JPS60141795A - 難削材用の切削・研削油剤 - Google Patents

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】 本発明は切削・研削油剤に関する。さらに詳しくは高硬
度材料や耐熱材料などのいわゆる難削材の切削や研削加
工の高能率、高精度化を達成しうる切削および研削の両
者に効呆のある水溶性の油剤に関するものである。

近年、ＧＥ社のＣＢＮ切削・研削工具の発明によって、
高硬度材、たとえばロックウェル硬さＨＲＣ８０〜６５
の鉄鋼材料の加工が可能になった。ところが従来から難
削材の切削、研削油剤は硫黄や塩素を含有する不水系の
ものを使用しているのが実状であるが、これら不水系の
ものは引火しやすく火災の危険があり、また、ミストが
発生し作業環境を著しく悪くするなどの問題があった。

一方、水溶性のものは火災およびミストの問題はない力
幼関滑性が乏しく難削材の切削や研削用として充分なも
のはなかった。特に最近では切削加工のＮＣ化、ロボッ
ト化による無人工場が広がつており、火災の面より水溶
性切削油の要望が強くなってきた。

本発明者らはかかる状況下鋭意検討した結果、難削材料
に関して切削、・研削能率、加工精度および工具寿命を
大幅に向上した水溶性の油剤を見出し、この知見に基づ
いて本発明に到達した。すなわち本発明は、不活性硫黄
系極圧剤（ａ）と活性硫黄系極圧剤（１））および／ま
たは有機燐含有化合物（ｃ）とを含有し、油剤中に（ａ
）を硫黄含量として０５〜１０重景％、（ｂ）を硫黄含
量として０豚Ｘ〜３×Ｘ重量％。

（ｃ）を燐含量としてＯ！×（１−Ｘ）　〜８Ｘ（１−
Ｘ）重量％（但し、０≦Ｘ≦１である。）含有すること
を特徴とする難削材に適した水溶性の切削・研削油剤で
ある。

本発明において、活性硫黄系極圧剤とは、化学的に活性
な硫黄原子をもちＪ　Ｉ　Ｓ　Ｋ２５１８　銅板腐食試
験方法において、変色番号１以下になる硫黄含有化合物
を言い、不活性硫黄系極圧剤とは、化学的に活性な硫黄
原子をもちＪ　Ｉ　Ｓ　Ｋ２６１Ｂ　銅板腐食試験方法
において変色番号２以上である硫黄含有化合物をいう。

本発明において、活性硫黄系極圧剤（ｂ）としては硫化
鉱物油（粘度が８０°Ｃで５〜４０ｃｓｔの鉱物油など
）。

硫化油脂〔硫黄をヒマシ油、ナタネ油、大豆油などの油
脂に加熱溶融（温度たとえば１２０°Ｃ以下）させたも
の〕、硫化オキシモリブデンオルエタノスホロジチオエ
ート（以下有機モリブデンと略記）およびこれらの２種
以上の混合物があげられる。

（ｂ）のうち好ましいものは有機モリブデンである。

有機燐含有化合物（Ｃ）としてはリン酸エステル塩（モ
ノおよびジエステル塩、トリエステルなど）。

亜リン酸エステル塩（モノおよびジエステル塩。

トリエステルなど）、ポリリン酸（縮合度２〜７）のエ
ステルおよびこれらの２種以上の混合物力５あげられる
。

リン酸エステル塩としては炭素数が通常３〜３０の一価
アルコール（脂肪族−価アルコールたとえばプロピル、
ブチル、オクチル、ラウリル、ステアリル、オレイル、
ウールアルコールなど）、フェノール類〔フェノール、
クレゾールなどのモノまたはジアルキル（アルキルの炭
素数は通常２〜９）フェノールなト〕、アルキルフェノ
ールのエチレンオキシド付加物（アルキルの炭素数は通
常２〜９゜エチレンオキシド付加数は通常１〜１０）、
高級アルコールのエチレンオキシド付加物Ｃａ級アルコ
ールの炭素数は通常６〜１８．エチレンオキシド付方ロ
数は通常１〜１０）などのモノおよびジエステルのアル
カリ金属塩およびアミン塩、またはトリエステルがあげ
られる。

亜リン酸エステルとしては上記−価アル’ｌ：Ｉ　−）
Ｌ／。

フェノール類、アルキルフェノールのエチレンオキシド
付加物、高級アルコールのエチレンオキシド付加物の亜
リン酸・モノエステルおよびジエステルのアルカリ金属
塩およびアミン塩まｔこ１よ亜１ノン酸トリエステルが
あげられる。

アルカリ金属塩としてはＮａ　＋　Ｋ塩など、アミン塩
としてはアルカノールアミン（トリエタノールアミン、
ジェタノールアミン、モノエタノ−１ｌレアミンなど蝉
）塩などがあげられる。これら（Ｃ）のうち好ましいも
のはリン酸エステル塩である。

不活性硫黄系極圧剤（ａ）としては、（１）硫化脂肪酸
たとえば炭素数３〜３０の不飽和脂肪酸（オレイン酸、
クンデシレン酸、エルカ酸、リノール酸、リルン酸、エ
レオステアリン酸、ワシルイン酸など）と硫黄を加熱反
応させ（温度たとえば１４０〜２００°Ｃ）不飽和脂肪
酸中に硫黄が１〜２分子結合した硫化物および（２）硫
化脂肪酸エステルたとえば■−価アルコール（炭素数が
通常１〜３０の飽和まｔこは不飽和脂肪族アルコールた
とえばメチルアルコール、エチルアルコール、ブチルア
ルコール。

２−エチルヘキシルアルコール、オクチルアルコール、
ラウリルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリ
ルアルコールなどの飽和アルコール；オレイルアルコー
ルなどの不飽和アルコールなど）および／または多価ア
ルコール（２価〜８価の多価アルコールたとえばエチレ
ングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、
ペンタエリスリット、ソルビット、ソルビタン、ツルツ
マイト。

ショ糖など）と前記不飽和脂肪酸との部分まｔコは完全
エステルと硫黄を前記（１）と同様に反応させた硫化物
、■前記−価不飽和脂肪族アルコールと飽和脂肪酸（炭
素数４〜３０の脂肪酸たとえばカプロン酸、パルミチン
酸）とのエステルと硫黄を前記（１）と同様に反応させ
た硫化物があげられる。

本発明の油剤は（ａ）と（ｂ）および／または（ｃ）と
を含有する（これらは極圧剤として有効である）がこれ
らとともに基剤を含有する。

この基剤としては（１）潤滑剤〔鉱物油、脂肪酸エステ
ル（−価または多価アルコールエステル）〕および（２
）乳化剤〔アニオン（ドデシルベンゼンスルホン酸塩、
スルフォネート、脂肪ｉ浚塩なと）および非イオン活性
剤（ノニルフェノールエチレンオキシド付加物、アルコ
ールエチレンオキシド付加物など）〕があげられる。

その他添加剤たとえば防錆剤（アルカノールアミン、脂
肪酸アミド、アルケニルコハク酸など）。

消泡剤、防屑剤、乳化調整剤などを含有させることがで
きる。また（ａ）、（ｂ）、　（ｃ）以外の極圧剤たと
えば塩素化パラフィン、塩素化脂肪酸および塩素化脂肪
酸エステルを含有してもよい。

本発明の油剤は（ａ）を硫黄含量としてＯｐ〜１０３ｉ
量％、好ましくは０８〜１．２重量％含有する。（ａ）
の硫黄含量が０．５％より少ないと本発明の目的である
加工能率、加工精度、工具寿命などの向上を達成できず
、また（ａ）の硫黄含量が１０％より多くなると特に加
えただけの効果がなく経済的に不利である。

また（ｂ）を（ｃ）と併用することなく単独で使用する
ときは（ｂ）を硫黄含量として０５〜３重量％；好まし
くはＯ！〜１重量％含有する。（ｂ）の硫黄含量が０９
％より少ないと上記本発明の目的が達成できず、また活
性硫黄の負が３％より多いと工作物の変色。

発ユ青などが生ずる。（ｂ）を（Ｃ）と併用するときは
（ｂ）を硫黄含量としてｏ、５ｘｘ〜ＳＸＸ重量％（但
し０≦Ｘ≦１である。）好ましくは０５×Ｘ〜１×Ｘ重
塁％含有する。

活性硫黄と不活性硫黄をもっている化合物または混合物
の場合は次の方法で活性硫黄および不活性硫黄含量を測
定することができる。すなわち　）１００ｇの試演に２
１の鋼粉を加え３００°Ｆ（約１５０°Ｃ）で１時間激
しくかきまぜた後、銅粉を日別した油の硫黄量を測定す
る。不活性硫黄量は全硫黄量と活性硫黄量との差とする
。

このようにして測定された活性硫黄含量および不活性硫
黄含量がそれぞれ上述の（ａ）および（ｂ）の硫黄含量
の範囲になればよい。

さらに（ｃ）を燐含量として０１〜３重量％；好ましく
はρ〜Ｏｐ重量％含有する。（ｃ）の燐含量がｏ３％よ
り少ないと工具刃先のチッピングなどが生じ、燐の量が
３％より多いと加工表面にスラッジが多量に発生する。

本発明の油剤の組成はたとえば下記のとおりである。　
％は重量％ （ａ）二通常５〜５０％（好ましくは５〜２０％）（ｂ
）：通常０〜２０％（好ましくは２〜１０％）（Ｃ）：
通常Ｏ〜２０％（好ましくは２〜１０％）（ｂ）Ｉ−（
ｃ）　：通常Ｏ〜３０％（好ましくは２〜１０％）添加
剤　：０９〜５％ 基　油　：　バランス　（バランス） 但しくｌ〕）と（ｃ）は同時にＯでない。

本発明の油剤は（ａ）、（ｂ）、　（ｃ）　、基剤、添
加剤など、必要に応じさらに水を任意の順で混合し、必
要であれば３０〜８０°Ｃ程度に加熱することにより作
成できる。

本発明の油剤を使用する場合は、通常適当な濃度になる
ように水で希釈したとえば油剤の無水物換算で５〜３０
重最倍の水で希釈して切削・研削液として使用すること
ができる。

本発明の油剤は難削材に適しておりこの難削材としては
炭素鋼、工具鋼９合金鋼、高速度鋼、ステンレス鋼およ
びチタン合金鋼、たとえばインコネル７１８．’５４５
Ｃ，５５０Ｃ，ＳＫ７．　ＳＫ５．　ＳＫ８　などの炭
素鋼；　５ＫＤ１１などの工具鋼；　ＳＣＭ２１などの
合金鋼；５ＫＨ５５などの高速度鋼などがあげられる。

これら難削材はロックウェル硬さＨＲＣが通常３０〜６
５の範囲になるように焼入れや焼戻の熱処理によって適
当に調整して作成される。

またこのような難削材は一般にＢＺＮ：（ＧＥ社製）。

ＪＢＮ：（グイジェット工業製）、　ＢＮｌｏｏ：　（
住方電工製）　、　ＢＮ２００＋　（住方電工製）、Ｗ
ＢＮ：（日立超硬製）などの工具でけずられる。

本発明の油剤は、旋削、フライス加工、穴あけ！ 中ぐり、歯切り、ねじ切り、ねじ転造、ガンドリルなど
の通常の切削作業に適用できる。また平面研削、内面研
削、６無研削２円筒研削、ねじ研削。

歯車研１４り通常の研削作業に適用できる。本発明の油
剤の適用法は従来の切削、研削油剤の適用法と同様であ
る。

本発明の油剤は水溶性の油剤であり、従来充分でなかっ
た難削材の加工についても切削、研削能率；加工精度お
よび工具寿命を大巾に向上した油剤である。しかも乳化
安定性、防錆性、耐腐敗性を満足させるものである。

以下実施例により本発明をさらに説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。実施例中％は特記しな
いかぎり重量％を示す。

実施例１ 表−１で示される（ａ）を含む基本部に表−２に示すよ
うに（ｂ）および／または（Ｃ）成分を混合し、８０〜
６０°Ｃで攪拌溶解して本発明の油剤を得た。また、比
較油剤も作成した。

０１） 明細書の浄ｒ１″、（内容に変更なし）表−１ 実施例２゜ 本発明の油剤および比較油剤をそそれぞれ使用して切削
液を作成し各種性能を評価した結果を表−３に示す。性
能評価法は下記の通りである。

（１）乳化安定性 ４８時間室温静置後の乳化安定性を肉眼で評価した。　
○：変化なし く２）防錆性 切削液に錆鉄切紛を浸漬後、シャレーに取り出し、室温
で４８時間放置したのち発錆状態を観察した。

○：全く発錆なし、△：若干発錆あり （３）耐腐敗性 ２００ｍ１びんに切削液１００ｍ４を採取し、その中に
とうもろこし粉８ｙ、鋳鉄切粉５ｇ。

および腐敗した切削液１ｍｌを添加後、３γＣの恒温槽
に放置して２０日後の腐敗臭をチェックした。

○：腐敗臭なし く４）摩耗痕 シェル高速四球試験機を用い下記条件で測定し、Ｉ／２
インチ鋼球の摩耗直径を測定した。

回転数：　６００ｒｐｍ 負　荷：　ｓｋｙ／ｃＡ 加圧時間：　１０分 摩耗径が小さいものほど潤滑性は良好であり、特に油剤
を１０倍に希釈したときの摩耗径が小さいものほど使用
濃度での極圧剤が有効に働くことを示す。

実施例３ 本発明の油剤／Ｉ（ｙ、　１　、　Ａ、　４　（シェル
高速四球試験機による摩耗痕の小さいもの）および比較
油剤Ａ　７　、　Ａ、　９　、　Ａ　１０　を使用して
切削加工を行なった。

結果を第１図〜第３図に示す。

第１図および第２図はロックウェル硬さＨＲｃ＝６０の
炭素工具鋼（ＳＫ−８）を窒化硼素合金工具で切削した
ときの工具摩耗の変化を示す。第１図はクレータ摩耗の
最大深さ、第２図はフランク摩耗の最大幅を、実切削時
間に対して示す。

本発明の油剤ＩＧ、　１が最も寿命が長く、次に届４が
長い。第３１幻は上計１炭素工具鋼を窒化硼素合金工具
で切削したときの切削速度に対する切削比の変化を示す
。切削比は１に近づくほど切削エネルギーが軽減され、
切削能率が高くなることを示す。

切削速度が高くなるほど油剤による効果が顕在化し、切
削速度Ｖ−１６０ｍ／ｍｉｎ　の高速になると届１およ
び７６、４は基本部に比べ約３０％切削能率が　）高く
、切りくずをせん断するためのエネルギーも小さくなる
ことが認められる。なお難削材の切削は下記の条件で行
なった。

切削速度：　Ｖ　”　５〜２００ｍ／ｍｉｎ送り速度：
　ｆ　＝　０．０１〜０．２０ｆｆｆｆ／ｒｅｖ切込み
：　ｄ　＝　０．２〜２．０羽 油剤の注入ｉ　：　Ｑ　＝　２〜６　、ｇ／ｍｉｎ油剤
の希釈倍率：２〜５０倍 実施例４ 本発明の油剤／Ｆｌｙ、　１　、　／Ｆｉｇ、　４およ
び比較油剤ｊ６７゜塵１０を使用して研削加工を行なっ
た。結果を第４図に示す。第４図は工作物除去体積／砥
石摩耗体積の値、つまり研削比Ｇｒの変化を研削回数ｎ
（または研削距離）に対して示す。研削初期における研
削油剤の優劣はあまり認められないが、砥石摩耗が増大
するにつれて届１油剤のＧｒは向上し、研削距離が約１
０ｋｍ　以上になると基本部および比較油剤に比べ約８
〜１３倍も高い砥石の除去能力を示す。第５図は研削距
離と砥石表面粗さの関係を示す。第５図は虎１０および
比較油剤＆、　７　、Ａ、１０に比べ、羨１油剤が砥石
の日立に対して効果があることを示している。属１油剤
が他の油剤に比べ、非常に良い砥石作業面を整形するの
に有効であることが認められる。第６図は第５図のよう
なドレッシング表面を持つ砥石によって研削したときの
研削仕上面粗さＲａを示す。全体として塵１０（基本部
）が最も劣りＡ、　１が最も低く次に届４が優れている
。

このように本発明の油剤Ａｉ、　１　、　／Ｆｉｌｉ、
　４は良好であり、特に篤１油剤は切削加工の場合と同
様に高能率および高精度の研削を達成、できる。検討し
た研削条件は下記に示す。

砥　石：　ＷＡ、ＧＣ砥石およびＣＢＮ、ダイヤモンド
砥石 工作物：炭素鋼、炭素工具鋼、軸受鋼、高速度鋼、耐熱
鋼、ダイス鋼、型鋼 砥石周速度：　Ｖｓ　＝　８００〜４８００ｍ／ｍｉｎ
工作物速度：　Ｖｗ　＝　１〜４０ｍ／ｍｉｎ砥石切込
み：ｄ＝２〜１２０μｍ

【図面の簡単な説明】

第１図はクレータ摩耗の最大深さと切削時間のｌ′ｉ係
、第２図はフランク摩耗の最大幅と切削時間の関係、第
３図は切削速度に対する切削比の関係、第４図は研削回
数ｎ（または研削距離）に対する研削比Ｇｒの関係、第
５図は研削回数ｎ（または研削距離）と砥石表面粗さの
関係、第６図は研削回数ｎ（または研削距離）と仕上面
粗さの関係をそれぞれ示す。 図面の浄書（内容に変更なし） 情！（２） ”ｉ’　８　／ｚ　ａ　ｚ。 ν刀ＷＪ　ａ弁１旬（包７ｇ） 算２１フ ０　手　＆１２／に　幻 セガ削時向（ｒｎｉｎ） 撃−−！１．３’− Ｒダニ　八　−テ 的優鵠何瑛イｌ四 機 ￥６函 手続補正置所側 昭和５９年４月υ日 １、事件の表示 昭和５８年特許願第２４８０８０号 ２、発明の名称 離削材用の切削・研削油剤 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 居所　京都市東山区−橋野本町１１番地の１昭和５９年
３月２７日 ７、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、不活性硫黄系極圧剤（ａ）と、活性硫黄系極圧剤（
   １））および／または有接燐含有化合物（Ｃ）とを含有
   し、油剤中に（ａ）を硫黄含量として０４〜１０重量％
   、（ｂ）を硫黄含量として０５×Ｘ〜８ＸＸ重量％。 （Ｃ）を燐含有量として０．！Ｘ（１−Ｘ）　〜８Ｘ（
   １−Ｘ）重量％（但し、０≦Ｘ≦１である。）含有する
   ことを特徴とする難削材に適した水溶性の切削・研削油
   剤。 ２、（ｂ）が硫化鉱物油、硫化油脂、二硫化モリブデン
   および／または硫化オキシモリブデンオルガノホスホロ
   ジチオエートである特許請求の範囲第１項記載の油剤。 ３、（Ｃ）がリン酸エステルおよび／または亜リン酸エ
   ステルである特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   油剤。 ４、（ａ）が硫化脂肪酸および／または硫化脂肪酸エス
   テルである特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに
   記載の油剤。