CN107922867A - 切削加工辅助润滑材料和切削加工方法 - Google Patents

切削加工辅助润滑材料和切削加工方法 Download PDF

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Abstract

一种切削加工辅助润滑材料,其含有:重均分子量为5×104以上且1×106以下的高分子量化合物(A);重均分子量为1×103以上且低于5×104的中分子量化合物(B);和,平均粒径为100μm以上的碳(C)。

Description

切削加工辅助润滑材料和切削加工方法
技术领域
本发明涉及切削加工辅助润滑材料和切削加工方法。
背景技术
以纤维增强塑料(FRP:Fiber Reinforced Plastics)为代表的纤维增强复合材料、其中碳纤维增强塑料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)与玻璃纤维增强塑料(GFRP:Glass Fiber Reinforced Plastics)、芳族聚酰胺纤维增强塑料(AFRP)、不锈钢材(SUS)相比,拉伸强度、拉伸弹力大,密度小,因此,近年来,有大多用作航空器、车辆的外板等的倾向。此处,CFRP是指,层叠碳纤维中浸渗有基质树脂的预浸料1张或2张以上,进行加热成型或加热加压成型而成的塑料。由该CFRP形成的构件使用螺栓、铆钉等紧固要素固定于结构体。因此,将CFRP固定于航空器部件等结构体时,需要切削加工,其中,需要将用于通过紧固要素的孔大量开设于CFRP的切削加工。
CFRP的切削加工中,为了得到高品质的孔,已经提出了几个技术。例如可以举出:使工具的形状、例如钻头的前刀面的曲率、前端角阶段性地变更等方法(例如参照专利文献1)。
另外,航空器的机体结构用材料(结构材料)的主体是金属材料,大部分被铝合金占据。另外,机体结构中,在可能成为更高温的部位、例如喷气尾气部位、补燃器周边使用有作为耐热合金的钛合金、不锈钢等。进而,将来航空器的高速化推进时,通过气动加热,对于以往的铝合金,强度会降低。因此,今后,可以预见作为机体结构的主体,更硬的钛合金、不锈钢作为结构材料使用。这些构成航空器的机体的结构材料中,为了将金属材料彼此、或金属材料与CFRP等其他材质的结构材料用螺栓紧固,需要利用钻头进行开孔加工。
这些金属的开孔加工中,已经提出了几个技术。例如,钛合金材为难削材料,因此,钻头寿命非常短。面对这样的课题,列举了:喷雾切削油剂并进行加工的方法;通过变更钻头的形状从而降低对钻头的负荷、避免钻头的寿命降低的方法(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-210689号公报
专利文献2:日本特开2006-150557号公报
发明内容
发明要解决的问题
对纤维增强复合材料的切削加工通常使用钻头而进行。对于利用一般的钻头的开孔,钻头寿命极端短,随着加工孔数增多,钻头的刃上产生磨耗,加工孔的品质降低。具体而言,加工的孔的内径容易变小,钻头贯通的出口部中容易产生碳纤维的切断残留物(是形成纤维增强复合材料的纤维的一部分不切断而以切断残留物的形式残留于加工孔的周围的现象),也容易发生形成纤维增强复合材料的预浸料的层叠间的剥离(以下,称为“层间剥离”)。进而,由于钻头的刃的磨耗而加工孔的内径变得不均匀,以加工孔的凹凸为起点有时产生层间剥离。这样的现象认识为重大缺陷。如此,源自钻头的刃的磨耗而加工孔中产生品质上的问题的可能性高。针对于此,使用航空器用的CFRP的结构体的制造等中,特别是要求高品质的切削加工,解决上述纤维的切断残留物、层间剥离等问题变得极其重要。
CFRP的切削加工中,切削工具的磨耗推进,切削阻力越变大,越容易发生加工孔的品质问题。特别是高强度的航空器用途的CFRP等中,碳纤维以高密度存在,因此,钻头摩擦碳纤维的频率增加,切削工具的磨耗更快地进行。作为对策,加快工具更换以维持孔品质,工具成本在加工成本中所占的比例变高是现状。
这一点,如专利文献1中记载那样,从工具方面对难以切削加工的纤维增强复合材料(例如CFRP)的加工性改良进行了研究,但其效果是不充分的。
进而,通常,对金属的切削加工使用钻头来进行,但即使使用金属专用的钻头,钻头寿命也短,使用一般的钻头的情况下,钻头寿命极端短。另外,随着加工孔数逐渐增加,钻头的刃上产生磨耗,加工孔的品质降低。具体而言,加工的孔的内径容易变小,钻头贯通的出口部中也容易产生毛刺。进而,由于钻头的磨耗而螺栓紧固的金属材料与CFRP等其他材质的结构材料之间产生间隙,在这些结构材料间产生浮起、或加工屑有时进入至产生的间隙。这样的现象认识为重大缺陷。如此,源自钻头的刃的磨耗而在加工孔中产生品质上的问题的可能性高。这样的情况下,使用航空器用的钛合金材的结构体的制造等中,特别是要求高品质的开孔加工,解决上述钻头寿命、金属材料与不同种结构材料之间产生的浮起等问题变得极其重要。
另外,使用钻头进行金属的开孔加工时,旋转的钻头与金属间产生摩擦热,加工孔周边的温度局部上升。因此,加工孔数多的情况下,随着加工孔数增加,钻头和作为被加工材料的金属中储热。导热率低的金属的情况下,热释放是不充分的,因此,加工孔周边的温度上升。此时,金属的温度升高时,金属会软化,因此,使得加工孔的钻头贯通的出口部中产生毛刺。另外,金属的加工屑利用加工热而熔接于钻头,对钻头施加过剩的负荷,加工装置也有时停止。如此,源自开孔加工时的储热而加工孔中产生品质上的问题的可能性高。这样的情况下,使用航空器用的钛合金材的结构体的制造等中,特别是要求高品质的开孔加工,解决关于上述毛刺的问题变得极重要。
为了防止这样的加工部位和钻头的储热,以往,进行了使用切削油等的湿式加工。然而,湿式加工的情况下,切削加工结束时需要清洗工序。进而,油分残留于加工孔周边、内部的情况下,有以贯通孔紧固时的紧固工具即螺钉的劣化、紧固部中产生松弛的可能性,这些不良情况有导致致命的事故的担心。
这一点,如专利文献2中记载那样,难以开孔加工的金属的加工性改良从切削工具、切削加工方法的方面进行了研究,但其效果是不充分的。
另外,以往的加工方法中,随着孔的直径和所使用的钻头头(drill bit)的直径变大,与小孔的孔形成加工相比,钻头容易磨耗,产生钻头贯通的入口部或出口部(以下,归纳也称为“切削部周边”)中容易产生毛刺、缺口、或纤维的切断残留物的问题。这是由于,钻头头的直径大,从而以切削加工去除的被加工材料的体积变大,对钻头头的负荷变大。
进而,以往的加工方法中,随着被加工材料的厚度变厚,与厚度薄的被加工材料的加工相比,切削工具容易磨耗,产生切削工具贯通的入口部或出口部(以下,归纳也称为“切削部周边”)中容易产生毛刺、缺口、或纤维的切断残留物的问题。这是由于,被加工材料厚,从而以切削加工去除的被加工材料的体积变大,对切削工具的负荷变大。
本发明是鉴于上述问题而作出的,其目的在于,提供:被加工材料的切削加工(特别是具有曲面的难削材料的切削加工、形成直径大的孔的难削材料的切削加工、厚的难削材料的切削加工)中能降低对切削工具的负荷、能降低在切削部周边产生的缺口、毛刺、或纤维的切断残留物的切削加工辅助润滑材料;和,使用该切削加工辅助润滑材料的切削加工方法。需要说明的是,“难削材料”是指,纤维增强复合材料、难削金属材料、或纤维增强复合材料与难削金属材料的复合材料。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究。其结果发现:如果为包含高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和具有规定平均粒径的碳(C)的切削加工辅助润滑材料,则可以解决上述课题,得到了本发明。
即,本发明如以下所述。
[1]
一种切削加工辅助润滑材料,其含有:
重均分子量为5×104以上且1×106以下的高分子量化合物(A);
重均分子量为1×103以上且低于5×104的中分子量化合物(B);和,
平均粒径为100μm以上的碳(C)。
[2]
根据[1]所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述切削加工辅助润滑材料用于具备如下切削加工工序的切削加工方法:边使切削加工辅助润滑材料与切削工具和/或被加工材料的被加工部分接触,边利用所述切削工具切削所述被加工材料。
[3]
根据[1]或[2]所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述碳(C)的形状为鳞片状。
[4]
根据[1]~[3]中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述高分子量化合物(A)为重均分子量5×104以上且1×106以下的热塑性树脂,
所述中分子量化合物(B)为重均分子量1×103以上且2×104以下的热塑性树脂。
[5]
根据[1]~[4]中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述高分子量化合物(A)包含水溶性热塑性树脂和/或非水溶性热塑性树脂,
所述水溶性热塑性树脂为选自由聚环氧烷化合物、聚亚烷基二醇化合物、聚亚烷基二醇的酯化合物、聚亚烷基二醇的醚化合物、聚亚烷基二醇的单硬脂酸酯化合物、水溶性氨基甲酸酯、聚醚系水溶性树脂、水溶性聚酯、聚(甲基)丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、糖类和改性聚酰胺组成的组中的1种以上,
所述非水溶性热塑性树脂为选自由氨基甲酸酯系聚合物、丙烯酸类聚合物、乙酸乙烯酯系聚合物、氯乙烯系聚合物、聚酯系聚合物、聚苯乙烯系树脂和它们的共聚物组成的组中的1种以上。
[6]
根据[1]~[5]中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述中分子量化合物(B)为选自由聚亚烷基二醇化合物、聚环氧烷的单醚化合物、聚环氧烷的单硬脂酸酯化合物、聚环氧烷化合物组成的组中的1种以上。
[7]
根据[1]~[6]中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述高分子量化合物(A)的含量相对于所述高分子量化合物(A)、所述中分子量化合物(B)和所述碳(C)的总计100质量份为20~60质量份,
所述中分子量化合物(B)的含量相对于所述高分子量化合物(A)、所述中分子量化合物(B)和所述碳(C)的总计100质量份为10~75质量份,
所述碳(C)的含量相对于所述高分子量化合物(A)、所述中分子量化合物(B)和所述碳(C)的总计100质量份为5~70质量份。
[8]
根据[1]~[7]中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其具备具有0.1mm以上且20mm以下的厚度的片形状。
[9]
根据[1]~[8]中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其挠曲量为5mm以上。
[10]
根据[1]~[9]中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
在与被加工材料相接触的面还具有粘合层。
[11]
根据[10]所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述粘合层包含丙烯酸类聚合物。
[12]
根据[1]~[11]中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
切削加工后从被加工材料去除所述切削加工辅助润滑材料时,附着于所述被加工材料的所述切削加工辅助润滑材料和所述粘合层的成分的总量相对于所述被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为1.0×10-8g以下。
[13]
一种切削加工方法,其具备如下切削加工工序:边使[1]~[12]所述的切削加工辅助润滑材料与切削工具和/或被加工材料的被加工部分接触,边利用所述切削工具切削所述被加工材料,形成切削部,
所述被加工材料包含纤维增强复合材料、难削金属材料、或纤维增强复合材料与难削金属材料的复合材料。
[14]
根据[13]所述的切削加工方法,其中,
所述切削加工工序为形成具有所述切削工具的出口和入口的切削部的工序,
所述切削加工工序前,具备如下密合工序:预先使所述切削加工辅助润滑材料密合在所述被加工材料的应成为所述切削工具的出口的部分和/或应成为入口的部分上。
[15]
根据[14]所述的切削加工方法,其中,
密合工序中,预先使所述切削加工辅助润滑材料密合在所述被加工材料的应成为所述切削工具的出口的部分上。
[16]
根据[14]或[15]所述的切削加工方法,其中,
密合工序中,预先使所述切削加工辅助润滑材料密合在所述被加工材料的应成为所述切削工具的入口的部分上。
[17]
根据[13]~[16]中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述切削加工工序前,具备如下接触工序:
使所述切削加工辅助润滑材料预先与所述切削工具接触。
[18]
根据[13]~[17]中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述切削加工工序中,在使其他切削加工辅助润滑材料与所述切削工具接触的状态下,切削密合有所述切削加工辅助润滑材料的所述被加工材料,形成所述切削部。
[19]
根据[13]~[18]中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述被加工材料的厚度为10mm以上。
[20]
根据[13]~[19]中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述切削加工工序中,使用钻头作为所述切削工具而利用钻孔加工来开设孔。
[21]
根据[20]所述的切削加工方法,其中,
所述孔的直径为10mm以上。
[22]
根据[13]~[21]中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述纤维增强复合材料为碳纤维增强塑料。
[23]
根据[13]~[22]中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述难削金属材料包含选自由钛合金、铝合金、镁合金、低合金钢、不锈钢和耐热合金组成的组中的至少1种。
[24]
根据[23]所述的切削加工方法,其中,
所述难削金属材料为Ti-6Al-4V的钛合金。
[25]
根据[13]~[24]中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述被加工材料的所述被加工部分为曲面。
发明的效果
根据本发明,可以提供:被加工材料的切削加工(特别是具有曲面的难削材料的切削加工、形成直径大的孔的难削材料的切削加工、厚的难削材料的切削加工)中能降低对切削工具的负荷、能降低在切削部周边产生的缺口、毛刺、或纤维的切断残留物的切削加工辅助润滑材料;和,使用该切削加工辅助润滑材料的切削加工方法。
附图说明
图1为示出本实施方式的切削加工方法的一方式的示意图。
图2为示出本实施方式的切削加工方法的另一方式的示意图。
图3为示出本实施方式的切削加工方法的还另一方式的示意图。
图4为示出本实施方式的切削加工方法的更另一方式的示意图。
图5为示出挠曲量的测定方法的示意图。
图6为从钻头头前端方向观察到的钻头头的示意图。
图7为实施例A1中的、CFRP加工后的钻头头入口的切削部(加工孔)的照片。
图8为实施例A1中的、CFRP加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图9为实施例A13中的、钛板加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图10为比较例A1中的、CFRP加工后的钻头头入口的切削部(加工孔)的照片。
图11为比较例A5中的、钛板加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图12为比较例A1中的、CFRP加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图13为实施例B8中的、CFRP加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图14为比较例B3中的、CFRP加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图15为实施例C1中的、钛合金板加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图16为比较例C1中的、钛合金板加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图17为实施例D6中的、CFRP加工后的钻头头入口的切削部(加工孔)的照片。
图18为实施例D6中的、CFRP加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图19为比较例D1中的、CFRP加工后的钻头头入口的切削部(加工孔)的照片。
图20为比较例D1中的、CFRP加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图21为实施例E2中的、钛合金加工后的钻头头入口的切削部(加工孔)的照片。
图22为实施例E2中的、钛合金加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图23为比较例E1中的、钛合金加工后的钻头头入口的切削部(加工孔)的照片。
图24为比较例E1中的、钛合金加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图25为实施例F9中的、CFRP加工后的钻头头入口的切削部(加工孔)的照片。
图26为实施例F9中的、CFRP加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图27为比较例F2中的、CFRP加工后的钻头头入口的切削部(加工孔)的照片。
图28为比较例F2中的、CFRP加工后的钻头头出口的的切削部(加工孔)的照片。
图29为实施例G2中的、钛合金加工后的钻头头入口的切削部(加工孔)的照片。
图30为实施例G2中的、钛合金加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图31为比较例G1中的、钛合金加工后的钻头头入口的切削部(加工孔)的照片。
图32为比较例G1中的、钛合金加工后的钻头头出口的切削部(加工孔)的照片。
图33为示出实施例HA2的韧性试验的结果的照片。
图34为示出比较例HA2的韧性试验的结果的照片。
图35为示出实施例IA2的韧性试验的结果的照片。
图36为示出比较例IA1的韧性试验的结果的照片。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式(以下,称为“本实施方式”)进行详细说明,但本发明不限定于此,可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。
〔切削加工辅助润滑材料〕
本实施方式的切削加工辅助润滑材料含有:重均分子量为5×104以上且1×106以下的高分子量化合物(A);重均分子量为1×103以上且低于5×104的中分子量化合物(B);和,平均粒径为100μm以上的碳(C)。
本实施方式的切削加工辅助润滑材料可以用于具备如下切削加工工序的切削加工方法:边使切削加工辅助润滑材料与切削工具和/或被加工材料的被加工部分接触,边利用切削工具切削前述被加工材料。切削加工辅助润滑材料的形状只要为能用于后述的切削加工方法的方式就没有特别限定,例如可以举出片形状的切削加工辅助润滑材料、圆棒的形状、方棒的形状等块状态的切削加工辅助润滑材料、熔融状态的切削加工辅助润滑材料等。
图1中表示示出本实施方式的切削加工辅助润滑材料的一方式的示意图(也参照图2~4)。如图1所示那样,本实施方式的切削加工辅助润滑材料2用于被加工材料1、特别是难削材料的切削加工(例如钻孔加工)。具体而言,图1中,将切削加工辅助润滑材料2配置于被加工材料1的表面,使用切削工具3从切削加工辅助润滑材料2侧对被加工材料1进行加工。本实施方式的切削加工辅助润滑材料不仅可以适合用于被加工材料的被加工部分为平面的情况,在被加工部分为曲面的情况下也可以与为平面的情况同样地适合使用(图4)。具体而言,本实施方式的切削加工辅助润滑材料通过具备高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B),挠曲性、对被加工部分的追随性优异,可以在密合在具有曲面的被加工材料上的状态下进行切削加工。没有特别限定,本实施方式的切削加工辅助润滑材料优选具有不妨碍片本身的挠曲性、对被加工部分的追随性的构成,具体而言,优选不具备厚的金属箔等的方式。由此,具有曲面的被加工材料的切削加工性进一步提高。另外,切削加工辅助润滑材料不具备金属箔的情况下,源自金属箔的切削金属屑对被切削加工物熔接,可以抑制污染被切削加工物。其结果,切削加工中,可以比现有技术形成品质优异的切削部。
需要说明的是,本实施方式的切削加工辅助润滑材料即使为仅具有含有高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和平均粒径为100μm以上的碳(C)的层的单层体,也可以以具备含有高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和平均粒径为100μm以上的碳(C)的层和其他层的层叠体的方式使用。作为其他层,可以举出用于提高切削加工辅助润滑材料与被加工材料的密合性的粘合层、用于防止切削加工辅助润滑材料表面的擦伤的保护层等。需要说明的是,本实施方式的切削加工辅助润滑材料为层叠体的情况、成型为片形状的情况下,也可以将它们称为“切削加工辅助润滑片”。切削加工辅助润滑材料为层叠体的情况下,切削加工辅助润滑片也可以具备由切削加工辅助润滑材料形成的层和其他层。
另外,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,切削加工时,可以降低对切削工具(例如钻头)的负荷,抑制切削工具的磨耗,延长切削工具的寿命。其结果,可以削减切削工具所耗费的成本、切削工具的更换工序等,可以进行生产率优异的切削加工。此处,“切削加工”只要为对被加工材料进行切削的加工就没有特别限定,例如可以举出开孔加工、槽切割加工、车削加工、切断加工等。其中,本实施方式的切削加工辅助润滑材料适合于使用钻头的开孔加工。
进而,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,纤维增强复合材料的切削加工中,可以抑制切削部周边中产生的缺口、纤维的切断残留物。其结果,与现有方法相比可以得到高品质的切削部。
另外进而,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,难削金属材料的切削加工中,可以有效地吸收切削加工时产生的切削部周边的储热。由此,可以利用储热抑制切削部周边产生的毛刺、缺口,因此可以进行高品质的切削加工。例如,钻孔加工中,与现有技术相比,可以形成生产率和品质优异的钻头孔。
需要说明的是,“切削部”是指,被加工材料中利用切削工具被去除的空间。被加工材料的“被加工部分”是指,被加工材料中利用切削工具被去除的预计的部分。“切削部周边”表示切削部和其周边的概念,是包含切削工具与被加工材料接触的部分(切削部的内壁和外缘)和由于切削而有影响的其周边部分的概念。例如,利用钻孔加工形成孔(切削部)的情况下,在切削部周边包含孔的入口的缘和出口的缘。另外,利用槽切割加工形成槽的情况下,在切削部周边包含槽的缘。进而,利用车削加工切削被加工材料的表面的情况下,包含切削工具与被加工材料接触的部分。
以下,对本实施方式的切削加工辅助润滑材料的构成更详细地进行说明。
〔高分子量化合物(A)〕
高分子量化合物(A)可以作为润滑剂发挥功能,提高切削加工辅助润滑材料的润滑性,能发挥抑制在切削部周边产生的缺口、毛刺、或纤维的切断残留物的效果。进而,高分子量化合物(A)可以作为成型剂发挥功能,提高切削加工辅助润滑材料的成型性。由此,可以成型各种形状的切削加工辅助润滑材料,而且也可以进行单层形成(可以在不使用支撑基材的情况下由其本身形成层(片))。另外,高分子化合物(A)通过对切削加工辅助润滑材料赋予追随性、韧性,还具有提高曲面的切削加工性的效果。
作为高分子量化合物(A),只要重均分子量为5×104以上且1×106以下就没有特别限定,可以举出水溶性热塑性树脂、非水溶性热塑性树脂、水溶性热固性树脂和非水溶性热固性树脂。其中,优选水溶性热塑性树脂和/或非水溶性热塑性树脂、更优选水溶性热塑性树脂。作为水溶性热塑性树脂和非水溶性热塑性树脂,没有特别限定,例如可以举出以下中说明的水溶性树脂和非水溶性树脂。需要说明的是,“水溶性树脂”是指,在25℃、1个大气压下,对于水100g溶解1g以上的高分子化合物。高分子量化合物(A)可以单独使用1种也可以组合使用2种以上。
使用水溶性树脂的情况下,由于水溶性树脂所具有的润滑性,有切削加工时的切削屑的排出性提高的倾向。另外,通过使用水溶性树脂,切削加工辅助润滑材料的表面硬度变得适度的柔软,因此,有可以进一步降低对切削工具的负荷的倾向。进而,可以将切削加工后附着于切削部和其周边的树脂成分容易地去除。作为水溶性热塑性树脂,没有特别限定,例如可以举出聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物等聚环氧烷化合物;聚乙二醇、聚丙二醇等聚亚烷基二醇化合物;聚亚烷基二醇的酯化合物;聚亚烷基二醇的醚化合物;聚乙二醇单硬脂酸酯、聚丙二醇单硬脂酸酯、聚甘油单硬脂酸酯等聚亚烷基二醇的单硬脂酸酯化合物;水溶性氨基甲酸酯;聚醚系水溶性树脂;水溶性聚酯;聚(甲基)丙烯酸钠;聚丙烯酰胺;聚乙烯吡咯烷酮;聚乙烯醇;纤维素和其衍生物等糖类;改性聚酰胺。其中,从上述观点出发,优选聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚醚系水溶性树脂。
使用非水溶性树脂的情况与使用水溶性树脂的情况相比,有切削加工辅助润滑材料的表面硬度变高的倾向。因此,例如,钻孔加工时的钻头的咬合性提高,可以在按照设计的位置开设孔,进而,切削加工辅助润滑材料的刚性提高,操作性提高。作为非水溶性热塑性树脂,没有特别限定,例如可以举出氨基甲酸酯系聚合物;丙烯酸类聚合物;乙酸乙烯酯系聚合物;氯乙烯系聚合物;聚酯系聚合物;聚乙烯蜡、苯乙烯均聚物(GPPS)、苯乙烯-丁二烯共聚物(HIPS)、苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(例如MS树脂)等所示例的聚苯乙烯系树脂;和它们的共聚物等。
高分子量化合物(A)的重均分子量为5×104以上、优选6×104以上、更优选1×105以上、进一步优选1.25×105以上。另外,高分子量化合物(A)的重均分子量为1×106以下、优选8×105以下、更优选7×105以下、进一步优选6×105以下。通过高分子量化合物(A)的重均分子量为5×104以上,成型性进一步提高,可以对切削加工辅助润滑材料赋予追随性、韧性,有曲面的切削加工性提高的倾向。另外,通过高分子量化合物(A)的重均分子量为1×106以下,润滑性进一步提高。需要说明的是,使用2种以上的高分子量化合物(A)的情况下,优选各化合物满足上述重均分子量。需要说明的是,本实施方式中,重均分子量可以通过实施例中记载的方法测定(以下同样)。
高分子量化合物(A)可以包含重均分子量为3×105以上且1×106以下的高分子量化合物(A-1)和/或重均分子量为5×104以上且低于3×105的高分子量化合物(A-2),优选均包含高分子量化合物(A-1)和高分子量化合物(A-2)。通过组合使用高分子量化合物(A-1)和高分子量化合物(A-2),有成型性以及润滑性进一步提高的倾向。
高分子量化合物(A-1)的重均分子量为3×105以上、优选4×105以上、更优选4.5×105以上、进一步优选5×105以上。另外,高分子量化合物(A-1)的重均分子量为1×106以下、优选8×105以下、更优选7×105以下、进一步优选6×105以下。
切削加工辅助润滑材料中的高分子量化合物(A-1)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份,优选5质量份以上、更优选10质量份以上、进一步优选15质量份以上。另外,切削加工辅助润滑材料中的高分子量化合物(A-1)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份,优选35质量份以下、更优选30质量份以下、进一步优选25质量份以下。通过高分子量化合物(A-2)的含量为5质量份以上,有成型性进一步提高的倾向。另外,有切削加工辅助润滑材料的追随性、韧性提高,曲面的切削加工性提高的倾向。另外,通过高分子量化合物(A-1)的含量为35质量份以下,有润滑性进一步提高的倾向。
高分子量化合物(A-2)的重均分子量为5×104以上、优选6×104以上、更优选1×105以上、进一步优选1.25×105以上。另外,高分子量化合物(A-2)的重均分子量为低于3×105、优选2.5×105以下、更优选2×105以下。
切削加工辅助润滑材料中的高分子量化合物(A-2)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份,优选5质量份以上、更优选10质量份以上、进一步优选15质量份以上。另外,切削加工辅助润滑材料中的高分子量化合物(A-2)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份,优选35质量份以下、更优选30质量份以下、进一步优选25质量份以下。通过高分子量化合物(A-2)的含量为5质量份以上,有润滑性进一步提高的倾向。另外,通过高分子量化合物(A-2)的含量为35质量份以下,有成型性进一步提高的倾向。
切削加工辅助润滑材料中的高分子量化合物(A)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份,优选10质量份以上、更优选20质量份以上、进一步优选25质量份以上、更进一步优选30质量份以上。另外,切削加工辅助润滑材料中的高分子量化合物(A)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份,优选60质量份以下、更优选55质量份以下、进一步优选50质量份以下。通过高分子量化合物(A)的含量为10质量份以上,有润滑性进一步提高的倾向。另外,通过高分子量化合物(A)的含量为10质量份以上,有追随性、韧性提高、曲面的切削加工性提高的倾向。另外,通过高分子量化合物(A)的含量为65质量份以下,有成型性进一步提高的倾向。
〔中分子量化合物(B)〕
中分子量化合物(B)可以作为润滑剂发挥功能,提高切削加工辅助润滑材料的润滑性,能发挥可以降低在切削部周边产生的缺口、毛刺、或纤维的切断残留物的效果。
作为中分子量化合物(B),只要重均分子量为1×103以上且低于5×104就没有特别限定,例如可以举出水溶性热塑性树脂、非水溶性热塑性树脂、水溶性热固性树脂、和非水溶性热固性树脂。其中,优选水溶性热塑性树脂或非水溶性热塑性树脂,更优选水溶性热塑性树脂。需要说明的是,作为水溶性热塑性树脂或非水溶性热塑性树脂,可以使用与上述水溶性树脂和非水溶性树脂相同种类的树脂、且重均分子量为1×103以上且低于5×104的树脂。中分子量化合物(B)可以单独使用1种也可以组合使用2种以上。
作为中分子量化合物(B),没有特别限定,例如可以举出聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇等聚亚烷基二醇化合物;聚环氧乙烷油醚、聚环氧乙烷十六烷醚、聚环氧乙烷硬脂醚、聚环氧乙烷月桂醚、聚环氧乙烷壬基苯醚、聚环氧乙烷辛基苯醚等聚环氧烷的单醚化合物;聚环氧乙烷单硬脂酸酯、聚环氧乙烷山梨糖醇单硬脂酸酯、聚甘油单硬脂酸酯等聚环氧烷的单硬脂酸酯化合物;聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物等聚环氧烷化合物。其中,优选聚环氧乙烷单硬脂酸酯。通过使用这样的中分子量化合物(B),有润滑性进一步提高的倾向。
中分子量化合物(B)的重均分子量为1×103以上、优选1.25×103以上、更优选1.5×103以上、进一步优选2×103以上、更进一步优选2.5×103以上、特别优选3×103以上。另外,中分子量化合物(B)的重均分子量为低于5×104、优选2.5×104以下、更优选2×104以下、进一步优选1×104以下、更进一步优选7.5×103以下、特别优选5×103以下。通过中分子量化合物(B)的重均分子量为1×103以上,成型性进一步提高。另外,通过中分子量化合物(B)的重均分子量为低于5×104、润滑性进一步提高。
切削加工辅助润滑材料中的中分子量化合物(B)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份,优选10质量份以上、更优选20质量份以上、进一步优选30质量份以上。另外,切削加工辅助润滑材料中的中分子量化合物(B)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份,优选75质量份以下、更优选60质量份以下、进一步优选45质量份以下、更进一步优选40质量份以下。通过中分子量化合物(B)的含量为10质量份以上,有润滑性进一步提高的倾向。另外,通过中分子量化合物(B)的含量为75质量份以下,有成型性进一步提高的倾向。
分子量不同的高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)的熔融粘度和熔点也可以各不相同。通过组合使用这样的高分子量化合物(A)与中分子量化合物(B),例如,可以抑制源自由于仅使用高分子量化合物(A)而切削加工辅助润滑材料显著高粘度化、或熔点显著变高的切削加工辅助润滑材料的成型性、润滑性降低,另外,可以抑制源自由于仅使用中分子量化合物(B)而切削加工辅助润滑材料显著低粘度化、或熔点显著变低的切削加工辅助润滑材料的成型性、润滑性降低。
上述中,优选重均分子量为5×104以上且1×106以下的热塑性树脂的高分子量化合物(A)与重均分子量为1×103以上且2×104以下的热塑性树脂的中分子量化合物(B)的组合。
〔碳(C)〕
碳(C)可以作为固体润滑剂发挥功能,提高切削加工辅助润滑材料的润滑性,能发挥延长切削工具的寿命的效果。进而,碳(C)在切削加工时的温度下以具有体积的固体状存在,因此,可以维持切削加工时的润滑性。作为碳(C),只要平均粒径为100μm以上就没有特别限定,例如可以举出天然石墨、人造石墨、活性炭、乙炔黑、炭黑、胶体石墨、热解石墨、膨胀化石墨、鳞片状石墨。其中,优选具有鳞片状的形状的碳(C)。通过碳(C)具有鳞片状的形状,有磨耗降低性能进一步提高的倾向。碳(C)可以单独使用1种也可以混合2种以上使用。
使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料的切削加工、特别是连续切削加工中,碳(C)通过附着于切削工具的表面、槽、和被加工材料的切削部(例如加工孔)的侧面而显示出润滑性。此时,碳(C)与高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)相比,伴随着温度变化的体积和硬度的变化小,因此,进行切削加工的情况下,切削工具、加工的部位的温度即使上升,也可以保持一定的体积和硬度。即,碳(C)在进行切削加工的情况下,常驻于切削工具与被加工材料之间从而提高润滑性,可以显示出轴承那样的效果,因此,有抑制切削工具的磨耗的效果。碳(C)与其他固体润滑剂相比具有适度高的硬度,因此,上述轴承效果优异,润滑性优异。因此,进行切削加工的情况下,切削工具前端的磨耗促进、切削工具前端的缺口等问题被抑制。
碳(C)的平均粒径为100μm以上、优选125μm以上、更优选150μm以上、进一步优选175μm以上、更进一步优选200μm以上、进一步更优选225μm以上。另外,碳(C)的平均粒径优选1000μm以下、更优选750μm以下、进一步优选500μm以下、特别优选300μm以下。通过碳(C)的平均粒径为100μm以上,润滑性以及成型性进一步提高。另外,通过碳(C)的平均粒径为100μm以上,有追随性、韧性进一步提高,曲面的切削加工性提高的倾向。另外,通过碳(C)的平均粒径为1000μm以下,有切削工具的磨耗进一步提高的倾向。需要说明的是,包含2种以上的碳(C)的情况下,只要各平均粒径满足上述范围即可。
本实施方式中,碳(C)的平均粒径是指中值粒径。中值粒径是指由粒径的累积分布曲线(个数基准)得到的、该曲线中成为50%的高度的颗粒直径(D50值),可以通过实施例中记载的方法测定。
切削加工辅助润滑材料中的碳(C)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份,优选5质量份以上、更优选15质量份以上、进一步优选20质量份以上、更进一步优选25质量份以上、特别优选30质量份以上。另外,切削加工辅助润滑材料中的碳(C)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份,优选70质量份以下、更优选65质量份以下、进一步优选60质量份以下。通过碳(C)的含量为5质量份以上,有润滑性进一步提高的倾向。另外,通过碳(C)的含量为70质量份以下,有成型性进一步提高的倾向。特别是,通过碳(C)的含量为5质量份以上且70质量份以下,有切削加工辅助润滑材料的追随性、韧性提高、曲面的切削加工性提高的倾向。另外,通过碳(C)的含量为上述范围内,对切削工具的负荷进一步降低,有在切削部周边产生的毛刺或缺口被进一步抑制的倾向。
〔其他成分〕
本实施方式的切削加工辅助润滑材料可以根据需要包含其他成分。作为其他成分,可以举出润滑性提高成分、片形成性提高成分、增塑剂、柔软剂、表面调节剂、流平剂、抗静电剂、乳化剂、消泡剂、蜡添加剂、偶联剂、流变控制剂、防腐剂、防霉剂、抗氧化剂、光稳定剂、成核剂、有机填料、无机填料、固体润滑剂、热稳定化剂、着色剂等。
作为润滑性提高成分,没有特别限定,例如可以举出亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、亚甲基双硬脂酰胺等所示例的酰胺系化合物;月桂酸、硬脂酸、棕榈酸、油酸等所示例的脂肪酸系化合物;硬脂酸丁酯、油酸丁酯、月桂酸二醇酯等所示例的脂肪酸酯系化合物;液体石蜡等所示例的脂肪族烃系化合物;油醇等所示例的高级脂肪族醇,可以选择这些中的至少1种。
作为片形成性提高成分,没有特别限定,例如可以举出作为热固性树脂的环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、热固性聚酰亚胺,可以选择这些中的至少1种。
通过包含增塑剂、柔软剂,在被加工材料曲面配置切削加工辅助润滑材料时,例如可以减轻对切削加工辅助润滑材料的应力、应变,从而可以抑制切削加工辅助润滑材料的裂纹,有曲面追随性进一步提高的倾向。作为增塑剂、柔软剂,没有特别限定,例如可以举出邻苯二甲酸酯、己二酸酯、三甲酸酯、聚酯、磷酸酯、柠檬酸酯、环氧化植物油、癸二酸酯等。
作为碳(C)以外的固体润滑剂,没有特别限定,例如可以举出二硫化钼、二硫化钨、钼化合物、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等。
本实施方式的切削加工辅助润滑材料的挠曲量优选5mm以上、更优选10mm以上、进一步优选15mm以上。挠曲量的上限没有特别限定,优选100mm以下、更优选50mm以下、进一步优选25mm以下。通过挠曲量为5mm以上,有追随性和韧性进一步提高的倾向。可以以如下方法进行控制:挠曲量可以通过增加高分子量化合物(A)的含量、使用重均分子量大的高分子量化合物(A)、增加碳(C)的含量、使用平均粒径大的碳(C)来进一步增加。具体而言,为了使切削加工辅助润滑材料的挠曲量增加,优选的是,高分子量化合物(A)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份为10质量份以上、或高分子量化合物(A)的重均分子量(Mw)为5×104以上、或碳(C)的含量相对于高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)的总计100质量份为5质量份以上、或碳(C)的平均粒径为100μm以上。另外,挠曲量也可以根据切削加工辅助润滑材料的厚度而控制。
挠曲量可以通过实施例中记载的方法测定。具体而言,如图5所示那样,将宽度30mm、长度150mm的切削加工辅助润滑材料X以突出100mm的状态固定于按压夹具。之后,对切削加工用辅助润滑材料X的端部施加25g的载荷Z。将距离未施加载荷Z的切削加工辅助润滑材料X的位置的位移量Y定义为切削加工辅助润滑材料的挠曲量。另外,从以按压夹具固定的支点切断切削加工用辅助润滑材料时,无法测定挠曲量。
本实施方式的切削加工辅助润滑材料通过具有上述构成,对被加工材料、特别是具有曲面的难削材料的追随性和韧性变得优异。因此,可以适合用于具有各种表面形状的被加工材料。例如,切削加工辅助润滑材料不仅可以适合用于被加工材料的被加工部分为平面的情况,在被加工部分为曲面的情况下与为平面的情况同样地可以适合地使用。
具体而言,切削加工辅助润滑材料由于对被加工部分的追随性优异,因此,可以以切削加工辅助润滑材料密合在具有曲面的被加工材料上的状态进行切削加工。另外,切削加工辅助润滑材料的韧性优异,对于各种曲面,可以无间隙地密合在被加工材料的被加工部分上,而不产生裂缝等。切削加工辅助润滑材料作为润滑剂发挥作用,因此,切削加工辅助润滑材料通过无间隙地密合在被加工材料的被加工部分上,切削加工时,可以降低对切削工具施加的负荷。其结果,能更有效地发挥可以抑制在切削部周边产生的毛刺、缺口、或纤维的切断残留物的效果,可以进行生产率优异的切削加工。需要说明的是,本实施方式中,“追随性”是指,切削加工辅助润滑材料符合被加工材料的表面形状地密合的性质。另外,“韧性”是指,对切削加工辅助润滑材料的应力的粘合强度(强度和拉伸性)。
需要说明的是,本实施方式的切削加工辅助润滑材料优选不具有金属箔。由此,可以抑制源自金属箔的切削金属屑对被加工材料的切削部熔接而污染被加工材料的切削部。其结果,可以得到切削部的品质优异的切削加工物。
〔粘合层〕
本实施方式的切削加工辅助润滑材料可以在切削加工辅助润滑材料的与被加工材料相接触的面上具有粘合层。通过具有粘合层,有切削加工辅助润滑材料与被加工材料的密合性进一步提高的倾向。
粘合层的构成成分没有特别限定,例如可以举出热塑性树脂和/或热固性树脂。作为热塑性树脂,没有特别限定,例如可以举出氨基甲酸酯系聚合物、丙烯酸类聚合物、乙酸乙烯酯系聚合物、氯乙烯系聚合物、聚酯系聚合物和它们的共聚物。作为热固性树脂,没有特别限定,例如可以举出酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸类树脂、聚氨酯、热固性聚酰亚胺、氰酸酯树脂等树脂。其中,从要求在被加工材料上没有残胶、能在常温下容易粘合的特性的方面出发,优选丙烯酸类聚合物,更优选溶剂型丙烯酸粘合剂和丙烯酸乳液型粘合剂(水系)。
此外,粘合层根据需要可以在粘合层的成分中包含抗氧化剂等劣化防止剂、碳酸钙、滑石、二氧化硅等无机填料。
切削加工后从被加工材料去除切削加工辅助润滑材料时,附着于被加工材料的切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的总量相对于被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触面积和切削部的单位面积1mm2,优选1.0×10-8g以下、更优选5.0×10-9g以下。附着于被加工材料的切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的总量的下限没有特别限定,优选0。此处所谓“切削部的面积”是指,例如开孔加工的情况下加工孔(切削部)的内部。
〔厚度〕
除粘合层之外的切削加工辅助润滑材料的厚度可以根据被加工材料的切削加工时的切削方法、切断方法、加工的部分的面积、体积、切削工具的种类、被加工材料的构成、厚度等而适宜选择,因此,没有特别限定。其中,切削加工辅助润滑材料的厚度优选0.1mm以上、更优选0.2mm以上、进一步优选0.5mm以上。另外,切削加工辅助润滑材料的厚度优选20mm以下、更优选10mm以下、进一步优选5mm以下。通过切削加工辅助润滑材料的厚度为0.1mm以上,可以得到充分的切削应力降低,对切削工具的负荷变小,有可以进一步抑制钻头破损等的倾向。另外,通过切削加工辅助润滑材料的厚度为20mm以下,切削加工辅助润滑材料对切削工具的卷绕减少,有可以进一步抑制切削加工辅助润滑材料中的龟裂发生的倾向。
另外,有可以抑制切削加工辅助润滑材料中所含的树脂成为切削粉的粘结剂,可以抑制切削粉停留在切削部内的倾向。由此,有可以抑制切削部内部的凹凸扩大的倾向。即,通过使切削加工辅助润滑材料的组成和厚度适当化,可以使润滑性提高,例如进行钻孔加工的情况下,可以使通过钻头槽的切削粉的排出最佳化。另外,为了更进一步获得本发明的效果,优选在上述范围内适宜控制切削加工辅助润滑材料的总厚度,也可以将薄的切削加工辅助润滑材料多张重叠而使用。
粘合层的厚度没有特别限定,优选0.01mm以上、更优选0.05mm以上。另外,粘合层的厚度优选5mm以下、更优选2.5mm以下。
构成本实施方式的切削加工辅助润滑材料的各层的厚度如下测定。首先,使用截面抛光机(日本电子Datam株式会社制CROSS-SECTION POLISHER SM-09010)或超薄切片机(Leica株式会社制EM UC7),将切削加工辅助润滑材料沿厚度方向切断。接着,使用SEM(扫描型电子显微镜、Scanning Electron Microscope、KEYENCE株式会社制VE-7800),从相对于切断面为垂直方向观察切断面,测定构成切削加工辅助润滑材料的各层的厚度。此时,对于1个视野,测定5个部位的厚度,将其平均值作为各层的厚度。
〔切削加工辅助润滑材料的制造方法〕
作为本实施方式的切削加工辅助润滑材料的制造方法,没有特别限制,可以广泛利用将包含高分子材料等树脂和填充材料(例如无机填充材料)的树脂组合物成型为片、圆棒的形状、方棒形状等块状态的以往公知的方法。例如可以举出:将高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)在溶剂的存在下或溶剂的非存在下混合,涂布于支撑体,冷却、固化,形成片,之后,去除、剥离支撑体,得到切削加工辅助润滑材料的方法;将高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)和碳(C)在溶剂的存在下或溶剂的非存在下混合,挤出成型为片的形状,根据需要进行拉伸,从而得到切削加工辅助润滑材料的方法等。
切削加工辅助润滑材料为前述层叠体(例如具有粘合层、保护层的切削加工辅助润滑片)的情况下,作为制造该层叠体的方法,没有特别限定,例如可以举出:在预先制作的层的至少单面上直接形成另一个层的方法;使预先制作的层与另一层通过粘接树脂、利用热的层压法等粘贴的方法等。
另外,作为粘合层形成于切削加工辅助润滑材料的表面的方法,只要为工业上可以使用的公知的方法就没有特别限定。具体而言,可以举出:利用辊法、帘幕涂布法、喷涂喷出法等形成粘合层的方法;使用辊、T-模头挤出机等,形成预先期望的厚度的粘合层的方法等。该粘合层的厚度没有特别限定,可以根据被加工材料的曲率、切削加工辅助润滑材料的构成适宜选择最佳的厚度。
另外,制造熔融状态的切削加工辅助润滑材料的情况下,可以举出如下方法:将树脂与填充材料混合而得到的树脂组合物作为切削加工辅助润滑材料使用、或者将树脂与填充材料与溶剂混合而得到的树脂组合物作为切削加工辅助润滑材料使用。
〔切削加工方法〕
本实施方式的切削加工方法具备如下切削加工工序:边使切削加工辅助润滑材料与切削工具和/或被加工材料的被加工部分接触,边利用前述切削工具切削前述被加工材料,形成切削部,前述被加工材料包含纤维增强复合材料、难削金属材料、或纤维增强复合材料与难削金属材料的复合材料。
此处,对于“边使……接触”没有特别限定,例如可以举出:在进行切削加工前,经过使上述切削加工辅助润滑材料附着于切削工具的接触工序后,利用附着有切削加工辅助润滑材料的切削工具实施切削加工工序的情况;经过使切削加工辅助润滑材料密合在被加工材料的被加工部分上的密合工序后,从切削加工辅助润滑材料侧切削被加工材料的被加工部分的情况;或组合使用这些两者的情况。
另外,“切削加工”只要为切削被加工材料的加工就没有特别限定,例如可以举出开孔加工、槽切割加工、车削加工、切断加工等。其中,使用钻头的开孔加工(以下,也称为“钻孔加工”)中是适合的。
本实施方式的切削加工方法没有特别限定,例如包含以下的方式。以下,对这些方式分别进行说明。
(方式1)切削加工工序为形成具有切削工具的出口和入口的切削部(例如加工孔)的工序时,切削加工工序前,具备预先使切削加工辅助润滑材料密合在被加工材料的应成为切削工具的出口的部分和/或应成为入口的部分上的密合工序的方式(图1和2)
(方式1-1)方式1的密合工序中,预先使前述切削加工辅助润滑材料密合在前述被加工材料的应成为前述切削工具的入口的部分上的方式
(方式1-2)方式1的密合工序中,预先使前述切削加工辅助润滑材料密合在前述被加工材料的应成为前述切削工具的出口的部分上的方式
(方式2)切削加工工序前,具备使切削加工辅助润滑材料预先与切削工具接触的接触工序的方式
(方式3)切削加工工序中,在使其他切削加工辅助润滑材料与切削工具接触的状态下,切削密合有切削加工辅助润滑材料的被加工材料,形成切削部的方式(图3)
〔方式1〕
方式1的切削加工方法为切削加工工序为形成具有切削工具的出口和入口的切削部(例如加工孔)的工序时,切削加工工序前,具备如下密合工序:预先使切削加工辅助润滑材料密合在被加工材料的应成为切削工具的出口的部分和/或应成为入口的部分上。此处,“应成为出口的部分”是指,该部分为面的情况下,也可以称为应成为出口的面。与其对应地“应成为入口的部分”也可以称为应成为入口的面。
需要说明的是,开孔加工中,所得孔(切削部)的缘周边相当于“应成为入口的部分”和“应成为出口的部分”。另外,槽切割加工中,所得槽(切削部)的缘周边相当于切削工具的“应成为入口的部分”。车削加工中,被切削的被加工材料的表面周边相当于切削工具的“应成为入口的部分”。另外,切断加工中,所得切断面的缘周边相当于“应成为入口的部分”和“应成为出口的部分”。
图1和2中表示示出本实施方式的切削加工方法的一方式的示意图。如图1和2所示那样,切削加工辅助润滑材料2可以用于被加工材料1、特别是难削材料的切削加工。
〔方式1-1〕
方式1-1中,预先使切削加工辅助润滑材料2密合在被加工材料1的应成为切削工具3的入口的部分上,使用切削工具3对被加工材料1进行加工(图1)。上述情况下,切削加工辅助润滑材料2先于被加工材料1地与切削工具3接触。
通过将切削加工辅助润滑材料配置于应成为切削工具的入口的部分而使用,在即将加工前,切削加工辅助润滑材料的润滑成分向工具的前端迁移。因此,可以更有效地发挥切削加工辅助润滑材料的润滑效果。另外,配置于应成为入口的部分的切削加工辅助润滑材料也可以作为切削工具进入被加工材料时的缓冲材料发挥作用,抑制切削部周边的缺口。由此,可以进一步降低对切削工具的负荷,抑制切削工具的磨耗,延长切削工具的寿命。其结果,可以削减切削工具所耗费的成本、切削工具的更换工序等,可以进行生产率优异的切削加工。特别是连续地进行切削加工的情况下,通过切削工具与配置于应成为切削工具的入口的部分的切削加工辅助润滑材料暂时地接触,切削加工辅助润滑材料附着于该切削工具,因此可以得到接下来的加工中对切削工具的负荷降低、磨耗抑制和寿命延长效果。另外,该连续地进行切削加工的情况下,通过切削工具与配置于应成为切削工具的入口的部分的切削加工辅助润滑材料暂时地接触,切削加工辅助润滑材料附着于该切削工具,因此除应成为切削工具的入口的部分之外,应成为切削工具的入口的部分中,也可以发挥切削加工辅助润滑材料的作用。作为其结果,可以抑制在切削部周边产生的缺口、毛刺、或纤维的切断残留物。
通过将切削加工辅助润滑材料配置于被加工材料的应成为切削工具的入口的部分而使用,纤维增强复合材料的切削加工中,可以抑制切削部的入口的缺口、纤维的切断残留物。这是由于,通过使切削加工辅助润滑材料密合在应成为切削工具的入口的部分上,在即将加工前,切削加工辅助润滑材料的润滑成分向工具的前端迁移。由此,可以进一步降低对切削工具的负荷,可以更顺利地进行切削加工。
通过将切削加工辅助润滑材料配置于被加工材料的应成为切削工具的入口的部分而使用,难削金属材料的切削加工中,可以抑制切削部周边的缺口、毛刺。这是由于,通过使切削加工辅助润滑材料密合在应成为切削工具的入口的部分上,在即将加工前,切削加工辅助润滑材料的润滑成分向工具的前端迁移。由此,可以进一步降低对切削工具的负荷,可以有效地吸收切削工具进入被加工材料时产生的热。由此,利用储热可以抑制在切削部周边产生的金属的毛刺、缺口,因此可以进行高品质的切削加工。另外,配置于应成为入口的部分的切削加工辅助润滑材料也可以作为切削工具进入被加工材料时的缓冲材料发挥作用,可以抑制切削部周边的缺口。
另外,通过将切削加工辅助润滑材料配置于被加工材料的应成为切削工具的入口的部分而使用,纤维增强复合材料与难削金属材料的复合材料的切削加工中,也可以抑制切削部周边的缺口、毛刺、纤维的切断残留物。需要说明的是,被加工材料为纤维增强复合材料与难削金属材料的复合材料的情况下,作为切削工具贯通被加工材料的顺序,认为有如下情况:切削难削金属材料后、切削纤维增强复合材料的情况;和,切削纤维增强复合材料后、切削难削金属材料的情况。例如,首先切削难削金属材料的情况下,可以在切削纤维增强复合材料前已经进行了切削工具的磨耗。上述情况下,利用进行了磨耗的切削工具进行加工的情况下,以压住纤维的状态进行切削,因此,容易产生层叠的预浸料间的层间剥离,作为结果,有在切削工具贯通的出口部更容易产生纤维的切断残留物的缺点。然而,通过使用切削加工辅助润滑材料,难削金属材料的孔形成加工时的切削工具的磨耗被抑制,可以大幅缓和由于切削工具的磨耗而容易对加工孔的品质产生影响的纤维增强复合材料的孔形成加工的制约。
(密合工序)
方式1-1的切削加工方法具备如下密合工序:预先使切削加工辅助润滑材料密合在被加工材料的应成为切削工具的入口的部分上。该密合工序为如下工序:预先使切削加工辅助润滑材料密合在被加工材料的应成为切削工具的入口的部分上。被加工材料上的切削加工辅助润滑材料的密合部位预先作为应成为切削工具的入口的部分。由此,在即将加工前,切削加工辅助润滑材料的润滑成分向工具的前端迁移。因此,可以充分发挥切削加工辅助润滑材料的润滑效果。由此,可以进一步降低对切削工具的负荷,有可以抑制在切削工具的入口周边产生的缺口、毛刺、或纤维的切断残留物的倾向。
作为使被加工材料与切削加工辅助润滑材料密合的方法,没有特别限定,例如可以举出:将切削加工辅助润滑材料和被加工材料用夹子、夹具以物理的方式固定的方法;使用在与被加工材料接触的切削加工辅助润滑材料表面或金属箔表面形成有具有粘合性的化合物的层(粘合层)的切削加工辅助润滑材料的方法。其中,使用形成有粘合层的切削加工辅助润滑材料的方法无需利用夹具等的固定,故优选。需要说明的是,本说明书中,将用于使被加工材料与切削加工辅助润滑材料固定的具有粘合性的化合物的层定义为粘合层。
〔方式1-2〕
方式1-2中,预先使切削加工辅助润滑材料2密合在被加工材料1的应成为切削工具3的出口的部分上,使用切削工具3对被加工材料1进行加工(图2)。上述情况下,切削加工辅助润滑材料2与贯通被加工材料1的切削工具3接触。
通过将切削加工辅助润滑材料配置于应成为切削工具的出口的部分而使用,切削加工辅助润滑材料作为润滑剂发挥作用,切削加工时,可以降低对切削工具的负荷,抑制切削工具的磨耗,延长切削工具的寿命。其结果,可以削减切削工具所耗费的成本、切削工具的更换工序等,可以进行生产率优异的切削加工。特别是,连续地进行切削加工的情况下,通过切削工具与配置于应成为切削工具的出口的部分的切削加工辅助润滑材料暂时地接触,切削加工辅助润滑材料附着于该切削工具,因此,接下来的加工中可以得到对切削工具的负荷降低、磨耗抑制、和寿命延长效果。另外,该连续地进行切削加工的情况下,通过切削工具与配置于应成为切削工具的出口的部分的切削加工辅助润滑材料暂时地接触,切削加工辅助润滑材料附着于该切削工具,因此,除应成为切削工具的出口的部分之外,应成为切削工具的入口的部分中也可以发挥切削加工辅助润滑材料的作用,作为其结果,也可以抑制切削部周边的缺口、毛刺、纤维的切断残留物。
进而,通过将切削加工辅助润滑材料配置于被加工材料的应成为切削工具的出口的部分而使用,纤维增强复合材料的切削加工中,可以抑制切削工具贯通的出口部的缺口、纤维的切断残留物。这是由于,切削加工辅助润滑材料如盖那样发挥作用。纤维增强复合材料的切削加工中,切削工具贯通的出口部的缺口、纤维的切断残留物发生的机制如以下所述。工具前端开始贯通纤维增强复合材料的最下层时,被加工材料沿与纤维平行方向开始裂开。工具缓慢地下降时,被加工材料的纤维在孔的中央附近被切断,沿与纤维垂直方向被切断。之后,随着工具进一步下降,孔被较大地扩宽,但此时,以孔的缘为支点成为悬臂状态的纤维仅沿工具的旋转方向倒下而未被切断。此时,通过将切削加工辅助润滑材料配置于被加工材料的应成为切削工具的出口的部分并加工,可以防止被加工材料的纤维以孔的缘为支点成为悬臂状态,将被加工材料的纤维沿着孔的缘漂亮地切断。其结果,与现有方法相比可以抑制缺口、纤维的切断残留物的发生,可以得到高品质的加工孔。特别是钻孔加工中,与现有技术相比,可以进行生产率和品质优异的钻孔加工。
进而,通过将切削加工辅助润滑材料配置于被加工材料的应成为切削工具的出口的部分而使用,难削金属材料的切削加工中,可以抑制切削工具贯通的出口部的缺口、毛刺。这是由于,通过使用切削加工辅助润滑材料,难削金属材料的切削加工中,可以有效地吸收切削加工时产生的切削部周边的储热。具体而言,通过将切削加工辅助润滑材料配置于被加工材料的应成为切削工具的出口的部分,可以有效地吸收切削工具从被加工材料拔出时产生的热。由此,可以利用储热抑制在切削部周边产生的金属的毛刺。另外,切削加工时,切削加工辅助润滑材料如盖那样发挥作用,可以抑制切削部周边的缺口。其结果,与现有方法相比可以得到高品质的切削加工孔。特别是钻孔加工中,与现有技术相比,可以进行生产率和品质优异的钻孔加工。
进而,通过使用切削加工辅助润滑材料,纤维增强复合材料与难削金属材料的复合材料的切削加工中,可以有效地吸收切削加工时产生的切削部周边的储热,另外,切削加工辅助润滑材料如盖那样发挥作用,可以降低在纤维增强复合材料的切削部周边产生的缺口和纤维的切断残留物。
(密合工序)
方式1-2的切削加工方法具备如下密合工序:预先使切削加工辅助润滑材料密合在被加工材料的应成为切削工具的出口的部分上。该密合工序为如下工序:预先使切削加工辅助润滑材料密合在被加工材料的应成为切削工具的出口的部分上。被加工材料上的切削加工辅助润滑材料的密合部位预先设为应成为切削工具的出口的部分。由此,如上述那样,可以降低对切削工具的负荷,可以降低在切削工具的出口周边产生的缺口、毛刺、或纤维的切断残留物。
作为使被加工材料与切削加工辅助润滑材料密合的方法,没有特别限定,例如可以举出:将切削加工辅助润滑材料和被加工材料用夹子、夹具以物理的方式固定的方法;使用在与被加工材料接触的切削加工辅助润滑材料的表面或金属箔表面形成有具有粘合性的化合物的层(粘合层)的切削加工辅助润滑材料的方法。其中,使用形成有粘合层的切削加工辅助润滑材料的方法无需利用夹具等的固定,故优选。需要说明的是,本说明书中,将用于使被加工材料与切削加工辅助润滑材料固定的具有粘合性的化合物的层定义为粘合层。
另外,特别优选的是,预先使切削加工辅助润滑材料密合在被加工材料的应成为切削工具的入口的部分、与被加工材料的应成为切削工具的出口的部分上。
〔方式2〕
方式2的切削加工方法在切削加工工序前,具备如下接触工序:使切削加工辅助润滑材料预先与切削工具接触。通过使切削加工辅助润滑材料预先与切削工具接触,可以得到与使切削加工辅助润滑材料密合在应成为切削工具的入口的部分上的情况等同的效果。接触方法没有特别限定,例如可以预先将切削加工辅助润滑材料涂布于切削工具,从而可以使切削加工辅助润滑材料附着于切削工具。另外,在进行切削加工前,用切削工具将切削加工辅助润滑材料切断、开孔,从而可以使切削加工辅助润滑材料附着于切削工具。
需要说明的是,通过将切削加工辅助润滑材料配置于应成为切削工具的入口的部分,在进行切削加工前,可以使切削加工辅助润滑材料附着于切削工具,该情况相当于上述方式1-1。
〔方式3〕
方式3的切削加工方法如下:切削加工工序中,在使其他切削加工辅助润滑材料与切削工具接触的状态下,切削密合有切削加工辅助润滑材料的被加工材料,形成切削部。切削加工工序中,通过使其他切削加工辅助润滑材料与切削工具接触并附着,可以得到与使切削加工辅助润滑材料密合在应成为切削工具的入口的部分上的情况等同的效果。本实施方式的切削加工方法中,将切削加工辅助润滑材料密合在应成为切削工具的入口的部分和应成为出口的部分这两者上的被加工材料进行切削的情况下,在切削加工工序前,也可以具备使切削加工辅助润滑材料预先对切削工具接触的接触工序,切削加工工序中,可以使其他切削加工辅助润滑材料附着于切削工具,形成切削部。
图3中示出切削加工工序中使其他切削加工辅助润滑材料与切削工具接触并附着的状态的示意图。如图3那样,边使其他切削加工辅助润滑材料2与切削工具3接触边进行切削加工,从而可以经常向切削工具供给切削加工辅助润滑材料2,可以效率良好地进行加工。另外,使切削加工辅助润滑材料2密合而使用的情况下,根据切削加工辅助润滑材料2的厚度×钻头直径(切削工具接触的部分的面积)算出的量的切削加工辅助润滑材料2供给至切削工具,通过使用其他切削加工辅助润滑材料2,可以将充分的量的切削加工辅助润滑材料2供给至切削工具。
需要说明的是,也可以仅使其他切削加工辅助润滑材料与切削工具接触。边使切削加工辅助润滑材料与切削工具接触边进行切削加工,从而可以使切削加工辅助润滑材料附着于切削工具。上述情况没有特别限定,例如图3中,相当于仅使用块状的切削加工辅助润滑材料2的情况。通过设为这样的方式,可以进行经由切削工具对切削加工的部分持续供给切削加工辅助润滑材料。
〔被加工材料的厚度〕
被加工材料厚的情况下,只要为本实施方式的切削加工方法就也可以得到上述效果。因此,可以使被加工材料的厚度增厚。被加工材料的厚度优选3mm以上、更优选5mm以上、进一步优选10mm以上、更进一步优选15mm、进一步更优选17.5mm以上。另外,被加工材料的厚度的上限没有特别限定,优选40mm以下。
特别是,厚度为10mm以上的被加工材料的加工由于厚度厚,因此与厚度薄的被加工材料的加工相比,切削工具容易磨耗,在切削部周边容易产生毛刺、缺口、或纤维的切断残留物。这是由于,被加工材料厚,从而以切削加工去除的被加工材料的体积变大,对切削工具的负荷变大。对于这一点,通过使用切削加工辅助润滑材料,厚度为10mm以上的被加工材料的切削加工中,切削加工辅助润滑材料作为润滑剂发挥作用,可以降低对切削工具的负荷,抑制切削工具的磨耗,延长切削工具的寿命。其结果,可以削减切削工具所耗费的成本、切削工具的更换工序等,可以进行生产率优异的切削加工。另外,通过使用切削加工辅助润滑材料,厚度为10mm以上的被加工材料的切削加工中,切削加工辅助润滑材料作为润滑剂发挥作用,可以抑制切削部周边中的毛刺、缺口、或纤维的切断残留物。其结果,与不使用切削加工辅助润滑材料的情况相比,可以得到高品质的切削部。
〔具有曲面的被加工材料〕
进而,切削加工辅助润滑材料不仅可以适合用于被加工材料的被加工部分为平面的情况,在被加工部分为曲面的情况下也可以与为平面的情况同样适合地使用。具体而言,切削加工辅助润滑材料的挠曲性、对被加工部分的追随性优异,可以在密合在具有曲面的被加工材料上的状态下进行切削加工。另外,没有特别限定,切削加工辅助润滑材料优选具有不妨碍切削加工辅助润滑材料本身的挠曲性、对被加工部分的追随性的构成,具体而言,优选不具备厚的金属箔等的方式。由此,具有曲面的被加工材料的切削加工性进一步提高。另外,切削加工辅助润滑材料不具备金属箔的情况下,可以抑制源自金属箔的切削金属屑对被加工材料的切削部熔接而污染被加工材料的切削部。其结果,与现有技术相比可以进行品质优异的切削加工。
〔切削加工工序〕
切削加工工序中,利用附着有切削加工辅助润滑材料的切削工具对被加工材料进行切削加工,或者利用切削工具对切削加工辅助润滑材料与被加工材料的密合体进行切削加工。认为:如此通过使用切削加工辅助润滑材料,切削加工、特别是连续地进行加工的情况下,包含切削工具的刃的切削工具表面与切削部内壁表面之间的润滑性得到提高,使切削工具的刃切削的纤维、难削金属中的难削颗粒的排出容易化,一定程度减轻与切削工具的刃的摩擦频率,因此可以降低切削工具的刃的磨耗。该作用原理在全部切削工具中适用。
更具体而言,被加工材料为纤维致密地存在的纤维增强复合材料的情况下,有纤维的切削量多、切削工具的刃容易磨耗的倾向,但通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,可以降低切削工具的刃的磨耗。另外,对纤维增强复合材料用磨耗进行了的切削工具进行加工的情况下,以压住纤维的状态进行切削,因此,容易发生层叠的预浸料间的层间剥离,作为结果,有切削工具贯通的出口部更容易产生纤维的切断残留物的缺点。然而,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,可以进一步抑制纤维的切断残留物。
进而,被加工材料为UD材的情况下,切削工具的刃以陷入纤维的束的陷入角度进入时,容易在切削部的内壁产生纤维屈曲部。对于这一点,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,抑制纤维屈曲,进而,也抑制摩擦热所导致的温度上升,因此,基质树脂不易达到玻璃化转变点(温度)或软化点,可以维持纤维紧束的状态,可以抑制纤维屈曲。需要说明的是,“UD材”是指,纤维增强复合材料中,使用仅沿单向排列有纤维的布材的材料。
另外,被加工材料为难削金属材料的情况下,难削金属的晶粒与切削工具的刃发生摩擦时,引起磨料磨耗,切削工具的刃的磨耗进行。另外,强度越高的金属,切削加工时的摩擦热所导致的温度上升的程度越大,因此,毛刺的产生量容易变多。对于这一点,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,包含钻头的槽表面的切削工具表面与切削部内表面的润滑性均得到提高,切削工具的刃切削的难削金属中的难削金属的晶粒的排出容易化,可以一定程度地减轻与切削工具的刃的摩擦频率,因此作为结果,可以降低切削工具的刃的磨耗,也可以抑制源自摩擦的温度上升,因此,可以降低毛刺的产生量。
进而,被加工材料为纤维增强复合材料与难削金属材料的复合材料的情况下,作为切削工具贯通被加工材料的顺序,认为:对难削金属材料进行切削加工、对纤维增强复合材料进行切削加工;或相反地,对纤维增强复合材料进行切削加工、对难削金属材料进行切削加工。例如,对难削金属材料首先进行切削加工的情况下,在对纤维增强复合材料进行切削加工前可以已经进行了切削工具的磨耗。上述情况下,用进行了磨耗的切削工具进行加工的情况下,以压住纤维的状态进行切削,因此,容易产生层叠的预浸料间的层间剥离,作为结果,有在切削工具贯通的出口部更容易产生纤维的切断残留物的缺点。然而,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,难削金属材料的切削加工时的切削工具的磨耗被抑制,可以较大地缓和由于切削工具的磨耗而对切削部的品质容易产生影响的纤维增强复合材料的切削加工的制约。
使用的切削工具只要为一般使用的切削工具就没有特别限定。例如,使用钻头作为切削工具的情况下,对于钻头的直径、材质、形状和表面覆膜的有无,没有特别限定。钻头的直径可以根据用途而适宜选择,一般来说优选1mmφ以上且30mmφ以下。其中,作为航空器用基材的开孔加工用途,优选2mmφ以上且7mmφ以下。另外,从形成更大的加工孔的观点出发,钻头的直径优选10mmφ以上、更优选12.5mmφ以上、进一步优选15mmφ以上。进而,作为钻头的材质,优选将硬质的金属碳化物的粉末烧结而形成的超硬合金。作为这样的超硬合金,没有特别限定,例如可以举出混合碳化钨与作为粘合剂的钴并烧结而得到的金属。为了根据使用目的而进一步提高材料特性,也可以在这样的超硬合金中添加碳化钛、碳化钽等。另一方面,钻头的形状可以根据开孔加工的条件、被加工材料的种类、形状等而适宜选择。作为钻头的形状,没有特别限定,例如可以举出钻头的前端角、槽的扭曲的角度、尖端的数量等。钻头的表面覆膜可以根据开孔加工的条件、被加工材料的种类、形状等而适宜选择。作为优选的表面覆膜的种类,可以举出金刚石涂膜、类金刚石涂膜、陶瓷涂膜等。
切削加工工序中,优选使用钻头作为切削工具利用钻孔加工开设孔。切削部大的情况下,例如钻头头直径大的开孔加工中,如果为本实施方式的切削加工方法则可以得到上述效果,因此,可以增大切削部的大小、例如由钻孔加工形成的孔的直径。上述情况下,形成的孔的直径优选3mm以上、更优选5mm以上、进一步优选6mm以上、更进一步优选超过10mm、进一步更优选12.5mm以上、特别优选15mm以上。孔的直径为3mm以上的情况下,切削体积增加,从而对钻头头的负荷变大,容易磨耗钻头,在切削部周边容易产生毛刺、缺口、或纤维的切断残留物,而且可能发生由于加工时的储热而被加工材料的切削部的品质的降低之类的问题。针对于此,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,可以降低对钻头的负荷,可以降低在加工孔周边产生的毛刺、缺口、或纤维的切断残留物,可以期待被加工材料的切削部的品质的提高。需要说明的是,“孔的直径”可以根据使用钻头的直径而调整。
特别是,孔的直径超过10mm的被加工材料的加工由于钻头头的直径大,因此,与小的孔的孔形成加工相比,容易磨耗钻头,在切削部周边容易产生毛刺、缺口、或纤维的切断残留物。这是由于,钻头头的直径大,从而被切削加工去除的被加工材料的体积变大,对钻头的负荷变大。
对于这一点,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,孔径超过10mm的被加工材料的孔形成加工中,切削加工辅助润滑材料作为润滑剂发挥作用,可以降低对钻头的负荷,抑制钻头的磨耗,延长钻头的寿命。其结果,可以削减钻头所耗费的成本、钻头的更换工序等,可以进行生产率优异的孔形成加工。
另外,通过使用切削加工辅助润滑材料,孔径超过10mm的被加工材料的孔形成加工中,切削加工辅助润滑材料作为润滑剂发挥作用,可以抑制切削部周边的毛刺、缺口、或纤维的切断残留物。其结果,与不使用切削加工辅助润滑材料的情况相比,可以得到高品质的加工孔。
切削加工工序中,可以利用一般的切削加工中的技术。例如可以举出:进行切削加工时,边使用气体、液体将切削加工的部位和/或切削工具进行冷却边进行切削加工等。作为使用气体将切削加工的部位和/或切削工具进行冷却的方法,例如可以举出:将经过压缩的气体供给至切削加工的部位和/或切削工具的方法;通过抽吸切削加工的部位和/或切削工具附近的气体,从而从周围将气体供给至切削加工部位和/或切削工具的方法。
此外,孔形成以外的加工也可以与上述同样地进行。对于切削加工的工具和方法,没有特别限定。具体而言,可以举出除钻头之外利用刻纹机、铣刀、立铣刀、侧面刃铣刀等形成贯通孔、非贯通孔的开孔加工;利用刻纹机、切管机、立铣刀、金属锯等切断被加工材料的加工等。另外,为了提高硬度抑制磨耗,可以在切削工具的刀尖形成钛、金刚石、类金刚石碳等的涂膜。本实施方式的切削加工辅助润滑材料在使用形成有这些涂膜的特殊的切削工具的加工的任意加工中均可以延长切削工具的寿命。
〔被加工材料〕
作为本实施方式的切削加工辅助润滑材料的对象的被加工材料,没有特别限定,例如可以举出纤维增强复合材料、难削金属材料、或纤维增强复合材料与难削金属材料的复合材料。
作为纤维增强复合材料,只要为由基质树脂和增强纤维构成的复合材料就没有特别限定。作为基质树脂,没有特别限定,例如可以举出环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、乙烯酯树脂、不饱和聚酯树脂等热固性树脂;ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂、PA(聚酰胺)树脂、PP(聚丙烯)树脂、PC(聚碳酸酯)树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂、聚乙烯、丙烯酸、聚酯树脂等热塑性树脂。作为增强纤维,没有特别限定,例如可以举出玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维。另外,作为增强纤维的形态,没有特别限定,例如可以举出长丝、粗麻线、布、叶片、短切纤维、研磨纤维、毛毡垫、纸、预浸料等。作为这样的纤维增强复合材料的具体例,没有特别限定,例如可以举出碳纤维增强塑料(CFRP)、玻璃纤维增强塑料(GFRP)、芳族聚酰胺纤维增强塑料(AFRP)等纤维增强塑料(FRP)。其中,比较优选的是,拉伸强度、拉伸弹力大、密度小的碳纤维增强塑料(CFRP)。纤维增强复合材料可以根据需要还包含无机填料、有机填料等。需要说明的是,纤维增强塑料(FRP)是包含增强纤维、和热固性树脂和/或热塑性树脂的概念,其中,包含增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料也称为FRTP(FiberReinforced Thermo Plastics)。例如,包含碳纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料称为CFRTP(Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics)。
另外,作为难削金属材料,只要为一般作为结构材料使用的金属就没有特别限定,例如可以举出钛合金、铝合金、镁合金、低合金钢、不锈钢、耐热合金。其中,优选钛合金,进而,钛合金中,特别优选由钛、铝和钒构成的强度更高的Ti-6Al-4V。钛合金与铝合金相比,拉伸强度强2倍,是耐腐蚀、耐热性也优异的材料,但由于为硬度高的难削材料,因此,现有技术中,必须使切削加工条件、切削工具的形状特殊。然而,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,即使不使切削加工条件、切削工具的形状特殊也可以进一步延长切削工具的寿命。从用途方面出发,优选航空器的机体结构用材料等中使用的金属材料。强度越高的金属,通过本实施方式的切削加工辅助润滑材料而得到的切削工具的寿命延长效果变得越显著。难削金属材料可以单独使用1种,也可以以层叠体的形式使用2种以上。
进而,作为纤维增强复合材料与难削金属材料的复合材料,没有特别限定,例如可以举出上述纤维增强复合材料与难削金属材料通过层叠等而复合化的材料。纤维增强复合材料与难削金属材料的最佳的切削条件通常有较大差异,纤维增强复合材料中,适合的是高速旋转且低速输送,难削金属材料中,适合的是低速旋转且高速输送。这是由于,对于难削金属材料,例如进行钻孔加工的情况下,抑制钻头的温度上升,抑制钻头的刃的磨耗。特别是,不耐受热的金刚石涂膜钻头中,需要这样的开孔条件。如此,对于相反的开孔条件,实际的加工现场中,在CFRP与钛合金的边界改变开孔条件、或在采用了适度的同一条件下进行开孔加工。或,例如进行钻孔加工的情况下,为了防止钻头的温度上升,在航空器用途的钛合金的开孔加工时,还进行了注入切削油,或边吹送冷风边同时用吸尘机吸尘的配合。然而,通过使用本实施方式的切削加工辅助润滑材料,有能较大缓和由于摩擦热而容易发热的难削金属材料的开孔条件的制约的次要效果。
被加工材料的厚度优选3mm以上、更优选5mm以上、进一步优选6mm以上、更进一步优选9mm以上、进一步更优选10mm以上、特别优选15mm以上。另外,被加工材料的厚度的上限没有特别限定,例如优选40mm以下。这是由于,即使被加工材料的厚度为3mm以上,也有切削工具的磨耗、切削部(例如钻孔加工孔)的品质变得更良好的倾向。
实施例
以下,利用实施例和比较例对本发明进行具体说明。需要说明的是,下述实施例只不过示出本发明的实施方式的一例,本发明不限定于这些。
〔实施例A〕
表1中示出实施例A和比较例A中使用的被加工材料(经过开孔加工的材料)、切削加工辅助润滑材料的制造中使用的各成分、粘合层、钻孔加工(开孔加工)中使用的钻头头、开孔加工设备、评价中使用的装置等的规格。需要说明的是,以下实施例中,将本实施方式的切削加工辅助润滑材料成型为片状而得到的材料称为切削加工辅助润滑片,将成型为块状而得到的材料称为切削加工辅助润滑块。
[表1]
※Ti-6Al-4V的维氏硬度为320。
需要说明的是,碳(C)的平均粒径(中值粒径)如下:使碳分散于由六偏磷酸溶液和氚核数滴形成的溶液,使用激光衍射式粒度分布测定装置,测定投影的碳的各颗粒的最大长度。然后,算出粒径的累积分布曲线(个数基准)。将该累积分布曲线(个数基准)中成为50%的高度的颗粒直径作为平均粒径。
另外,高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)的重均分子量如下:将高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)溶解于0.05%的食盐水并分散,使用具备GPC(GelPermeation Chromatography)柱的液相色谱,测定聚乙二醇作为标准物质,作为相对平均分子量而算出。
〔实施例A1〕
将作为高分子量化合物(A)的聚环氧乙烷(Alkox E-45、明成化学工业株式会社制)24质量份、聚环氧乙烷(Alkox R-150、明成化学工业株式会社制)24质量份、作为中分子量化合物(B)的聚环氧乙烷单硬脂酸酯(NONION S-40、日油株式会社制)47质量份、和作为碳(C)的石墨(XD-100、伊藤石墨工业株式会社)5质量份使用单螺杆挤出机充分地混合,以温度140℃进行挤出成型,从而制作厚度1.0mm的片。将成为粘合层的厚度0.12mm的丙烯酸类双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面侧以其与片侧接触的方式粘附于该片的单面,制作切削加工辅助润滑片a。
将制作好的切削加工辅助润滑片a的形成有粘合层的面粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的入口的部分(入口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片a和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的切削加工(开孔加工)在表3所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的切削部(加工孔)周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表3。
〔实施例A2~A25〕
与实施例A1同样地,以表2所示的、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片b~l。
将制作好的切削加工辅助润滑片b~l与实施例A1同样地,使用夹具固定于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的入口的部分(入口部)。利用超硬合金钻头的开孔加工在表3所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的切削部周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表3。
需要说明的是,实施例A1~A12中,作为被加工材料,使用CFRP,实施例A13~A20中,作为被加工材料,使用Ti,实施例A21~A25中,作为被加工材料,使用CFRP与Ti的复合体。需要说明的是,使用CFRP与Ti的复合体时,以成为切削加工辅助润滑片/CFRP/Ti的方式进行层叠,从切削加工辅助润滑片侧进行开孔加工。
〔比较例A1~A6〕
与实施例A1同样地,以表2所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片m~r。
将制作好的切削加工辅助润滑片m~r与实施例A1同样地,使用夹具固定于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的入口的部分(入口部)。利用超硬合金钻头的开孔加工在表3所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的切削部周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表3。需要说明的是,比较例A6中,以成为切削加工辅助润滑片/CFRP/Ti的方式进行层叠,从切削加工辅助润滑片侧进行开孔加工。
〔评价:缺口、毛刺、纤维切断残留物〕
实施例A和比较例A中,使用×10放大镜,以目视计数产生了钻头头入口侧和钻头头出口侧的切削部周边的毛刺、缺口、和纤维切断残留物的孔数。需要说明的是,毛刺、缺口、和纤维切断残留物的评价基准如以下所述。
(评价基准)
毛刺:切削工具从钻头头入口向钻头头出口通过时,在钻头头出口附近产生的突起。由于摩擦而切削部周边的温度上升,切削部周边的金属软化从而容易产生大的毛刺。
缺口:在钻头头入口和钻头头出口产生的凹部。
纤维切断残留物:形成纤维增强复合材料的纤维的一部分没有被切断而以切断残留物的形式残留于切削部的周围的现象。
需要说明的是,图7中示出实施例A1中的、CFRP加工后的钻头头入口的照片,图8中示出实施例A1中的、CFRP加工后的钻头头出口的照片。如图7~8所示那样可知,实施例A1中,在钻头头入口和出口,形成良好的切削部。
另外,图9中示出实施例A13中的、钛板加工后的钻头头出口的照片。如图9所示那样可知,实施例A13中,在钻头头出口,形成良好的切削部。另外,在钻头头入口也同样地形成良好的切削部。
进而,图10中示出比较例A1中的、CFRP加工后的钻头头入口的照片,图12中示出比较例A1中的、CFRP加工后的钻头头出口的照片。如图10所示那样可知,比较例A1中,在钻头头入口的切削部的缘产生缺口。另外,如图12所示那样,比较例A1中,在钻头头出口的切削部的缘产生纤维切断残留物。
进而,图11中示出比较例A5中的、钛板加工后的钻头头出口的照片。如图11所示那样可知,比较例A5中,在钻头头出口的切削部的缘产生毛刺。
〔评价:钻头头前端磨耗〕
实施例A和比较例A中,使用×10放大镜,从钻头头前端方向以目视评价开设有表3的加工孔数的孔后的钻头头前端的磨耗。确认使用后(磨耗后)的钻头头的第2号面的面积相对于未使用的新品的钻头头(超硬合金钻头、RG-GDN、OSG Corporation)的第2号面的面积(100%)的比率,通过下述评价基准评价钻头头前端磨耗。需要说明的是,图6中示出从钻头头前端方向观察到的钻头头的示意图。
大:第2号面的面积残留低于80%的情况
中:第2号面的面积残留低于95%且80%以上的情况
小:第2号面的面积残留95%以上的情况
〔评价:附着于被加工材料的、切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的量〕
加工后,从被加工材料剥离切削加工辅助润滑片,通过溶液提取方法确认附着于被加工材料的切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的量。具体而言,将剥离了切削加工辅助润滑片后的被加工材料浸渍于超纯水,之后,仅使溶剂浓缩,进行氢溴酸分解,对聚环氧乙烷进行定量分析,从而确认切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的量。其结果,实施例A中,该附着量相对于被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为3×10-9~4×10-9g。
[表2]
※1:树脂组合物的粘度过低因此无法进行片成型
※2:树脂组合物的粘度过高因此无法进行片成型
※3:片中无刚性而脆因此无法进行耐于实用的片的成型
[表3]
〔实施例B〕
表4中示出实施例B和比较例B中使用的被加工材料(经过开孔加工的材料)、切削加工辅助润滑材料的制造中使用的各成分、粘合层、钻孔加工(开孔加工)中使用的钻头头、开孔加工设备、评价中使用的装置等的规格。
[表4]
※Ti-6Al-4V的维氏硬度为320。
需要说明的是,碳(C)的平均粒径(中值粒径)和高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)的重均分子量与实施例A同样地测定。
〔实施例B1〕
将作为高分子量化合物(A)的聚环氧乙烷(Alkox E-45、明成化学工业株式会社制)24质量份、聚环氧乙烷(Alkox R-150、明成化学工业株式会社制)24质量份、作为中分子量化合物(B)的聚环氧乙烷单硬脂酸酯(NONION S-40、日油株式会社制)47质量份、和作为碳(C)的石墨(XD-100、伊藤石墨工业株式会社)5质量份使用单螺杆挤出机充分地混合,以温度140℃进行挤出成型,从而制作厚度1.0mm的片。将成为粘合层的厚度0.12mm的丙烯酸类双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)以强粘合面侧与片侧接触的方式粘附于该片的单面,制作切削加工辅助润滑片a。
将制作好的切削加工辅助润滑片a的形成有粘合层的面粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的出口的部分(出口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片a和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的切削加工(开孔加工)在表6所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表6。
〔实施例B2~10〕
与实施例B1同样地,以表5所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片b。
实施例B2、B3中,将制作好的切削加工辅助润滑片a、b与实施例B1同样地,粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的出口的部分(出口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
另外,实施例B4、B5、B7、B8中,将制作好的切削加工辅助润滑片a、b按照切削加工辅助润滑片/CFRP/切削加工辅助润滑片的顺序层叠,将切削加工辅助润滑片粘附于应成为钻头头的入口的部分(入口部)和应成为钻头头的出口的部分(出口部)这两面,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
进而,实施例B6、B9中,将制作好的切削加工辅助润滑片b按照切削加工辅助润滑片/CFRP/切削加工辅助润滑片的顺序层叠,将切削加工辅助润滑片粘附于应成为钻头头的入口的部分(入口部)和应成为钻头头的出口的部分(出口部)这两面,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。进而,如图3那样,使作为其他切削加工辅助润滑材料的切削加工辅助润滑块与切削工具接触。在该状态下进行切削加工。需要说明的是,实施例B6、B9中使用的切削加工辅助润滑块与切削加工辅助润滑片b设为相同组成。
进而,实施例B10~B12中,作为被加工材料,使用CFRP与Ti的复合体(CFRP/Ti)。实施例B10、B11中,按照切削加工辅助润滑片/CFRP/Ti/切削加工辅助润滑片的顺序层叠,从CFRP侧进行开孔加工。另外,实施例B12中,按照切削加工辅助润滑片/Ti/CFRP/切削加工辅助润滑片的顺序层叠,从Ti侧进行开孔加工。
利用超硬合金钻头的开孔加工在表6所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表6。
〔比较例B1~B6〕
比较例B1~B3中,将制作好的切削加工辅助润滑片a、b粘附于被加工材料的切削工具(超硬合金钻头)的入口部,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
另外,比较例B4~B6中,作为被加工材料,使用CFRP与Ti的复合体。比较例B4、B5中,按照切削加工辅助润滑片/CFRP/Ti的顺序层叠,从切削加工辅助润滑片侧进行开孔加工。另外,比较例B6中,按照切削加工辅助润滑片/Ti/CFRP的顺序层叠,从切削加工辅助润滑片侧进行开孔加工。
利用超硬合金钻头的开孔加工在表6所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表6。
〔评价:缺口、毛刺、纤维切断残留物〕
实施例B和比较例B中,使用×10放大镜以目视计数产生了钻头头入口侧、钻头头出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、和纤维切断残留物的孔数。需要说明的是,缺口、毛刺、和纤维切断残留物的评价基准如以下所述。
(评价基准)
毛刺:切削工具从钻头头入口向钻头头出口通过时,在钻头头出口附近产生的突起。由于摩擦而加工孔周边的温度上升,加工孔周边的金属软化从而容易产生大的毛刺。
缺口:在钻头头入口和钻头头出口产生的凹部。
纤维切断残留物:形成纤维增强复合材料的纤维的一部分未被切断而以切断残留物的形式残留于加工孔的周围的现象。
需要说明的是,图13中表示示出实施例B8中的、CFRP加工后的钻头头出口的照片。如图13所示那样可知,实施例B8中,在钻头头出口,形成良好的加工孔。另外,图14中表示示出比较例B3中的、CFRP加工后的钻头头出口的照片。如图14所示那样可知,比较例B3中,在钻头头入口的加工孔缘产生缺口和纤维切断残留物。
〔评价:钻头头前端磨耗〕
实施例B和比较例B中,使用×10放大镜,从钻头头前端方向以目视评价开设有表6的加工孔数的孔后的钻头头前端的磨耗。确认使用后(磨耗后)的钻头头的第2号面的面积相对于未使用的新品的钻头头(超硬合金钻头、RG-GDN、OSG Corporation)的第2号面的面积(100%)的比率,通过下述评价基准,评价钻头头前端磨耗。需要说明的是,图6中示出从钻头头前端方向观察到的钻头头的示意图。
大:第2号面的面积残留低于80%的情况
中:第2号面的面积残留低于95%且80%以上的情况
小:第2号面的面积残留95%以上的情况
〔评价:附着于被加工材料的、切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的量〕
加工后,从被加工材料剥离切削加工辅助润滑片,通过溶液提取方法确认附着于被加工材料的切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的量。具体而言,将剥离了切削加工辅助润滑片后的被加工材料浸渍于超纯水,之后,仅使溶剂浓缩,进行氢溴酸分解,对聚环氧乙烷进行定量分析,从而确认切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的量。其结果,实施例B中,该附着量相对于被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为3×10-9~4×10-9g。
[表5]
[表6]
〔实施例C〕
表7中示出实施例C和比较例C中使用的被加工材料(经过开孔加工的材料)、切削加工辅助润滑材料的制造中使用的各成分、粘合层、钻孔加工(开孔加工)中使用的钻头头、开孔加工设备、评价中使用的装置等的规格。
[表7]
※Ti-6Al-4V的维氏硬度为320。
需要说明的是,碳(C)的平均粒径(中值粒径)和高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)的重均分子量与实施例A同样地测定。
〔实施例C1〕
将作为高分子量化合物(A)的聚环氧乙烷(Alkox E-45、明成化学工业株式会社制)24质量份、聚环氧乙烷(Alkox R-150、明成化学工业株式会社制)24质量份、作为中分子量化合物(B)的聚环氧乙烷单硬脂酸酯(NONION S-40、日油株式会社制)47质量份、和作为碳(C)的石墨(XD-100、伊藤石墨工业株式会社)5质量份使用单螺杆挤出机充分地混合,以温度140℃进行挤出成型,从而制作厚度1.0mm的片。将成为粘合层的厚度0.12mm的丙烯酸类双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)以强粘合面侧与片侧接触方式粘附于该片的单面,制作切削加工辅助润滑片a。
将制作好的切削加工辅助润滑片a的形成有粘合层的面粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的出口的部分(出口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片a和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的切削加工(开孔加工)在表9所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表9。
〔实施例C2~C8〕
与实施例C1同样地,以表8所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片b。
实施例C2中,将制作好的切削加工辅助润滑片b与实施例C1同样地,粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的出口的部分(出口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
另外,实施例C3~C4中,将制作好的切削加工辅助润滑片a、b按照切削加工辅助润滑片/Ti/切削加工辅助润滑片的顺序层叠,将切削加工辅助润滑片粘附于应成为钻头头的入口的部分(入口部)和应成为出口的部分(出口部)这两面,使用夹具固定切削加工辅助润滑片和被加工材料。
进而,实施例C5中,将制作好的切削加工辅助润滑片b与实施例C1同样地,粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的出口的部分(出口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。进而,如图3那样,使作为其他切削加工辅助润滑材料的切削加工辅助润滑块与切削工具接触。在该状态下进行切削加工。需要说明的是,实施例C5中使用的切削加工辅助润滑块与切削加工辅助润滑片b设为相同组成。
进而,实施例C6~C8中,作为被加工材料,使用CFRP与Ti的复合体(CFRP/Ti)。实施例C6~C7中,按照切削加工辅助润滑片/CFRP/Ti/切削加工辅助润滑片的顺序层叠,从CFRP侧进行开孔加工。另外,实施例C8中,按照切削加工辅助润滑片/Ti/CFRP/切削加工辅助润滑片的顺序层叠,从Ti侧进行开孔加工。
利用超硬合金钻头的开孔加工在表9所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表9。
〔比较例C1~C5〕
比较例C1~C2中,将制作好的切削加工辅助润滑片a、b粘附于被加工材料的切削工具(超硬合金钻头)的入口部,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
另外,比较例C3~C5中,作为被加工材料,使用CFRP与Ti的复合体。比较例C3、C4中,按照切削加工辅助润滑片/CFRP/Ti的顺序层叠,从切削加工辅助润滑片侧进行开孔加工。另外,比较例C5中,按照切削加工辅助润滑片/Ti/CFRP的顺序层叠,从切削加工辅助润滑片侧进行开孔加工。
利用超硬合金钻头的开孔加工在表9所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表9。
〔评价:缺口、毛刺、纤维切断残留物〕
实施例C和比较例C中,使用×10放大镜以目视计数产生了钻头头入口侧、钻头头出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、和纤维切断残留物的孔数。需要说明的是,缺口、毛刺、和纤维切断残留物的评价基准如以下所述。
(评价基准)
毛刺:切削工具从钻头头入口向钻头头出口通过时,在钻头头出口附近产生的突起。由于摩擦而加工孔周边的温度上升,加工孔周边的金属软化从而容易产生大的毛刺。
缺口:在钻头头入口和钻头头出口产生的凹部。
纤维切断残留物:形成纤维增强复合材料的纤维的一部分未被切断而以切断残留物的形式残留于加工孔的周围的现象。
需要说明的是,图15中示出表示实施例C1中的、钛合金板加工后的钻头头出口的照片。如图15所示那样可知,实施例C1中,在钻头头出口,形成良好的加工孔。
另外,图16中示出表示比较例C1中的、钛合金板加工后的钻头头出口的照片。如图16所示那样可知,比较例C1中,在钻头头入口的加工孔缘产生缺口和毛刺。
〔评价:钻头头前端磨耗〕
实施例C和比较例C中,使用×10放大镜,从钻头头前端方向以目视评价开设表9的加工孔数的孔后的钻头头前端的磨耗。确认使用后(磨耗后)的钻头头的第2号面的面积相对于未使用的新品的钻头头(超硬合金钻头、RG-GDN、OSG Corporation)的第2号面的面积(100%)的比率,通过下述评价基准评价钻头头前端磨耗。需要说明的是,图6中示出从钻头头前端方向观察到的钻头头的示意图。
大:第2号面的面积残留低于80%的情况
中:第2号面的面积残留低于95%且80%以上的情况
小:第2号面的面积残留95%以上的情况
〔评价:附着于被加工材料的、切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的量〕
加工后,从被加工材料剥离切削加工辅助润滑片,通过溶液提取方法确认附着于被加工材料的切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的量。具体而言,将剥离了切削加工辅助润滑片后的被加工材料浸渍于超纯水,之后,仅使溶剂浓缩,进行氢溴酸分解,对聚环氧乙烷进行定量分析,从而确认切削加工辅助润滑材料和粘合层的成分的量。其结果,实施例C中,该附着量相对于被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为3×10-9~4×10-9g。
[表8]
[表9]
〔实施例D〕
表10中示出实施例D和比较例D中使用的被加工材料(经过孔形成加工的材料)、切削加工辅助润滑材料的制造中使用的各成分、粘合层、钻孔加工(开孔加工)中使用的钻头头、孔形成加工设备、评价中使用的装置等的规格。
[表10]
需要说明的是,碳(C)的平均粒径(中值粒径)和高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)的重均分子量与实施例A同样地测定。
〔实施例D1〕
将作为高分子量化合物(A)的聚环氧乙烷(Alkox E-45、明成化学工业株式会社制)24质量份、聚环氧乙烷(Alkox R-150、明成化学工业株式会社制)24质量份、作为中分子量化合物(B)的聚环氧乙烷单硬脂酸酯(NONION S-40、日油株式会社制)47质量份、和作为碳(C)的石墨(XD100、伊藤石墨工业株式会社)5质量份使用单螺杆挤出机以温度140℃在挤出机中进行成型,从而制作厚度1.0mm的片。另外,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片a。
将制作好的切削加工辅助润滑片a粘附于被加工材料的应成为超硬合金钻头的入口的部分(入口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的孔形成加工在表12所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表12。
〔实施例D2~D7〕
与实施例D1同样地,以表11所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成和厚度使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片b~e。
实施例D2~D5中,将制作好的切削加工辅助润滑片b~e与实施例D1同样地,粘附于被加工材料的超硬合金钻头的入口部,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
实施例D6、D7中,将制作好的切削加工辅助润滑片b、d粘附于被加工材料的超硬合金钻头的入口部和出口部,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
利用超硬合金钻头的孔形成加工在表12所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表12。
〔比较例D1〕
不使用切削加工辅助润滑片,除此之外,与实施例D1同样地,在表12所示的条件下进行利用超硬合金钻头的孔形成加工。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表12。
〔评价:缺口、毛刺、纤维切断残留物〕
实施例D和比较例D中,使用×10放大镜以目视计数产生了钻头头入口和出口的加工孔周边的毛刺、缺口、和纤维切断残留物的孔数。需要说明的是,毛刺、缺口、和纤维切断残留物的评价基准如以下所述。
(评价基准)
毛刺:钻头从钻头头入口向钻头头出口通过时,在钻头头出口附近产生的突起。钻头头磨耗,锐度降低而容易产生大的毛刺。
缺口:在钻头头入口和钻头头出口产生的凹部。
纤维切断残留物:形成纤维增强复合材料的纤维的一部分未被切断而以切断残留物的形式残留于加工孔的周围的现象。
需要说明的是,图17中示出实施例D6中的、CFRP加工后的钻头头入口的照片,图18中示出实施例D6中的、CFRP加工后的钻头头出口的照片。如图17~18所示那样可知,实施例D6中,在钻头头入口和出口,形成良好的加工孔。
进而,图19中示出比较例D1中的、CFRP加工后的钻头头入口的照片,图20中示出比较例D1中的、CFRP加工后的钻头头出口的照片。如图19~20所示那样可知,比较例D1中,在钻头头入口的加工孔缘产生缺口,在钻头头出口的加工孔缘产生纤维切断残留物。
〔评价:钻头头前端磨耗〕
实施例D和比较例D中,使用×10放大镜,从钻头头前端方向以目视评价开设表12的加工孔数的孔后的钻头头前端的磨耗。确认使用后(磨耗后)的钻头头的第2号面的面积相对于未使用的新品的钻头头(超硬合金钻头、RG-GDN、OSG Corporation制)的第2号面的面积(100%)的比率,通过下述评价基准评价钻头头前端磨耗。需要说明的是,图6中示出从钻头头前端方向观察到的钻头头的示意图。
大:第2号面的面积残留低于80%的情况
中:第2号面的面积残留低于95%且80%以上的情况
小:第2号面的面积残留95%以上的情况
〔评价:附着于被加工材料的、切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量〕
加工后,从被加工材料剥离切削加工用润滑片,通过溶液提取方法确认附着于被加工材料的切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。具体而言,将剥离了切削加工用润滑片后的被加工材料浸渍于超纯水,之后,仅使溶剂浓缩,进行氢溴酸分解,对聚环氧乙烷进行定量分析,从而确认切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。其结果,实施例D中,该附着量相对于被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为3×10-9~4×10-9g。
[表11]
[表12]
〔实施例E〕
表13中示出实施例E和比较例E中使用的被加工材料(经过孔形成加工的材料)、切削加工辅助润滑材料的制造中使用的各成分、粘合层、钻孔加工(开孔加工)中使用的钻头头、孔形成加工设备、评价中使用的装置等的规格。
[表13]
※Ti-6Al-4V的维氏硬度为320。
需要说明的是,碳(C)的平均粒径(中值粒径)和高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)的重均分子量与实施例A同样地测定。
〔实施例E1〕
将作为高分子量化合物(A)的聚环氧乙烷(Alkox E-45、明成化学工业株式会社制)24质量份、聚环氧乙烷(Alkox R-150、明成化学工业株式会社制)24质量份、作为中分子量化合物(B)的聚环氧乙烷单硬脂酸酯(NONION S-40、日油株式会社制)47质量份、和作为碳(C)的石墨(XD-100、伊藤石墨工业株式会社)5质量份使用单螺杆挤出机以温度140℃在挤出机中进行成型,从而制作厚度1.0mm的片。另外,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片a。
将制作好的切削加工辅助润滑片a的形成有粘合层的面粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的入口的部分(入口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的孔形成加工在表15所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表15。
〔实施例E2~E9〕
与实施例E1同样地,以表14所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成和厚度使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片b~e。
实施例E2~E5中,将制作好的切削加工辅助润滑片b~e与实施例E1同样地,粘附于被加工材料的切削工具(超硬合金钻头)的入口部,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
实施例E6、E7中,将制作好的切削加工辅助润滑片b、b、或d、b粘附于被加工材料的切削工具(超硬合金钻头)的入口部和出口部,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
进而,实施例E8~E9中,作为被加工材料,使用CFRP与Ti的复合体(CFRP/Ti),使用切削加工辅助润滑片c、d。实施例E8~E9中,按照切削加工辅助润滑片/CFRP/Ti/切削加工辅助润滑片的顺序层叠,从CFRP侧进行开孔加工。
利用超硬合金钻头的开孔加工在表15所示的条件下进行。将对于能进行切削加工的加工孔数(加工孔数)、以及经过切削加工的加工孔数中的钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表15。
〔比较例E1~E2〕
比较例E1中,不使用切削加工辅助润滑片,除此之外,与实施例E1同样地在表15所示的条件下进行利用超硬合金钻头的开孔加工。
进而,比较例E2中,不使用切削加工辅助润滑片,除此之外,与实施例E8同样地,在表15所示的条件下进行利用超硬合金钻头的开孔加工。
将对于能进行切削加工的加工孔数、以及经过切削加工的加工孔数中的钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表15。
〔评价:能加工的孔数、缺口、毛刺〕
实施例E和比较例E中,使用×10放大镜以目视计数产生了钻头头入口和出口的加工孔周边的毛刺、缺口的孔数。需要说明的是,能加工的孔数、毛刺、缺口的评价基准如以下所述。
(评价基准)
能加工的孔数:进行切削加工时,产生钻头头的破损、声音异常、或着火的情况下,结束切削加工,将至此加工的孔数作为能加工的孔数。
缺口:在钻头头入口和钻头头出口产生的凹部。
毛刺:切削工具从钻头头入口向钻头头出口通过时,在钻头头出口附近产生的突起。由于摩擦而加工孔周边的温度上升,加工孔周边的金属软化从而容易产生大的毛刺。
纤维切断残留物:形成纤维增强复合材料的纤维的一部分未被切断而以切断残留物的形式残留于加工孔的周围的现象。
需要说明的是,图21中示出实施例E2中的、钛合金加工后的钻头头入口的照片,图22中示出实施例E2中的、钛合金加工后的钻头头出口的照片。如图21~22所示那样可知,实施例E2中,在钻头头入口和出口,形成良好的加工孔。
进而,图23中示出比较例E1中的、钛合金加工后的钻头头入口的照片,图24中示出比较例E1中的、钛合金加工后的钻头头出口的照片。如图23~24所示那样可知,比较例E1中,在钻头头入口的加工孔缘产生毛刺和缺口,在钻头头出口的加工孔缘产生缺口。
〔评价:钻头头前端磨耗〕
实施例E和比较例E中,使用×10放大镜,从钻头头前端方向以目视评价开设表15的加工孔数的孔后的钻头头前端的磨耗。确认使用后(磨耗后)的钻头头的第2号面的面积相对于未使用的新品的钻头头(超硬合金钻头、RG-GDN、OSG Corporation制)的第2号面的面积(100%)的比率,通过下述评价基准评价钻头头前端磨耗。需要说明的是,图6中示出从钻头头前端方向观察到的钻头头的示意图。
大:第2号面的面积残留低于80%的情况
中:第2号面的面积残留低于95%且80%以上的情况
小:第2号面的面积残留95%以上的情况
〔评价:附着于被加工材料的、切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量〕
加工后,从被加工材料剥离切削加工用润滑片,通过溶液提取方法确认附着于被加工材料的切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。具体而言,将剥离了切削加工用润滑片后的被加工材料浸渍于超纯水,之后,仅使溶剂浓缩,进行氢溴酸分解,对聚环氧乙烷进行定量分析,从而确认切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。其结果,实施例E中,该附着量相对于被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为3×10-9~4×10-9g。
[表14]
[表15]
〔实施例F〕
表16中示出实施例F和比较例F中使用的被加工材料(经过切削加工的材料)、切削加工辅助润滑材料的制造中使用的各成分、粘合层、钻孔加工(开孔加工)中使用的钻头头、切削加工设备、评价中使用的装置等的规格。
[表16]
需要说明的是,碳(C)的平均粒径(中值粒径)和高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)的重均分子量与实施例A同样地测定。
〔切削加工辅助润滑片制作步骤〕
将作为高分子量化合物(A)的聚环氧乙烷(Alkox E-45、明成化学工业株式会社制)24质量份、聚环氧乙烷(Alkox R-150、明成化学工业株式会社制)24质量份、作为中分子量化合物(B)的聚环氧乙烷单硬脂酸酯(NONION S-40、日油株式会社制)47质量份、和作为碳(C)的石墨(XD100、伊藤石墨工业株式会社)5质量份使用单螺杆挤出机以温度140℃在挤出机中进行成型,从而制作厚度1.0mm的片。另外,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片a。另外,以表17所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成和厚度使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片b~e。
〔实施例F1~F3〕
实施例F1中,将制作好的切削加工辅助润滑片a粘附于被加工材料中的应成为切削工具(超硬合金钻头)的入口的部分(入口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的开孔加工在表18所示的条件下进行。需要说明的是,作为被加工材料,使用厚度10mm的CFRP,钻头头的直径设为6mm,在每1根钻头头的加工孔数为100个孔的条件下进行开孔加工。
另外,实施例F2和F3中,使用切削加工辅助润滑片b、e代替切削加工辅助润滑片a,除此之外,与实施例F1同样地进行开孔加工。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表18。
〔比较例F1〕
不使用切削加工辅助润滑片,使用夹具仅将被加工材料固定于开孔加工设备,除此之外,与实施例1同样地进行开孔加工。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表18。
〔实施例F4~F10〕
实施例F4~F8中,将制作好的切削加工辅助润滑片a~e粘附于被加工材料的切削工具(超硬合金钻头)的入口部,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的开孔加工在表19所示的条件下进行。需要说明的是,作为被加工材料,使用厚度20mm的CFRP,钻头头的直径设为17.78mm,在每1根钻头头的加工孔数为40个孔的条件下进行开孔加工。
另外,实施例F9和F10中,代替切削加工辅助润滑片a~e,将切削加工辅助润滑片b、d粘附于被加工材料的切削工具(超硬合金钻头)的入口部,将切削加工辅助润滑片b粘附于被加工材料的切削工具(超硬合金钻头)的出口部,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备,除此之外,与实施例F4~F8同样地进行开孔加工。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表19。
〔比较例F2〕
不使用切削加工辅助润滑片,使用夹具仅将被加工材料固定于开孔加工设备,除此之外,与实施例F4同样地进行开孔加工。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表19。
〔评价:缺口、毛刺、纤维切断残留物〕
实施例F和比较例F中,使用×10放大镜以目视计数产生了钻头头入口和出口的加工孔周边的毛刺、缺口、和纤维切断残留物的孔数。需要说明的是,毛刺、缺口、和纤维切断残留物的评价基准如以下所述。
(评价基准)
毛刺:切削工具从钻头头入口向钻头头出口通过时,在钻头头出口附近产生的突起。钻头头磨耗,锐度降低而容易产生大的毛刺。
缺口:在钻头头入口和钻头头出口产生的凹部。
纤维切断残留物:形成纤维增强复合材料的纤维的一部分未被切断而以切断残留物的形式残留于加工孔的周围的现象。
需要说明的是,图25中示出实施例F9中的、CFRP加工后的钻头头入口的照片,图26中示出实施例F9中的、CFRP加工后的钻头头出口的照片。如图25~26所示那样可知,实施例F9中,在钻头头入口和出口,形成良好的加工孔。进而,图27中示出比较例F2中的、CFRP加工后的钻头头入口的照片,图28中示出比较例F2中的、CFRP加工后的钻头头出口的照片。如图27~28所示那样可知,比较例F2中,在钻头头入口的加工孔缘产生缺口,在钻头头出口的加工孔缘产生纤维切断残留物。
〔评价:钻头头前端磨耗〕
实施例F和比较例F中,使用×10放大镜,从钻头头前端方向以目视评价开设表18和19的加工孔数的孔后的钻头头前端的磨耗。确认使用后(磨耗后)的钻头头的第2号面的面积相对于未使用的新品的钻头头(超硬合金钻头、RG-GDN、OSG Corporation制)的第2号面的面积(100%)的比率,通过下述评价基准评价钻头头前端磨耗。需要说明的是,图6中示出从钻头头前端方向观察到的钻头头的示意图。
大:第2号面的面积残留低于80%的情况
中:第2号面的面积残留低于95%且80%以上的情况
小:第2号面的面积残留95%以上的情况
〔评价:附着于被加工材料的、切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量〕
加工后,从被加工材料剥离切削加工用润滑片,通过溶液提取方法确认附着于被加工材料的切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。具体而言,将剥离了切削加工用润滑片后的被加工材料浸渍于超纯水,之后,仅使溶剂浓缩,进行氢溴酸分解,对聚环氧乙烷进行定量分析,从而确认切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。其结果,实施例F中,该附着量相对于被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为3×10-9~4×10-9g。
[表17]
[表18]
[表19]
〔实施例G〕
表20中示出实施例G和比较例G中使用的被加工材料(经过切削加工的材料)、切削加工辅助润滑片的制造中使用的各成分、粘合层、钻孔加工(开孔加工)中使用的钻头头、开孔加工设备、评价中使用的装置等的规格。
[表20]
※Ti-6Al-4V的维氏硬度为320。
需要说明的是,碳(C)的平均粒径(中值粒径)和高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)的重均分子量与实施例A同样地测定。
〔实施例G1〕
将作为高分子量化合物(A)的聚环氧乙烷(Alkox E-45、明成化学工业株式会社制)24质量份、聚环氧乙烷(Alkox R-150、明成化学工业株式会社制)24质量份、作为中分子量化合物(B)的聚环氧乙烷单硬脂酸酯(NONION S-40、日油株式会社制)47质量份、和作为碳(C)的石墨(XD-100、伊藤石墨工业株式会社)5质量份使用单螺杆挤出机以温度140℃在挤出机中进行成型,从而制作厚度1.0mm的片。另外,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片a。
将制作好的切削加工辅助润滑片a的形成有粘合层的面粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的入口的部分(入口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的切削加工在表22所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表22。
〔实施例G2~G7〕
与实施例G1同样地,以表21所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成和厚度使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片b~e。
实施例G2~G5中,将制作好的切削加工辅助润滑片b~e与实施例G1同样地,粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的入口的部分(入口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
实施例G6、G7中,将制作好的切削加工辅助润滑片b、b、或d、b粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)的入口的部分(入口部)和应成为出口的部分(出口部),使用夹具固定切削加工辅助润滑片和被加工材料。
进而,实施例G8~G9中,作为被加工材料,使用CFRP与Ti的复合体(CFRP/Ti),使用切削加工辅助润滑片c、d。实施例G8~G9中,按照切削加工辅助润滑片/CFRP/Ti/切削加工辅助润滑片的顺序层叠,从CFRP侧进行开孔加工。
利用超硬合金钻头的开孔加工在表22所示的条件下进行。将对于能进行切削加工的加工孔数(能加工的孔数)、以及经过切削加工的加工孔数中的钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表22。
〔比较例G1〕
比较例G1中,不使用切削加工辅助润滑片,除此之外,与实施例G1同样地在表22所示的条件下进行利用超硬合金钻头的开孔加工。
进而,比较例G2中,不使用切削加工辅助润滑片,除此之外,与实施例G8同样地在表22所示的条件下进行利用超硬合金钻头的开孔加工。
将对于能进行切削加工的加工孔数(能加工的孔数)、以及经过切削加工的加工孔数中的钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表22。
〔评价:能加工的孔数、缺口、毛刺〕
实施例G和比较例G中,使用×10放大镜以目视计数产生了钻头头入口和出口的加工孔周边的毛刺、缺口的孔数。需要说明的是,能加工的孔数、毛刺、缺口的评价基准如以下所述。
(评价基准)
能加工的孔数:进行切削加工时,产生钻头头的破损、声音异常、或着火的情况下,结束切削加工,将至此加工的孔数作为能加工的孔数。
缺口:在钻头头入口和钻头头出口产生的凹部。
毛刺:切削工具从钻头头入口向钻头头出口通过时,在钻头头出口附近产生的突起。由于摩擦而加工孔周边的温度上升,由于加工孔周边的金属软化的声音而容易产生大的毛刺。
纤维切断残留物:形成纤维增强复合材料的纤维的一部分未被切断而以切断残留物的形式残留于加工孔的周围的现象。
需要说明的是,图29中示出实施例G2中的、钛合金加工后的钻头头入口的照片,图30中示出实施例G2中的、钛合金加工后的钻头头出口的照片。如图29~30所示那样可知,实施例G2中,在钻头头入口和出口,形成良好的加工孔。
进而,图31中示出比较例G1中的、钛合金加工后的钻头头入口的照片,图32中示出比较例G1中的、钛合金加工后的钻头头出口的照片。如图31~32所示那样可知,比较例G1中,在钻头头入口的加工孔缘产生毛刺和缺口,在钻头头出口的加工孔缘产生缺口。
〔评价:钻头头前端磨耗〕
实施例G和比较例G中,使用×10放大镜,从钻头头前端方向以目视评价开设表22的加工孔数的孔后的钻头头前端的磨耗。确认使用后(磨耗后)的钻头头的第2号面的面积相对于未使用的新品的钻头头(超硬合金钻头、RG-GDN、OSG Corporation制)的第2号面的面积(100%)的比率,通过下述评价基准评价钻头头前端磨耗。需要说明的是,图6中示出从钻头头前端方向观察到的钻头头的示意图。
大:第2号面的面积残留低于80%的情况
中:第2号面的面积残留低于95%且80%以上的情况
小:第2号面的面积残留95%以上的情况
〔评价:附着于被加工材料的、切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量〕
加工后,从被加工材料剥离切削加工用润滑片,通过溶液提取方法确认附着于被加工材料的切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。具体而言,将剥离了切削加工用润滑片后的被加工材料浸渍于超纯水,之后,仅使溶剂浓缩,进行氢溴酸分解,对聚环氧乙烷进行定量分析,从而确认切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。其结果,实施例E中,该附着量相对于被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为3×10-9~4×10-9g。
[表21]
[表22]
〔实施例H〕
表23中示出实施例H和比较例H中使用的被加工材料(经过切削加工的材料)、切削加工辅助润滑片的制造中使用的各成分、粘合层、钻孔加工(开孔加工)中使用的钻头头、切削加工设备、评价中使用的装置等的规格。
[表23]
需要说明的是,碳(C)的平均粒径(中值粒径)和高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)的重均分子量与实施例A同样地测定。
〔实施例HA1〕
将作为高分子量化合物(A)的聚环氧乙烷(Alkox E-45、明成化学工业株式会社制)24质量份、聚环氧乙烷(Alkox R-150、明成化学工业株式会社制)24质量份、作为中分子量化合物(B)的聚环氧乙烷单硬脂酸酯(NONION S-40、日油株式会社制)47质量份、和作为碳(C)的石墨(XD-100、伊藤石墨工业株式会社)5质量份使用单螺杆挤出机以温度140℃在挤出机中进行成型,从而制作厚度1.0mm的片。另外,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片a。表24中示出切削加工辅助润滑片a的挠曲量、追随性、韧性。
〔实施例HA2~HA8〕
与实施例HA1同样地,以表24所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工用润滑片b~h。表24中示出切削加工辅助润滑片b~h的挠曲量、追随性、韧性。
〔比较例HA1~HA5〕
与实施例HA1同样地,以表24所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片i~m。表24中示出切削加工辅助润滑片i~m的挠曲量、追随性、韧性。
〔比较例HA6〕
准备在厚度0.15mm的铝箔(1N30-H18、三菱铝株式会社制)的单面形成有作为粘接层的厚度0.01mm的聚酯系树脂层(VylonalMD-1200、东洋纺株式会社制)的材料。对于该形成有粘接层的铝箔(带粘接层的铝箔)与切削加工辅助润滑片i,如带粘接层的铝箔/切削加工辅助润滑片i/带粘接层的铝箔那样,以将切削加工辅助润滑片i用带粘接层的铝箔夹持的形态层叠。此时,将铝箔表面的粘接层与切削加工辅助润滑片接触的方式配置,使用层压装置(OHL-2400、ONC Inc.制),以150℃的温度进行热层压,并层叠一体化,制作切削加工辅助润滑片n。
〔比较例HA7~HA9〕
与实施例HA1同样地,以表24所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片o~q。
〔实施例HB1~HB14〕
将制作好的切削加工辅助润滑片a~h粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)入口的部分(入口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的开孔加工在表25所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表25。
需要说明的是,实施例HB9~HB12中,作为被加工材料,使用CFRP与Ti的复合体。此时,以成为切削加工用润滑片/CFRP/Ti的方式进行层叠,从切削加工用润滑片侧进行开孔加工。
另外,实施例HB13~HB14中,将制作好的切削加工辅助润滑片b粘附于具有曲面的CFRTP的应成为切削工具(超硬合金钻头)的入口的部分(入口部)和应成为出口的部分(出口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。上述切削加工辅助润滑片的追随性和韧性优异,因此,能密合在被加工材料上。
〔比较例HB1~HB7〕
比较例HB1~HB5中,将制作好的切削加工辅助润滑片i~m与实施例HB1同样地,粘附于被加工材料的切削工具(超硬合金钻头)的入口部,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。
另外,比较例HB6~HB7中,不使用切削加工辅助润滑片,除此之外,与实施例HB13同样地操作。
利用超硬合金钻头的开孔加工在表25所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表25。需要说明的是,比较例HB5中,以成为切削加工辅助润滑片/CFRP/Ti的方式进行层叠,从切削加工辅助润滑片侧进行开孔加工。
〔评价:挠曲量〕
如图5所示那样,将宽度30mm、长度150mm的切削加工辅助润滑片X以突出了100mm的状态固定于按压夹具。之后,对切削加工用辅助润滑片X的端部施加25g的载荷Z。将距离未施加载荷Z的切削加工辅助润滑片X的位置的位移量Y作为切削加工辅助润滑片的挠曲量。另外,从用按压夹具固定的支点切断切削加工用辅助润滑片的情况下,将挠曲量作为无法测定。
〔追随性〕
将切削加工辅助润滑片卷绕于直径90mm的圆柱时,以目视观察切削加工辅助润滑片与圆柱的间隙。然后,通过下述评价基准评价追随性。需要说明的是,图33和34中表示示出实施例HA2和比较例HA2的追随性和韧性试验的结果的照片。
优异:切削加工辅助润滑片与圆柱的间隙低于1mm
良:切削加工辅助润滑片与圆柱的间隙为1mm以上且低于5mm
不良:切削加工辅助润滑片与圆柱的间隙为5mm以上或无法卷绕
〔韧性〕
将切削加工辅助润滑片卷绕于直径90mm的圆柱,以目视观察24小时后的切削加工辅助润滑片的状态。然后,通过下述评价基准评价韧性。需要说明的是,图33和34中表示示出实施例HA2和比较例HA2的追随性和韧性试验的结果的照片。
优异:在切削加工辅助润滑片表面上未产生裂纹的情况
良:在切削加工辅助润滑片表面上产生低于1mm的裂纹的情况
不良:切削加工辅助润滑片断裂或折断的情况、或在切削加工辅助润滑片表面上产生1mm以上的裂纹的情况
〔评价:缺口、毛刺、纤维切断残留物〕
实施例H和比较例H中,使用×10放大镜以目视计数产生了钻头头入口和出口的加工孔周边的毛刺、缺口、和纤维切断残留物的孔数。需要说明的是,毛刺、缺口、和纤维切断残留物的评价基准如以下所述。
(评价基准)
毛刺:切削工具从钻头头入口向钻头头出口通过时,在钻头头出口附近产生的突起。钻头头磨耗,锐度降低而容易产生更大的毛刺。
缺口:在钻头头入口和钻头头出口产生的凹部。
纤维切断残留物:形成纤维增强复合材料的纤维的一部分未被切断而以切断残留物的形式残留于加工孔的周围的现象。
〔评价:钻头头前端磨耗〕
实施例H和比较例H中,使用×10放大镜,从钻头头前端方向以目视评价开设表25的加工孔数的孔后的钻头头前端的磨耗。确认使用后(磨耗后)的钻头头的第2号面的面积相对于未使用的新品的钻头头(超硬合金钻头、RG-GDN、OSG Corporation)的第2号面的面积(100%)的比率,通过下述评价基准评价钻头头前端磨耗。需要说明的是,图6中示出从钻头头前端方向观察到的钻头头的示意图。
大:第2号面的面积残留低于80%的情况
中:第2号面的面积残留低于95%且80%以上的情况
小:第2号面的面积残留95%以上的情况
〔评价:附着于被加工材料的、切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量〕
加工后,从被加工材料剥离削加工用润滑片,通过溶液提取方法确认附着于被加工材料的切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。具体而言,将剥离了切削加工用润滑片后的被加工材料浸渍于超纯水,之后,仅使溶剂浓缩,进行氢溴酸分解,对聚环氧乙烷进行定量分析,从而确认切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。其结果,实施例H中,该附着量相对于被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为3×10-9~4×10-9g。
[表24]
※1:树脂组合物的粘度过低因此无法进行片成型
※2:树脂组合物的粘度过高因此无法进行片成型
※3:片中无刚性而脆因此无法进行耐于实用的片的成型[表25]
〔实施例I〕
表26中示出实施例I和比较例I中使用的被加工材料(经过切削加工的材料)、切削加工辅助润滑片的制造中使用的各成分、粘合层、切削加工中使用的钻头头、切削加工设备、评价中使用的装置等的规格。
[表26]
※Ti-6Al-4V的维氏硬度为320。
需要说明的是,碳(C)的平均粒径(中值粒径)和高分子量化合物(A)和中分子量化合物(B)的重均分子量与实施例A同样地测定。
〔实施例IA1〕
将作为高分子量化合物(A)的聚环氧乙烷(Alkox E-45、明成化学工业株式会社制)24质量份、聚环氧乙烷(Alkox R-150、明成化学工业株式会社制)24质量份、作为中分子量化合物(B)的聚环氧乙烷单硬脂酸酯(NONION S-40、日油株式会社制)47质量份、和作为碳(C)的石墨(XD-100、伊藤石墨工业株式会社)5质量份使用单螺杆挤出机以温度140℃在挤出机中进行成型,从而制作厚度1.0mm的片。另外,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片a。表27中示出切削加工辅助润滑片a的挠曲量、追随性、韧性。
〔实施例IA2~IA4〕
与实施例IA1同样地,以表27所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工用润滑片b~d。表27中示出切削加工辅助润滑片b~d的挠曲量、追随性、韧性。
〔比较例IA1~IA2〕
与实施例IA1同样地,以表27所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片e~f。表27中示出切削加工辅助润滑片e~f的挠曲量、追随性、韧性。
〔比较例IA3〕
准备在厚度0.15mm的铝箔(1N30-H18、三菱铝株式会社制)的单面形成有作为粘接层的厚度0.01mm的聚酯系树脂层(VylonalMD-1200、东洋纺株式会社制)的材料。对于该形成有粘接层的铝箔(带粘接层的铝箔)与切削加工辅助润滑片e,如带粘接层的铝箔/切削加工辅助润滑片e/带粘接层的铝箔那样,以将切削加工辅助润滑片e用铝箔夹持的形态层叠。此时,以铝箔表面的粘接层与切削加工辅助润滑片接触的方式配置,使用层压装置(OHL-2400、ONC Inc.制),以150℃的温度进行热层压,并层叠一体化,制作切削加工辅助润滑片g。
〔比较例IA4~IA6〕
与实施例IA1同样地,以表27所示的高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、碳(C)的树脂组成使用单螺杆挤出机制作片,将厚度0.12mm的双面胶带(No.535A、日东电工株式会社制)的强粘合面粘附于上述片的单面,制作切削加工辅助润滑片h~j。
〔实施例IB1~IB8〕
将制作好的切削加工辅助润滑片a~d粘附于被加工材料的应成为切削工具(超硬合金钻头)入口的部分(入口部),使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的开孔加工在表28所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表28。
需要说明的是,实施例IB5~IB8中,使用CFRP与Ti的复合体。此时,以成为切削加工用润滑片/CFRP/Ti的方式进行层叠,从切削加工用润滑片侧进行开孔加工。
〔比较例IB1~IB2〕
将制作好的切削加工辅助润滑片e~f与实施例IB1同样地,粘附于被加工材料的切削工具(超硬合金钻头)的入口部,使用夹具将切削加工辅助润滑片和被加工材料固定于开孔加工设备。利用超硬合金钻头的开孔加工在表28所示的条件下进行。将对于钻头头的入口侧、出口侧的加工孔周边的缺口、毛刺、纤维切断残留物、和钻头头前端磨耗进行评价的结果示于表28。需要说明的是,比较例IB2中,以成为切削加工辅助润滑片/CFRP/Ti的方式进行层叠,从切削加工辅助润滑片侧进行开孔加工。
〔评价:挠曲量〕
如图5所示那样,将宽度30mm、长度150mm的切削加工辅助润滑片X以突出了100mm的状态固定于按压夹具。之后,对切削加工用辅助润滑片X的端部施加25g的载荷Z。将距离未施加载荷Z的切削加工辅助润滑片X的位置的位移量Y作为切削加工辅助润滑片的挠曲量。另外,从用按压夹具固定的支点切断切削加工用辅助润滑片的情况下,将挠曲量作为无法测定。
〔追随性〕
将切削加工辅助润滑片卷绕于直径90mm的圆柱时,以目视观察切削加工辅助润滑片与圆柱的间隙。然后,通过下述评价基准评价追随性。
优异:切削加工辅助润滑片与圆柱的间隙低于1mm
良:切削加工辅助润滑片与圆柱的间隙为1mm以上且低于5mm
不良:切削加工辅助润滑片与圆柱的间隙为5mm以上或无法卷绕
〔韧性〕
将切削加工辅助润滑片卷绕于直径90mm的圆柱,以目视观察24小时后的切削加工辅助润滑片的状态。然后,通过下述评价基准评价韧性。需要说明的是,图35和36中表示示出实施例IA2和比较例IA1的追随性和韧性试验的结果的照片。
优异:在切削加工辅助润滑片表面上未产生裂纹的情况
良:在切削加工辅助润滑片表面上产生低于1mm的裂纹的情况
不良:切削加工辅助润滑片断裂或折断的情况、或在切削加工辅助润滑片表面上产生1mm以上的裂纹的情况
〔评价:缺口、毛刺、纤维切断残留物〕
实施例I和比较例I中,使用×10放大镜以目视计数产生了钻头头入口和出口的加工孔周边的毛刺、缺口、和纤维切断残留物的孔数。需要说明的是,毛刺、缺口、和纤维切断残留物的评价基准如以下所述。
(评价基准)
毛刺:切削工具从钻头头入口向钻头头出口通过时,在钻头头出口附近产生的突起。由于摩擦而加工孔周边的温度上升,加工孔周边的金属软化从而容易产生大的毛刺。
缺口:在钻头头入口和钻头头出口产生的凹部。
纤维切断残留物:形成纤维增强复合材料的纤维的一部分未被切断而以切断残留物的形式残留于加工孔的周围的现象。
〔评价:钻头头前端磨耗〕
实施例I和比较例I中,使用×10放大镜,从钻头头前端方向以目视评价开设表28的加工孔数的孔后的钻头头前端的磨耗。确认使用后(磨耗后)的钻头头的第2号面的面积相对于未使用的新品的钻头头(超硬合金钻头、RG-GDN、OSG Corporation)的第2号面的面积(100%)的比率,通过下述评价基准评价钻头头前端磨耗。需要说明的是,图6中示出从钻头头前端方向观察到的钻头头的示意图。
大:第2号面的面积残留低于80%的情况
中:第2号面的面积残留低于95%且80%以上的情况
小:第2号面的面积残留95%以上的情况
〔评价:附着于被加工材料的、切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量〕
加工后,从被加工材料剥离切削加工用润滑片,通过溶液提取方法确认附着于被加工材料的切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。具体而言,将剥离了切削加工用润滑片后的被加工材料浸渍于超纯水,之后,仅使溶剂浓缩,进行氢溴酸分解,对聚环氧乙烷进行定量分析,从而确认切削加工用润滑材料和粘合层的成分的量。其结果,实施例I中,该附着量相对于被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为3×10-9~4×10-9g。
[表27]
※1:树脂组合物的粘度过低因此无法进行片成型
※2:树脂组合物的粘度过高因此无法进行片成型
※3:片中无刚性而脆因此无法进行耐于实用的片的成型
[表28]
本申请基于2015年8月6日向日本国特许厅申请的日本专利申请(特愿2015-156386),将其内容作为参照引入至此。另外,本申请基于2015年11月5日向日本国特许厅申请的日本专利申请(特愿2015-217797),将其内容作为参照引入至此。另外,本申请基于2015年11月5日向日本国特许厅申请的日本专利申请(特愿2015-217799),将其内容作为参照引入至此。另外,本申请基于2015年11月11日向日本国特许厅申请的日本专利申请(特愿2015-221629),将其内容作为参照引入至此。另外,本申请基于2015年11月11日向日本国特许厅申请的日本专利申请(特愿2015-221031),将其内容作为参照引入至此。另外,本申请基于2015年11月11日向日本国特许厅申请的日本专利申请(特愿2015-221630),将其内容作为参照引入至此。另外,本申请基于2015年11月11日向日本国特许厅申请的日本专利申请(特愿2015-221032),将其内容作为参照引入至此。另外,本申请基于2015年11月9日向日本国特许厅申请的日本专利申请(特愿2015-219830),将其内容作为参照引入至此。另外,本申请基于2015年11月9日向日本国特许厅申请的日本专利申请(特愿2015-219832),将其内容作为参照引入至此。
产业上的可利用性
本发明的切削加工辅助润滑材料在被加工材料、特别是难削材料的切削加工中,作为提高其加工品质和加工成本的片具有产业上的可利用性。
附图标记说明
1…被加工材料
2…切削加工辅助润滑材料
3…切削工具
X…切削加工辅助润滑片
Y…位移量
Z…载荷

Claims (25)

1.一种切削加工辅助润滑材料,其含有:
重均分子量为5×104以上且1×106以下的高分子量化合物(A);
重均分子量为1×103以上且低于5×104的中分子量化合物(B);和,
平均粒径为100μm以上的碳(C)。
2.根据权利要求1所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述切削加工辅助润滑材料用于具备如下切削加工工序的切削加工方法:边使切削加工辅助润滑材料与切削工具和/或被加工材料的被加工部分接触,边利用所述切削工具切削所述被加工材料。
3.根据权利要求1或2所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述碳(C)的形状为鳞片状。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述高分子量化合物(A)为重均分子量5×104以上且1×106以下的热塑性树脂,
所述中分子量化合物(B)为重均分子量1×103以上且2×104以下的热塑性树脂。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述高分子量化合物(A)包含水溶性热塑性树脂和/或非水溶性热塑性树脂,
所述水溶性热塑性树脂为选自由聚环氧烷化合物、聚亚烷基二醇化合物、聚亚烷基二醇的酯化合物、聚亚烷基二醇的醚化合物、聚亚烷基二醇的单硬脂酸酯化合物、水溶性氨基甲酸酯、聚醚系水溶性树脂、水溶性聚酯、聚(甲基)丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、糖类和改性聚酰胺组成的组中的1种以上,
所述非水溶性热塑性树脂为选自由氨基甲酸酯系聚合物、丙烯酸类聚合物、乙酸乙烯酯系聚合物、氯乙烯系聚合物、聚酯系聚合物、聚苯乙烯系树脂和它们的共聚物组成的组中的1种以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述中分子量化合物(B)为选自由聚亚烷基二醇化合物、聚环氧烷的单醚化合物、聚环氧烷的单硬脂酸酯化合物、聚环氧烷化合物组成的组中的1种以上。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述高分子量化合物(A)的含量相对于所述高分子量化合物(A)、所述中分子量化合物(B)和所述碳(C)的总计100质量份为20~60质量份,
所述中分子量化合物(B)的含量相对于所述高分子量化合物(A)、所述中分子量化合物(B)和所述碳(C)的总计100质量份为10~75质量份,
所述碳(C)的含量相对于所述高分子量化合物(A)、所述中分子量化合物(B)和所述碳(C)的总计100质量份为5~70质量份。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其具备具有0.1mm以上且20mm以下的厚度的片形状。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其挠曲量为5mm以上。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
在与被加工材料相接触的面还具有粘合层。
11.根据权利要求10所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
所述粘合层包含丙烯酸类聚合物。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的切削加工辅助润滑材料,其中,
切削加工后从被加工材料去除所述切削加工辅助润滑材料时,附着于所述被加工材料的所述切削加工辅助润滑材料和所述粘合层的成分的总量相对于所述被加工材料与切削加工辅助润滑材料的接触部分和切削部的单位面积1mm2为1.0×10-8g以下。
13.一种切削加工方法,其具备如下切削加工工序:边使权利要求1~12所述的切削加工辅助润滑材料与切削工具和/或被加工材料的被加工部分接触,边利用所述切削工具切削所述被加工材料,形成切削部,
所述被加工材料包含纤维增强复合材料、难削金属材料、或纤维增强复合材料与难削金属材料的复合材料。
14.根据权利要求13所述的切削加工方法,其中,
所述切削加工工序为形成具有所述切削工具的出口和入口的切削部的工序,
所述切削加工工序前,具备如下密合工序:预先使所述切削加工辅助润滑材料密合在所述被加工材料的应成为所述切削工具的出口的部分和/或应成为入口的部分上。
15.根据权利要求14所述的切削加工方法,其中,
密合工序中,预先使所述切削加工辅助润滑材料密合在所述被加工材料的应成为所述切削工具的出口的部分上。
16.根据权利要求14或15所述的切削加工方法,其中,
密合工序中,预先使所述切削加工辅助润滑材料密合在所述被加工材料的应成为所述切削工具的入口的部分上。
17.根据权利要求13~16中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述切削加工工序前,具备如下接触工序:
使所述切削加工辅助润滑材料预先与所述切削工具接触。
18.根据权利要求13~17中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述切削加工工序中,在使其他切削加工辅助润滑材料与所述切削工具接触的状态下,切削密合有所述切削加工辅助润滑材料的所述被加工材料,形成所述切削部。
19.根据权利要求13~18中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述被加工材料的厚度为10mm以上。
20.根据权利要求13~19中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述切削加工工序中,使用钻头作为所述切削工具而利用钻孔加工来开设孔。
21.根据权利要求20所述的切削加工方法,其中,
所述孔的直径为10mm以上。
22.根据权利要求13~21中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述纤维增强复合材料为碳纤维增强塑料。
23.根据权利要求13~22中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述难削金属材料包含选自由钛合金、铝合金、镁合金、低合金钢、不锈钢和耐热合金组成的组中的至少1种。
24.根据权利要求23所述的切削加工方法,其中,
所述难削金属材料为Ti-6Al-4V的钛合金。
25.根据权利要求13~24中任一项所述的切削加工方法,其中,
所述被加工材料的所述被加工部分为曲面。
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