thermoplastic resins are more preferable.
- medium molecular weight compound (B) which is a water-soluble thermoplastic resin for example, Polyalkylene glycol, such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol; Polyethylene oxide oleyl ether, polyethylene oxide cetyl ether, polyethylene Polyalkylene oxide monoether compounds such as oxide stearyl ether, polyethylene oxide lauryl ether, polyethylene oxide nonyl phenyl ether, polyethylene oxide octyl phenyl ether; polyethylene oxide monostearate, polyethylene oxide sorbitan monostearate, polyglycerin monostearate, etc.
- Polyalkylene glycol such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol
- Polyethylene oxide oleyl ether polyethylene oxide cetyl ether
- polyethylene Polyalkylene oxide monoether compounds such as oxide stearyl ether, polyethylene oxide lauryl ether, polyethylene oxide nonyl phenyl ether,
- Monostearate compound of polyalkylene oxide Polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethylene oxide - include polyalkylene oxides such as propylene oxide copolymer. Among these, polyethylene oxide monostearate is preferable. By using such a medium molecular weight compound (B), the lubricity tends to be further improved.
- a medium molecular weight compound (B) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
- the weight average molecular weight of the medium molecular weight compound (B) is 1 ⁇ 10 3 or more, preferably 1.25 ⁇ 10 3 or more, more preferably 1.5 ⁇ 10 3 or more, and further preferably 2 ⁇ . 10 3 or more, more preferably 2.5 ⁇ 10 3 or more, and particularly preferably 3 ⁇ 10 3 or more. Further, the weight average molecular weight of the medium molecular weight compound (B) is 2 ⁇ 10 4 or less, preferably 1.5 ⁇ 10 4 or less, more preferably 1.25 ⁇ 10 4 or less, and still more preferably. It is 1 ⁇ 10 4 or less, more preferably 7.5 ⁇ 10 3 or less, and particularly preferably 5 ⁇ 10 3 or less.
- the weight average molecular weight of the medium molecular weight compound (B) is 1 ⁇ 10 3 or more, the moldability is further improved. Moreover, lubricity improves more because the weight average molecular weight of a medium molecular weight compound (B) is 2 * 10 ⁇ 4 > or less.
- the content of the medium molecular weight compound (B) in the cutting auxiliary lubricant is preferably 10 masses relative to a total of 100 mass parts of the high molecular weight compound (A), medium molecular weight compound (B), and carbon (C). Part or more, more preferably 15 parts by weight or more, and still more preferably 20 parts by weight or more. Further, the content of the medium molecular weight compound (B) in the cutting auxiliary lubricant is preferably 100 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the high molecular weight compound (A), medium molecular weight compound (B), and carbon (C). It is 75 parts by mass or less, more preferably 60 parts by mass or less, further preferably 45 parts by mass or less, and still more preferably 40 parts by mass or less.
- the lubricity tends to be further improved. Moreover, it exists in the tendency which a moldability improves more because content of a medium molecular weight compound (B) is 75 mass parts or less. In addition, since the content of the medium molecular weight compound (B) is within the above range, the load on the cutting tool is further reduced, and burrs, chips, and uncut fibers, and delamination formed at the end of the cutting surface can be prevented. It tends to decrease more.
- the load on the cutting tool is further reduced, and burrs, chips, and uncut fibers can be formed at the end of the cutting surface.
- delamination tends to be further reduced.
- Carbon (C) can function as a solid lubricant, can improve the lubricity of the cutting assisting lubricant, and can exert the effect of extending the working life of the cutting tool. Furthermore, since carbon (C) exists in the solid state which has a volume in the temperature at the time of cutting, the lubricity at the time of cutting can be maintained. Although it does not specifically limit as carbon (C), For example, natural graphite, artificial graphite, colloidal graphite, pyrolytic graphite, expanded graphite, scale-like graphite is mentioned. Among these, a scaly thing is preferable. When carbon (C) has scaly graphite, the wear reduction performance tends to be further improved. Carbon (C) may be used individually by 1 type, or 2 or more types may be mixed and used for it.
- carbon (C) exhibits lubricity by adhering to the surface and grooves of the cutting tool and the inner surface of the cutting portion of the work material. .
- carbon (C) has a smaller change in volume and hardness due to temperature change than the high molecular weight compound (A) and the medium molecular weight compound (B). Even if the temperature of a part rises, a fixed volume and hardness can be maintained. That is, when performing the cutting process, carbon (C), for example, is always present between the cutting tool and the material to be processed to improve lubricity and show an effect like a bearing. It has the effect of suppressing wear.
- carbon (C) has a moderately high hardness as compared with other solid lubricants, the bearing effect is excellent and the lubricity is excellent. As a result, the load on the cutting tool is further reduced, and there is a tendency that burrs, chips, and uncut fibers and delamination formed at the end of the cutting surface are further reduced.
- the average particle diameter of carbon (C) is preferably 50 ⁇ m or more, more preferably 100 ⁇ m or more, still more preferably 150 ⁇ m or more, and particularly preferably 200 ⁇ m or more.
- the average particle diameter of carbon (C) is preferably 1000 ⁇ m or less, more preferably 750 ⁇ m or less, further preferably 500 ⁇ m or less, and particularly preferably 300 ⁇ m or less.
- the average particle diameter of carbon (C) is 50 ⁇ m or more, the lubricity and formability are further improved. As a result, the load on the cutting tool is further reduced, the life of the cutting tool is extended, and the end of the cutting surface is increased. Possible burrs, chips, and uncut fibers, and delamination tend to be reduced.
- the average particle diameter of carbon (C) is 100 ⁇ m or more, lubricity and formability are further improved. As a result, the drill life is further extended, and burrs, chips, and fiber breaks formed around the processed hole can be obtained. The remaining as well as delamination tends to be further reduced. Moreover, it exists in the tendency for abrasion of a cutting tool to be suppressed more because the average particle diameter of carbon (C) is 1000 micrometers or less. In addition, when 2 or more types of carbon (C) are included, each average particle diameter should just satisfy the said range.
- the content of carbon (C) in the auxiliary cutting lubricant is preferably 5 parts by mass or more with respect to a total of 100 parts by mass of the high molecular weight compound (A), medium molecular weight compound (B), and carbon (C). More preferably, it is 15 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, and particularly preferably 25 parts by mass or more.
- the content of carbon (C) in the auxiliary machining lubricant is preferably 70 masses with respect to a total of 100 mass parts of the high molecular weight compound (A), medium molecular weight compound (B), and carbon (C). Part or less, more preferably 65 parts by weight or less, and still more preferably 60 parts by weight or less.
- the carbon (C) content is 5 parts by mass or more, the lubricity tends to be further improved. Moreover, it exists in the tendency which a moldability improves more because content of carbon (C) is 70 mass parts or less.
- the carbon (C) content is within the above range, the load on the cutting tool is further reduced, and burrs, chips, and uncut fibers, and delamination at the end of the cutting surface are further reduced. Tend to.
- the cutting auxiliary lubricant may contain other components as necessary.
- Other components include lubricity improving component, formability improving component, plasticizer, softener, surface conditioner, leveling agent, antistatic agent, emulsifier, antifoaming agent, wax additive, coupling agent, rheology control agent.
- the lubricity improving component is not particularly limited, but for example, an amide compound exemplified by ethylene bisstearoamide, oleic acid amide, stearic acid amide, methylene bisstearyl amide, etc .; lauric acid, stearic acid, palmitic acid, Fatty acid compounds exemplified by oleic acid; fatty acid ester compounds exemplified by butyl stearate, butyl oleate, glycol laurate; aliphatic hydrocarbon compounds exemplified by liquid paraffin; oleyl alcohol, etc. And higher aliphatic alcohols exemplified in (2), and at least one of them can be selected.
- the formability-improving component is not particularly limited, and examples thereof include an epoxy resin, a phenol resin, a cyanate resin, a melamine resin, a urea resin, and a thermosetting polyimide resin that are thermosetting resins, and at least one of these is used. You can choose.
- a plasticizer and a softening agent when a cutting auxiliary lubricant is disposed on a curved surface of a work material (for example, CFRP), for example, stress and strain on the cutting auxiliary lubricant are reduced, It is possible to suppress the breakage of the cutting auxiliary lubricant and to improve the curved surface followability.
- a plasticizer and a softening agent For example, a phthalic acid ester, adipic acid ester, trimellitic acid ester, polyester, phosphoric acid ester, citrate ester, epoxidized vegetable oil, sebacic acid ester etc. are mentioned.
- Solid lubricants other than fullerene and carbon (C) are not particularly limited, and examples thereof include molybdenum disulfide, tungsten disulfide, molybdenum compounds, polytetrafluoroethylene, and polyimide.
- the cutting assist lubricating sheet of the present embodiment is not particularly limited as long as the layer made of the cutting assisting lubricant is provided at least in part.
- the cutting assist auxiliary sheet formed into a sheet shape is used. Examples include a single layer of a lubricant and a laminate of a cutting auxiliary lubricant formed into a sheet and other layers.
- the cutting auxiliary lubricating sheet may have an adhesive layer on the surface in contact with the material to be processed as the other layer.
- the adhesive layer By having the adhesive layer, the adhesion between the machining auxiliary lubricant and the material to be processed tends to be further improved.
- the constituent component of the adhesive layer is not particularly limited, and examples thereof include a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin.
- the thermoplastic resin is not particularly limited, and examples thereof include urethane polymers, acrylic polymers, vinyl acetate polymers, vinyl chloride polymers, polyester polymers, and copolymers thereof.
- the thermosetting resin is not particularly limited, and examples thereof include resins such as phenol resin, epoxy resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, polyurethane, thermosetting polyimide, and cyanate resin.
- acrylic polymers are preferred because there is no adhesive residue on the material to be processed (for example, CFRP), and properties that allow easy adhesion at room temperature are preferred.
- Solvent-type acrylic adhesives and acrylic emulsion types An adhesive (water-based) is more preferable.
- the pressure-sensitive adhesive layer may contain other components such as an antioxidant and an inorganic filler such as calcium carbonate, talc, and silica as necessary.
- the amount of the component of the machining auxiliary lubricant and / or the adhesive layer adhering to the work material is determined by the contact between the work material and the machining auxiliary lubricant. It is preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ 8 g or less, more preferably 5.0 ⁇ 10 ⁇ 9 g or less, per 1 mm 2 of the area of the portion and the processed portion. Although the minimum of the quantity of the component of the cutting auxiliary lubricant and / or adhesion layer adhering to a workpiece material is not specifically limited, 0 is preferable.
- the portion to be processed here refers to the inside of the processing hole in the case of drilling, for example.
- the thickness of the cutting auxiliary lubricant excluding the adhesive layer is the cutting method, cutting method, area and volume of the part to be cut, the size of the cutting tool used for cutting. Since it is appropriately selected depending on the configuration of fiber reinforced plastic (CFRP), its thickness, etc., there is no particular limitation.
- the thickness of the layer made of the cutting auxiliary lubricant in the cutting auxiliary lubricating sheet is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, and further preferably 0.5 mm or more. is there. Further, the thickness of the layer made of the cutting auxiliary lubricant is preferably 20 mm or less, more preferably 10 mm or less, and further preferably 5 mm or less.
- the thickness of the layer made of the cutting auxiliary lubricant is 0.1 mm or more, a sufficient cutting stress reduction tends to be obtained.
- the thickness of the layer made of the cutting auxiliary lubricant is 20 mm or less, when cutting is performed, the winding of the cutting auxiliary lubricant around the cutting tool is reduced, and cracks are generated in the cutting auxiliary lubricant. There is a tendency to be able to suppress more.
- the resin contained in the cutting auxiliary lubricant can be suppressed from becoming a binder for cutting powder, and the tendency for cutting powder to remain in the cutting portion can be reduced.
- the lubricity can be improved by optimizing the composition and thickness of the cutting assisting lubricant, and when cutting is performed, the discharge of cutting powder through the cutting tool groove can be optimized.
- the thickness of the adhesive layer is not particularly limited, and is preferably 0.01 mm or more, and more preferably 0.05 mm or more. Moreover, the thickness of the adhesion layer is preferably 5 mm or less, more preferably 2.5 mm or less.
- each layer constituting the cutting auxiliary lubricant is measured as follows. First, using a cross-section polisher (CROSS-SECTION POLISTER SM-09010 manufactured by JEOL Datum Co., Ltd.) or an ultramicrotome (EM UC UC7 manufactured by Leica), the cutting auxiliary lubricant is perpendicular to the cutting auxiliary lubricant. Disconnect. Next, using a SEM (Scanning Electron Microscope, Scanning Electron Microscope, KEY-7800, manufactured by KEYENCE Corp.), the cut surface is observed from a direction perpendicular to the cut surface, and the thickness of each layer constituting the cutting auxiliary lubricant is measured. Measure the thickness. In that case, the thickness of five places is measured with respect to one visual field, and the average value is taken as the thickness of each layer.
- a cross-section polisher CROSS-SECTION POLISTER SM-09010 manufactured by JEOL Datum Co., Ltd.
- the manufacturing method of the auxiliary machining lubricant is not particularly limited, and a resin composition containing a resin such as a polymer material and a filler (for example, an inorganic filler) is formed into a sheet or a round bar shape.
- a resin composition containing a resin such as a polymer material and a filler for example, an inorganic filler
- a conventionally known method of forming a block state such as a shape of a square bar or the like can be widely used.
- fullerene, high molecular weight compound (A), medium molecular weight compound (B), and carbon (C) are mixed in the presence or absence of a solvent, applied to a support, cooled, and solidified to form a sheet.
- a cutting auxiliary lubricant fullerene, high molecular weight compound (A), medium molecular weight compound (B), and carbon (C) in the presence of a solvent or
- Examples of the method include a method of obtaining a cutting auxiliary lubricant by mixing in the absence of a solvent, extruding into a sheet shape, and stretching as necessary.
- the method for producing the laminated body is not particularly limited, but for example, prepared in advance. Examples thereof include a method in which another layer is directly formed on at least one surface of the layer, and a method in which a previously prepared layer and another layer are bonded together by an adhesive resin or a heat laminating method.
- the method for forming the adhesive layer on the surface of the cutting auxiliary lubricant is not particularly limited as long as it is a known method used industrially. Specifically, a method of forming an adhesive layer by a roll method, a curtain coating method, a spray jet method, etc., a method of forming an adhesive layer of a desired thickness in advance using a roll, a T-die extruder, etc. Is exemplified.
- the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer is not particularly limited, and an optimum thickness can be appropriately selected depending on the curvature of the material to be processed and the configuration of the cutting auxiliary lubricant.
- a resin composition obtained by mixing a resin and a filler is used as a cutting assisting lubricant, or a resin, a filler, and a solvent are mixed. And a method of using the resin composition obtained as a cutting auxiliary lubricant.
- the material to be processed is not particularly limited as long as it is a metal, fiber reinforced plastic, ceramics, or a composite material containing these.
- the metal include iron, aluminum, titanium and the like, and alloys such as titanium alloy, aluminum alloy, super heat resistant alloy, stainless steel (SUS), duralumin, carbon steel, tool steel, and the like.
- the fiber reinforced plastic is not particularly limited as long as it is a composite material composed of a matrix resin and reinforcing fibers.
- the matrix resin is not particularly limited.
- thermosetting resins such as epoxy resins, phenol resins, cyanate resins, vinyl ester resins, unsaturated polyester resins; ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resins, PA (polyamide)
- thermoplastic resins such as resin, PP (polypropylene) resin, PC (polycarbonate) resin, methyl methacrylate resin, polyethylene, acrylic resin, and polyester resin.
- the reinforcing fiber is not particularly limited, and examples thereof include glass fiber, carbon fiber, and aramid fiber.
- the form of the reinforcing fiber is not particularly limited, and examples thereof include filament, tow, cloth, blade, chop, milled fiber, felt mat, paper, and prepreg.
- fiber reinforced plastics such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP), glass fiber reinforced plastic (GFRP), and aramid fiber reinforced plastic (AFRP).
- CFRP fiber reinforced plastic
- CFRP carbon fiber reinforced plastic
- GFRP glass fiber reinforced plastic
- AFRP aramid fiber reinforced plastic
- the fiber reinforced plastic may contain an inorganic filler, an organic filler, etc. as needed.
- ceramics include hard oxides such as alumina, quartz, and zirconia, carbides such as silicon carbide, and nitrides such as silicon nitride and gallium nitride.
- the form of the ceramic is not particularly limited, and examples thereof include single crystals, polycrystals, and powder sintered bodies.
- the method for transferring the cutting auxiliary lubricant of the present embodiment to the tool blade edge is not particularly limited, but the sheet-shaped cutting auxiliary lubricant provided with the adhesive layer is brought into close contact with the cutting portion of the workpiece, and the sheet The method of cutting the whole is most preferable.
- a layer of an adhesive compound used for fixing the work material and the cutting auxiliary lubricant is defined as an adhesive layer.
- the block-shaped cutting auxiliary lubricant is transferred by cutting with a tool used for processing in advance, and the cutting method, liquid cutting auxiliary lubricant There may be a case where a method of applying or spraying to the cutting part of the workpiece is more preferable.
- the cutting method according to the present embodiment includes a cutting process in which the cutting material is cut by the cutting tool while the cutting auxiliary lubricant is brought into contact with the cutting tool and / or the processed portion of the processing material.
- a drilling process for forming a through hole by cutting is included in the cutting process.
- the cutting mode in which the cutting auxiliary lubricant of the present embodiment is more effective is drilling, but the scope of application is not limited to this in view of the mechanism of action of the lubricant.
- drilling includes through-hole drilling with a drill, blind hole drilling with an end mill, unrolling drilling including long hole drilling, seated hole drilling, threading with taps, and combinations of these.
- the present invention is not limited thereto, and it means a process of cutting into a workpiece perpendicular to the tool rotation direction.
- the cutting auxiliary lubricant of the present embodiment can be used without any distinction of roughing such as lower drilling and finishing such as reamer or boring, and guide holes that drill with a large diameter tool after drilling with a small diameter tool It can also be used for multistage drilling, such as deep drilling after drilling.
- the machine tool can be appropriately selected from a hand drill, a drilling machine, a milling machine, an NC lathe, a machining center, a five-axis machining machine, or the like according to the material and shape of the workpiece and the shape of the machining hole, or can be used in combination.
- Cutting processing other than drilling in the present specification is not particularly limited as long as it uses a cutting tool, milling by an end mill, a router, etc., face milling by a face mill, a flat mill, an end mill, a circular saw, Examples thereof include cutting using a grindstone, an end mill, etc., grinding using a grinding grindstone, curved surface processing using a radius end mill, a ball end mill, etc., turning with a cutting tool, and the like.
- the cutting auxiliary lubricant of the present embodiment can be used without any distinction between roughing, finishing, and multi-step processing even in cutting other than drilling.
- processing options such as step processing for promoting chip discharge during processing, center through air, mist processing, and air blow.
- a machine tool select from hand drill, drilling machine, milling machine, NC lathe, machining center, 5-axis processing machine, circular saw, grindstone, grinding machine, etc. Can be used in combination.
- a cutting tool is not specifically limited, it selects suitably according to the material and shape of a workpiece, a process shape, and the kind of machine tool.
- a base material of the tool high speed steel, cemented carbide, polycrystalline boron nitride sintered body, or the like is used.
- various coated tools are used as the cutting tool in addition to the non-coated tool, the effect of the cutting auxiliary lubricant of this embodiment can be obtained.
- the coating type of the tool include diamond coat, titanium nitride coat, diamond-like carbon coat, and ceramic coat.
- Example 1 preparation of a cutting auxiliary lubricating sheet
- C
- the average particle diameter (median diameter) of fullerene and carbon (C) is obtained by dispersing carbon in a solution composed of a hexametaphosphoric acid solution and a few drops of Triton, and using a laser diffraction particle size distribution measuring device. Measure the maximum length of each particle. Then, a cumulative distribution curve (number basis) of the particle diameter is calculated. The particle diameter at a height of 50% in the cumulative distribution curve (number basis) was taken as the average particle diameter.
- the weight average molecular weight of the high molecular weight compound (A) and the medium molecular weight compound (B) was determined by dissolving and dispersing the high molecular weight compound (A) and the medium molecular weight compound (B) in 0.05% by mass of saline. Using a liquid chromatography equipped with a (Gel Permeation Chromatography) column, polyethylene glycol was measured as a standard substance and calculated as a relative average molecular weight.
- Ti-6Al-4V titanium alloy plate
- VN-535C vertical machining center
- a coated carbide drill having a blade diameter of 6 mm ⁇ (a carbide SUS drill “ADO-SUS 3D 6” manufactured by OSG Corporation) was held by a tool holder, and the peripheral speed was 20 m / min, the feed per rotation was 0.10 mm / rev ( Through holes having a hole depth of 18 to 20 mm were fed at a rate of 0.020 mm / rev per revolution), and 25 holes were continuously drilled while air was blown from an upper angle of 45 ° toward the cutting point.
- a coated carbide drill having a blade diameter of 6 mm ⁇ (a carbide SUS drill “ADO-SUS 3D 6” manufactured by OSG Corporation) was held by a tool holder, and the peripheral speed was 20 m / min, the feed per rotation was 0.10 mm / rev ( Through holes having a hole depth of 18 to 20 mm were fed at a rate of 0.020 mm / rev per revolution), and 25 holes were continuously drilled while air was blown from an upper angle of 45
- Tianium alloy back burr height measurement The drill burr height measurement of the titanium alloy plate after drilling was performed by the following method. The processed end of the titanium alloy plate on the side where the drill was removed was photographed at a magnification of 40 times with an optical microscope. Subsequently, the average height of the plate surface and the height of the convex portion at the processing end (the apex of the back burr) were obtained by image processing, and the difference was calculated as the back burr height. The measurement points of the back burr height were 8 points in each hole, and the average value of the back burr height at 8 points was the “8-point average back burr height” of each hole.
- the average value of the average back burr heights of the first, fifth, tenth, fifteenth, twenty-fifth and twenty-fifth holes was defined as “six-hole average back burr height”.
- the average 6-hole back burr height in Example 1 was 88 ⁇ m.
- Comparative Example 1 Except not using fullerene, a cutting assisting lubricating sheet was prepared in the same manner as in Example 1 and a titanium alloy plate was drilled, and the 8-point average back burr height and 6-hole average back burr height were measured. .
- the average back burr height of 6 holes in Comparative Example 1 was 97 ⁇ m.
- Comparative Example 2 Except that the resin composition is as described in Table 1, a cutting auxiliary lubricating sheet was prepared in the same manner as in Example 1, and a titanium alloy plate was drilled to obtain an 8-point average back burr height and a 6-hole average back burr. Height was measured. The average back burr height of 6 holes in Comparative Example 2 was 186 ⁇ m.
- the cutting auxiliary lubricant of the present invention has industrial applicability as a material for improving the processing quality and reducing the processing cost in cutting of a material to be processed, particularly a difficult-to-cut material.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
フラーレンを含む、切削加工補助潤滑材。
Description
本発明は、切削加工補助潤滑材、切削加工補助潤滑シート、及びそれらを用いた切削加工方法に関する。
チタン合金をはじめとする金属又は合金類、繊維強化プラスチック(FRP)、セラミックス等の高強度材は産業上必須の材料であるが、所望の形状を得るための切削加工はその強度が高いほど困難であるとともに、加工に用いる工具は高価かつ短寿命となる。航空機の構造体材料として最も汎用される高強度材としては、アルミ合金が挙げられるが、チタン合金は、アルミ合金と比較して、その密度に比して破壊強度が大きいとともに、耐腐食性が高く、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)と組み合わせることにより、さらなる軽量化が可能となるため、航空機の構造体材料に占めるチタン合金の割合は増加傾向にある。
しかしながら、チタン合金は溶接が非常に困難であり、CFRPは溶接が不可能のため、これらの材料を用いた部材同士の接合はリベット等の締結要素を用いるのが一般的であり、そのためにはドリル等の切削工具を用いた高品位の孔加工が求められる。また、航空機エンジン等、特に耐熱性が必要とされる部位にはインコネル(商標)、ワスパロイ(商標)などのニッケル基合金が用いられる。航空機エンジン部品は形状が複雑なものが多く、切削加工は不可欠である。
上記のような合金類はいずれも切削加工時の発熱量が大きく、熱伝導度が一般的な金属と比較して低いことから、工具に切削熱が集中しやすい。このため、切削加工時には被削材としての材料強度の高さと切削熱により、切削工具は著しく摩耗し、切削熱と工具摩耗により寸法精度、切削面粗さ、バリの発生の面で加工品位の低下を招く。またCFRPの切削加工時に発生する切削熱は、上記の合金類のそれと比較して小さいものであるが、切削工具の摩耗による切れ味の低下により炭素繊維が切れ残ることで、切削部にケバが発生し、加工品位を低下させる。高強度材及びこれらを含む複合材料を「難切削材」と称する。
上述した難切削材の切削加工方法としては、例えば、孔あけ加工において高品質な孔を得るための技術が既にいくつか提案されている。例えば、工具の形状、例えばドリルのすくい面の曲率や先端角を段階的に変更するなどの方法が例示されている(例えば、特許文献1参照)。
金属や繊維強化プラスチックに対する切削加工のうち、孔あけ加工においては、ドリルが最も一般的に用いられ、特に高品位な寸法精度、切削面粗さが求められる場合はリーマやボーリングによる仕上げ加工がなされる。また、ドリル加工により発生した入側又は抜け側のバリやケバの除去には面取りカッタなどのバリ取り工具による仕上げ加工がなされる。難切削材のうち金属材料においては、特にドリル抜け側のバリが高くなるとバリの除去に大きな作業負荷がかかることとなり、繊維強化プラスチックの場合はドリル抜け側に層間剥離を生じると修復は非常に困難となる。このような仕上げ加工の作業負荷を減らすためには下孔あけ加工や粗加工の段階での加工品質が重要となる。
難切削材の切削加工において、切削工具の摩耗が進み、切削抵抗が大きくなるほど、切削面の品質問題は、発生し易くなる。その対策としては、加工品質維持のために工具交換を早めることになるが、加工コストに占める工具費の割合が高くなっているのが現状である。
従来の加工方法では、難切削金属の切削加工時に切削液を用いることが一般的である。切削液は切削部の冷却と潤滑性付与を主な目的として、加工上面もしくは工具に設けられたオイルホールより供給される。切削液の使用により、ドリル抜け側に発生するバリをある程度低減することができる。切削液には油性のものと水溶性のものがあり、前者は特に潤滑性能に優れ、後者は冷却性能に優れる。切削加工時に発生する切削熱が問題となることが多い難切削金属の加工には水溶性切削液が用いられることが多い。
水溶性切削液には水溶性の潤滑成分を水溶液としたソリュブル型、油性潤滑成分を乳化分散させたエマルジョン型等があるが、いずれも人体及び環境への負荷が大きく、作業環境の悪化や廃液の問題が生じる。また、飛散の問題があるため、切削液の性能が十分に発揮される場はマシニングセンタなどの閉鎖系で加工可能な工作機に限られる。このため、航空機部品や自動車部品の組み立て現場では活躍の場が限られる。加えて、難切削金属と繊維強化プラスチックを組み合わせて使用する場合、繊維強化プラスチックに切削液が付着すると好ましくないため、切削液の使用は制約される。
本発明者らは、固体潤滑材を配合した水溶性樹脂組成物をシート状に成形し、被加工材となる難切削材のドリル入側又は抜け側に配することで上記シートの成分がドリル刃先に移着し、潤滑効果及び、工具の刃先保護効果が得られることを見出した(特許文献2参照)。しかしながら、難切削金属の孔あけ時に発生するバリや、繊維強化プラスチックの孔あけ時に発生するケバの抑制には未だ改善の余地がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、難切削材の切削加工、特に貫通孔あけ加工において、切削面端部において生じるバリ及び欠け、難切削材が繊維強化プラスチックである場合に切削面端部に生じる繊維の切れ残り及び層間剥離を低減させることのできる切削加工補助潤滑材、該切削加工補助潤滑材を用いた切削加工補助潤滑シート、及びそれらを用いた切削加工方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、フラーレンを配合することにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明をするに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕
フラーレンを含む、
切削加工補助潤滑材。
〔2〕
前記フラーレンがC60を含む、
〔1〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔3〕
カーボン(C)をさらに含む、
〔1〕又は〔2〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔4〕
重量平均分子量が5×104以上、1×106以下である高分子量化合物(A)と、
重量平均分子量が1×103以上、2×104以下である中分子量化合物(B)と、をさらに含む、
〔1〕~〔3〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔5〕
前記高分子量化合物(A)が、重量平均分子量が5×104以上、1×106以下の熱可塑性樹脂を含み、
前記中分子量化合物(B)が、重量平均分子量が1×103以上、2×104以下の熱可塑性樹脂を含む、
〔4〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔6〕
前記高分子量化合物(A)が、水溶性熱可塑性樹脂及び/又は非水溶性熱可塑性樹脂を含み、
前記水溶性熱可塑性樹脂が、ポリアルキレンオキサイド、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールのエステル化合物、ポリアルキレングリコールのエーテル化合物、水溶性ウレタン、ポリエーテル系水溶性樹脂、水溶性ポリエステル、ポリ(メタ)アクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、セルロースのエーテル化合物、セルロースのエステル化合物、及び変性ポリアミドからなる群より選ばれる1種以上であり、
前記非水溶性熱可塑性樹脂が、ウレタン系重合体、アクリル系重合体、酢酸ビニル系重合体、塩化ビニル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリオレフィン系重合体、ポリスチレン系樹脂、及びそれらの共重合体からなる群より選ばれる1種以上である、
〔4〕又は〔5〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔7〕
前記中分子量化合物(B)が、水溶性熱可塑性樹脂及び/又は非水溶性熱可塑性樹脂を含み、
前記水溶性熱可塑性樹脂が、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレンオキサイドのモノエーテル化合物、ポリアルキレンオキサイドのモノステアレート化合物、ポリアルキレンオキサイドからなる群より選ばれる1種以上である、
〔4〕~〔6〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔8〕
前記フラーレンの含有量が、該フラーレン、前記高分子量化合物(A)、前記中分子量化合物(B)、及び前記カーボン(C)の合計100質量部に対して、0.1~30質量部である、
〔4〕~〔7〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔9〕
〔1〕~〔8〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材からなる層を、少なくとも一部に設けてなる、
切削加工補助潤滑シート。
〔10〕
粘着層を少なくとも一部に設けてなる、
〔9〕に記載の切削加工補助潤滑シート。
〔11〕
前記粘着層にアクリル系重合体を含む、
〔10〕に記載の切削加工補助潤滑シート。
〔12〕
前記削加工補助潤滑材からなる層の厚さが、0.1~20mmである、
〔9〕~〔11〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑シート。
〔13〕
〔1〕~〔12〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材を、切削工具及び/又は被加工材料の被加工部分に接触させながら、前記切削工具により前記被加工材料を切削する切削加工工程を有する、
切削加工方法。
〔14〕
前記切削加工工程において、切削により貫通孔を形成する、
〔13〕に記載の切削加工方法。
〔15〕
前記被加工材料が、チタン合金、アルミ合金、超耐熱合金、ステンレス鋼、炭素繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック、及びこれらを含む複合材料からなる群より選ばれる1種以上である、
〔13〕又は〔14〕に記載の切削加工方法。
〔1〕
フラーレンを含む、
切削加工補助潤滑材。
〔2〕
前記フラーレンがC60を含む、
〔1〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔3〕
カーボン(C)をさらに含む、
〔1〕又は〔2〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔4〕
重量平均分子量が5×104以上、1×106以下である高分子量化合物(A)と、
重量平均分子量が1×103以上、2×104以下である中分子量化合物(B)と、をさらに含む、
〔1〕~〔3〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔5〕
前記高分子量化合物(A)が、重量平均分子量が5×104以上、1×106以下の熱可塑性樹脂を含み、
前記中分子量化合物(B)が、重量平均分子量が1×103以上、2×104以下の熱可塑性樹脂を含む、
〔4〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔6〕
前記高分子量化合物(A)が、水溶性熱可塑性樹脂及び/又は非水溶性熱可塑性樹脂を含み、
前記水溶性熱可塑性樹脂が、ポリアルキレンオキサイド、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールのエステル化合物、ポリアルキレングリコールのエーテル化合物、水溶性ウレタン、ポリエーテル系水溶性樹脂、水溶性ポリエステル、ポリ(メタ)アクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、セルロースのエーテル化合物、セルロースのエステル化合物、及び変性ポリアミドからなる群より選ばれる1種以上であり、
前記非水溶性熱可塑性樹脂が、ウレタン系重合体、アクリル系重合体、酢酸ビニル系重合体、塩化ビニル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリオレフィン系重合体、ポリスチレン系樹脂、及びそれらの共重合体からなる群より選ばれる1種以上である、
〔4〕又は〔5〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔7〕
前記中分子量化合物(B)が、水溶性熱可塑性樹脂及び/又は非水溶性熱可塑性樹脂を含み、
前記水溶性熱可塑性樹脂が、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレンオキサイドのモノエーテル化合物、ポリアルキレンオキサイドのモノステアレート化合物、ポリアルキレンオキサイドからなる群より選ばれる1種以上である、
〔4〕~〔6〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔8〕
前記フラーレンの含有量が、該フラーレン、前記高分子量化合物(A)、前記中分子量化合物(B)、及び前記カーボン(C)の合計100質量部に対して、0.1~30質量部である、
〔4〕~〔7〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔9〕
〔1〕~〔8〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材からなる層を、少なくとも一部に設けてなる、
切削加工補助潤滑シート。
〔10〕
粘着層を少なくとも一部に設けてなる、
〔9〕に記載の切削加工補助潤滑シート。
〔11〕
前記粘着層にアクリル系重合体を含む、
〔10〕に記載の切削加工補助潤滑シート。
〔12〕
前記削加工補助潤滑材からなる層の厚さが、0.1~20mmである、
〔9〕~〔11〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑シート。
〔13〕
〔1〕~〔12〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材を、切削工具及び/又は被加工材料の被加工部分に接触させながら、前記切削工具により前記被加工材料を切削する切削加工工程を有する、
切削加工方法。
〔14〕
前記切削加工工程において、切削により貫通孔を形成する、
〔13〕に記載の切削加工方法。
〔15〕
前記被加工材料が、チタン合金、アルミ合金、超耐熱合金、ステンレス鋼、炭素繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック、及びこれらを含む複合材料からなる群より選ばれる1種以上である、
〔13〕又は〔14〕に記載の切削加工方法。
本発明によれば、難切削材の切削加工、特に貫通孔あけ加工において、切削面端部において生じるバリ及び欠け、難切削材が繊維強化プラスチックである場合に切削面端部に生じる繊維の切れ残り及び層間剥離を低減させることのできる切削加工補助潤滑材、該切削加工補助潤滑材を用いた切削加工補助潤滑シート、及びそれらを用いた切削加工方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
〔切削加工補助潤滑材〕
本実施形態の切削加工補助潤滑材は、フラーレンを含有すること以外特に限定されないが、例えば、高分子材料と無機充填材とを含むものが挙げられる。具体的には、フラーレンと、水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂などの高分子材料と、カーボン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、モリブデン化合物などの無機充填材と、を含有する切削加工補助潤滑材が好ましく、フラーレンと、重量平均分子量が5×104以上、1×106である高分子量化合物(A)と、重量平均分子量が1×103以上、5×104以下である中分子量化合物(B)と、カーボン(C)と、を含有する切削加工補助潤滑材がより好ましい。このような切削加工補助潤滑材を用いることにより、切削工具への負荷をより低減させることができ、切削面端部にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離をより低減させることができる傾向にある。
本実施形態の切削加工補助潤滑材は、フラーレンを含有すること以外特に限定されないが、例えば、高分子材料と無機充填材とを含むものが挙げられる。具体的には、フラーレンと、水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂などの高分子材料と、カーボン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、モリブデン化合物などの無機充填材と、を含有する切削加工補助潤滑材が好ましく、フラーレンと、重量平均分子量が5×104以上、1×106である高分子量化合物(A)と、重量平均分子量が1×103以上、5×104以下である中分子量化合物(B)と、カーボン(C)と、を含有する切削加工補助潤滑材がより好ましい。このような切削加工補助潤滑材を用いることにより、切削工具への負荷をより低減させることができ、切削面端部にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離をより低減させることができる傾向にある。
切削加工補助潤滑材の形状は特に限定されないが、例えば、シート状の切削加工補助潤滑材、丸棒の形状や角棒の形状などのブロック状態の切削加工補助潤滑材、溶融状態の切削加工補助潤滑材等が挙げられる。このなかでも、シート状の態様が好ましい。
また、切削加工補助潤滑材は、フラーレンと高分子材料と無機充填材とを含む単層体であっても、フラーレンと高分子材料と無機充填材とを含む層と、他の層と、を備える積層体であってもよい。他の層としては、切削加工補助潤滑材と、被加工材料との密着性を向上させるための粘着層、切削加工補助潤滑材表面の擦り傷を防止するための保護層等が挙げられる。以下、切削加工補助潤滑材の構成について説明する。
(フラーレン)
本実施形態の切削加工補助潤滑材は、フラーレンを含む。フラーレンとしては、最も一般的なC60、C70、C72や、それ以上の炭素数により構成されているもの、又はこれらの混合物を用いることができる。これらフラーレンのうち、構造が球形に近いものが好適に用いられ、C60が最も好ましい。フラーレンは化学修飾されていないものの他、被加工物に対して腐食その他の劣化を生じさせない官能基により化学修飾されたものを用いることができる。このような官能基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、水酸基、アシル基、フェニル基、ベンジル基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基等が挙げられるがこれに限定されない。
本実施形態の切削加工補助潤滑材は、フラーレンを含む。フラーレンとしては、最も一般的なC60、C70、C72や、それ以上の炭素数により構成されているもの、又はこれらの混合物を用いることができる。これらフラーレンのうち、構造が球形に近いものが好適に用いられ、C60が最も好ましい。フラーレンは化学修飾されていないものの他、被加工物に対して腐食その他の劣化を生じさせない官能基により化学修飾されたものを用いることができる。このような官能基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、水酸基、アシル基、フェニル基、ベンジル基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基等が挙げられるがこれに限定されない。
また、フラーレンは粉体状の他、顆粒状、水又は有機溶媒とのスラリー状又は、樹脂と混錬してコンパウンド化したものを用いることができる。
フラーレンを用いることにより、切削加工時の摩擦熱が減少するとともに、バリが抑制される傾向にある。この理由は、特に限定されないが、五員環が六員環の炭素原子ネットワークに入ることによって球殻状に閉じている構造を有するフラーレンが摩擦係数を低減させ、固体潤滑剤として機能するためと考えられる。また、同様に、フラーレンによる潤滑性により、欠け、繊維の切れ残り、又は層間剥離についても抑制されるものと考えられる。なお、本実施形態においては、後述するカーボン(C)には、フラーレンは含まれないものとする。
フラーレンの二次平均粒子径は特に限定されないが、好ましくは1mm以下であり、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは50μm以下である。フラーレンの二次平均粒子径が上記範囲内であることにより、切削加工補助潤滑材へのフラーレンの分散性がより向上する傾向にある。また、フラーレンは分散性向上等を目的として種々のコーティングを施されたものを用いることができる。
なお、本実施形態においてフラーレン又はカーボン(C)の平均粒子径とは、メディアン径を指す。メディアン径とは、粒子径の累積分布曲線(個数基準)から得られる、その曲線で50%の高さとなる粒子直径(D50値)をいうものであり、例えば実施例に記載の方法により測定することができる。
本実施形態における切削加工補助潤滑材中のフラーレンの含有量は、フラーレン、後述する高分子量化合物(A)、後述する中分子量化合物(B)、及び後述するカーボン(C)の合計100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部であり、より好ましくは1~25質量部であり、さらに好ましくは15~20質量部である。切削加工補助潤滑材中のフラーレンの含有量が上記範囲内であることにより、切削加工時により効果的に潤滑効果が発揮され、被加工材の加工品質が向上する傾向にある。
(高分子量化合物(A))
高分子量化合物(A)は潤滑剤として機能することができ、切削加工補助潤滑材の潤滑性を向上させ、切削面端部にできるバリ、欠け、繊維の切れ残り、及び層間剥離を低減するという効果を発揮し得る。さらに、高分子量化合物(A)は成形剤としても機能することができ、切削加工補助潤滑材の成形性を向上させ、単層形成性(支持基材を用いることなく、それ自体で層(シート)を形成することが出来ること)という効果を発揮し得る。
高分子量化合物(A)は潤滑剤として機能することができ、切削加工補助潤滑材の潤滑性を向上させ、切削面端部にできるバリ、欠け、繊維の切れ残り、及び層間剥離を低減するという効果を発揮し得る。さらに、高分子量化合物(A)は成形剤としても機能することができ、切削加工補助潤滑材の成形性を向上させ、単層形成性(支持基材を用いることなく、それ自体で層(シート)を形成することが出来ること)という効果を発揮し得る。
高分子量化合物(A)としては、重量平均分子量が5×104以上、1×106以下であれば、特に限定されず、水溶性若しくは非水溶性の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられる。このなかでも、水溶性熱可塑性樹脂、非水溶性熱可塑性樹脂が好ましく、水溶性熱可塑性樹脂がより好ましい。水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、以下で説明する水溶性樹脂及び非水溶性樹脂が挙げられる。なお、「水溶性樹脂」とは、25℃、1気圧において、水100gに対し、1g以上溶解する高分子化合物をいう。高分子量化合物(A)は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
水溶性樹脂を用いた場合、水溶性樹脂が有する潤滑性によって、切削加工時の切削屑の排出性が向上する傾向にある。また、水溶性樹脂を用いることにより、切削加工補助潤滑材の表面硬度が適度な柔らかさとなるため、切削工具への負荷をさらに低減できる傾向にある。さらに、切削加工後に切削加工箇所に付着した樹脂成分を容易に除去することが可能である。
水溶性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド-プロピレンオキサイド共重合体等のポリアルキレンオキサイド;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール;ポリアルキレングリコールのエステル化合物;ポリアルキレングリコールのエーテル化合物;水溶性ウレタン;ポリエーテル系水溶性樹脂;水溶性ポリエステル;ポリ(メタ)アクリル酸ソーダ;ポリアクリルアミド;ポリビニルピロリドン;ポリビニルアルコール;エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロースのエーテル化合物;セルロースアセテート、セルロースプロピオネート等のセルロースのエステル化合物;変性ポリアミドが挙げられる。このなかでもポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリエーテル系水溶性樹脂が上記観点から好ましい。
非水溶性樹脂を用いた場合、水溶性樹脂を用いた場合と比較して、切削加工補助潤滑材の表面硬度が高くなる傾向にある。そのため、例えば、切削加工時の切削工具の食い付き性が向上し、設計通りの位置に切削部を形成することができ、さらに、切削加工補助潤滑材の剛性が向上し、ハンドリング性が向上する。
非水溶性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ウレタン系重合体;アクリル系重合体;酢酸ビニル系重合体;塩化ビニル系重合体;ポリエステル系重合体;ポリエチレンワックス等のポリオレフィン系重合体;スチレン単独重合体(GPPS)、スチレン-ブタジエン共重合体(HIPS)、スチレン-(メタ)アクリル酸共重合体(例えばMS樹脂)などで例示されるポリスチレン系樹脂;及びそれらの共重合体などが挙げられる。
高分子量化合物(A)の重量平均分子量は、5×104以上であり、好ましくは6×104以上であり、より好ましくは1×105以上であり、さらに好ましくは1.25×105以上である。また、高分子量化合物(A)の重量平均分子量は、1×106以下であり、好ましくは8×105以下であり、より好ましくは7×105以下であり、さらに好ましくは6×105以下である。高分子量化合物(A)の重量平均分子量が5×104以上であることにより、成形性がより向上する。また、高分子量化合物(A)の重量平均分子量が1×106以下であることにより、潤滑性がより向上する。なお、高分子量化合物(A)を2種以上用いる場合には、それぞれの化合物が、上記重量平均分子量を満たすことが好ましい。なお、本実施形態において、重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる(以下同様とする)。
切削加工補助潤滑材中の高分子量化合物(A)の含有量は、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、及びカーボン(C)の合計100質量部に対して、好ましくは10質量部以上であり、より好ましくは20質量部以上であり、さらに好ましくは25質量部以上であり、特に好ましくは30質量部以上である。また、切削加工補助潤滑材中の高分子量化合物(A)の含有量は、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、及びカーボン(C)の合計100質量部に対して、好ましくは60質量部以下であり、より好ましくは55質量部以下であり、さらに好ましくは50質量部以下である。
高分子量化合物(A)の含有量が10質量部以上であることにより、潤滑性がより向上する傾向にある。また、高分子量化合物(A)の含有量が60質量部以下であることにより、成形性がより向上する傾向にある。また、高分子量化合物(A)の含有量が上記範囲内であることにより、切削工具への負荷がより低減し、切削面端部にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離がより低減する傾向にある。特に、高分子量化合物(A)の含有量が20質量部以上であることにより、加工孔周辺にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離がより低減する傾向にある。
(中分子量化合物(B))
中分子量化合物(B)は潤滑剤として機能することができ、切削加工補助潤滑材の潤滑性を向上させ、切削面端部にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離を低減という効果を発揮し得る。中分子量化合物(B)としては、重量平均分子量が1×103以上、2×104以下であれば、特に限定されず、水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられる。このなかでも、水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂が好ましく、水溶性の熱可塑性樹脂がより好ましい。
中分子量化合物(B)は潤滑剤として機能することができ、切削加工補助潤滑材の潤滑性を向上させ、切削面端部にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離を低減という効果を発揮し得る。中分子量化合物(B)としては、重量平均分子量が1×103以上、2×104以下であれば、特に限定されず、水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられる。このなかでも、水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂が好ましく、水溶性の熱可塑性樹脂がより好ましい。
水溶性熱可塑性樹脂である中分子量化合物(B)としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコール;ポリエチレンオキサイドオレイルエーテル、ポリエチレンオキサイドセチルエーテル、ポリエチレンオキサイドステアリルエーテル、ポリエチレンオキサイドラウリルエーテル、ポリエチレンオキサイドノニルフェニルエーテル、ポリエチレンオキサイドオクチルフェニルエーテル等のポリアルキレンオキサイドのモノエーテル化合物;ポリエチレンオキサイドモノステアレート、ポリエチレンオキサイドソルビタンモノステアレート、ポリグリセリンモノステアレート等のポリアルキレンオキサイドのモノステアレート化合物;ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド-プロピレンオキサイド共重合体等のポリアルキレンオキサイドが挙げられる。この中でも、ポリエチレンオキサイドモノステアレートが好ましい。このような中分子量化合物(B)を用いることにより、潤滑性がより向上する傾向にある。中分子量化合物(B)は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
中分子量化合物(B)の重量平均分子量は、1×103以上であり、好ましくは1.25×103以上であり、より好ましくは1.5×103以上であり、さらに好ましくは2×103以上であり、よりさらに好ましくは2.5×103以上であり、特に好ましくは3×103以上である。また、中分子量化合物(B)の重量平均分子量は、2×104以下であり、好ましくは1.5×104以下であり、より好ましくは1.25×104以下であり、さらに好ましくは1×104以下であり、よりさらに好ましくは7.5×103以下であり、特に好ましくは5×103以下である。中分子量化合物(B)の重量平均分子量が1×103以上であることにより、成形性がより向上する。また、中分子量化合物(B)の重量平均分子量が2×104以下であることにより、潤滑性がより向上する。
切削加工補助潤滑材中の中分子量化合物(B)の含有量は、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、及びカーボン(C)の合計100質量部に対して、好ましくは10質量部以上であり、より好ましくは15質量部以上であり、さらに好ましくは20質量部以上である。また、切削加工補助潤滑材中の中分子量化合物(B)の含有量は、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、及びカーボン(C)の合計100質量部に対して、好ましくは75質量部以下であり、より好ましくは60質量部以下であり、さらに好ましくは45質量部以下であり、よりさらに好ましくは40質量部以下である。
中分子量化合物(B)の含有量が10質量部以上であることにより、潤滑性がより向上する傾向にある。また、中分子量化合物(B)の含有量が75質量部以下であることにより、成形性がより向上する傾向にある。また、中分子量化合物(B)の含有量が上記範囲内であることにより、切削工具への負荷がより低減し、切削面端部にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離がより低減する傾向にある。
また、分子量の異なる高分子量化合物(A)と中分子量化合物(B)を併用することにより、切削工具への負荷がより低減し、切削面端部にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離がより低減する傾向にある。
(カーボン(C))
カーボン(C)は固体潤滑剤として機能することができ、切削加工補助潤滑材の潤滑性を向上させ、切削工具の加工寿命を延ばす効果を発揮し得る。さらに、カーボン(C)は切削加工時の温度において、体積を有する固体状で存在するため、切削加工時の潤滑性を維持できる。カーボン(C)としては、特に限定されないが、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コロイド黒鉛、熱分解黒鉛、膨張化黒鉛、鱗片状黒鉛が挙げられる。この中でも、鱗片状のものが好ましい。カーボン(C)が鱗片状黒鉛を有することにより、摩耗低減性能がより向上する傾向にある。カーボン(C)は1種を単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
カーボン(C)は固体潤滑剤として機能することができ、切削加工補助潤滑材の潤滑性を向上させ、切削工具の加工寿命を延ばす効果を発揮し得る。さらに、カーボン(C)は切削加工時の温度において、体積を有する固体状で存在するため、切削加工時の潤滑性を維持できる。カーボン(C)としては、特に限定されないが、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コロイド黒鉛、熱分解黒鉛、膨張化黒鉛、鱗片状黒鉛が挙げられる。この中でも、鱗片状のものが好ましい。カーボン(C)が鱗片状黒鉛を有することにより、摩耗低減性能がより向上する傾向にある。カーボン(C)は1種を単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
切削加工補助潤滑材を用いた切削加工、特に、連続切削加工において、カーボン(C)は、切削工具の表面や溝、及び被加工材料の切削部の内側面に付着することで潤滑性を示す。その際、カーボン(C)は、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)に比べて、温度変化に伴う、体積及び硬度の変化が小さいため、切削加工を行う場合、切削工具や加工箇所の温度が上昇しても、一定の体積及び硬度を保つことができる。即ち、カーボン(C)は、切削加工を行う場合、例えば、切削工具と被加工材料との間に常在して潤滑性を高め、ベアリングのような効果を示すことができるので、切削工具の摩耗を抑制する効果がある。カーボン(C)は他の固体潤滑剤と比較して適度に高い硬度を有するため、上記ベアリング効果に優れ、潤滑性に優れる。結果として、切削工具への負荷がより低減し、切削面端部にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離がより低減する傾向にある。
カーボン(C)の平均粒子径は、好ましくは50μm以上であり、より好ましくは100μm以上であり、さらに好ましくは150μm以上であり、特に好ましくは200μm以上である。また、カーボン(C)の平均粒子径は、好ましくは1000μm以下であり、より好ましくは750μm以下であり、さらに好ましくは500μm以下であり、特に好ましくは300μm以下である。カーボン(C)の平均粒子径が50μm以上であることにより、潤滑性並びに成形性がより向上し、結果として、切削工具への負荷がより低減し、切削工具寿命が伸び、切削面端部にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離がより低減する傾向にある。
また、カーボン(C)の平均粒子径が100μm以上であることにより、潤滑性並びに成形性が更に向上し、結果として、ドリル寿命が更に伸び、加工孔周辺にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離が更に低減する傾向にある。また、カーボン(C)の平均粒子径が1000μm以下であることにより、切削工具の摩耗がより抑制される傾向にある。なお、カーボン(C)を2種以上含む場合には、それぞれの平均粒子径が上記範囲を満たせばよい。
切削加工補助潤滑材中のカーボン(C)の含有量は、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、及びカーボン(C)の合計100質量部に対して、好ましくは5質量部以上であり、より好ましくは15質量部以上であり、さらに好ましくは20質量部以上であり、特に好ましくは25質量部以上である。また、切削加工補助潤滑材中のカーボン(C)の含有量は、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、及びカーボン(C)の合計100質量部に対して、好ましくは70質量部以下であり、より好ましくは65質量部以下であり、さらに好ましくは60質量部以下である。カーボン(C)の含有量が5質量部以上であることにより、潤滑性がより向上する傾向にある。また、カーボン(C)の含有量が70質量部以下であることにより、成形性がより向上する傾向にある。また、カーボン(C)の含有量が上記範囲内であることにより、切削工具への負荷がより低減し、切削面端部にできるバリ、欠け、及び繊維の切れ残り、並びに層間剥離がより低減する傾向にある。
(その他の成分)
切削加工補助潤滑材は、必要に応じて、その他の成分を含んでもよい。その他の成分としては、潤滑性向上成分、形成性向上成分、可塑剤、柔軟剤、表面調整剤、レベリング剤、帯電防止剤、乳化剤、消泡剤、ワックス添加剤、カップリング剤、レオロジーコントロール剤、防腐剤、防黴剤、ハイドロキノン等の酸化防止剤、光安定剤、コハク酸等の核剤、有機フィラー、無機フィラー、固体潤滑剤、熱安定化剤、着色剤などが挙げられる。
切削加工補助潤滑材は、必要に応じて、その他の成分を含んでもよい。その他の成分としては、潤滑性向上成分、形成性向上成分、可塑剤、柔軟剤、表面調整剤、レベリング剤、帯電防止剤、乳化剤、消泡剤、ワックス添加剤、カップリング剤、レオロジーコントロール剤、防腐剤、防黴剤、ハイドロキノン等の酸化防止剤、光安定剤、コハク酸等の核剤、有機フィラー、無機フィラー、固体潤滑剤、熱安定化剤、着色剤などが挙げられる。
潤滑性向上成分としては、特に限定されないが、例えば、エチレンビスステアロアミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、メチレンビスステアリルアミドなどで例示されるアマイド系化合物;ラウリン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、オレイン酸などで例示される脂肪酸系化合物;ステアリン酸ブチル、オレイン酸ブチル、ラウリン酸グリコールなどで例示される脂肪酸エステル系化合物;流動パラフィン、などで例示される脂肪族炭化水素系化合物;オレイルアルコールなどで例示される高級脂肪族アルコールが挙げられ、これらのうち少なくとも1種を選択することができる。
形成性向上成分としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、熱硬化性ポリイミド が挙げられ、これらのうち少なくとも1種を選択することができる。
可塑剤、柔軟剤を含むことにより、被加工材料(例えば、CFRP)曲面に切削加工補助潤滑材を配置した際に、例えば、切削加工補助潤滑材への応力や歪みが軽減されることで、切削加工補助潤滑材の割れを抑制することができ、曲面追従性がより向上する傾向にある。可塑剤、柔軟剤としては、特に限定されないが、例えば、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、ポリエステル、リン酸エステル、クエン酸エステル、エポキシ化植物油、セバシン酸エステルなどが挙げられる。
フラーレン及びカーボン(C)以外の固体潤滑剤としては、特に限定されないが、例えば、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、モリブデン化合物、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどが挙げられる。
〔切削加工補助潤滑シート〕
本実施形態の切削加工補助潤滑シートは、上記切削加工補助潤滑材からなる層を、少なくとも一部に設けてなるものであれば、特に制限されず、例えば、シート状に成形された切削加工補助潤滑材の単層体や、シート状に成形された切削加工補助潤滑材と他の層との積層体が例示される。
本実施形態の切削加工補助潤滑シートは、上記切削加工補助潤滑材からなる層を、少なくとも一部に設けてなるものであれば、特に制限されず、例えば、シート状に成形された切削加工補助潤滑材の単層体や、シート状に成形された切削加工補助潤滑材と他の層との積層体が例示される。
(粘着層)
切削加工補助潤滑シートは、上記他の層として、被加工材料と接する面に粘着層を有していてもよい。粘着層を有することにより、切削加工補助潤滑材と被加工材料の密着性がより向上する傾向にある。
切削加工補助潤滑シートは、上記他の層として、被加工材料と接する面に粘着層を有していてもよい。粘着層を有することにより、切削加工補助潤滑材と被加工材料の密着性がより向上する傾向にある。
粘着層の構成成分は、特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂及び/又は熱硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては特に限定されないが、例えば、ウレタン系重合体、アクリル系重合体、酢酸ビニル系重合体、塩化ビニル系重合体、ポリエステル系重合体及びそれらの共重合体が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シアネート樹脂などの樹脂が挙げられる。このなかでも、被加工材料(例えば、CFRP)への糊残りがなく、常温にて容易に粘着できる特性が要求されることから、アクリル系重合体が好ましく、溶剤型アクリル粘着剤及びアクリルエマルジョン型粘着剤(水系)がより好ましい。
粘着層は、その他必要に応じて、粘着層の成分に酸化防止剤等の劣化防止剤、炭酸カルシウム、タルク、シリカ等の無機フィラーを含んでもよい。
切削加工後に被加工材料から切削加工補助潤滑材を除去した際、被加工材料に付着する切削加工補助潤滑材及び/又は粘着層の成分の量は、被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び被加工部分の面積1mm2当たり、好ましくは1.0×10-8g以下であり、より好ましくは5.0×10-9g以下である。被加工材料に付着する切削加工補助潤滑材及び/又は粘着層の成分の量の下限は、特に限定されないが、0が好ましい。ここでいう被加工部分とは、例えば、ドリル孔あけ加工の場合、加工孔の内部を指す。
(厚さ)
粘着層を除く切削加工補助潤滑材の厚さは、被加工材料を切削加工する際の切削方法、切断方法、切削加工する部分の面積や体積、切削加工する際に使用する切削工具の大きさ、繊維強化プラスチック(CFRP)の構成、その厚さなどによって適宜選択されるので、特に限定されない。このなかでも、切削加工補助潤滑シートにおける切削加工補助潤滑材からなる層の厚さは、好ましくは0.1mm以上であり、より好ましくは0.2mm以上であり、さらに好ましくは0.5mm以上である。また、切削加工補助潤滑材からなる層の厚さは、好ましくは20mm以下であり、より好ましくは10mm以下であり、さらに好ましくは5mm以下である。切削加工補助潤滑材からなる層の厚さが0.1mm以上であることにより、十分な切削応力低減が得られる傾向にある。また、切削加工補助潤滑材からなる層の厚さが20mm以下であることにより、切削加工を行う場合、切削工具への切削加工補助潤滑材の巻き付きが減少し、切削加工補助潤滑材における亀裂発生をより抑制できる傾向にある。
粘着層を除く切削加工補助潤滑材の厚さは、被加工材料を切削加工する際の切削方法、切断方法、切削加工する部分の面積や体積、切削加工する際に使用する切削工具の大きさ、繊維強化プラスチック(CFRP)の構成、その厚さなどによって適宜選択されるので、特に限定されない。このなかでも、切削加工補助潤滑シートにおける切削加工補助潤滑材からなる層の厚さは、好ましくは0.1mm以上であり、より好ましくは0.2mm以上であり、さらに好ましくは0.5mm以上である。また、切削加工補助潤滑材からなる層の厚さは、好ましくは20mm以下であり、より好ましくは10mm以下であり、さらに好ましくは5mm以下である。切削加工補助潤滑材からなる層の厚さが0.1mm以上であることにより、十分な切削応力低減が得られる傾向にある。また、切削加工補助潤滑材からなる層の厚さが20mm以下であることにより、切削加工を行う場合、切削工具への切削加工補助潤滑材の巻き付きが減少し、切削加工補助潤滑材における亀裂発生をより抑制できる傾向にある。
また、切削加工補助潤滑材に含まれる樹脂が切削粉のバインダーとなることを抑制でき、切削粉が切削部にとどまることを低減できる傾向にある。これにより、切削部内部の凹凸が拡大することを抑制できる傾向にある。つまり、切削加工補助潤滑材の組成と厚さとを適正化することで、潤滑性を向上させることができ、切削加工を行う場合、切削工具溝を通じた切削粉の排出を最適化できる。また、本発明の効果をより一層得るためには、切削加工補助潤滑材の総厚さを上述した範囲内で適宜制御することが好ましく、薄い切削加工補助潤滑材を複数枚重ねて使用することも可能である。
粘着層の厚さは特に限定されるものではなく、好ましくは0.01mm以上であり、より好ましくは0.05mm以上である。また、粘着層の厚さは、好ましくは5mm以下であり、より好ましくは2.5mm以下である。
切削加工補助潤滑材を構成する各層の厚さは、次のようにして測定する。まず、クロスセクションポリッシャー(日本電子データム株式会社製 CROSS-SECTION POLISHER SM-09010)、又はウルトラミクロトーム(Leica社製 EM UC7)を用いて切削加工補助潤滑材を切削加工補助潤滑材に対して垂直方向に切断する。次に、SEM(走査型電子顕微鏡、Scanning Electron Microscope、KEYENCE社製 VE-7800)を用いて、切断面に対して垂直方向から切断面を観察し、切削加工補助潤滑材を構成する各層の厚さを測定する。その際、1視野に対して、5箇所の厚さを測定し、その平均値を各層の厚さとする。
(切削加工補助潤滑材の製造方法)
切削加工補助潤滑材の製造方法としては、特に制限されるものではなく、高分子材料などの樹脂と充填材(例えば、無機充填材)とを含む樹脂組成物を、シートや、丸棒の形状や角棒の形状などのブロック状態に成形する従来公知の方法を広く利用することができる。例えば、フラーレン、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、及びカーボン(C)を、溶媒の存在下又は溶媒の非存在下で混合し、支持体に塗布、冷却、固化させてシートを形成し、その後、支持体を除去、剥離して切削加工補助潤滑材を得る方法;フラーレン、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、及びカーボン(C)を、溶媒存在下又は溶媒非存在下で混合し、シートの形状に押出成形して、必要に応じて延伸することにより切削加工補助潤滑材を得る方法などが挙げられる。
切削加工補助潤滑材の製造方法としては、特に制限されるものではなく、高分子材料などの樹脂と充填材(例えば、無機充填材)とを含む樹脂組成物を、シートや、丸棒の形状や角棒の形状などのブロック状態に成形する従来公知の方法を広く利用することができる。例えば、フラーレン、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、及びカーボン(C)を、溶媒の存在下又は溶媒の非存在下で混合し、支持体に塗布、冷却、固化させてシートを形成し、その後、支持体を除去、剥離して切削加工補助潤滑材を得る方法;フラーレン、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、及びカーボン(C)を、溶媒存在下又は溶媒非存在下で混合し、シートの形状に押出成形して、必要に応じて延伸することにより切削加工補助潤滑材を得る方法などが挙げられる。
切削加工補助潤滑材が前述した積層体(例えば、粘着層や保護層を有する切削加工補助潤滑シート)である場合、当該積層体を製造する方法としては、特に限定されないが、例えば、予め作製した層の少なくとも片面にもう一つの層を直接形成する方法や、予め作製した層ともう一つの層を、接着樹脂や熱によるラミネート法などで貼り合わせる方法などが挙げられる。
また、粘着層を切削加工補助潤滑材の表面に形成する方法としては、工業的に使用される公知の方法であれば、特に限定されない。具体的には、ロール法やカーテンコート法、スプレー噴出法などで粘着層を形成する方法や、ロールやT-ダイ押出機等を使用し、予め所望の厚さの粘着層を形成する方法などが例示される。該粘着層の厚さは、特に限定されるものではなく、被加工材料の曲率や切削加工補助潤滑材の構成により最適な厚さを、適宜、選択できる。
また、溶融状態の切削加工補助潤滑材を製造する場合には、樹脂と充填材とを混合して得られる樹脂組成物を切削加工補助潤滑材として用いるか、樹脂と充填材と溶媒とを混合して得られる樹脂組成物を切削加工補助潤滑材として用いる方法が挙げられる。
(被加工材料)
被加工材料としては、金属、繊維強化プラスチック、セラミックス、又はこれらを含む複合材料であれば特に限定されない。金属としては、鉄、アルミニウム、チタン等の他、チタン合金、アルミ合金、超耐熱合金、ステンレス鋼(SUS)、ジュラルミン、炭素鋼、工具鋼等の合金類が挙げられる。繊維強化プラスチックとしては、マトリックス樹脂と強化繊維により構成される複合材であれば特に限定されない。マトリックス樹脂としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂;ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)樹脂、PA(ポリアミド)樹脂、PP(ポリプロピレン)樹脂、PC(ポリカーボネート)樹脂、メチルメタアクリレート樹脂、ポリエチレン、アクリル、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。強化繊維としては、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維が挙げられる。また、強化繊維の形態としては、特に限定されないが、例えば、フィラメント、トウ、クロス、ブレード、チョップ、ミルドファイバー、フェルトマット、ペーパー、プリプレグ等が挙げられる。このような繊維強化プラスチックの具体例としては、特に限定されないが、例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、アラミド繊維強化プラスチック(AFRP)等の繊維強化プラスチック(FRP)が挙げられる。このなかでも、比較的に、引張り強さ、引張り弾性力が大きく、密度が小さい炭素繊維強化プラスチック(CFRP)が好ましい。繊維強化プラスチックは、その他必要に応じて、無機フィラーや有機フィラー等を含んでいてもよい。セラミックスとしては、アルミナ、石英、ジルコニア等の硬質酸化物の他、炭化ケイ素などの炭化物、窒化ケイ素、窒化ガリウム等の窒化物が挙げられる。また、セラミックスの形態としては特に限定されないが、単結晶、多結晶、粉末焼結体等が挙げられる。
被加工材料としては、金属、繊維強化プラスチック、セラミックス、又はこれらを含む複合材料であれば特に限定されない。金属としては、鉄、アルミニウム、チタン等の他、チタン合金、アルミ合金、超耐熱合金、ステンレス鋼(SUS)、ジュラルミン、炭素鋼、工具鋼等の合金類が挙げられる。繊維強化プラスチックとしては、マトリックス樹脂と強化繊維により構成される複合材であれば特に限定されない。マトリックス樹脂としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂;ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)樹脂、PA(ポリアミド)樹脂、PP(ポリプロピレン)樹脂、PC(ポリカーボネート)樹脂、メチルメタアクリレート樹脂、ポリエチレン、アクリル、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。強化繊維としては、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維が挙げられる。また、強化繊維の形態としては、特に限定されないが、例えば、フィラメント、トウ、クロス、ブレード、チョップ、ミルドファイバー、フェルトマット、ペーパー、プリプレグ等が挙げられる。このような繊維強化プラスチックの具体例としては、特に限定されないが、例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、アラミド繊維強化プラスチック(AFRP)等の繊維強化プラスチック(FRP)が挙げられる。このなかでも、比較的に、引張り強さ、引張り弾性力が大きく、密度が小さい炭素繊維強化プラスチック(CFRP)が好ましい。繊維強化プラスチックは、その他必要に応じて、無機フィラーや有機フィラー等を含んでいてもよい。セラミックスとしては、アルミナ、石英、ジルコニア等の硬質酸化物の他、炭化ケイ素などの炭化物、窒化ケイ素、窒化ガリウム等の窒化物が挙げられる。また、セラミックスの形態としては特に限定されないが、単結晶、多結晶、粉末焼結体等が挙げられる。
(工具刃先への潤滑材移着方法)
本実施形態の切削加工補助潤滑材を工具刃先へ移着する方法は特に限定されないが、粘着層が設けられたシート形状の切削加工補助潤滑材を被加工材の切削加工部へ密着させ、シートごと切削加工を行う方法が最も好ましい。なお、本明細書では、被加工材料と切削加工補助潤滑材とを固定するために用いる粘着性を有する化合物の層を粘着層と定義する。しかしながら、工具・切削の種類や被加工材の形状により、ブロック形状の切削加工補助潤滑材を予め加工に用いる工具で切削することで移着を行い、切削する方法、液状の切削加工補助潤滑材を被加工材の切削加工部へ塗布又は噴霧する方法等がより好ましい場合がありうる。
本実施形態の切削加工補助潤滑材を工具刃先へ移着する方法は特に限定されないが、粘着層が設けられたシート形状の切削加工補助潤滑材を被加工材の切削加工部へ密着させ、シートごと切削加工を行う方法が最も好ましい。なお、本明細書では、被加工材料と切削加工補助潤滑材とを固定するために用いる粘着性を有する化合物の層を粘着層と定義する。しかしながら、工具・切削の種類や被加工材の形状により、ブロック形状の切削加工補助潤滑材を予め加工に用いる工具で切削することで移着を行い、切削する方法、液状の切削加工補助潤滑材を被加工材の切削加工部へ塗布又は噴霧する方法等がより好ましい場合がありうる。
〔切削加工方法〕
本実施形態の切削加工方法は、切削加工補助潤滑材を、切削工具及び/又は被加工材料の被加工部分に接触させながら、切削工具により被加工材料を切削する切削加工工程を有するものであれば特に制限されず、例えば切削工具としてドリルを用いることにより、切削加工工程において、切削により貫通孔を形成する孔あけ加工などが含まれる。そのなかで、本実施形態の切削加工補助潤滑材がより効果を発揮する切削加工形態は孔あけ加工であるが、潤滑材の作用機序に鑑み、適用範囲はこれに限定されない。本実施形態の切削加工補助潤滑材の工具刃先への移着性を向上するという特質上、工具刃先への潤滑材供給が制限され、工具抜け側の加工品質不良を生じやすい、貫通深孔あけ加工に特に効果を発揮する。
本実施形態の切削加工方法は、切削加工補助潤滑材を、切削工具及び/又は被加工材料の被加工部分に接触させながら、切削工具により被加工材料を切削する切削加工工程を有するものであれば特に制限されず、例えば切削工具としてドリルを用いることにより、切削加工工程において、切削により貫通孔を形成する孔あけ加工などが含まれる。そのなかで、本実施形態の切削加工補助潤滑材がより効果を発揮する切削加工形態は孔あけ加工であるが、潤滑材の作用機序に鑑み、適用範囲はこれに限定されない。本実施形態の切削加工補助潤滑材の工具刃先への移着性を向上するという特質上、工具刃先への潤滑材供給が制限され、工具抜け側の加工品質不良を生じやすい、貫通深孔あけ加工に特に効果を発揮する。
本明細書で言う孔あけ加工はドリルによる貫通孔あけ加工の他、エンドミルによる止まり孔加工、長孔加工を含む繰り広げ孔加工、座付き孔加工、タップによるねじ切り加工及びこれらを組み合わせた加工を含むが、これらに限定されず、工具回転方向に対し垂直に被加工材へ切り込む加工を意味する。本実施形態の切削加工補助潤滑材は下孔あけ等の粗加工、リーマやボーリングなどの仕上げ加工の区別なく用いることができ、小径工具による孔あけ後に大径工具による孔あけを行う、ガイド孔あけ加工後に深孔あけ加工を行うといった、多段階孔あけ加工に用いることもできる。また、加工時には切り屑の排出を促すステップ加工、センタースルーエアーや、ミスト加工、エアブロー等公知の加工オプションを組み合わせることでより高い加工品質を得られる場合がある。工作機としては被加工材の材質及び形状、加工孔形状に応じて、ハンドドリル、ボール盤、フライス盤、NC旋盤、マシニングセンタ、五軸加工機等から適宜選択し、あるいは組み合わせて使用することができる。
本明細書で言う孔あけ加工以外の切削加工は切削工具を用いるものであれば特に限定されず、エンドミル、ルーターなどによるミーリング加工、正面フライス、平フライス、エンドミル等による平面フライス加工、丸鋸、砥石、エンドミル等を用いた切断加工、研削砥石を用いた研削加工、ラジアスエンドミル、ボールエンドミル等を用いた曲面加工、バイトによる旋削等が挙げられる。本実施形態の切削加工補助潤滑材は孔あけ加工以外の切削加工においても、粗加工、仕上げ加工、多段階加工の区別なく用いることができる。また、加工時には切り屑の排出を促すステップ加工、センタースルーエアーや、ミスト加工、エアブロー等公知の加工オプションを組み合わせることでより高い加工品質を得られる場合がある。工作機としては被加工材の材質、形状、加工孔形状に応じて、ハンドドリル、ボール盤、フライス盤、NC旋盤、マシニングセンタ、五軸加工機、丸鋸、砥石、研削盤等から適宜選択し、あるいは組み合わせて使用することができる。
(切削工具)
切削工具は特に限定されるものではないが、被加工材の材質及び形状、加工形状、工作機の種類に応じて適宜選択する。工具の母材質は高速度鋼、超硬合金、多結晶窒化ホウ素焼結体等が用いられる。また、切削工具としてはノンコート工具の他に種々のコーテッド工具を用いた場合も本実施形態の切削加工補助潤滑材の効果が得られる。工具のコーティング種としては、ダイヤモンドコート、チタンナイトライドコート、ダイヤモンドライクカーボンコート、セラミックコート等が挙げられる。
切削工具は特に限定されるものではないが、被加工材の材質及び形状、加工形状、工作機の種類に応じて適宜選択する。工具の母材質は高速度鋼、超硬合金、多結晶窒化ホウ素焼結体等が用いられる。また、切削工具としてはノンコート工具の他に種々のコーテッド工具を用いた場合も本実施形態の切削加工補助潤滑材の効果が得られる。工具のコーティング種としては、ダイヤモンドコート、チタンナイトライドコート、ダイヤモンドライクカーボンコート、セラミックコート等が挙げられる。
以下、実施例及び比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。なお、下記の実施例は本発明の実施形態の一例を示したに過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1、切削加工補助潤滑シートの作製)
フラーレンとして、C60を含む混合フラーレン(nanоm mix ST、フロンティアカーボン株式会社製、二次平均粒子径=100μm)2000質量部、高分子量化合物(A)として、ポリエチレンオキサイド(アルコックスE-45、明成化学工業株式会社製、重量平均分子量=5.6×105)1500質量部、及び、ポリエチレンオキサイド-ポリプロピレンオキサイド共重合体(アルコックスEP-1010N、明成化学工業株式会社製、重量平均分子量=1.0×105)2500質量部、中分子量化合物(B)として、ポリエチレンオキサイドモノステアレート(ノニオンS-40、日油株式会社製、重量平均分子量=3.5×103)2500質量部、及びカーボン(C)として、黒鉛(XD100、伊藤黒鉛工業株式会社、平均粒子径=250μm、鱗片状)3500質量部を、核剤としてコハク酸150質量部、酸化防止剤としてハイドロキノン30質量部を、1軸押出機を使用して、温度140℃で押出機にて成形することにより、厚さ1.0mm、大きさ80mm×280mmのシートを作製した。また、厚さ0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面をこのシートの片面に貼り付けて、切削加工補助潤滑シートを作製した。
フラーレンとして、C60を含む混合フラーレン(nanоm mix ST、フロンティアカーボン株式会社製、二次平均粒子径=100μm)2000質量部、高分子量化合物(A)として、ポリエチレンオキサイド(アルコックスE-45、明成化学工業株式会社製、重量平均分子量=5.6×105)1500質量部、及び、ポリエチレンオキサイド-ポリプロピレンオキサイド共重合体(アルコックスEP-1010N、明成化学工業株式会社製、重量平均分子量=1.0×105)2500質量部、中分子量化合物(B)として、ポリエチレンオキサイドモノステアレート(ノニオンS-40、日油株式会社製、重量平均分子量=3.5×103)2500質量部、及びカーボン(C)として、黒鉛(XD100、伊藤黒鉛工業株式会社、平均粒子径=250μm、鱗片状)3500質量部を、核剤としてコハク酸150質量部、酸化防止剤としてハイドロキノン30質量部を、1軸押出機を使用して、温度140℃で押出機にて成形することにより、厚さ1.0mm、大きさ80mm×280mmのシートを作製した。また、厚さ0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面をこのシートの片面に貼り付けて、切削加工補助潤滑シートを作製した。
なお、フラーレン及びカーボン(C)の平均粒子径(メディアン径)は、カーボンをヘキサメタりん酸溶液とトリトン数滴からなる溶液に分散させ、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて、投影したカーボンの粒子それぞれの最大長さを測定する。そして、粒子径の累積分布曲線(個数基準)を算出する。その累積分布曲線(個数基準)において50%の高さとなる粒子直径を平均粒子径とした。
また、高分子量化合物(A)及び中分子量化合物(B)の重量平均分子量は、高分子量化合物(A)及び中分子量化合物(B)を0.05質量%の食塩水に溶解、分散させ、GPC(Gel Permeation Chromatography)カラムを備えた液体クロマトグラフィーを用いて、ポリエチレングリコールを標準物質として測定し、相対平均分子量として算出した。
(チタン合金孔あけ加工)
作製した切削加工補助潤滑シートを、被加工材料である幅280mm×奥行80mm、厚さ20mmのチタン合金板(Ti-6Al-4V)の片面全面に貼り付けた。続いて、上記チタン合金板を、切削加工補助潤滑シートが貼られた面を上側にして、マシニングセンタ(ヤマザキマザック株式会社製 立型マシニングセンタ「VCN-535C」)に備え付けたマシンバイスにチタン合金板の下側(ドリル抜け側)がフリーになるよう前後から把持し固定した。続いて、刃径6mmφのコーテッド超硬ドリル(オーエスジー株式会社製 超硬SUSドリル「ADO-SUS 3D 6」)をツールホルダに把持し、周速20m/min、回転あたり送り0.10mm/rev(孔深さ18~20mmの範囲では回転あたり送り0.020mm/rev)、の切削条件で、斜め45°上方より切削点に向けてエアブローしながら25孔連続で貫通孔あけを行った。
作製した切削加工補助潤滑シートを、被加工材料である幅280mm×奥行80mm、厚さ20mmのチタン合金板(Ti-6Al-4V)の片面全面に貼り付けた。続いて、上記チタン合金板を、切削加工補助潤滑シートが貼られた面を上側にして、マシニングセンタ(ヤマザキマザック株式会社製 立型マシニングセンタ「VCN-535C」)に備え付けたマシンバイスにチタン合金板の下側(ドリル抜け側)がフリーになるよう前後から把持し固定した。続いて、刃径6mmφのコーテッド超硬ドリル(オーエスジー株式会社製 超硬SUSドリル「ADO-SUS 3D 6」)をツールホルダに把持し、周速20m/min、回転あたり送り0.10mm/rev(孔深さ18~20mmの範囲では回転あたり送り0.020mm/rev)、の切削条件で、斜め45°上方より切削点に向けてエアブローしながら25孔連続で貫通孔あけを行った。
(チタン合金裏バリ高さ測定)
孔あけ後のチタン合金板のドリル抜け側バリ高さ測定は以下の方法で行った。光学顕微鏡にてチタン合金板のドリル抜け側の加工端部を倍率40倍で撮影した。続いて画像処理により板表面の平均高さと加工端部の凸部(裏バリの頂点)の高さを求め、その差分を裏バリ高さとして算出した。裏バリ高さの測定点は各孔8点とし、8点の裏バリ高さの平均値を各孔の「8点平均裏バリ高さ」とした。また、1、5、10、15、20及び25孔目の平均裏バリ高さの平均値を「6孔平均裏バリ高さ」とした。実施例1における6孔平均裏バリ高さは88μmであった。
孔あけ後のチタン合金板のドリル抜け側バリ高さ測定は以下の方法で行った。光学顕微鏡にてチタン合金板のドリル抜け側の加工端部を倍率40倍で撮影した。続いて画像処理により板表面の平均高さと加工端部の凸部(裏バリの頂点)の高さを求め、その差分を裏バリ高さとして算出した。裏バリ高さの測定点は各孔8点とし、8点の裏バリ高さの平均値を各孔の「8点平均裏バリ高さ」とした。また、1、5、10、15、20及び25孔目の平均裏バリ高さの平均値を「6孔平均裏バリ高さ」とした。実施例1における6孔平均裏バリ高さは88μmであった。
(比較例1)
フラーレンを用いないこと以外は実施例1と同様に切削加工補助潤滑シートを作製し、チタン合金板の孔あけ加工を行い、8点平均裏バリ高さ及び6孔平均裏バリ高さを測定した。比較例1における6孔平均裏バリ高さは97μmであった。
フラーレンを用いないこと以外は実施例1と同様に切削加工補助潤滑シートを作製し、チタン合金板の孔あけ加工を行い、8点平均裏バリ高さ及び6孔平均裏バリ高さを測定した。比較例1における6孔平均裏バリ高さは97μmであった。
(比較例2)
樹脂組成を表1記載の通りとした他は実施例1と同様に切削加工補助潤滑シートを作製し、チタン合金板の孔あけ加工を行い、8点平均裏バリ高さ及び6孔平均裏バリ高さを測定した。比較例2における6孔平均裏バリ高さは186μmであった。
樹脂組成を表1記載の通りとした他は実施例1と同様に切削加工補助潤滑シートを作製し、チタン合金板の孔あけ加工を行い、8点平均裏バリ高さ及び6孔平均裏バリ高さを測定した。比較例2における6孔平均裏バリ高さは186μmであった。
上記の結果から、難切削材の切削加工時に、フラーレンを配合した切削加工補助潤滑シートを用いることにより高い切削品質が得られることが示された。
本出願は、2017年4月25日に日本国特許庁へ出願された日本特許出願(特願2017-085817)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明の切削加工補助潤滑材は、被加工材料、特に難切削材の切削加工において、その加工品質を向上させ、加工コストを低下させるものとして、産業上の利用可能性を有する。
Claims (15)
- フラーレンを含む、
切削加工補助潤滑材。 - 前記フラーレンがC60を含む、
請求項1に記載の切削加工補助潤滑材。 - カーボン(C)をさらに含む、
請求項1又は2に記載の切削加工補助潤滑材。 - 重量平均分子量が5×104以上、1×106以下である高分子量化合物(A)と、
重量平均分子量が1×103以上、2×104以下である中分子量化合物(B)と、をさらに含む、
請求項1~3のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。 - 前記高分子量化合物(A)が、重量平均分子量が5×104以上、1×106以下の熱可塑性樹脂を含み、
前記中分子量化合物(B)が、重量平均分子量が1×103以上、2×104以下の熱可塑性樹脂を含む、
請求項4に記載の切削加工補助潤滑材。 - 前記高分子量化合物(A)が、水溶性熱可塑性樹脂及び/又は非水溶性熱可塑性樹脂を含み、
前記水溶性熱可塑性樹脂が、ポリアルキレンオキサイド、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールのエステル化合物、ポリアルキレングリコールのエーテル化合物、水溶性ウレタン、ポリエーテル系水溶性樹脂、水溶性ポリエステル、ポリ(メタ)アクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、セルロースのエーテル化合物、セルロースのエステル化合物、及び変性ポリアミドからなる群より選ばれる1種以上であり、
前記非水溶性熱可塑性樹脂が、ウレタン系重合体、アクリル系重合体、酢酸ビニル系重合体、塩化ビニル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリオレフィン系重合体、ポリスチレン系樹脂、及びそれらの共重合体からなる群より選ばれる1種以上である、
請求項4又は5に記載の切削加工補助潤滑材。 - 前記中分子量化合物(B)が、水溶性熱可塑性樹脂及び/又は非水溶性熱可塑性樹脂を含み、
前記水溶性熱可塑性樹脂が、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレンオキサイドのモノエーテル化合物、ポリアルキレンオキサイドのモノステアレート化合物、ポリアルキレンオキサイド化合物からなる群より選ばれる1種以上である、
請求項4~6のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。 - 前記フラーレンの含有量が、該フラーレン、前記高分子量化合物(A)、前記中分子量化合物(B)、及び前記カーボン(C)の合計100質量部に対して、0.1~30質量部である、
請求項4~7のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。 - 請求項1~8のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材からなる層を、少なくとも一部に設けてなる、
切削加工補助潤滑シート。 - 粘着層を少なくとも一部に設けてなる、
請求項9に記載の切削加工補助潤滑シート。 - 前記粘着層にアクリル系重合体を含む、
請求項10に記載の切削加工補助潤滑シート。 - 前記削加工補助潤滑材からなる層の厚さが、0.1~20mmである、
請求項9~11のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑シート。 - 請求項1~12のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材を、切削工具及び/又は被加工材料の被加工部分に接触させながら、前記切削工具により前記被加工材料を切削する切削加工工程を有する、
切削加工方法。 - 前記切削加工工程において、切削により貫通孔を形成する、
請求項13に記載の切削加工方法。 - 前記被加工材料が、チタン合金、アルミ合金、超耐熱合金、ステンレス鋼、炭素繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック、及びこれらを含む複合材料からなる群より選ばれる1種以上である、
請求項13又は14に記載の切削加工方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019514463A JP7094495B2 (ja) | 2017-04-25 | 2018-04-20 | 切削加工補助潤滑材、切削加工補助潤滑シート、及びそれらを用いた切削加工方法 |
| EP18792223.2A EP3617296B1 (en) | 2017-04-25 | 2018-04-20 | Lubricant material for assisting machining process, lubricant sheet for assisting machining process, and machining method using the same |
| US16/607,265 US11214748B2 (en) | 2017-04-25 | 2018-04-20 | Lubricant material for assisting machining process, lubricant sheet for assisting machining process, and machining method using the same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017085817 | 2017-04-25 | ||
| JP2017-085817 | 2017-04-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018198965A1 true WO2018198965A1 (ja) | 2018-11-01 |
Family
ID=63919701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/016291 Ceased WO2018198965A1 (ja) | 2017-04-25 | 2018-04-20 | 切削加工補助潤滑材、切削加工補助潤滑シート、及びそれらを用いた切削加工方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11214748B2 (ja) |
| EP (1) | EP3617296B1 (ja) |
| JP (1) | JP7094495B2 (ja) |
| TW (1) | TW201842173A (ja) |
| WO (1) | WO2018198965A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022224773A1 (ja) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 金属切削加工補助材及び切削加工方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11819930B2 (en) | 2016-11-14 | 2023-11-21 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Material for built-up edge formation and built-up edge formation method |
| EP3633014A4 (en) * | 2017-05-25 | 2020-06-10 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | CUTTING SUPPORT LUBRICATION MATERIAL, CUTTING SUPPORT LUBRICANT AND CUTTING METHOD |
| WO2020218386A1 (ja) * | 2019-04-24 | 2020-10-29 | 昭和電工株式会社 | 潤滑油組成物、その製造方法及び真空装置 |
| WO2020218391A1 (ja) | 2019-04-24 | 2020-10-29 | 昭和電工株式会社 | 潤滑油組成物の製造方法及び潤滑油組成物 |
| US11932820B2 (en) | 2019-04-24 | 2024-03-19 | Resonac Corporation | Lubricating oil composition and method for producing lubricating oil composition |
| CN114317089B (zh) * | 2021-12-17 | 2022-11-11 | 厦门福纳新材料科技有限公司 | 富勒烯基的电火花线切割水溶性复合工作液及制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004331737A (ja) * | 2003-05-02 | 2004-11-25 | Inr Kenkyusho:Kk | 加工用流体 |
| JP2007314621A (ja) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Cosmo Sekiyu Lubricants Kk | フラーレン含有潤滑油組成物 |
| JP2009173814A (ja) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Yushiro Chem Ind Co Ltd | 水系潤滑剤組成物及び加工方法 |
| JP2012210689A (ja) | 2011-03-31 | 2012-11-01 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 繊維強化型複合材料の加工方法及びその工具 |
| JP2015129219A (ja) * | 2014-01-07 | 2015-07-16 | 昭和電工株式会社 | フラーレン含有溶液および潤滑剤 |
| CN106090001A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-11-09 | 江苏大学 | 一种多元复合织构导向滑动摩擦副、加工方法及其用途 |
| WO2017022822A1 (ja) | 2015-08-06 | 2017-02-09 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 切削加工補助潤滑材及び切削加工方法 |
| JP2017085817A (ja) | 2015-10-29 | 2017-05-18 | 株式会社豊田自動織機 | 電力変換装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5060672A (ja) * | 1973-09-29 | 1975-05-24 | ||
| US20050003169A1 (en) | 2003-01-28 | 2005-01-06 | Nobuyuki Ikeguchi | Lubricant sheet for drilling and method of drilling |
| US7879778B2 (en) * | 2006-06-27 | 2011-02-01 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Synthetic phenolic ether lubricant base stocks and lubricating oils comprising such base stocks mixed with co-base stocks and/or additives |
| JP5662726B2 (ja) * | 2009-09-28 | 2015-02-04 | 富士フイルム株式会社 | 複合アルコールエステル組成物及びその製造方法、並びにその用途 |
| RU2598753C2 (ru) * | 2012-03-09 | 2016-09-27 | Мицубиси Гэс Кемикал Компани, Инк. | Трафарет для высверливания отверстий |
| MY175750A (en) * | 2012-11-27 | 2020-07-08 | Nippon Quaker Chemical Ltd | A water-soluble metal working oil composition, a method of grinding a metal and a ground product |
| CN103396865B (zh) * | 2013-07-27 | 2015-05-20 | 广东三和化工科技有限公司 | 一种环境友好高抗磨润滑油及其制备方法 |
-
2018
- 2018-04-20 WO PCT/JP2018/016291 patent/WO2018198965A1/ja not_active Ceased
- 2018-04-20 JP JP2019514463A patent/JP7094495B2/ja active Active
- 2018-04-20 EP EP18792223.2A patent/EP3617296B1/en active Active
- 2018-04-20 US US16/607,265 patent/US11214748B2/en active Active
- 2018-04-24 TW TW107113784A patent/TW201842173A/zh unknown
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004331737A (ja) * | 2003-05-02 | 2004-11-25 | Inr Kenkyusho:Kk | 加工用流体 |
| JP2007314621A (ja) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Cosmo Sekiyu Lubricants Kk | フラーレン含有潤滑油組成物 |
| JP2009173814A (ja) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Yushiro Chem Ind Co Ltd | 水系潤滑剤組成物及び加工方法 |
| JP2012210689A (ja) | 2011-03-31 | 2012-11-01 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 繊維強化型複合材料の加工方法及びその工具 |
| JP2015129219A (ja) * | 2014-01-07 | 2015-07-16 | 昭和電工株式会社 | フラーレン含有溶液および潤滑剤 |
| WO2017022822A1 (ja) | 2015-08-06 | 2017-02-09 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 切削加工補助潤滑材及び切削加工方法 |
| JP2017085817A (ja) | 2015-10-29 | 2017-05-18 | 株式会社豊田自動織機 | 電力変換装置 |
| CN106090001A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-11-09 | 江苏大学 | 一种多元复合织构导向滑动摩擦副、加工方法及其用途 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| See also references of EP3617296A4 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022224773A1 (ja) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 金属切削加工補助材及び切削加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7094495B2 (ja) | 2022-07-04 |
| JPWO2018198965A1 (ja) | 2020-02-27 |
| EP3617296B1 (en) | 2022-06-08 |
| EP3617296A1 (en) | 2020-03-04 |
| US11214748B2 (en) | 2022-01-04 |
| TW201842173A (zh) | 2018-12-01 |
| EP3617296A4 (en) | 2020-05-27 |
| US20200299601A1 (en) | 2020-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6533552B2 (ja) | 繊維強化複合材又は金属の切削加工用エントリーシート及び該切削加工方法 | |
| JP7094495B2 (ja) | 切削加工補助潤滑材、切削加工補助潤滑シート、及びそれらを用いた切削加工方法 | |
| KR101983936B1 (ko) | 절삭 가공 보조 윤활재 및 절삭 가공 방법 | |
| JP7057901B2 (ja) | 切削加工補助潤滑材、切削加工補助潤滑シート、及び切削加工方法 | |
| JP2019055444A (ja) | 金属のフライス加工方法 | |
| JP6424970B2 (ja) | ドリルビット及び孔形成方法 | |
| EP3417968B1 (en) | Cutting method and manufacturing method for cut object | |
| JP7029113B2 (ja) | 構成刃先形成用部材及び構成刃先形成方法 | |
| JP6425194B2 (ja) | ドリルビット及び孔形成方法 | |
| JP6504524B2 (ja) | 金属の切削加工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18792223 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2019514463 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2018792223 Country of ref document: EP Effective date: 20191125 |