JPH02300295A

JPH02300295A - 不水溶性金属加工用切削油剤

Info

Publication number: JPH02300295A
Application number: JP12173989A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Noda; 野田　昌弘; Yasuhiko Yamanaka; 山中　靖彦; Hajime Ono; 肇小野; Yoshio Sasaki; 芳雄佐々木
Original assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1990-12-12
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH0747754B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、金属加工に用いられる切削油剤、特に歯車の
切削加工に好適な油剤に関する。本発明は、本油剤を使
用する分野及び金属を加工する分野等において利用され
る。

〔従来の技術〕

従来の金属加工用切削油剤としては、鉱物油、油脂及び
合成潤滑剤等の潤滑基油に、仕上げ面を良くするという
点から抗溶着性の優れている硫黄系、塩素系の極圧添加
剤を添加した油剤が使用されてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、最近は加工の能率を高めるために、切削速度の
高速、イヒや送り速度の向上が図られるようになり、工
具への負荷が益々大きくなってきている。このような背
景から切削油剤に求められる要求は一段と厳しいものに
なってきている。特に、歯車の切削等においては、ホブ
盤や歯車形削り盤等の歯切り盤によって製作され、しか
もこの加工は断続切削であり、工具の摩耗が進行し易い
。

以上より、従来よりも更に優れた性能をもつ油剤が望ま
れている。

切削油剤に求められる主要な性能は、（１）工具寿命を
延長できること（工具摩耗の防止）、（２）良好な仕上
げ面が得られることである。

しかし、上記の様な添加剤を工具の摩耗防止の観点から
評価すると、工具の逃げ面摩耗に対して有効であるが、
すくい面摩耗を促進すると言う問題がある。

本発明は、上記問題点を解消するものであり、工具の逃
げ面摩耗のみならずすくい面摩耗をも同時に抑制するこ
とができ、従来にない特性をもつ金、萬加工用切削油剤
を提供することを特徴とする特に、本油剤は、ホブ切り
加工等の歯車の切削加工において有用なものである。

〔課題を解決するための手段〕本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究した
結果、潤滑基油に対して、（イ）ほう酸カリウム、（ロ
）りん酸トリエステル及び亜りん酸トリエステルの少な
くとも１種類の化合物、並びに（ハ）硫化脂肪油及び硫
化脂肪酸エステルのうちの少なくとも１種類の硫黄系添
加剤を組み合わせて添加した油剤が、逃げ面摩耗とすく
い面摩耗を同時に抑制できることを新たに見出して、本
発明を完成したものである。

前記潤滑基油は、鉱物油、油脂及び合成潤滑剤から選ば
れる１種以上を含むものであればよく、一般に使用され
る潤滑基油であればよい。更に、この潤滑基油には、他
の潤滑補助成分を含んでもよい。鉱油としては、灯油、
軽油、スピンドル油、マシン油、タービン油、シリンダ
ー油、流動パラフィン等を、油脂としては、牛脂、肝脂
、ナタネ油、ヤシ油、パーム油、ヌカ油、これらの水素
惑加物等を例示できる。合成潤滑剤とは、潤滑性をもつ
ものを広くいい、いわゆる油性向上剤をも含む。この合
成潤滑剤としては前記油脂から得られる脂肪酸、この脂
肪酸とアルコールのエステル、ポリブテン等のポリオレ
フィン、ポリエチレングリコール、ポリオールエステル
等のポリオール、ポリエーテル若しくはポリエステル、
又は高級アルコール等を用いることができる。この脂肪
酸としてはラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸等
を、アルコールとしては炭素原子数が１〜２２の１価ア
ルコール、エチレングリコール等の２価アルコール、ト
リメチロールプロパン等の多価アルコール等を例示する
ことができる。

前記ほう酸カリウム止は、ほう素とカリウムを含むもの
であればよく、正ほう酸塩でもその縮合酸塩でもよく、
更にその水和物でもよい。このほう酸カリウムとしては
、例えばほう素：カリウムの比が１：１〜１：４．５の
水和ほう酸カリウムを挙げることができる。ほう酸カリ
ウムは他の成分との併用においてすくい面摩耗を顕著に
防止する効果を有する。

この粒子径は特に限定されないが、基油中での分散安定
性を考慮すると、平均粒径が１μｍ以下のものが好まし
い。ほう酸カリウムの好ましい添加量は０．１〜２０重
量％（以下、単に％という）、特に好ましいのは０．５
〜５％である。この添加量が０．１％未満ではすくい面
摩耗の防止効果が十分でなく、２０％を越えると効果が
向上しないばかりではなく、逃げ面摩耗の防止効果を低
下させることがあるので好ましくない。０．５〜５％で
は、十分な効果を確保でき、かつ経済的でもある。

前記りん酸トリエステル又は亜りん酸トリエステルは前
記一般式で示され、かつこれを構成するアルキル基は前
記のように所定の炭素数をもつものである。これらのり
ん酸エステル等は逃げ面摩耗を防止する効果を有してい
るが、その効果は他の成分との併用において相乗的に発
揮される。

このりん酸トリエステルの具体例を示すとすれば、トリ
オクチルホスフェート、トリー２−エチルへキシルホス
フェート、トリオレイルホスフェート、トリクレジルホ
スフェート、トリフェニルホスフェート又はトリキシレ
ニル、：１スフエート等を挙げることができる。また、
亜りん酸トリエステルの具体例を示すとすれば、トリオ
クチルホスファイト、トリー２−エチルへキシルホスフ
ァイト、トリフェニルホスファイト、トリクレジルホス
ファイト等を挙げることができる。

また、本発明においては、前記リン酸エステル及び亜り
ん酸エステルの一方でもよいし、その両方を含んでもよ
いし、更に上記例示の種々の化合物を１種でも、２種以
上含んでもよい。

りん酸エステル等の好ましい添加量は、０，５〜ｌＯ％
、特に好ましいのは０．５〜５％である。これが０．５
％未満では逃げ面摩耗の防止効果を満足することができ
ないし、１０％を越えても効果がそれほど向上しないの
で不経済である。これが０．５〜５％では、十分な効果
を確保でき、かつ経済的でもある。

前記硫黄系添加剤は、硫化脂肪油及び硫化脂肪酸エステ
ルの一方を含んでもよいし、両方を含んでもよい。この
硫黄系添加剤は、逃げ面摩耗を防止する効果を有し、こ
の効果はりん酸エステルとの併用において相乗的に発揮
される。

またこの脂肪油又は脂肪酸エステルの具体的な種々の化
合物の１種でもよいし、２種以上を組み合わせてもよい
。この硫化脂肪油又は硫化脂肪酸エステルとしては、肝
脂、牛脂、菜種油、大豆油等の油脂類、オレイン酸、リ
ノール酸、前記の油脂類から抽出された脂肪酸等の不飽
和脂肪酸等のエステル化物である脂肪酸エステルを、常
法にしたがって硫化することによって得ることができる
。この硫化物の硫黄の付加量は２〜２０％が好ましく、
特に好ましいのは５〜１０％である。この２％未満では
、硫黄系添加剤の添加量が多くなり不経済だからであり
、２０％を越えると硫化物が不安定になり硫黄が析出す
るからである。特に、これが５〜１０％の場合は前記不
都合がなく、十分な効果を得ることができかつ経済的で
もある。

この硫黄系添加剤の好ましい添加量は、１〜２０％、特
に好ましいのは２〜５％である。これが１％未満では逃
げ面摩耗の防止効果が十分でなく、また、２０％を越え
ても効果がそれほど向上しないばかりか、すくい面摩耗
を増大させる恐れがあるので好ましくない。特に、これ
が２〜５％の場合は前記不都合がなく、十分な効果を得
ることができかつ経済的でもある。

本切削油剤には、上記必須成分の他、不水溶性切削油剤
に一般的に使用されている、油性向上剤、極圧添加剤、
防錆剤、酸化防止剤及び消泡剤等を必要に応じて併用す
ることができる。ただし、硫黄系や塩素系の極圧剤を多
用することは工具摩耗を促進する可能性があるので、十
分吟味して適用するのが好ましい。

〔実施例〕

以下、実施例、比較例及び従来例によって本発明を具体
的に説明する。

（１）組成物第１表に本発明の実施例、比較例及び従来例の切削油の
組成を示す。尚、この表中の実施例等における成分の含
を量を示す数値は重量％である。

表中の使用した化合物において、ほう酸カリウムは、化
学式Ｋ　Ｂ　３０．・Ｈ’ｚＯの水和物で、その平均粒
径は０．５μｍであり、第１硫化脂肪油は硫黄分が１０
％の硫化肝脂であり、第２硫化脂肪油は硫黄分が８％の
硫化菜種油であり、硫化脂肪酸エステルは硫黄分が１０
％の肝脂脂肪酸メチルエステルの硫化物であり、鉱油は
月Ｓに２００１に規定されている工業用潤滑油粘度分類
のＩｓＯＶＧ　３２に相当するパラフィン系鉱油であり
、塩素化パラフィンは塩素含有量が４０％、平均炭素数
が２４である。

（２）性能試験前記各切削油を用いて、以下の実験条件により性能試験
を行った。この性能としては逃げ面摩耗及びすくい面摩
耗の程度を評価した。歯切り加工用油剤の実験的性能評
価は舞ツール方式で行われるのが通例になっているので
、本実施例等においても舞ツール方式により以下の実験
条件による切削実験を行い、その工具摩耗の測定結果（
逃げ面摩耗幅、すくい面摩耗深さ）を第２表に示した。

実験条件；工具材質：　５ＫＨ５５、ＴｉＮコーティング（ＨＶ１
６００）工具形状：すくい角；８°、逃げ角；１２゜被削材材質
：　ＳＣＭ４１５　（ＨＢ　２００）’第２表切削速度：１１５．３ｍ／分送り速度：１．１３ｍｍ／分切込み量：ｔ、２１ｍｍ切削長：１２，５ｍ切削方向ニアツブカット給油量＝４１／分（３）実用試験実施例Ｎα１８及び従来例Ｎα３の組成物を用いて、ミ
ッションギア（セカンドギア）のホブ切り加工において
、以下の加工条件にて実用試験を行った。その結果は、
逃げ面摩耗幅（最大）が実施例１８では１３４μｍ１従
来例３では３４８μｍ１すくい面摩耗深さく最大）が前
者では９８μｍ。

後者では１５６μｍであった。

加工条件；使用機械：樫藤株式会社製ホブ盤（に５３００）加工物
：ミッションギア（セカンドギア）加工物材質；５Ｃｒ
２０工具＝３条逆巻きホブ工具材買二Ｍ３４、ＴｉＮコーティング切削条件：切削
速度；１０９ｍ／分送り速度：　２．　４　ｍｍ／　ｒ　ｅ　ｖ切削方向：
コンベンショナルカット切込み回数；１回シフト量；２．２５ｍｍ／回加工個数；１２５０個（４）性能評価第１表及び第２表に示すように、ほう酸カリウム（０，
５，３％）、所定のりん化合物（０，５，３％）及び所
定の硫化物（２，５％）を組み合わせた組成物の場合（
実施例Ｎα１〜２０）は、いずれも、最大逃げ面摩耗幅
が１５３〜１７４μｍ、最大すくい面摩耗深さが７〜１
２μｍであり、従来例１〜３０２０３〜２４０μｍ（前
者）、３５〜５３μｍ（後者）と比べて、両性能が著し
く優れる。また、これらの実施例は、りん化合物と硫化
物の組合せ（比較例３）と比べると、特に耐すくい面摩
耗性が約４〜７倍と著しく改善され、ほう酸カリウムと
りん化合物の組合せ（比較例４）と比べると、特に耐逃
げ面摩耗性が約１．３〜１．５倍と著しく改善される。

尚、各りん化合物等の添加効果及び組合せ効果が判るよ
うに、３％のほう酸化合物（Ｋ）、３％のトリクレジル
ホスフェート（Ｐ）　、５％の第１硫化脂肪油（Ｓ）を
各々配合する組成物を取り出してその評価結果を比較し
て図に示した。

この結果によれば、逃げ面摩耗幅は、各々の単独の場合
（比較例１．２、従来例１）よりも、そのうちの２つの
組合せの方（比較例３．４）が減少しており、組合せの
効果が出ている。更に、３成分の組合せの場合（実施例
２０）は更に、その摩耗幅が減少しており、その組合せ
効果が大きいことを示している。

また、すくい面摩耗深さは、ほう酸カリウムを含まない
場合（従来例１、比較例２．３）は著しく大きい、比較
例３のように逃げ面摩耗幅を著しく減少させてもすくい
面摩耗深さが著しく大きくなるので、性能のバランスが
著しく悪い。しかし、この比較例３にほう酸カリウムを
添加して３成分の組合せとする（実施例２０）と、この
すくい面摩耗深さを著しく減少して、その組合せ効果に
極めて優れることが判明した。

以上より、前記３成分を組み合わせると逃げ面摩耗のみ
ならずすくい面摩耗も著しく減少させることができ、両
者の性能バランスに極めて浸れる。このことは、前記の
ように実施例２０の場合のみならず他の実施例１〜１９
についても同様である。

更に、りん酸トリエステル（例えば実施例１．２）と亜
りん酸トリエステル（実施例１３．１４）の場合は両性
能ともにあまり差がなく、いずれも良好である。また、
硫化物の種類をかえても（例えば実施例３．７．１０）
も同様にほとんど差がなく、何れも良好な性能を示した
。

また、前記、の実用試験の結果に示すように、実施例１
８は、従来例３と比較して逃げ面摩耗幅が２．６倍小さ
く、すくい面摩耗深さも１．６倍小さく、実用性能にお
いても実施例は著しく優れることが判明した。

なお、本発明においては、上記具体的実施例に示すもの
に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々
変更した実施例とすることができる。即ち、各成分の添
加割合も前記具体的数字以外の種々の割合とすることが
できる。また、２種類のりん化合物、３種類の硫化物間
ではほとんど性能が変わらないという前記結果からいっ
ても、各種類の化合物を２種以上組み合わせて使用して
も良好な性能を示すことは明らかである。硫化物の硫黄
分の割合、硫化方法等も種々選択できる。

更に、前記性能試験としては歯切り加工油剤用の過酷な
試験を行ったが、使用分野としてはこれに限らず、特に
過酷でない分野においては、更に摩耗量が少ない。

〔発明の効果〕

本発明の金属加工用切削油剤は、前記のように、工具の
逃げ面摩耗とすくい面摩耗の両方を抑制することができ
、従来の切削油剤では達成が困難な要求特性を満足する
ものである。本切削油剤は、特に歯車の切削加工に好適
なものである。

更に、本切削油剤はほう酸カリウムを含むので接触摩耗
を緩和させる効果もあり、そのため工具寿命が延長され
るので、加工性能が向上し、また塩素系極圧添加剤を必
須としないので、この点からも工具の低摩耗に好都合で
ある。

【図面の簡単な説明】

図は各組成成分と逃げ面摩耗幅又はすくい面摩耗深さの
関係を示し、組成成分の組合せ効果を比較説明するグラ
フである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉱物油、油脂及び合成潤滑剤等から選ばれた少な
くとも１種以上を含む潤滑基油に、（イ）ほう酸カリウム、（ロ）下記の一般式（ I ）で示されるりん酸トリエス
テル及び下記の一般式（II）で示される亜りん酸トリエ
ステルから選ばれた少なくとも１種類の化合物、並びに（ハ）硫化脂肪油及び硫化脂肪酸エステルから選ばれた
少なくとも１種類の硫黄系添加剤を含有することを特徴
とする金属加工用切削油剤。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（II）（ただし、式中のＲは炭素原子数が４〜２４までのアル
キル基、アルケニル基、アリール基又は炭素原子数が７
から２４までのアラルキル基、アルキルアリール基を示
す。）