JP2004331737A - 加工用流体 - Google Patents
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Abstract
【課題】接触加工、非接触加工のいずれにも使用でき、加工部分における熱の発生を抑制すると共に、発生した熱の排出作用や、加工屑等の排出作用に優れ、工具保護機能や防腐効果等をも有すると共に、調製が容易な加工用流体を提供する。
【解決手段】媒体中に、フラーレン、カーボンナノチューブ及びナノカプセルから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の超微粒子を０．１ ％以上、５．０ ％以下の重量比で分散させて成ることを特徴とする。媒体中に分散される超微粒子が層間化合物であり、当該層間化合物が、水素、酸素、塩素、フッ素、ヘリウム及びアルゴンから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の元素を含むように構成することも推奨される。フラーレン、カーボンナノチューブ、ナノカプセルは、寸法として、直径１０〜１００ｎｍ、長さ０．５〜５００ｎｍ、純度≧９５％、表面積４０〜５００ｍ２／ｇ、アモルファスグラファイト＜３％〜５％である。
【選択図】 図１
【解決手段】媒体中に、フラーレン、カーボンナノチューブ及びナノカプセルから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の超微粒子を０．１ ％以上、５．０ ％以下の重量比で分散させて成ることを特徴とする。媒体中に分散される超微粒子が層間化合物であり、当該層間化合物が、水素、酸素、塩素、フッ素、ヘリウム及びアルゴンから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の元素を含むように構成することも推奨される。フラーレン、カーボンナノチューブ、ナノカプセルは、寸法として、直径１０〜１００ｎｍ、長さ０．５〜５００ｎｍ、純度≧９５％、表面積４０〜５００ｍ２／ｇ、アモルファスグラファイト＜３％〜５％である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種工作機械で使用される加工液や加工用気体、即ち、加工用流体の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
切削加工、塑性加工、切断加工、研削加工、放電加工（Ｗ−ＥＤＭ、Ｒ−ＥＤＭ、細穴加工）等々で使用する加工用流体としては、不活性ガス等の気体や、油、水、エマルジョン等の液体が用いられている。
【０００３】
従来は、その用途に応じてそれぞれ個別の加工用流体を用いていたため、その選択、調製等が極めて複雑で、後処理も困難であった。
例えば、切削液としては、一般に、塩素化パラフィン、ポリサルファイド、カルシウムスルフォネート、亜鉛ジチオ燐酸塩、モリブデンジチオ燐酸塩等々が複合して選定され、利用されている。
従来の加工用流体を大きく分類すると、油脂性のものと水溶性のものとに分けられる。油脂性のものとしては、鉱物油と、ワックス、エステル類のように脂肪油を主体としたものとがある。水溶性のものとしては、ソリュージョン型、ソリブル型、エマルジョン型が利用され、また、純水を直接利用するもの等も提案されている。更にまた、気流を直接噴射するものや、気流中に微油とか微水を添加するものも提案されている。
【０００４】
加工用流体の作用は、主として、加工部分で発生した熱エネルギーを加工部分から排出することにあり、具体的には、次のような作用がある。
（１）加工部分を冷却する作用。
（２）加工部分に浸透し、切削屑が加工部分へ溶着するのを防止する作用。
（３）潤滑作用によって摩擦熱の発生を低下させる作用。
（４）切削屑や切削粒子の加工部分からの排出を容易化する作用。
その結果、次のような効果が得られる。
（１）工具の寿命が長く保たれる。
（２）加工面が美しく仕上がる。
（３）加工能率が向上する。（加工速度の向上）
（４）工作物の加工時の温度の上昇が抑制される。（切削温度の低下）
（５）加工精度が向上する。
（６）工具の目詰まりが防止される。
（７）剪断角度を大きくできる。（Ｒｅｂｉｎｄｅｒ効果）
加工部分は一般的に１８００℃〜蒸発温度（２０００℃以上）と、極めて高温となり、加工による品質も低下し、精度も低くなるので、加工部分の冷却効果の良否は特に重要となる。
他方、加工用流体を使用することによる問題点としては、作業上汚れる、引火の危険がある、加工用流体が変質、発黴、腐敗する、人体への害毒、排水公害、悪臭等が発生する、工作物や機械と化学反応を生じる、等々が挙げられる。
また、加工目的により、それぞれ個別の加工用流体を交換して使用する必要があるため、その調製作業も複雑であった。
【０００５】
加工は、結局、被加工体と工具とが接触して加工する方式と、非接触状態で加工する方式とに大別されるが、加工用流体もこれに対応して各種のものが調製、使用される。
接触加工としては、刃物による切削加工、研削加工、ドリル加工、変形加工（プレス、引抜き、抜切り、切断）等々があり、これらの接触加工には主に加工液が使用されている。
非接触加工としては、レーザ加工、放電加工（Ｒ−ＥＤＭ、Ｗ−ＥＤＭ）、細穴放電加工、電解加工、焼入れ加工、プラズマ加工、高速流体加工、静電力加工、メッキ加工、超音波加工、放電圧力加工、等々があり、これらの非接触加工においては、加工用気体や液体が用いられている。
【０００６】
然しながら、各々の加工法にはそれぞれ固有の特徴があり、これまで極めて多くの手法を用いて実用されているので、各加工法にはそれぞれ個別の加工用流体が必要とされ、その調製作業は前記の如く、複雑で面倒であった。
従って、調製が簡単で、用法により高効率加工ができ、高精度で加工面の仕上がりがよく、工具の寿命を長く保つことのできる加工用流体の開発が要求されている。
【０００７】
加工用流体に要求される主な作用を今一度列記すれば、次の通りである。
（１）接触加工、非接触加工のいずれにおいても、加工部分で発生する熱を、加工部分から速やかに除去する作用。
（２）加工部分からの加工屑の機械的除去作用。
（３）加工部分における熱の発生を防ぐ作用。
（４）加工屑と化学結合させて加工屑を除去する作用。
（５）加工用流体を加工工具に吸着、付着させて、工具を保護する作用。（例えば、側面放電を抑制する等。）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の観点に立ってなされたものであり、その目的とするところは、接触加工、非接触加工のいずれにも使用でき、加工部分における熱の発生を抑制すると共に、発生した熱の排出作用や、加工屑等の排出作用に優れ、工具保護機能や防腐効果等をも有すると共に、調製が容易な加工用流体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の目的は、媒体中に、フラーレン、カーボンナノチューブ及びナノカプセルから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の超微粒子を０．０５％以上、５．０ ％以下の重量比で分散させて成る加工用流体によって達成できる。
フラーレン、カーボンナノチューブ、ナノカプセルは、寸法として、直径１０〜１００ｎｍ、長さ０．５〜５００ｎｍ、純度≧９５％、表面積４０〜５００ｍ２／ｇ、アモルファスグラファイト＜３％〜５％である。
媒体中に分散される超微粒子が層間化合物であり、当該層間化合物が、水素、酸素、塩素、フッ素、ヘリウム及びアルゴンから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の元素を含むように構成することも推奨される。
また、媒体中に分散される超微粒子を、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ及びＮｉから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の金属を含ませることが好適な場合もある。
加工条件に応じて、フラーレンとして水溶性フラーレンを用いることが推奨される。
更に、ダイヤモンド、金属酸化物、炭化物、窒化物、硼化物から成る群の中から選ばれた少なくとも一種のｎｍオーダーサイズの高硬度微粒子を混合することもある。
媒体として、界面活性剤を含む水を好適に利用できる場合もある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を参照しつつ、加工用流体の基本的な作用について先ず説明する。
図１中、１１は工具、１２は被加工体である。
このような接触加工の場合、摩擦熱の発生が不可避であり、図１中にＢで示す領域において摩擦により発生する熱量Ｑは、次の式（１）により求められる。
【数１】
【００１１】
ここで加工用流体として一定流量の流体を加えた場合、上記式（１）における摩擦係数μを小さくする効果がある。
加工用流体の流量を増加させ、発熱に対する冷却が必要な部分へ重点的に供給することも有効である。
加工用流体を微粒化（μｍオーダー）して供給することも、冷却効果を増大する作用がある。
【００１２】
工具は一般に、角度φを持たせて切削するので、発生熱量は次の式（２）で求められる。
【数２】
これらの関係式は、切削、切断加工、抜切り加工、塑性加工、ドリル加工、研削加工等々において一般的に適用されるものである。
【００１３】
一方、レーザ加工、放電加工（Ｒ−ＥＤＭ、Ｗ−ＥＤＭ、細穴加工）、プラズマ加工等々の非接触加工における加工部分の温度Ｔは近似的に下記の式（３）で表される。
【数３】
【００１４】
熱伝導率λを小さくし、ビーム径ｄを小さくして、蒸発を主体とする加工を行うが、そのとき、溶けた部分が加工部分に付着するのを加工用流体の水流で除去するようにする。更にまた、反応気体を流して酸化するとか、ヘリウムＨｅを利用して急冷却して加工するようにする。
【００１５】
本発明に係る加工用流体において、一般的には、その媒体として、液体、不活性ガス、活性ガス（酸素、水素等）等々を利用するものであり、その場合、液体においては電導度を制御するようにする。また、分散剤を混入して、ナノチューブやフラーレンが均一に分散するようにする。フラーレン、ナノチューブは、いずれも比重 １．３〜１．６ 程度であるので、撹拌したり、分散剤を利用して、媒体中に均一に分布するようにする。媒体が気体の場合は、フラーレン等を一定量吸入させて加工部分へ供給するようにする。
結局、上記式（３）から、加工エネルギー密度を極力増大し、照射時間ｔを短いパルスにして加工することが有利となる。
フラーレンやナノチューブの製造には、一般的にアーク放電とかレーザ等が利用される。
また、内包される元素は、触媒と層間化合物を併用して、作製されることが多い。
即ち、Ｆｅ， Ｃｏ， ＣｏＰｔ， Ｎｉ等々で、サイズは１ｎｍ〜２００ ｎｍ程度までは内包され、磁性も持たせることができる。その他、希土類金属も多く利用され、また、炭化物も有効に利用される。
これらの単なるフラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノカプセルのほか、ヘテロフラーレン、多層ナノチューブ、 Ｂ−Ｃ−Ｎヘテロフラーレン、ＢＮナノチューブ等々の二元化合物も利用される。
ｎｍサイズのダイヤモンドもフラーレンの一種とみることができるので、利用できる。
【００１６】
ここで切削について今少し詳しく説明すれば、材料の機械的な加工とは、結晶格子間隔を安定な位置より移動させる操作であり、そのためには、結局、下記式（４）で示されるポテンシャル障壁を超えるエネルギーＶを供給する必要がある。
【数４】
【００１７】
ここで、ｂ≒ｄとすれば、理論剪断強度τは、下記式（５）で表すことができる。
【数５】
【００１８】
ここで、弾性エネルギー密度Ｊは、下記式（６）で求めることができる。
【数６】
【００１９】
これによって求められる各種材料の弾性エネルギー密度は、例えば下記表１の通りである。
【表１】
【００２０】
従って、図１中のＡで示す加工領域の剪断エネルギーは、次の表２の通りである。
【表２】
【００２１】
実際の加工の際には、図１中のＡ、Ｂ及びＣにおけるエネルギーを合計したエネルギーが必要となるので、上記剪断エネルギーの約２倍のエネルギーが必要になる。ここで、Ａは剪断エネルギー、Ｂは切削摩擦エネルギー、Ｃは工具と被切削材の接触面の摩擦エネルギーである。
鉄を例にとれば、実際には、グラム当たり ２５０００Ｊｏｕｌｅ のエネルギーが必要とされ、これは、計算により求められる ２２０００Ｊｏｕｌｅ とほぼ一致する。このエネルギーはすべて熱となるので、これを加工用流体で冷却することが必要となる。
【００２２】
層間化合物（内包化合物）としては、蒸気圧の低い希土類Ｙ， Ｓｃ， Ｃｅ， Ｐｒ， Ｎｄ， Ｇｄ， Ｄｙ， Ｔｂ， Ｆｏ， Ｅｒ， Ｔｍ， Ｌｕ 等々は炭化物として ４ｎｍ〜５０ｎｍ径となって内包される。これをナノカプセルという。
更に、Ｆｅ， Ｃｏ， Ｎｉの炭化物や、ＣａＳ， Ｓｒ， Ａｕ， Ａｇ， Ｒｕ， Ｏｓ， Ｉｒ， Ｔｉ， Ｚｒ， Ｈｆ， Ｎｂ， Ｔａ， Ｃｂ， Ｍｏ， Ｗ， Ｍｎ， Ｒｅ， Ｓｉ， Ｂ， Ｇｅ， Ｓｂ， Ｓｅ 等の炭化物を含んで層間化合物となる。
更に、グラファイトのナノチューブ、フラーレン、ナノカプセル以外の材料、即ち、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ， ＣＮ， Ｂａ， Ｓｉ３Ｎ， ＢＣ２Ｎ， ＺｒＢ等々も利用できる。また、オニオン型（バッキーオニオン）の層間化合物も同様である。
【００２３】
プラズマ、放電を利用する加工の場合は、容易電子発生材（電子を容易に発生する材料）を内包することが有利となる。また、加工条件に応じて、絶縁性を有するＣａ， ＢＮ， Ａｌ２Ｏ３、水素フラーレンナノチューブ、ＳｉＯ２等々を内包させることも有効であり、また、放電加工の場合、磁性体を内包させ、その磁性を加工電流に作用させて加工間隙内で生じる放電を制御することも可能である。
接触加工においては、特に摩擦係数を低下させるのに有効なＢＮ， ＭｏＳ２、Ｗ２Ｓ を内包させ、原子としては、Ｃａ， Ｂａ， Ａｌ， Ｓ， Ｏ， Ｎ 等々を内包させることが有効となる。
また、非接触加工においては、熱伝導率の高いカーボンナノチューブ、カーボンフラーレン、ダイヤ内包化合物を含有するものが、冷却効果が高く有利である。
媒体としては、水を主体とし、鉱物油、植物油等を用いる場合もある。更に、分散活性剤としてバイオサーファクタントを主体として用いる場合もある。また、防錆剤を添加したり、使用目的に応じて、シリコンオイルとか、｛Ｓｉ（ＣＨ３）２−Ｏ｝ｎ等を添加する場合もある。また、非ハロゲン形の抗菌剤も使用できる。
フラーレン、ナノチューブ、ナノカプセルに対しては、メッキ金属化、金属イオン混入、金属蒸気供給、等々の処理を施すことによって、それらを金属化することができる。
更にまた、例えば図２に示すような水溶性フラーレンは、有機フラーレンで Ｃ６０の端末基にＯＨを有するものを主体とし、更にフェニル基（Ｐｈ）を５個有するもの（ Ｃ６０Ｐｈ５Ｈ ）や、酸素原子や窒素原子などを含む極性官能基を導入したものも利用することができる。また、両親媒性フラーレンカルボン酸等も利用できる。
【００２４】
レーザ、プラズマ、放電等による加工の場合は、同様に鉄を例にとれば、１ｇ を蒸発させる加工では、 １．２×１０５Ｊｏｕｌｅ のエネルギーを必要とし、溶融して除去するときは、１．２８×１０４Ｊｏｕｌｅのエネルギーを必要とする。
全体のエネルギーは加工条件（エネルギー密度）によって異なり、蒸発と溶融の場合で異なるが、いずれにしても相当の冷却を必要とする。
水等の流体を利用する場合、その蒸発エネルギー（５３９ ｃａｌ／ｇ； ２．２５ ×１０５Ｊｏｕｌｅ／ｇ）を利用して冷却することが有効である。
水等を媒体とする加工用流体を用いる場合には、比抵抗が加工に影響を与えないように考慮する必要がある。
なお、フェムト秒レーザの場合は、 １．２×１０２Ｊｏｕｌｅ 程度で直接原子を引き抜く加工になるので、温度の上昇は少なく、加工に直接冷却液は必要がない。
プラズマ加工の場合は、Ｈｅ， Ｈ２， Ｎ２ 等の流体を流して冷却する。これらの場合も、フラーレン等を混入することによって、より有効に冷却することができる。
このように、本発明の加工用流体としては、有機物、水、蒸気、気体等の媒体に、フラーレン、ナノチューブ、ナノカプセル等の固体を混入したものを広く利用することができる。
実験によれば、これらが重量で ０．０５％未満では作用効果が低く、５ｗｔ％を超えると汚れが目立つので、０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲とした。
また、媒体もしくはこれに混入する高分子としては、エチレンオキサイド、アクリル酸、アクリルアミド、ハロゲンスルホン酸、イタコン酸、ヒドロキシメタクリレート、ポリビニルアルコール、脂肪酸エステル、アルギン酸ソーダ、バイオサーファクタント類、等々も利用でき、更に、陽イオン、陰イオン、非イオン、両性イオン界面活性剤も利用できる。
【００２５】
図３には、本発明に係る加工用流体に殺菌性能を付与して、加工用流体の腐敗を防止する液供給装置の一実施例が示されている。
図中、３１はフラーレン等を混入した媒体から成る本発明に係る加工用流体、３２は、加工用流体を貯留するタンク、３３は、加工用流体を汲み上げるパイプ、３４はポンプ、３５は、加工部分へ向けて加工用流体を噴出するノズル、３６は、加工部分から加工用流体を回収するドレン管、３７は、タンク３２の内壁面に取り付けられ、殺菌性イオンを遊離するＣｕ、Ａｇ等の金属板、３８は、パイプ３３の吸込み口に取り付けられたＣｕ、Ａｇ等の金属ネット、３９は、ノズル３５の先端に取り付けられたＣｕ、Ａｇ等の金属ネットである。
このように、加工用流体３１が接触する任意の箇所に、殺菌性イオンを遊離するＣｕ、Ａｇ等の金属板３７や、金属ネット３８、３９等を取り付けることにより、加工用流体中にＣｕイオン、Ａｇイオン等が遊離して混入し、加工用流体の腐敗を防止し得るものである。
【００２６】
【実施例】
［実施例−１］
ＴｉＮ コートハイスエンドミル工具を用い、Ｓ４５Ｃ材を加工した。
切削速度 １８０〜２２０ｍ／ｍｉｎ、送り０．０５ｍｍ／ｒｅｖで、切込み ０．２ｍｍ、軸方向５ｍｍ でダウンカットをした。切削距離 １３０００ｍ の結果を下記の表３に示す。
フラーレン等を無添加の場合と、添加後の場合の工具の摩耗量（工具の逃面の摩耗幅）を比較した。
フラーレン、カーボンナノチューブ、ナノカプセルは、共に、メッキ（電気メッキ、化学メッキ、ＰＶＤ 、ＣＶＤ ）等々によって処理されたものと、カーボンナノチューブ、ナノカプセル、フラーレンそのままのものとを混合して利用することができる。
防錆剤を添加する場合には、環状シリコン系、ポリシロキサン系、ソルビタン系、エチレングリコール系、等々、従来のものが利用できる。
また、加工用流体の腐敗防止のため、図３に示すような液供給装置を用いてＡｇ， Ｃｕイオンを混入させたり、適宜の防腐剤を別途混入することにより、流体の腐敗を極めて有効に防止することができる。
なお、表３における加工用流体の供給条件は次の通りである。
（１）２０℃の空気を、圧力０．３２ＭＰａ で噴射した。
（２）２０℃の窒素ガスを、圧力０．４ＭＰａで噴射した。
（３）２０℃の鉱物油を、５．７ リットル／ｍｉｎで噴射した。
（４）２０℃の純水を、５．７ リットル／ｍｉｎで噴射した。
（５）鉱物油を圧力０．１５ＭＰａ 、油量 １００ｍｌ／ｍｉｎで、空気圧０．５ＭＰａで噴射した。
（６）鉱物油を１ｍｌ／ｍｉｎ、水５０ｍｌ／ｍｉｎ、空気６０リットル／ｍｉｎで、１５ｍｍの位置より油水ミストにして噴射した。
（７） ［ソルビタンモノラウリル酸エステル３％，ケロシン９７％］ を１部に対し、水９０部を混合してエマルジョンとしたものを６リットル／ｍｉｎで噴射した。
（８）上記（６） のエマルジョンを圧力 １００ＭＰａ で３リットル／ｍｉｎで工具逃げ面に３０ｍｍの位置より直接供給した。ノズル径は８ｍｍφとした。
（９）上記（７） を０．２８ｍｌ／ｍｉｎで噴射した。気圧は０．２ＭＰａとした。
（１０） シリコンオイル２％と、乳酸ブチル３％、水９５％を ４．３リットル／ｍｉｎで噴射した。
【００２７】
【表３】
【００２８】
［実施例−２］
コーティング超硬エンドミル工具１０ｍｍφによる切削において、３０°の方向から加工部分へ下記 （１）〜 （４）の切削液（加工用流体）を注入した。
（１）空気８０リットル／ｍｉｎ
（２）シリコン油５％、水９０％、エア噴出１０ｍｌ／ｈ
（３）上記（２） と同様のものを２０ｍｌ／ｈ
（４）上記（２） と同様のものを ２８０リットル／ｈ
この場合の切削力と、これらの切削液に更にフラーレン等を添加した後の切削力とを測定した。その結果は下記の通りであった。
（１）無添加時の切削力６４０Ｎ −フラーレン（Ｃｏ）１．５ｗｔ％を添加後の切削力６００Ｎ
（２）無添加時の切削力５５０Ｎ −ナノチューブ（Ｆｅ）１．３ｗｔ％を添加後の切削力４７０Ｎ （３）無添加時の切削力５００Ｎ −ナノカプセル（Ｋ）１．５ｗｔ％を添加後の切削力４５０Ｎ
（４）無添加時の切削力４８０Ｎ −ナノチューブ１．３ｗｔ％を添加後の切削力４００Ｎ
【００２９】
［実施例−３］
放電加工において、電極として外径０．９６ｍｍ、内径０．３ｍｍ のパイプ状Ｃｕ電極を用いて、ＳＫＤ１１ 焼入れ材、厚さ２０ｍｍの加工を行った。パルス幅１３μｓ でセット、加工電流１２．５Ａ で加工した。各々５回の加工を行い、その平均値を結果として採用した。結果を表４に示す。
メチルシリコンオイルのメチル基をポリオキシエチレン基に変換することにより、水溶性が保たれるようにすることができる。
【００３０】
【表４】
【００３１】
［実施例−４］
放電加工において、実施例−３と同様に、電極として外径０．９６ｍｍ、内径０．３ｍｍ のパイプ状Ｃｕ電極を用いて、ＳＫＤ１１ 焼入れ材、厚さ２０ｍｍの加工を行った。但し、実施例−３と異なり、気体（空気、窒素、アルゴン）を用い、加工電流７．５Ａ〜１２．５Ａ 、加工電圧１００Ｖで加工した。結果を表５に示す。
【００３２】
【表５】
パイプ状電極ではなくＷ−ＥＤＭ （ワイヤカット放電加工）においても同様な効果を得ることができる。
本発明によれば、従来の如く１０〜１００ａｔｍというような高圧力を必要としない効果も大きい。
なお、粒径５μｍ 程度のグラファイト（黒鉛）粉末を５％混入したときは、墨汁の如くなり、実用は困難であった。
【００３３】
［実施例−５］
次に、加工用流体として鉱物油（ケロシン）のみを用いた場合と、これに本発明を適用してフラーレンを添加した加工用流体を用いて、放電加工を行ったときの電極消耗比（ Ｅ／Ｗ ：％）を測定した結果を下記表６に示す。
放電加工電圧１００Ｖ、銅電極（＋）、鉄電極（−）、ピーク電流４０Ａ で加工した。通常のＲ−ＥＤＭ においても有効に電極消耗比を改善できた。
【００３４】
【表６】
【００３５】
［実施例−６］
次に、本発明を適用した加工用流体を用いて、ドリル加工を行った。
ドリルは ＳＫＨ５１材、 ８．５ｍｍφのものを用い、被加工体ＳＫ７ （ＨＢ１８０ ）に対して、送り０．２ｍｍ／Ｒ 、切削速度２５ｍ／ｍｉｎ で加工したときのトルクを測定した。結果を下記表７に示す。このように、ドリル加工においても有効な結果が得られた。
【００３６】
【表７】
【００３７】
［実施例−７］
＃１５ のダイヤモンド粒子を密度１１０ でＷＣ， Ｃｏ材をバインダとして焼結して得た超硬合金による付け刃を有する、１８スリット、厚さ３ｍｍの鉄ブレードを作製した。これを用いて、１６ｍ／ｓ の切削速度で、厚さ１５ｃｍのコンクリートを切断した。送り速度２ｍ／ｍｉｎとし、切断部分へは２０℃の温度の加工用流体を供給した。加工部分の温度を １１２℃に保つために必要な加工用流体の供給量（流量）を測定した結果は、下記表８の通りであった。
【００３８】
【表８】
【００３９】
［実施例−８］
ＣＢＮ 砥石を用い、２００ｍ／ｓの条件で研削加工を行った。被加工体はＳＫＨ４で、硬度ＲＣ６５のものを加工した。加工代は０．５ｍｍ とした。加工用流体は、研削焼けが発生しないだけの流量で供給し、その場合の加工量を測定した。結果を下記表９に示す。
【００４０】
【表９】
【００４１】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成されるので、本発明によるときは、接触加工、非接触加工のいずれにも使用でき、加工部分における熱の発生を抑制すると共に、発生した熱の排出作用や、加工屑等の排出作用に優れ、工具保護機能や防腐効果等をも有すると共に、調製が容易な加工用流体を提供し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】工具による加工部分の拡大模式図である。
【図２】水溶性フラーレンの一例を示す構造式である。
【図３】本発明に係る加工用流体に殺菌性能を付与する液供給装置の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 工具
１２ 被加工体
３１ 加工用流体
３２ タンク
３３ 汲み上げパイプ
３４ ポンプ
３５ ノズル
３６ ドレン管
３７ Ｃｕ、Ａｇ等の金属板
３８，３９ Ｃｕ、Ａｇ等の金属ネット
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種工作機械で使用される加工液や加工用気体、即ち、加工用流体の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
切削加工、塑性加工、切断加工、研削加工、放電加工（Ｗ−ＥＤＭ、Ｒ−ＥＤＭ、細穴加工）等々で使用する加工用流体としては、不活性ガス等の気体や、油、水、エマルジョン等の液体が用いられている。
【０００３】
従来は、その用途に応じてそれぞれ個別の加工用流体を用いていたため、その選択、調製等が極めて複雑で、後処理も困難であった。
例えば、切削液としては、一般に、塩素化パラフィン、ポリサルファイド、カルシウムスルフォネート、亜鉛ジチオ燐酸塩、モリブデンジチオ燐酸塩等々が複合して選定され、利用されている。
従来の加工用流体を大きく分類すると、油脂性のものと水溶性のものとに分けられる。油脂性のものとしては、鉱物油と、ワックス、エステル類のように脂肪油を主体としたものとがある。水溶性のものとしては、ソリュージョン型、ソリブル型、エマルジョン型が利用され、また、純水を直接利用するもの等も提案されている。更にまた、気流を直接噴射するものや、気流中に微油とか微水を添加するものも提案されている。
【０００４】
加工用流体の作用は、主として、加工部分で発生した熱エネルギーを加工部分から排出することにあり、具体的には、次のような作用がある。
（１）加工部分を冷却する作用。
（２）加工部分に浸透し、切削屑が加工部分へ溶着するのを防止する作用。
（３）潤滑作用によって摩擦熱の発生を低下させる作用。
（４）切削屑や切削粒子の加工部分からの排出を容易化する作用。
その結果、次のような効果が得られる。
（１）工具の寿命が長く保たれる。
（２）加工面が美しく仕上がる。
（３）加工能率が向上する。（加工速度の向上）
（４）工作物の加工時の温度の上昇が抑制される。（切削温度の低下）
（５）加工精度が向上する。
（６）工具の目詰まりが防止される。
（７）剪断角度を大きくできる。（Ｒｅｂｉｎｄｅｒ効果）
加工部分は一般的に１８００℃〜蒸発温度（２０００℃以上）と、極めて高温となり、加工による品質も低下し、精度も低くなるので、加工部分の冷却効果の良否は特に重要となる。
他方、加工用流体を使用することによる問題点としては、作業上汚れる、引火の危険がある、加工用流体が変質、発黴、腐敗する、人体への害毒、排水公害、悪臭等が発生する、工作物や機械と化学反応を生じる、等々が挙げられる。
また、加工目的により、それぞれ個別の加工用流体を交換して使用する必要があるため、その調製作業も複雑であった。
【０００５】
加工は、結局、被加工体と工具とが接触して加工する方式と、非接触状態で加工する方式とに大別されるが、加工用流体もこれに対応して各種のものが調製、使用される。
接触加工としては、刃物による切削加工、研削加工、ドリル加工、変形加工（プレス、引抜き、抜切り、切断）等々があり、これらの接触加工には主に加工液が使用されている。
非接触加工としては、レーザ加工、放電加工（Ｒ−ＥＤＭ、Ｗ−ＥＤＭ）、細穴放電加工、電解加工、焼入れ加工、プラズマ加工、高速流体加工、静電力加工、メッキ加工、超音波加工、放電圧力加工、等々があり、これらの非接触加工においては、加工用気体や液体が用いられている。
【０００６】
然しながら、各々の加工法にはそれぞれ固有の特徴があり、これまで極めて多くの手法を用いて実用されているので、各加工法にはそれぞれ個別の加工用流体が必要とされ、その調製作業は前記の如く、複雑で面倒であった。
従って、調製が簡単で、用法により高効率加工ができ、高精度で加工面の仕上がりがよく、工具の寿命を長く保つことのできる加工用流体の開発が要求されている。
【０００７】
加工用流体に要求される主な作用を今一度列記すれば、次の通りである。
（１）接触加工、非接触加工のいずれにおいても、加工部分で発生する熱を、加工部分から速やかに除去する作用。
（２）加工部分からの加工屑の機械的除去作用。
（３）加工部分における熱の発生を防ぐ作用。
（４）加工屑と化学結合させて加工屑を除去する作用。
（５）加工用流体を加工工具に吸着、付着させて、工具を保護する作用。（例えば、側面放電を抑制する等。）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の観点に立ってなされたものであり、その目的とするところは、接触加工、非接触加工のいずれにも使用でき、加工部分における熱の発生を抑制すると共に、発生した熱の排出作用や、加工屑等の排出作用に優れ、工具保護機能や防腐効果等をも有すると共に、調製が容易な加工用流体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の目的は、媒体中に、フラーレン、カーボンナノチューブ及びナノカプセルから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の超微粒子を０．０５％以上、５．０ ％以下の重量比で分散させて成る加工用流体によって達成できる。
フラーレン、カーボンナノチューブ、ナノカプセルは、寸法として、直径１０〜１００ｎｍ、長さ０．５〜５００ｎｍ、純度≧９５％、表面積４０〜５００ｍ２／ｇ、アモルファスグラファイト＜３％〜５％である。
媒体中に分散される超微粒子が層間化合物であり、当該層間化合物が、水素、酸素、塩素、フッ素、ヘリウム及びアルゴンから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の元素を含むように構成することも推奨される。
また、媒体中に分散される超微粒子を、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ及びＮｉから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の金属を含ませることが好適な場合もある。
加工条件に応じて、フラーレンとして水溶性フラーレンを用いることが推奨される。
更に、ダイヤモンド、金属酸化物、炭化物、窒化物、硼化物から成る群の中から選ばれた少なくとも一種のｎｍオーダーサイズの高硬度微粒子を混合することもある。
媒体として、界面活性剤を含む水を好適に利用できる場合もある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を参照しつつ、加工用流体の基本的な作用について先ず説明する。
図１中、１１は工具、１２は被加工体である。
このような接触加工の場合、摩擦熱の発生が不可避であり、図１中にＢで示す領域において摩擦により発生する熱量Ｑは、次の式（１）により求められる。
【数１】
ここで加工用流体として一定流量の流体を加えた場合、上記式（１）における摩擦係数μを小さくする効果がある。
加工用流体の流量を増加させ、発熱に対する冷却が必要な部分へ重点的に供給することも有効である。
加工用流体を微粒化（μｍオーダー）して供給することも、冷却効果を増大する作用がある。
【００１２】
工具は一般に、角度φを持たせて切削するので、発生熱量は次の式（２）で求められる。
【数２】
【００１３】
一方、レーザ加工、放電加工（Ｒ−ＥＤＭ、Ｗ−ＥＤＭ、細穴加工）、プラズマ加工等々の非接触加工における加工部分の温度Ｔは近似的に下記の式（３）で表される。
【数３】
熱伝導率λを小さくし、ビーム径ｄを小さくして、蒸発を主体とする加工を行うが、そのとき、溶けた部分が加工部分に付着するのを加工用流体の水流で除去するようにする。更にまた、反応気体を流して酸化するとか、ヘリウムＨｅを利用して急冷却して加工するようにする。
【００１５】
本発明に係る加工用流体において、一般的には、その媒体として、液体、不活性ガス、活性ガス（酸素、水素等）等々を利用するものであり、その場合、液体においては電導度を制御するようにする。また、分散剤を混入して、ナノチューブやフラーレンが均一に分散するようにする。フラーレン、ナノチューブは、いずれも比重 １．３〜１．６ 程度であるので、撹拌したり、分散剤を利用して、媒体中に均一に分布するようにする。媒体が気体の場合は、フラーレン等を一定量吸入させて加工部分へ供給するようにする。
結局、上記式（３）から、加工エネルギー密度を極力増大し、照射時間ｔを短いパルスにして加工することが有利となる。
フラーレンやナノチューブの製造には、一般的にアーク放電とかレーザ等が利用される。
また、内包される元素は、触媒と層間化合物を併用して、作製されることが多い。
即ち、Ｆｅ， Ｃｏ， ＣｏＰｔ， Ｎｉ等々で、サイズは１ｎｍ〜２００ ｎｍ程度までは内包され、磁性も持たせることができる。その他、希土類金属も多く利用され、また、炭化物も有効に利用される。
これらの単なるフラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノカプセルのほか、ヘテロフラーレン、多層ナノチューブ、 Ｂ−Ｃ−Ｎヘテロフラーレン、ＢＮナノチューブ等々の二元化合物も利用される。
ｎｍサイズのダイヤモンドもフラーレンの一種とみることができるので、利用できる。
【００１６】
ここで切削について今少し詳しく説明すれば、材料の機械的な加工とは、結晶格子間隔を安定な位置より移動させる操作であり、そのためには、結局、下記式（４）で示されるポテンシャル障壁を超えるエネルギーＶを供給する必要がある。
【数４】
ここで、ｂ≒ｄとすれば、理論剪断強度τは、下記式（５）で表すことができる。
【数５】
ここで、弾性エネルギー密度Ｊは、下記式（６）で求めることができる。
【数６】
これによって求められる各種材料の弾性エネルギー密度は、例えば下記表１の通りである。
【表１】
従って、図１中のＡで示す加工領域の剪断エネルギーは、次の表２の通りである。
【表２】
実際の加工の際には、図１中のＡ、Ｂ及びＣにおけるエネルギーを合計したエネルギーが必要となるので、上記剪断エネルギーの約２倍のエネルギーが必要になる。ここで、Ａは剪断エネルギー、Ｂは切削摩擦エネルギー、Ｃは工具と被切削材の接触面の摩擦エネルギーである。
鉄を例にとれば、実際には、グラム当たり ２５０００Ｊｏｕｌｅ のエネルギーが必要とされ、これは、計算により求められる ２２０００Ｊｏｕｌｅ とほぼ一致する。このエネルギーはすべて熱となるので、これを加工用流体で冷却することが必要となる。
【００２２】
層間化合物（内包化合物）としては、蒸気圧の低い希土類Ｙ， Ｓｃ， Ｃｅ， Ｐｒ， Ｎｄ， Ｇｄ， Ｄｙ， Ｔｂ， Ｆｏ， Ｅｒ， Ｔｍ， Ｌｕ 等々は炭化物として ４ｎｍ〜５０ｎｍ径となって内包される。これをナノカプセルという。
更に、Ｆｅ， Ｃｏ， Ｎｉの炭化物や、ＣａＳ， Ｓｒ， Ａｕ， Ａｇ， Ｒｕ， Ｏｓ， Ｉｒ， Ｔｉ， Ｚｒ， Ｈｆ， Ｎｂ， Ｔａ， Ｃｂ， Ｍｏ， Ｗ， Ｍｎ， Ｒｅ， Ｓｉ， Ｂ， Ｇｅ， Ｓｂ， Ｓｅ 等の炭化物を含んで層間化合物となる。
更に、グラファイトのナノチューブ、フラーレン、ナノカプセル以外の材料、即ち、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ， ＣＮ， Ｂａ， Ｓｉ３Ｎ， ＢＣ２Ｎ， ＺｒＢ等々も利用できる。また、オニオン型（バッキーオニオン）の層間化合物も同様である。
【００２３】
プラズマ、放電を利用する加工の場合は、容易電子発生材（電子を容易に発生する材料）を内包することが有利となる。また、加工条件に応じて、絶縁性を有するＣａ， ＢＮ， Ａｌ２Ｏ３、水素フラーレンナノチューブ、ＳｉＯ２等々を内包させることも有効であり、また、放電加工の場合、磁性体を内包させ、その磁性を加工電流に作用させて加工間隙内で生じる放電を制御することも可能である。
接触加工においては、特に摩擦係数を低下させるのに有効なＢＮ， ＭｏＳ２、Ｗ２Ｓ を内包させ、原子としては、Ｃａ， Ｂａ， Ａｌ， Ｓ， Ｏ， Ｎ 等々を内包させることが有効となる。
また、非接触加工においては、熱伝導率の高いカーボンナノチューブ、カーボンフラーレン、ダイヤ内包化合物を含有するものが、冷却効果が高く有利である。
媒体としては、水を主体とし、鉱物油、植物油等を用いる場合もある。更に、分散活性剤としてバイオサーファクタントを主体として用いる場合もある。また、防錆剤を添加したり、使用目的に応じて、シリコンオイルとか、｛Ｓｉ（ＣＨ３）２−Ｏ｝ｎ等を添加する場合もある。また、非ハロゲン形の抗菌剤も使用できる。
フラーレン、ナノチューブ、ナノカプセルに対しては、メッキ金属化、金属イオン混入、金属蒸気供給、等々の処理を施すことによって、それらを金属化することができる。
更にまた、例えば図２に示すような水溶性フラーレンは、有機フラーレンで Ｃ６０の端末基にＯＨを有するものを主体とし、更にフェニル基（Ｐｈ）を５個有するもの（ Ｃ６０Ｐｈ５Ｈ ）や、酸素原子や窒素原子などを含む極性官能基を導入したものも利用することができる。また、両親媒性フラーレンカルボン酸等も利用できる。
【００２４】
レーザ、プラズマ、放電等による加工の場合は、同様に鉄を例にとれば、１ｇ を蒸発させる加工では、 １．２×１０５Ｊｏｕｌｅ のエネルギーを必要とし、溶融して除去するときは、１．２８×１０４Ｊｏｕｌｅのエネルギーを必要とする。
全体のエネルギーは加工条件（エネルギー密度）によって異なり、蒸発と溶融の場合で異なるが、いずれにしても相当の冷却を必要とする。
水等の流体を利用する場合、その蒸発エネルギー（５３９ ｃａｌ／ｇ； ２．２５ ×１０５Ｊｏｕｌｅ／ｇ）を利用して冷却することが有効である。
水等を媒体とする加工用流体を用いる場合には、比抵抗が加工に影響を与えないように考慮する必要がある。
なお、フェムト秒レーザの場合は、 １．２×１０２Ｊｏｕｌｅ 程度で直接原子を引き抜く加工になるので、温度の上昇は少なく、加工に直接冷却液は必要がない。
プラズマ加工の場合は、Ｈｅ， Ｈ２， Ｎ２ 等の流体を流して冷却する。これらの場合も、フラーレン等を混入することによって、より有効に冷却することができる。
このように、本発明の加工用流体としては、有機物、水、蒸気、気体等の媒体に、フラーレン、ナノチューブ、ナノカプセル等の固体を混入したものを広く利用することができる。
実験によれば、これらが重量で ０．０５％未満では作用効果が低く、５ｗｔ％を超えると汚れが目立つので、０．０５ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲とした。
また、媒体もしくはこれに混入する高分子としては、エチレンオキサイド、アクリル酸、アクリルアミド、ハロゲンスルホン酸、イタコン酸、ヒドロキシメタクリレート、ポリビニルアルコール、脂肪酸エステル、アルギン酸ソーダ、バイオサーファクタント類、等々も利用でき、更に、陽イオン、陰イオン、非イオン、両性イオン界面活性剤も利用できる。
【００２５】
図３には、本発明に係る加工用流体に殺菌性能を付与して、加工用流体の腐敗を防止する液供給装置の一実施例が示されている。
図中、３１はフラーレン等を混入した媒体から成る本発明に係る加工用流体、３２は、加工用流体を貯留するタンク、３３は、加工用流体を汲み上げるパイプ、３４はポンプ、３５は、加工部分へ向けて加工用流体を噴出するノズル、３６は、加工部分から加工用流体を回収するドレン管、３７は、タンク３２の内壁面に取り付けられ、殺菌性イオンを遊離するＣｕ、Ａｇ等の金属板、３８は、パイプ３３の吸込み口に取り付けられたＣｕ、Ａｇ等の金属ネット、３９は、ノズル３５の先端に取り付けられたＣｕ、Ａｇ等の金属ネットである。
このように、加工用流体３１が接触する任意の箇所に、殺菌性イオンを遊離するＣｕ、Ａｇ等の金属板３７や、金属ネット３８、３９等を取り付けることにより、加工用流体中にＣｕイオン、Ａｇイオン等が遊離して混入し、加工用流体の腐敗を防止し得るものである。
【００２６】
【実施例】
［実施例−１］
ＴｉＮ コートハイスエンドミル工具を用い、Ｓ４５Ｃ材を加工した。
切削速度 １８０〜２２０ｍ／ｍｉｎ、送り０．０５ｍｍ／ｒｅｖで、切込み ０．２ｍｍ、軸方向５ｍｍ でダウンカットをした。切削距離 １３０００ｍ の結果を下記の表３に示す。
フラーレン等を無添加の場合と、添加後の場合の工具の摩耗量（工具の逃面の摩耗幅）を比較した。
フラーレン、カーボンナノチューブ、ナノカプセルは、共に、メッキ（電気メッキ、化学メッキ、ＰＶＤ 、ＣＶＤ ）等々によって処理されたものと、カーボンナノチューブ、ナノカプセル、フラーレンそのままのものとを混合して利用することができる。
防錆剤を添加する場合には、環状シリコン系、ポリシロキサン系、ソルビタン系、エチレングリコール系、等々、従来のものが利用できる。
また、加工用流体の腐敗防止のため、図３に示すような液供給装置を用いてＡｇ， Ｃｕイオンを混入させたり、適宜の防腐剤を別途混入することにより、流体の腐敗を極めて有効に防止することができる。
なお、表３における加工用流体の供給条件は次の通りである。
（１）２０℃の空気を、圧力０．３２ＭＰａ で噴射した。
（２）２０℃の窒素ガスを、圧力０．４ＭＰａで噴射した。
（３）２０℃の鉱物油を、５．７ リットル／ｍｉｎで噴射した。
（４）２０℃の純水を、５．７ リットル／ｍｉｎで噴射した。
（５）鉱物油を圧力０．１５ＭＰａ 、油量 １００ｍｌ／ｍｉｎで、空気圧０．５ＭＰａで噴射した。
（６）鉱物油を１ｍｌ／ｍｉｎ、水５０ｍｌ／ｍｉｎ、空気６０リットル／ｍｉｎで、１５ｍｍの位置より油水ミストにして噴射した。
（７） ［ソルビタンモノラウリル酸エステル３％，ケロシン９７％］ を１部に対し、水９０部を混合してエマルジョンとしたものを６リットル／ｍｉｎで噴射した。
（８）上記（６） のエマルジョンを圧力 １００ＭＰａ で３リットル／ｍｉｎで工具逃げ面に３０ｍｍの位置より直接供給した。ノズル径は８ｍｍφとした。
（９）上記（７） を０．２８ｍｌ／ｍｉｎで噴射した。気圧は０．２ＭＰａとした。
（１０） シリコンオイル２％と、乳酸ブチル３％、水９５％を ４．３リットル／ｍｉｎで噴射した。
【００２７】
【表３】
［実施例−２］
コーティング超硬エンドミル工具１０ｍｍφによる切削において、３０°の方向から加工部分へ下記 （１）〜 （４）の切削液（加工用流体）を注入した。
（１）空気８０リットル／ｍｉｎ
（２）シリコン油５％、水９０％、エア噴出１０ｍｌ／ｈ
（３）上記（２） と同様のものを２０ｍｌ／ｈ
（４）上記（２） と同様のものを ２８０リットル／ｈ
この場合の切削力と、これらの切削液に更にフラーレン等を添加した後の切削力とを測定した。その結果は下記の通りであった。
（１）無添加時の切削力６４０Ｎ −フラーレン（Ｃｏ）１．５ｗｔ％を添加後の切削力６００Ｎ
（２）無添加時の切削力５５０Ｎ −ナノチューブ（Ｆｅ）１．３ｗｔ％を添加後の切削力４７０Ｎ （３）無添加時の切削力５００Ｎ −ナノカプセル（Ｋ）１．５ｗｔ％を添加後の切削力４５０Ｎ
（４）無添加時の切削力４８０Ｎ −ナノチューブ１．３ｗｔ％を添加後の切削力４００Ｎ
【００２９】
［実施例−３］
放電加工において、電極として外径０．９６ｍｍ、内径０．３ｍｍ のパイプ状Ｃｕ電極を用いて、ＳＫＤ１１ 焼入れ材、厚さ２０ｍｍの加工を行った。パルス幅１３μｓ でセット、加工電流１２．５Ａ で加工した。各々５回の加工を行い、その平均値を結果として採用した。結果を表４に示す。
メチルシリコンオイルのメチル基をポリオキシエチレン基に変換することにより、水溶性が保たれるようにすることができる。
【００３０】
【表４】
［実施例−４］
放電加工において、実施例−３と同様に、電極として外径０．９６ｍｍ、内径０．３ｍｍ のパイプ状Ｃｕ電極を用いて、ＳＫＤ１１ 焼入れ材、厚さ２０ｍｍの加工を行った。但し、実施例−３と異なり、気体（空気、窒素、アルゴン）を用い、加工電流７．５Ａ〜１２．５Ａ 、加工電圧１００Ｖで加工した。結果を表５に示す。
【００３２】
【表５】
本発明によれば、従来の如く１０〜１００ａｔｍというような高圧力を必要としない効果も大きい。
なお、粒径５μｍ 程度のグラファイト（黒鉛）粉末を５％混入したときは、墨汁の如くなり、実用は困難であった。
【００３３】
［実施例−５］
次に、加工用流体として鉱物油（ケロシン）のみを用いた場合と、これに本発明を適用してフラーレンを添加した加工用流体を用いて、放電加工を行ったときの電極消耗比（ Ｅ／Ｗ ：％）を測定した結果を下記表６に示す。
放電加工電圧１００Ｖ、銅電極（＋）、鉄電極（−）、ピーク電流４０Ａ で加工した。通常のＲ−ＥＤＭ においても有効に電極消耗比を改善できた。
【００３４】
【表６】
［実施例−６］
次に、本発明を適用した加工用流体を用いて、ドリル加工を行った。
ドリルは ＳＫＨ５１材、 ８．５ｍｍφのものを用い、被加工体ＳＫ７ （ＨＢ１８０ ）に対して、送り０．２ｍｍ／Ｒ 、切削速度２５ｍ／ｍｉｎ で加工したときのトルクを測定した。結果を下記表７に示す。このように、ドリル加工においても有効な結果が得られた。
【００３６】
【表７】
［実施例−７］
＃１５ のダイヤモンド粒子を密度１１０ でＷＣ， Ｃｏ材をバインダとして焼結して得た超硬合金による付け刃を有する、１８スリット、厚さ３ｍｍの鉄ブレードを作製した。これを用いて、１６ｍ／ｓ の切削速度で、厚さ１５ｃｍのコンクリートを切断した。送り速度２ｍ／ｍｉｎとし、切断部分へは２０℃の温度の加工用流体を供給した。加工部分の温度を １１２℃に保つために必要な加工用流体の供給量（流量）を測定した結果は、下記表８の通りであった。
【００３８】
【表８】
［実施例−８］
ＣＢＮ 砥石を用い、２００ｍ／ｓの条件で研削加工を行った。被加工体はＳＫＨ４で、硬度ＲＣ６５のものを加工した。加工代は０．５ｍｍ とした。加工用流体は、研削焼けが発生しないだけの流量で供給し、その場合の加工量を測定した。結果を下記表９に示す。
【００４０】
【表９】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成されるので、本発明によるときは、接触加工、非接触加工のいずれにも使用でき、加工部分における熱の発生を抑制すると共に、発生した熱の排出作用や、加工屑等の排出作用に優れ、工具保護機能や防腐効果等をも有すると共に、調製が容易な加工用流体を提供し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】工具による加工部分の拡大模式図である。
【図２】水溶性フラーレンの一例を示す構造式である。
【図３】本発明に係る加工用流体に殺菌性能を付与する液供給装置の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 工具
１２ 被加工体
３１ 加工用流体
３２ タンク
３３ 汲み上げパイプ
３４ ポンプ
３５ ノズル
３６ ドレン管
３７ Ｃｕ、Ａｇ等の金属板
３８，３９ Ｃｕ、Ａｇ等の金属ネット
Claims (7)
- 媒体中に、フラーレン、カーボンナノチューブ及びナノカプセルから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の超微粒子を０．０５％以上、５．０ ％以下の重量比で分散させて成る加工用流体。
- 媒体中に分散される超微粒子が層間化合物である請求項１に記載の加工用流体。
- 層間化合物が、水素、酸素、塩素、フッ素、ヘリウム及びアルゴンから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の元素を含む請求項２に記載の加工用流体。
- 媒体中に分散される超微粒子が、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ及びＮｉから成る群の中から選ばれた少なくとも一種の金属を含んだ請求項１に記載の加工用流体。
- フラーレンが水溶性フラーレンである請求項１乃至４のいずれか一に記載の加工用流体。
- 更に、ダイヤモンド、金属酸化物、炭化物、窒化物、硼化物から成る群の中から選ばれた少なくとも一種のｎｍオーダーサイズの高硬度微粒子を含む請求項１乃至５のいずれか一に記載の加工用流体。
- 媒体が界面活性剤を含む水である請求項１乃至６のいずれか一に記載の加工用流体。
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