JP6256865B2 - 切削加工補助潤滑材及び切削加工方法 - Google Patents
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-
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Description
〔1〕
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、5×104未満である中分子量化合物(B)と、
平均粒子径が100μm以上であるカーボン(C)と、を含有する、
切削加工補助潤滑材。
〔2〕
前記切削加工補助潤滑材が、切削工具及び/又は被加工材料の被加工部分に切削加工補助潤滑材を接触させながら、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、切削加工方法に用いるものである、
〔1〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔3〕
前記カーボン(C)の形状が、鱗片状のものである、
〔1〕又は〔2〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔4〕
前記高分子量化合物(A)が、重量平均分子量5×104以上、1×106以下の熱可塑性樹脂であり、
前記中分子量化合物(B)が、重量平均分子量1×103以上、2×104以下の熱可塑性樹脂である、
〔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、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化合物、ポリアルキレングリコール化合物、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、ポリアルキレングリコールのモノステアレート化合物、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、糖類、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、
〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔6〕
前記中分子量化合物(B)が、ポリアルキレングリコール化合物、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、
〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔7〕
前記高分子量化合物(A)の含有量が、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、20〜60質量部であり、
前記中分子量化合物(B)の含有量が、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、10〜75質量部であり、
前記カーボン(C)の含有量が、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、5〜70質量部である、
〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔8〕
0.1mm以上20mm以下の厚さを有するシート形状を有する、
〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔9〕
たわみ量が、5mm以上である、
〔1〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔10〕
被加工材料と接する面に、粘着層をさらに有する、
〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔11〕
前記粘着層が、アクリル系重合体を含む、
〔10〕に記載の切削加工補助潤滑材。
〔12〕
切削加工後に被加工材料から前記切削加工補助潤滑材を除去した際、前記被加工材料に付着する前記切削加工補助潤滑材及び前記粘着層の成分の総量が、前記被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり1.0×10−8g以下である、
〔1〕〜〔11〕のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。
〔13〕
〔1〕〜〔12〕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し、切削部を形成する切削加工工程を有し、
前記被加工材料が、繊維強化複合材、難削金属材、又は繊維強化複合材と難削金属材との複合材料を含む、
切削加工方法。
〔14〕
前記切削加工工程が、前記切削工具の出口と入口を有する切削部を形成する工程であり、
前記切削加工工程前に、前記被加工材料の前記切削工具の出口となるべき部分及び/又は入口となるべき部分に、予め前記切削加工補助潤滑材を密着させる密着工程を有する、
〔13〕に記載の切削加工方法。
〔15〕
密着工程において、前記被加工材料の前記切削工具の出口となるべき部分に、予め前記切削加工補助潤滑材を密着させる、
〔14〕に記載の切削加工方法。
〔16〕
密着工程において、前記被加工材料の前記切削工具の入口となるべき部分に、予め前記切削加工補助潤滑材を密着させる、
〔14〕又は〔15〕に記載の切削加工方法。
〔17〕
前記切削加工工程前において、
前記切削工具に前記切削加工補助潤滑材を予め接触させる接触工程を有する、
〔13〕〜〔16〕のいずれか一項に記載の切削加工方法。
〔18〕
前記切削加工工程において、前記切削工具に他の切削加工補助潤滑材を接触させた状態で、前記切削加工補助潤滑材が密着した前記被加工材料を切削し、前記切削部を形成する、
〔13〕〜〔17〕のいずれか一項に記載の切削加工方法。
〔19〕
前記被加工材料の厚さが、10mm以上である、
〔13〕〜〔18〕のいずれか一項に記載の切削加工方法。
〔20〕
前記切削加工工程において、前記切削工具としてドリルを用いてドリル孔あけ加工により孔をあける、
〔13〕〜〔19〕のいずれか一項に記載の切削加工方法。
〔21〕
前記孔の直径が、10mm以上である、
〔20〕に記載の切削加工方法。
〔22〕
前記繊維強化複合材が、炭素繊維強化プラスチックである、
〔13〕〜〔21〕のいずれか一項に記載の切削加工方法。
〔23〕
前記難削金属材が、チタン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、低合金鋼、ステンレス鋼、及び耐熱合金からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、
〔13〕〜〔22〕のいずれか一項に記載の切削加工方法。
〔24〕
前記難削金属材が、Ti−6Al―4Vのチタン合金である、
〔23〕に記載の切削加工方法。
〔25〕
前記被加工材料の前記被加工部分が曲面である、
〔13〕〜〔24〕のいずれか一項に記載の切削加工方法。
本実施形態の切削加工補助潤滑材は、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、5×104未満である中分子量化合物(B)と、平均粒子径が100μm以上であるカーボン(C)と、を含有する。
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、切削部周辺にできる欠け、バリ、又は繊維の切れ残りを抑制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る。これにより、種々の形状の切削加工補助潤滑材を成形可能であり、また単層形成(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)も可能となる。また、高分子化合物(A)は、切削加工補助潤滑材に、追従性、靭性を付与することにより、曲面の切削加工性を向上させる効果も有する。
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、切削部周辺にできる欠け、バリ、又は繊維の切れ残りを低減できるという効果を発揮し得る。
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、平均粒子径が100μm以上であれば、特に限定されないが、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、活性炭、アセチレンブラック、カーボンブラック、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、鱗片状の形状を有するカーボン(C)が好ましい。カーボン(C)が鱗片状の形状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。
本実施形態の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、シート形成性向上成分、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、酸化防止剤、光安定剤、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。
本実施形態の切削加工補助潤滑材は、切削加工補助潤滑材の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。
粘着層を除く切削加工補助潤滑材の厚さは、被加工材料の切削加工の際の切削方法、切断方法、加工する部分の面積や体積、切削工具の種類、被加工材料の構成、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、切削加工補助潤滑材の厚さは、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、切削工具への負荷が小さくなり、ドリル折損等をより抑制できる傾向にある。また、切削加工補助潤滑材の厚さが20mm以下であることにより、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。
本実施形態の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、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;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、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。
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、前記切削工具により前記被加工材料を切削し、切削部を形成する切削加工工程を有し、前記被加工材料が、繊維強化複合材、難削金属材、又は繊維強化複合材と難削金属材との複合材料を含む。
(態様1) 切削加工工程が、切削工具の出口と入口を有する切削部(例えば、加工孔)を形成する工程であるとき、切削加工工程前に、被加工材料の切削工具の出口となるべき部分及び/又は入口となるべき部分に、予め切削加工補助潤滑材を密着させる密着工程を有する態様(図1及び2)
(態様1−1) 態様1の密着工程において、前記被加工材料の前記切削工具の入口となるべき部分に、予め前記切削加工補助潤滑材を密着させる態様
(態様1−2) 態様1の密着工程において、前記被加工材料の前記切削工具の出口となるべき部分に、予め前記切削加工補助潤滑材を密着させる態様
(態様2) 切削加工工程前において、切削工具に切削加工補助潤滑材を予め接触させる接触工程を有する態様
(態様3) 切削加工工程において、切削工具に他の切削加工補助潤滑材を接触させた状態で、切削加工補助潤滑材が密着した被加工材料を切削し、切削部を形成する態様(図3)
態様1の切削加工方法は、切削加工工程が、切削工具の出口と入口を有する切削部(例えば、加工孔)を形成する工程であるとき、切削加工工程前に、被加工材料の切削工具の出口となるべき部分及び/又は入口となるべき部分に、予め切削加工補助潤滑材を密着させる密着工程を有する。ここで、「出口となるべき部分」とは、当該部分が面である場合には、出口となるべき面とも言い換えることができる。これに対応して、「入口となるべき部分」とは、入口となるべき面とも言い換えることができる。
態様1−1においては、被加工材料1の切削工具3の入口となるべき部分に、予め切削加工補助潤滑材2を密着させ、切削工具3を用いて被加工材料1を加工する(図1)。この場合、切削加工補助潤滑材2は、被加工材料1よりも前に切削工具3と接する。
態様1−1の切削加工方法は、被加工材料の切削工具の入口となるべき部分に、予め切削加工補助潤滑材を密着させる密着工程を有する。当該密着工程は、被加工材料の切削工具の入口となるべき部分に、予め切削加工補助潤滑材を密着させる工程である。被加工材料上の切削加工補助潤滑材の密着箇所は、予め、切削工具の入口となるべき部分とする。これにより、加工する直前に、工具の先端に切削加工補助潤滑材の潤滑成分が移行する。そのため、切削加工補助潤滑材の潤滑効果が十分に発揮される。これにより、切削工具への負荷をより低減させることができ、切削工具の入口周辺にできる欠け、バリ、又は繊維の切れ残りを抑制することができる傾向にある。
態様1−2においては、被加工材料1の切削工具3の出口となるべき部分に、予め切削加工補助潤滑材2を密着させ、切削工具3を用いて被加工材料1を加工する(図2)。この場合、切削加工補助潤滑材2は、被加工材料1を貫通してきた切削工具3と接する。
態様1−2の切削加工方法は、被加工材料の切削工具の出口となるべき部分に、予め切削加工補助潤滑材を密着させる密着工程を有する。当該密着工程は、被加工材料の切削工具の出口となるべき部分に、予め切削加工補助潤滑材を密着させる工程である。被加工材料上の切削加工補助潤滑材の密着箇所は、予め、切削工具の出口となるべき部分とする。これにより、上述したように切削工具への負荷を低減させることができ、切削工具の出口周辺にできる欠け、バリ、又は繊維の切れ残りを低減させることができる。
態様2の切削加工方法は、切削加工工程前において、切削工具に切削加工補助潤滑材を予め接触させる接触工程を有する。切削工具に切削加工補助潤滑材を予め接触させることにより、切削工具の入口となるべき部分に切削加工補助潤滑材を密着させる場合と同等の効果を得ることができる。接触方法は特に限定されないが、例えば、予め、切削加工補助潤滑材に切削工具に塗布することで、切削加工補助潤滑材を切削工具に付着させることができる。また、切削加工をする前に、切削工具で切削加工補助潤滑材を切断、孔あけすることで、切削加工補助潤滑材を切削工具に付着させることができる。
態様3の切削加工方法は、切削加工工程において切削工具に他の切削加工補助潤滑材を接触させた状態で、切削加工補助潤滑材が密着した被加工材料を切削し、切削部を形成する。切削加工工程において、切削工具に他の切削加工補助潤滑材を接触させ、付着させることにより、切削工具の入口となるべき部分に切削加工補助潤滑材を密着させる場合と同等の効果を得ることができる。本実施形態の切削加工方法においては、切削工具の入口となるべき部分及び出口となるべき部分の両方に切削加工補助潤滑材が密着した被加工材料を切削する場合においても、切削加工工程前に切削工具へ切削加工補助潤滑材を予め接触させる接触工程を有してもよく、切削加工工程において切削工具に他の切削加工補助潤滑材を付着させて切削部を形成してもよい。
被加工材料が厚い場合であっても、本実施形態の切削加工方法であれば、上記の効果が得られる。そのため、被加工材料の厚みを厚くすることが可能となる。被加工材料の厚さは、好ましくは3mm以上であり、より好ましくは5mm以上であり、さらに好ましくは10mm以上であり、よりさらに好ましくは15mmであり、さらにより好ましくは17.5mm以上である。また、被加工材料の厚さの上限は、特に限定されないが、40mm以下が好ましい。
さらに、切削加工補助潤滑材は、被加工材料の被加工部分が平面である場合のみならず、被加工部分が曲面である場合にも平面である場合と同様に好適に用いることができる。具体的には、切削加工補助潤滑材は、たわみ性、被加工部分への追従性に優れ、曲面を有する被加工材料に密着した状態で切削加工が可能となる。また、特に限定されないが、切削加工補助潤滑材は、切削加工補助潤滑材自体のたわみ性、被加工部分への追従性を妨げない構成を有することが好ましく、具体的には、厚い金属箔などを備えない態様が好ましい。これにより、曲面を有する被加工材料の切削加工性がより向上する。また、切削加工補助潤滑材が金属箔を備えない場合には、金属箔由来の切削金属屑が被加工材料の切削部へ溶着し、被加工材料の切削部を汚染することが抑制できる。その結果、従来技術よりも品質に優れる切削加工が可能となる。
切削加工工程においては、被加工材料を、切削加工補助潤滑材が付着した切削工具により、切削加工するか、切削加工補助潤滑材と被加工材料の密着体を、切削工具により切削加工する。このように切削加工補助潤滑材を用いることで、切削加工、特に、連続して加工を行う場合、切削工具の刃を含む切削工具表面と切削部内壁表面との間の潤滑性が高まり、切削工具の刃が切削する繊維や難削金属中の難削粒子の排出を容易化して、切削工具の刃との擦過頻度と度合いを軽減するため、切削工具の刃の摩耗が低減されると考えられる。この作用原理は、切削工具全般に通じる。
本実施形態の切削加工補助潤滑材が対象とする被加工材料としては、特に限定されないが、例えば、繊維強化複合材、難削金属材、又は繊維強化複合材と難削金属材との複合材料が挙げられる。
表1に実施例A及び比較例Aにおいて使用した被加工材料(孔あけ加工した材料)、切削加工補助潤滑材の製造に用いた各成分、粘着層、ドリル孔あけ加工(孔あけ加工)に用いたドリルビット、孔あけ加工機器、評価に用いた装置等の仕様を示す。なお、以下実施例において、本実施形態の切削加工補助潤滑材をシート状に成形したものを切削加工補助潤滑シートといい、ブロック状に成形したものを切削加工補助潤滑ブロックという。
※Ti−6Al−4Vのビッカース硬度は320であった。
高分子量化合物(A)として、ポチ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)24質量部、ポリエチレンオキサイド(アルコックスR−150、明成化学工業株式会社製)24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)47質量部、及びカーボン(C)として、黒鉛(XD−100、伊藤黒鉛工業株式会社)5質量部を、1軸押出機を使用して十分に混合し、温度140℃で押出成形することにより、厚さ1.0mmのシートを作製した。このシートの片面に、粘着層となる厚み0.12mmのアクリル系両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面側をシート側と接するように貼り付けて、切削加工補助潤滑シートaを作製した。
実施例A1と同様にして、表2に示す、高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成にて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートb〜lを作製した。
実施例A1と同様にして、表2に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成にて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートm〜rを作製した。
実施例A及び比較例Aにおいて、ドリルビット入口側及びドリルビット出口側における切削部周辺のバリ、欠け、及び繊維切れ残りが生じた孔数を、×10ルーペを用いて、目視にて数えた。なお、バリ、欠け、及び繊維切れ残りの評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
バリ:切削工具がドリルビット入口からドリルビット出口に向かって通過するにあたり、ドリルビット出口付近に発生する突起。摩擦により切削部周辺の温度が上昇し、切削部周辺の金属が軟化することにより大きなバリが発生しやすい。
欠け:ドリルビット入口及びドリルビット出口に生じる凹部。
繊維切れ残り:繊維強化複合材を形成する繊維の一部が切断されずに、切り残りとして切削部の周囲に残る現象。
実施例A及び比較例Aにおいて、表3の加工孔数の孔をあけた後のドリルビット先端の摩耗を、ドリルビット先端方向から、×10ルーペを用いて、目視にて評価した。未使用の新品のドリルビット(超硬合金ドリル、RG−GDN、オーエスジー(株))の2番面の面積(100%)に対する、使用後(摩耗後)のドリルビットの2番面の面積の比率を確認し、下記評価基準により、ドリルビット先端摩耗を評価した。なお、図6に、ドリルビット先端方向からみたドリルビットの概略図を示す。
大:2番面の面積が80%未満残っている場合
中:2番面の面積が95%未満80%以上残っている場合
小:2番面の面積が95%以上残っている場合
加工後、被加工材料から切削加工補助潤滑シートを剥がし、被加工材料に付着する切削加工補助潤滑材及び粘着層の成分の量を、溶液抽出方法により確認した。具体的には、切削加工補助潤滑シートを剥がした後の被加工材料を、超純水に浸漬し、その後、溶媒のみを濃縮させ、臭化水素酸分解を行い、ポリエチレンオキサイドを定量分析することで、切削加工補助潤滑材及び粘着層の成分の量を確認した。その結果、実施例Aにおいて、当該付着量は被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり3×10−9〜4×10−9gであった。
※1:樹脂組成物の粘度が低すぎるためシート成形不能
※2:樹脂組成物の粘度が高すぎるためシート成形不能
※3:シートにコシがなく脆いため実用に耐えるシートの成形不能
表4に実施例B及び比較例Bにおいて使用した被加工材料(孔あけ加工した材料)、切削加工補助潤滑材の製造に用いた各成分、粘着層、ドリル孔あけ加工(孔あけ加工)に用いたドリルビット、孔あけ加工機器、評価に用いた装置等の仕様を示す。
※Ti−6Al−4Vのビッカース硬度は320であった。
高分子量化合物(A)として、ポチ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)24質量部、ポリエチレンオキサイド(アルコックスR−150、明成化学工業株式会社製)24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)47質量部、及びカーボン(C)として、黒鉛(XD−100、伊藤黒鉛工業株式会社)5質量部を、1軸押出機を使用して十分に混合し、温度140℃で押出成形することにより、厚さ1.0mmのシートを作製した。このシートの片面に、粘着層となる厚み0.12mmのアクリル系両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)を、強粘着面側がシート側と接するように貼り付けて、切削加工補助潤滑シートaを作製した。
実施例B1と同様に、表5に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成にて、1軸押出機を使用してシートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面に貼り付けて、切削加工補助潤滑シートbを作製した。
比較例B1〜B3においては、作製した切削加工補助潤滑シートa、bを、被加工材料の切削工具(超硬合金ドリル)の入口部に貼り付け、切削加工補助潤滑シートと被加工材料を、治具を用いて孔あけ加工機器に固定した。
実施例B及び比較例Bにおいて、ドリルビット入口側、ドリルビット出口側における加工孔周辺の欠け、バリ、及び繊維切れ残りが生じた孔数を、×10ルーペを用いて、目視にて数えた。なお、欠け、バリ、及び繊維切れ残りの評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
バリ:切削工具がドリルビット入口からドリルビット出口に向かって通過するにあたり、ドリルビット出口付近に発生する突起。摩擦により加工孔周辺の温度が上昇し、加工孔周辺の金属が軟化することにより大きなバリが発生しやすい。
欠け:ドリルビット入口及びドリルビット出口に生じる凹部。
繊維切れ残り:繊維強化複合材を形成する繊維の一部が切断されずに、切り残りとして加工孔の周囲に残る現象。
実施例B及び比較例Bにおいて、表6の加工孔数の孔をあけた後のドリルビット先端の摩耗を、ドリルビット先端方向から、×10ルーペを用いて、目視にて評価した。未使用の新品のドリルビット(超硬合金ドリル、RG−GDN、オーエスジー(株))の2番面の面積(100%)に対する、使用後(摩耗後)のドリルビットの2番面の面積の比率を確認し、下記評価基準により、ドリルビット先端摩耗を評価した。なお、図6に、ドリルビット先端方向からみたドリルビットの概略図を示す。
大:2番面の面積が80%未満残っている場合
中:2番面の面積が95%未満80%以上残っている場合
小:2番面の面積が95%以上残っている場合
加工後、被加工材料から切削加工補助潤滑シートを剥がし、被加工材料に付着する切削加工補助潤滑材及び粘着層の成分の量を、溶液抽出方法により確認した。具体的には、切削加工補助潤滑シートを剥がした後の被加工材料を、超純水に浸漬し、その後、溶媒のみを濃縮させ、臭化水素酸分解を行い、ポリエチレンオキサイドを定量分析することで、切削加工補助潤滑材及び粘着層の成分の量を確認した。その結果、実施例Bにおいて、当該付着量は被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり3×10−9〜4×10−9gであった。
表7に実施例C及び比較例Cにおいて使用した被加工材料(孔あけ加工した材料)、切削加工補助潤滑材の製造に用いた各成分、粘着層、ドリル孔あけ加工(孔あけ加工)に用いたドリルビット、孔あけ加工機器、評価に用いた装置等の仕様を示す。
※Ti−6Al−4Vのビッカース硬度は320であった。
高分子量化合物(A)として、ポチ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)24質量部、ポリエチレンオキサイド(アルコックスR−150、明成化学工業株式会社製)24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)47質量部、及びカーボン(C)として、黒鉛(XD−100、伊藤黒鉛工業株式会社)5質量部を、1軸押出機を使用して十分に混合し、温度140℃で押出成形することにより、厚さ1.0mmのシートを作製した。このシートの片面に、粘着層となる厚み0.12mmのアクリル系両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)を、強粘着面側がシート側と接するように貼り付けて、切削加工補助潤滑シートaを作製した。
実施例C1と同様に、表8に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成にて、1軸押出機を使用してシートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面に貼り付けて、切削加工補助潤滑シートbを作製した。
比較例C1〜C2においては、作製した切削加工補助潤滑シートa、bを、被加工材料の切削工具(超硬合金ドリル)の入口部に貼り付け、切削加工補助潤滑シートと被加工材料を、治具を用いて孔あけ加工機器に固定した。
実施例C及び比較例Cにおいて、ドリルビット入口側、ドリルビット出口側における加工孔周辺の欠け、バリ、及び繊維切れ残りが生じた孔数を、×10ルーペを用いて、目視にて数えた。なお、欠け、バリ、及び繊維切れ残りの評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
バリ:切削工具がドリルビット入口からドリルビット出口に向かって通過するにあたり、ドリルビット出口付近に発生する突起。摩擦により加工孔周辺の温度が上昇し、加工孔周辺の金属が軟化することにより大きなバリが発生しやすい。
欠け:ドリルビット入口及びドリルビット出口に生じる凹部。
繊維切れ残り:繊維強化複合材を形成する繊維の一部が切断されずに、切り残りとして加工孔の周囲に残る現象。
実施例C及び比較例Cにおいて、表9の加工孔数の孔をあけた後のドリルビット先端の摩耗を、ドリルビット先端方向から、×10ルーペを用いて、目視にて評価した。未使用の新品のドリルビット(超硬合金ドリル、RG−GDN、オーエスジー(株))の2番面の面積(100%)に対する、使用後(摩耗後)のドリルビットの2番面の面積の比率を確認し、下記評価基準により、ドリルビット先端摩耗を評価した。なお、図6に、ドリルビット先端方向からみたドリルビットの概略図を示す。
大:2番面の面積が80%未満残っている場合
中:2番面の面積が95%未満80%以上残っている場合
小:2番面の面積が95%以上残っている場合
加工後、被加工材料から切削加工補助潤滑シートを剥がし、被加工材料に付着する切削加工補助潤滑材及び粘着層の成分の量を、溶液抽出方法により確認した。具体的には、切削加工補助潤滑シートを剥がした後の被加工材料を、超純水に浸漬し、その後、溶媒のみを濃縮させ、臭化水素酸分解を行い、ポリエチレンオキサイドを定量分析することで、切削加工補助潤滑材及び粘着層の成分の量を確認した。その結果、実施例Cにおいて、当該付着量は被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり3×10−9〜4×10−9gであった。
表10に実施例D及び比較例Dにおいて使用した被加工材料(孔形成加工した材料)、切削加工補助潤滑材の製造に用いた各成分、粘着層、ドリル孔あけ加工(孔あけ加工)に用いたドリルビット、孔形成加工機器、評価に用いた装置等の仕様を示す。
高分子量化合物(A)として、ポチ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)24質量部、ポリエチレンオキサイド(アルコックスR−150、明成化学工業株式会社製)24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)47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)5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のシートを作製した。また、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートaを作製した。
実施例D1と同様にして、表11に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成、及び厚みにて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートb〜eを作製した。
切削加工補助潤滑シートを用いなかったこと以外は実施例D1と同様にして、超硬合金ドリルによる孔形成加工を、表12に示す条件で行った。ドリルビットの入口側、出口側における加工孔周辺の欠け、バリ、繊維切れ残り、及びドリルビット先端摩耗について評価した結果を表12に示す。
実施例D及び比較例Dにおいて、ドリルビット入口及び出口における加工孔周辺のバリ、欠け、及び繊維切れ残りが生じた孔数を、×10ルーペを用いて、目視にて数えた。なお、バリ、欠け、及び繊維切れ残りの評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
バリ:ドリルがドリルビット入口からドリルビット出口に向かって通過するにあたり、ドリルビット出口付近に発生する突起。ドリルビットが摩耗し、切れ味が低下することでより大きなバリが発生しやすい。
欠け:ドリルビット入口及びドリルビット出口に生じる凹部。
繊維切れ残り:繊維強化複合材を形成する繊維の一部が切断されずに、切り残りとして加工孔の周囲に残る現象。
実施例D及び比較例Dにおいて、表12の加工孔数の孔をあけた後のドリルビット先端の摩耗を、ドリルビット先端方向から、×10ルーペを用いて、目視にて評価した。未使用の新品のドリルビット(超硬合金ドリル、RG−GDN、オーエスジー株式会社製)の2番面の面積(100%)に対する、使用後(摩耗後)のドリルビットの2番面の面積の比率を確認し、下記評価基準により、ドリルビット先端摩耗を評価した。なお、図6に、ドリルビット先端方向からみたドリルビットの概略図を示す。
大:2番面の面積が80%未満残っている場合
中:2番面の面積が95%未満80%以上残っている場合
小:2番面の面積が95%以上残っている場合
加工後、被加工材料から切削加工用潤滑シートを剥がし、被加工材料に付着する切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を、溶液抽出方法により確認した。具体的には、切削加工用潤滑シートを剥がした後の被加工材料を、超純水に浸漬し、その後、溶媒のみを濃縮させ、臭化水素酸分解を行い、ポリエチレンオキサイドを定量分析することで、切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を確認した。その結果、実施例Dにおいて、当該付着量は被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり3×10−9〜4×10−9gであった。
表13に実施例E及び比較例Eにおいて使用した被加工材料(孔形成加工した材料)、切削加工補助潤滑材の製造に用いた各成分、粘着層、ドリル孔あけ加工(孔あけ加工)に用いたドリルビット、孔形成加工機器、評価に用いた装置等の仕様を示す。
※Ti−6Al−4Vのビッカース硬度は320であった。
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)24質量部、ポリエチレンオキサイド(アルコックスR−150、明成化学工業株式会社製)24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)47質量部、及びカーボン(C)として、黒鉛(XD−100、伊藤黒鉛工業株式会社)5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のシートを作製した。また、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートaを作製した。
実施例E1と同様にして、表14に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成、及び厚みにて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートb〜eを作製した。
比較例E1においては、切削加工補助潤滑シートを用いなかったこと以外は実施例E1と同様にして、超硬合金ドリルによる孔あけ加工を、表15に示す条件で行った。
実施例E及び比較例Eにおいて、ドリルビット入口及び出口における加工孔周辺のバリ、欠けが生じた孔数を、×10ルーペを用いて、目視にて数えた。なお、加工可能孔数、バリ、欠けの評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
加工可能孔数:切削加工している際に、ドリルビットの折損、異音、或いは発火が生じた場合は、切削加工を終了し、それまでに加工した孔数を加工可能孔数とした。
欠け:ドリルビット入口及びドリルビット出口に生じる凹部。
バリ:切削工具がドリルビット入口からドリルビット出口に向かって通過するにあたり、ドリルビット出口付近に発生する突起。摩擦により加工孔周辺の温度が上昇し、加工孔周辺の金属が軟化することにより大きなバリが発生しやすい。
繊維切れ残り:繊維強化複合材を形成する繊維の一部が切断されずに、切り残りとして加工孔の周囲に残る現象。
実施例E及び比較例Eにおいて、表15の加工孔数の孔をあけた後のドリルビット先端の摩耗を、ドリルビット先端方向から、×10ルーペを用いて、目視にて評価した。未使用の新品のドリルビット(超硬合金ドリル、RG−GDN、オーエスジー株式会社製)の2番面の面積(100%)に対する、使用後(摩耗後)のドリルビットの2番面の面積の比率を確認し、下記評価基準により、ドリルビット先端摩耗を評価した。なお、図6に、ドリルビット先端方向からみたドリルビットの概略図を示す。
大:2番面の面積が80%未満残っている場合
中:2番面の面積が95%未満80%以上残っている場合
小:2番面の面積が95%以上残っている場合
加工後、被加工材料から切削加工用潤滑シートを剥がし、被加工材料に付着する切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を、溶液抽出方法により確認した。具体的には、切削加工用潤滑シートを剥がした後の被加工材料を、超純水に浸漬し、その後、溶媒のみを濃縮させ、臭化水素酸分解を行い、ポリエチレンオキサイドを定量分析することで、切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を確認した。その結果、実施例Eにおいて、当該付着量は被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり3×10−9〜4×10−9gであった。
表16に実施例F及び比較例Fにおいて使用した被加工材料(切削加工した材料)、切削加工補助潤滑材の製造に用いた各成分、粘着層、ドリル孔あけ加工(孔あけ加工)に用いたドリルビット、切削加工機器、評価に用いた装置等の仕様を示す。
高分子量化合物(A)として、ポチ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)24質量部、ポリエチレンオキサイド(アルコックスR−150、明成化学工業株式会社製)24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)47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)5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のシートを作製した。また、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートaを作製した。また、表17に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成、及び厚みにて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートb〜eを作製した。
実施例F1では、作製した切削加工補助潤滑シートaを、被加工材料における切削工具(超硬合金ドリル)の入り口となるべき部分(入口部)に貼り付けて、切削加工補助潤滑シートと被加工材料を、治具を用いて孔あけ加工機器に固定した。超硬合金ドリルによる孔あけ加工は、表18に示す条件で行った。なお、被加工材料としては厚み10mmのCFRPを用い、ドリルビットの直径は6mmとし、ドリルビット1本あたりの加工孔数が100孔の条件で孔あけ加工を行った。
切削加工補助潤滑シートを用いず、被加工材料のみを、治具を用いて孔あけ加工機器に固定したこと以外は実施例1と同様にして、孔あけ加工を行った。ドリルビットの入口側、出口側における加工孔周辺の欠け、バリ、繊維切れ残り、及びドリルビット先端摩耗について評価した結果を表18に示す。
実施例F4〜F8では、作製した切削加工補助潤滑シートa〜eを、被加工材料の切削工具(超硬合金ドリル)の入口部に貼り付け、切削加工補助潤滑シートと被加工材料を、治具を用いて孔あけ加工機器に固定した。超硬合金ドリルによる孔あけ加工は、表19に示す条件で行った。なお、被加工材料として厚み20mmのCFRPを用い、ドリルビットの直径は17.78mmとし、ドリルビット1本あたりの加工孔数が40孔の条件で孔あけ加工を行った。
切削加工補助潤滑シートを用いず、被加工材料のみを、治具を用いて孔あけ加工機器に固定したこと以外は実施例F4と同様にして、孔あけ加工を行った。ドリルビットの入口側、出口側における加工孔周辺の欠け、バリ、繊維切れ残り、及びドリルビット先端摩耗について評価した結果を表19に示す。
実施例F及び比較例Fにおいて、ドリルビット入口及び出口における加工孔周辺のバリ、欠け、及び繊維切れ残りが生じた孔数を、×10ルーペを用いて、目視にて数えた。なお、バリ、欠け、及び繊維切れ残りの評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
バリ:切削工具がドリルビット入口からドリルビット出口に向かって通過するにあたり、ドリルビット出口付近に発生する突起。ドリルビットが摩耗し、切れ味が低下することで大きなバリが発生しやすい。
欠け:ドリルビット入口及びドリルビット出口に生じる凹部。
繊維切れ残り:繊維強化複合材を形成する繊維の一部が切断されずに、切り残りとして加工孔の周囲に残る現象。
実施例F及び比較例Fにおいて、表18及び19の加工孔数の孔をあけた後のドリルビット先端の摩耗を、ドリルビット先端方向から、×10ルーペを用いて、目視にて評価した。未使用の新品のドリルビット(超硬合金ドリル、RG−GDN、オーエスジー株式会社製)の2番面の面積(100%)に対する、使用後(摩耗後)のドリルビットの2番面の面積の比率を確認し、下記評価基準により、ドリルビット先端摩耗を評価した。なお、図6に、ドリルビット先端方向からみたドリルビットの概略図を示す。
大:2番面の面積が80%未満残っている場合
中:2番面の面積が95%未満80%以上残っている場合
小:2番面の面積が95%以上残っている場合
加工後、被加工材料から切削加工用潤滑シートを剥がし、被加工材料に付着する切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を、溶液抽出方法により確認した。具体的には、切削加工用潤滑シートを剥がした後の被加工材料を、超純水に浸漬し、その後、溶媒のみを濃縮させ、臭化水素酸分解を行い、ポリエチレンオキサイドを定量分析することで、切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を確認した。その結果、実施例Fにおいて、当該付着量は被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり3×10−9〜4×10−9gであった。
表20に実施例G及び比較例Gにおいて使用した被加工材料(切削加工した材料)、切削加工補助潤滑シートの製造に用いた各成分、粘着層、ドリル孔あけ加工(孔あけ加工)に用いたドリルビット、孔あけ加工機器、評価に用いた装置等の仕様を示す。
※Ti−6Al−4Vのビッカース硬度は320であった。
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)24質量部、ポリエチレンオキサイド(アルコックスR−150、明成化学工業株式会社製)24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)47質量部、及びカーボン(C)として、黒鉛(XD−100、伊藤黒鉛工業株式会社)5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のシートを作製した。また、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートaを作製した。
実施例G1と同様にして、表21に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成、及び厚みにて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートb〜eを作製した。
比較例G1においては、切削加工補助潤滑シートを用いなかったこと以外は実施例G1と同様にして、超硬合金ドリルによる孔あけ加工を、表22に示す条件で行った。
実施例G及び比較例Gにおいて、ドリルビット入口及び出口における加工孔周辺のバリ、欠けが生じた孔数を、×10ルーペを用いて、目視にて数えた。なお、加工可能孔数、バリ、欠けの評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
加工可能孔数:切削加工している際に、ドリルビットの折損、異音、或いは発火が生じた場合は、切削加工を終了し、それまでに加工した孔数を加工可能孔数とした。
欠け:ドリルビット入口及びドリルビット出口に生じる凹部。
バリ:切削工具がドリルビット入口からドリルビット出口に向かって通過するにあたり、ドリルビット出口付近に発生する突起。摩擦により加工孔周辺の温度が上昇し、加工孔周辺の金属が軟化するおとにより大きなバリが発生しやすい。
繊維切れ残り:繊維強化複合材を形成する繊維の一部が切断されずに、切り残りとして加工孔の周囲に残る現象。
実施例G及び比較例Gにおいて、表22の加工孔数の孔をあけた後のドリルビット先端の摩耗を、ドリルビット先端方向から、×10ルーペを用いて、目視にて評価した。未使用の新品のドリルビット(超硬合金ドリル、RG−GDN、オーエスジー株式会社製)の2番面の面積(100%)に対する、使用後(摩耗後)のドリルビットの2番面の面積の比率を確認し、下記評価基準により、ドリルビット先端摩耗を評価した。なお、図6に、ドリルビット先端方向からみたドリルビットの概略図を示す。
大:2番面の面積が80%未満残っている場合
中:2番面の面積が95%未満80%以上残っている場合
小:2番面の面積が95%以上残っている場合
加工後、被加工材料から切削加工用潤滑シートを剥がし、被加工材料に付着する切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を、溶液抽出方法により確認した。具体的には、切削加工用潤滑シートを剥がした後の被加工材料を、超純水に浸漬し、その後、溶媒のみを濃縮させ、臭化水素酸分解を行い、ポリエチレンオキサイドを定量分析することで、切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を確認した。その結果、実施例Eにおいて、当該付着量は被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり3×10−9〜4×10−9gであった。
表23に実施例H及び比較例Hにおいて使用した被加工材料(切削加工した材料)、切削加工補助潤滑シートの製造に用いた各成分、粘着層、ドリル孔あけ加工(孔あけ加工)に用いたドリルビット、切削加工機器、評価に用いた装置等の仕様を示す。
高分子量化合物(A)として、ポチ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)24質量部、ポリエチレンオキサイド(アルコックスR−150、明成化学工業株式会社製)24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)47質量部、及びカーボン(C)として、黒鉛(XD−100、伊藤黒鉛工業株式会社)5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のシートを作製した。また、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートaを作製した。表24に切削加工補助潤滑シートaのたわみ量、追従性、靱性を示した。
実施例HA1と同様にして、表24に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成にて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工用潤滑シートb〜hを作製した。表24に切削加工補助潤滑シートb〜hのたわみ量、追従性、靱性を示した。
実施例HA1と同様にして、表24に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成にて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートi〜mを作製した。表24に切削加工補助潤滑シートi〜mのたわみ量、追従性、靱性を示した。
厚み0.15mmのアルミニウム箔(1N30−H18、三菱アルミニウム株式会社製)の片面に、接着層として厚み0.01mmのポリエステル系樹脂層(バイロナールMD−1200、東洋紡株式会社製)を形成したものを準備した。この接着層を形成したアルミニウム箔(接着層付きアルミニウム箔)と、切削加工補助潤滑シートiを、接着層付きアルミニウム箔/切削加工補助潤滑シートi/接着層付きアルミニウム箔のように、切削加工補助潤滑シートiを接着層付きアルミニウム箔で挟持する形態で積層した。このとき、アルミニウム箔表面の接着層が切削加工補助潤滑シートと接するように配置し、ラミネート装置(OHL―2400、株式会社オー・エヌ・シー製)を用いて、150℃の温度で熱ラミネートして、積層一体化し、切削加工補助潤滑シートnを作製した。
実施例HA1と同様にして、表24に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成にて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートo〜qを作製した。
作製した切削加工補助潤滑シートa〜hを、被加工材料の切削工具(超硬合金ドリル)入口となるべき部分(入口部)に貼り付け、切削加工補助潤滑シートと被加工材料を、治具を用いて孔あけ加工機器に固定した。超硬合金ドリルによる孔あけ加工は、表25に示す条件で行った。ドリルビットの入口側、出口側における加工孔周辺の欠け、バリ、繊維切れ残り、及びドリルビット先端摩耗について評価した結果を表25に示した。
比較例HB1〜HB5においては、作製した切削加工補助潤滑シートi〜mを、実施例HB1と同様にして、被加工材料の切削工具(超硬合金ドリル)の入口部に貼り付け、切削加工補助潤滑シートと被加工材料を、治具を用いて孔あけ加工機器に固定した。
図5に示すように、幅30mm、長さ150mmの切削加工補助潤滑シートXを、100mm突き出した状態で押さえ治具に固定した。その後、切削加工用補助潤滑シートXの端部に25gの荷重Zを掛けた。荷重Zを掛けていない切削加工補助潤滑シートXの位置からの変移量Yを切削加工補助潤滑シートのたわみ量とした。また、押さえ治具で固定した支点から、切削加工用補助潤滑シートが切断した場合は、たわみ量を測定不可とした。
切削加工補助潤滑シートを、直径90mmの円柱に巻きつけた際に、切削加工補助潤滑シートと円柱との隙間を目視にて観察した。そして、下記評価基準により、追従性を評価した。なお、図33及び34に、実施例HA2及び比較例HA2の追従性及び靱性試験の結果を示す写真を示す。
優 :切削加工補助潤滑シートと円柱との隙間が1mm未満
良 :切削加工補助潤滑シートと円柱との隙間が1mm以上5mm未満
不良:切削加工補助潤滑シートと円柱との隙間が5mm以上又は巻き付け不可
切削加工補助潤滑シートを、直径90mmの円柱に巻きつけ、24時間後の切削加工補助潤滑シートの状態を目視にて観察した。そして、下記評価基準により、靱性を評価した。なお、図33及び34に、実施例HA2及び比較例HA2の追従性及び靱性試験の結果を示す写真を示す。
優 :切削加工補助潤滑シート表面上にワレが生じない場合
良 :切削加工補助潤滑シート表面上に1mm未満の割れが発生した場合
不良:切削加工補助潤滑シートが破断若しくは折れた場合、又は切削加工補助潤滑シート表面上に1mm以上のワレが生じた場合
実施例H及び比較例Hにおいて、ドリルビット入口及び出口における加工孔周辺のバリ、欠け、及び繊維切れ残りが生じた孔数を、×10ルーペを用いて、目視にて数えた。なお、バリ、欠け、及び繊維切れ残りの評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
バリ:切削工具がドリルビット入口からドリルビット出口に向かって通過するにあたり、ドリルビット出口付近に発生する突起。ドリルビットが摩耗し、切れ味が低下することでより大きなバリが発生しやすい。
欠け:ドリルビット入口及びドリルビット出口に生じる凹部。
繊維切れ残り:繊維強化複合材を形成する繊維の一部が切断されずに、切り残りとして加工孔の周囲に残る現象。
実施例H及び比較例Hにおいて、表25の加工孔数の孔をあけた後のドリルビット先端の摩耗を、ドリルビット先端方向から、×10ルーペを用いて、目視にて評価した。未使用の新品のドリルビット(超硬合金ドリル、RG−GDN、オーエスジー(株))の2番面の面積(100%)に対する、使用後(摩耗後)のドリルビットの2番面の面積の比率を確認し、下記評価基準により、ドリルビット先端摩耗を評価した。なお、図6に、ドリルビット先端方向からみたドリルビットの概略図を示す。
大:2番面の面積が80%未満残っている場合
中:2番面の面積が95%未満80%以上残っている場合
小:2番面の面積が95%以上残っている場合
加工後、被加工材料から切削加工用潤滑シートを剥がし、被加工材料に付着する切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を、溶液抽出方法により確認した。具体的には、切削加工用潤滑シートを剥がした後の被加工材料を、超純水に浸漬し、その後、溶媒のみを濃縮させ、臭化水素酸分解を行い、ポリエチレンオキサイドを定量分析することで、切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を確認した。その結果、実施例Hにおいて、当該付着量は被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり3×10−9〜4×10−9gであった。
※1:樹脂組成物の粘度が低すぎるためシート成形不能
※2:樹脂組成物の粘度が高すぎるためシート成形不能
※3:シートにコシがなく脆いため実用に耐えるシートの成形不能
表26に実施例I及び比較例Iにおいて使用した被加工材料(切削加工した材料)、切削加工補助潤滑シートの製造に用いた各成分、粘着層、切削加工に用いたドリルビット、切削加工機器、評価に用いた装置等の仕様を示す。
※Ti−6Al−4Vのビッカース硬度は320であった。
高分子量化合物(A)として、ポチ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)24質量部、ポリエチレンオキサイド(アルコックスR−150、明成化学工業株式会社製)24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)47質量部、及びカーボン(C)として、黒鉛(XD−100、伊藤黒鉛工業株式会社)5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のシートを作製した。また、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートaを作製した。表27に切削加工補助潤滑シートaのたわみ量、追従性、靱性を示した。
実施例IA1と同様にして、表27に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成にて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工用潤滑シートb〜dを作製した。表27に切削加工補助潤滑シートb〜dのたわみ量、追従性、靱性を示した。
実施例IA1と同様にして、表27に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成にて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートe〜fを作製した。表27に切削加工補助潤滑シートe〜fのたわみ量、追従性、靱性を示した。
厚み0.15mmのアルミニウム箔(1N30−H18、三菱アルミニウム株式会社製)の片面に、接着層として厚み0.01mmのポリエステル系樹脂層(バイロナールMD−1200、東洋紡株式会社製)を形成したものを準備した。この接着層を形成したアルミニウム箔(接着層付きアルミニウム箔)と、切削加工補助潤滑シートeを、接着層付きアルミニウム箔/切削加工補助潤滑シートe/接着層付きアルミニウム箔のように、切削加工補助潤滑シートeをアルミニウム箔で挟持するような形態で積層した。このとき、アルミニウム箔表面の接着層が切削加工補助潤滑シートと接するように配置し、ラミネート装置(OHL―2400、株式会社オー・エヌ・シー製)を用いて、150℃の温度で熱ラミネートして、積層一体化し、切削加工補助潤滑シートgを作製した。
実施例IA1と同様にして、表27に示す高分子量化合物(A)、中分子量化合物(B)、カーボン(C)の樹脂組成にて、1軸押出機を使用して、シートを作製し、厚み0.12mmの両面テープ(No.535A、日東電工株式会社製)の強粘着面を上記シートの片面と貼り付けて、切削加工補助潤滑シートh〜jを作製した。
作製した切削加工補助潤滑シートa〜dを、被加工材料の切削工具(超硬合金ドリル)入口となるべき部分(入口部)に貼り付け、切削加工補助潤滑シートと被加工材料を、治具を用いて孔あけ加工機器に固定した。超硬合金ドリルによる孔あけ加工は、表28に示す条件で行った。ドリルビットの入口側、出口側における加工孔周辺の欠け、バリ、繊維切れ残り、及びドリルビット先端摩耗について評価した結果を表28に示した。
作製した切削加工補助潤滑シートe〜fを、実施例IB1と同様にして、被加工材料の切削工具(超硬合金ドリル)の入口部に貼り付け、切削加工補助潤滑シートと被加工材料を、治具を用いて孔あけ加工機器に固定した。超硬合金ドリルによる孔あけ加工は、表28に示す条件で行った。ドリルビットの入口側、出口側における加工孔周辺の欠け、バリ、繊維切れ残り、及びドリルビット先端摩耗について評価した結果を表28に示した。なお、比較例IB2においては、切削加工補助潤滑シート/CFRP/Tiとなるように積層し、切削加工補助潤滑シート側から孔あけ加工を行った。
図5に示すように、幅30mm、長さ150mmの切削加工補助潤滑シートXを、100mm突き出した状態で押さえ治具に固定した。その後、切削加工用補助潤滑シートXの端部に25gの荷重Zを掛けた。荷重Zを掛けていない切削加工補助潤滑シートXの位置からの変移量Yを切削加工補助潤滑シートのたわみ量とした。また、押さえ治具で固定した支点から、切削加工用補助潤滑シートが切断した場合は、たわみ量を測定不可とした。
切削加工補助潤滑シートを、直径90mmの円柱に巻きつけた際に、切削加工補助潤滑シートと円柱との隙間を目視にて観察した。そして、下記評価基準により、追従性を評価した。
優 :切削加工補助潤滑シートと円柱との隙間が1mm未満
良 :切削加工補助潤滑シートと円柱との隙間が1mm以上5mm未満
不良:切削加工補助潤滑シートと円柱との隙間が5mm以上又は巻き付け不可
切削加工補助潤滑シートを、直径90mmの円柱に巻きつけ、24時間後の切削加工補助潤滑シートの状態を目視にて観察した。そして、下記評価基準により、靱性を評価した。なお、図35及び36に、実施例IA2及び比較例IA1の追従性及び靱性試験の結果を示す写真を示す。
優 :切削加工補助潤滑シート表面上にワレが生じない場合
良 :切削加工補助潤滑シート表面上に1mm未満の割れが発生した場合
不良:切削加工補助潤滑シートが破断若しくは折れた場合、又は切削加工補助潤滑シート表面上に1mm以上のワレが生じた場合
実施例I及び比較例Iにおいて、ドリルビット入口及び出口における加工孔周辺のバリ、欠け、及び繊維切れ残りが生じた孔数を、×10ルーペを用いて、目視にて数えた。なお、バリ、欠け、及び繊維切れ残りの評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
バリ:切削工具がドリルビット入口からドリルビット出口に向かって通過するにあたり、ドリルビット出口付近に発生する突起。摩擦により加工孔周辺の温度が上昇し、加工孔周辺の金属が軟化することにより大きなバリが発生しやすい。
欠け:ドリルビット入口及びドリルビット出口に生じる凹部。
繊維切れ残り:繊維強化複合材を形成する繊維の一部が切断されずに、切り残りとして加工孔の周囲に残る現象。
実施例I及び比較例Iにおいて、表28の加工孔数の孔をあけた後のドリルビット先端の摩耗を、ドリルビット先端方向から、×10ルーペを用いて、目視にて評価した。未使用の新品のドリルビット(超硬合金ドリル、RG−GDN、オーエスジー(株))の2番面の面積(100%)に対する、使用後(摩耗後)のドリルビットの2番面の面積の比率を確認し、下記評価基準により、ドリルビット先端摩耗を評価した。なお、図6に、ドリルビット先端方向からみたドリルビットの概略図を示す。
大:2番面の面積が80%未満残っている場合
中:2番面の面積が95%未満80%以上残っている場合
小:2番面の面積が95%以上残っている場合
加工後、被加工材料から切削加工用潤滑シートを剥がし、被加工材料に付着する切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を、溶液抽出方法により確認した。具体的には、切削加工用潤滑シートを剥がした後の被加工材料を、超純水に浸漬し、その後、溶媒のみを濃縮させ、臭化水素酸分解を行い、ポリエチレンオキサイドを定量分析することで、切削加工用潤滑材及び粘着層の成分の量を確認した。その結果、実施例Iにおいて、当該付着量は被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり3×10−9〜4×10−9gであった。
※1:樹脂組成物の粘度が低すぎるためシート成形不能
※2:樹脂組成物の粘度が高すぎるためシート成形不能
※3:シートにコシがなく脆いため実用に耐えるシートの成形不能
2…切削加工補助潤滑材
3…切削工具
X…切削加工補助潤滑シート
Y…変位量
Z…荷重
Claims (25)
- 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、5×104未満である中分子量化合物(B)と、
平均粒子径が100μm以上であるカーボン(C)と、を含有する、
切削加工補助潤滑材。 - 前記切削加工補助潤滑材が、切削工具及び/又は被加工材料の被加工部分に切削加工補助潤滑材を接触させながら、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、切削加工方法に用いるものである、
請求項1に記載の切削加工補助潤滑材。 - 前記カーボン(C)の形状が、鱗片状のものである、
請求項1又は2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5×104以上、1×106以下の熱可塑性樹脂であり、
前記中分子量化合物(B)が、重量平均分子量1×103以上、2×104以下の熱可塑性樹脂である、
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、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化合物、ポリアルキレングリコール化合物、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、ポリアルキレングリコールのモノステアレート化合物、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、糖類、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1〜4のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。 - 前記中分子量化合物(B)が、ポリアルキレングリコール化合物、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1〜5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)の含有量が、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、20〜60質量部であり、
前記中分子量化合物(B)の含有量が、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、10〜75質量部であり、
前記カーボン(C)の含有量が、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、5〜70質量部である、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。 - 0.1mm以上20mm以下の厚さを有するシート形状を有する、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。 - たわみ量が、5mm以上である、
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。 - 被加工材料と接する面に、粘着層をさらに有する、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。 - 前記粘着層が、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材。 - 切削加工後に被加工材料から前記切削加工補助潤滑材を除去した際、前記被加工材料に付着する前記切削加工補助潤滑材及び前記粘着層の成分の総量が、前記被加工材料と切削加工補助潤滑材の接触部分及び切削部の面積1mm2当たり1.0×10−8g以下である、
請求項1〜11のいずれか一項に記載の切削加工補助潤滑材。 - 請求項1〜12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し、切削部を形成する切削加工工程を有し、
前記被加工材料が、繊維強化複合材、難削金属材、又は繊維強化複合材と難削金属材との複合材料を含む、
切削加工方法。 - 前記切削加工工程が、前記切削工具の出口と入口を有する切削部を形成する工程であり、
前記切削加工工程前に、前記被加工材料の前記切削工具の出口となるべき部分及び/又は入口となるべき部分に、予め前記切削加工補助潤滑材を密着させる密着工程を有する、
請求項13に記載の切削加工方法。 - 密着工程において、前記被加工材料の前記切削工具の出口となるべき部分に、予め前記切削加工補助潤滑材を密着させる、
請求項14に記載の切削加工方法。 - 密着工程において、前記被加工材料の前記切削工具の入口となるべき部分に、予め前記切削加工補助潤滑材を密着させる、
請求項14又は15に記載の切削加工方法。 - 前記切削加工工程前において、
前記切削工具に前記切削加工補助潤滑材を予め接触させる接触工程を有する、
請求項13〜16のいずれか一項に記載の切削加工方法。 - 前記切削加工工程において、前記切削工具に他の切削加工補助潤滑材を接触させた状態で、前記切削加工補助潤滑材が密着した前記被加工材料を切削し、前記切削部を形成する、
請求項13〜17のいずれか一項に記載の切削加工方法。 - 前記被加工材料の厚さが、10mm以上である、
請求項13〜18のいずれか一項に記載の切削加工方法。 - 前記切削加工工程において、前記切削工具としてドリルを用いてドリル孔あけ加工により孔をあける、
請求項13〜19のいずれか一項に記載の切削加工方法。 - 前記孔の直径が、10mm以上である、
請求項20に記載の切削加工方法。 - 前記繊維強化複合材が、炭素繊維強化プラスチックである、
請求項13〜21のいずれか一項に記載の切削加工方法。 - 前記難削金属材が、チタン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、低合金鋼、ステンレス鋼、及び耐熱合金からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、
請求項13〜22のいずれか一項に記載の切削加工方法。 - 前記難削金属材が、Ti−6Al―4Vのチタン合金である、
請求項23に記載の切削加工方法。 - 前記被加工材料の前記被加工部分が曲面である、
請求項13〜24のいずれか一項に記載の切削加工方法。
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