KR101866721B1

KR101866721B1 - 섬유 강화 복합재의 절삭 가공 방법

Info

Publication number: KR101866721B1
Application number: KR1020187007756A
Authority: KR
Inventors: 요우스케 마츠야마; 시게루 호리에; 겐지 이시쿠라; 요시히로 가토; 가즈히로 나카무라
Original assignee: 미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2018-06-11
Also published as: CN108290229B; PH12018500560A1; RU2693232C1; US20180243846A1; KR20180034674A; JPWO2017090711A1; TW201726339A; JP6860856B2; WO2017090711A1; CN108290229A; SG11201801162YA; MY196369A; BR112018004848A8; TWI705879B; EP3342517B1; BR112018004848B1; US10518341B2; EP3342517A1; EP3342517A4; BR112018004848A2

Abstract

절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 상기 피가공 재료에 관통 홈을 형성하는 절삭 가공 공정을 갖는 절삭 가공 방법으로서, 상기 절삭 가공 공정에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재를, 상기 절삭 공구의 상기 피가공 재료와의 접촉 부분, 및/또는, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구와의 접촉 부분에 접촉시키면서, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 상기 피가공 재료에 관통 홈을 형성하고, 상기 피가공 재료가 섬유 강화 복합재를 포함하는, 절삭 가공 방법.

Description

섬유 강화 복합재의 절삭 가공 방법

본 발명은, 섬유 강화 복합재의 절삭 가공 방법에 관한 것이다.

섬유 강화 플라스틱 (FRP : Fiber Reinforced Plastics) 으로 대표되는 섬유 강화 복합재, 그 중에서도, 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP : Carbon Fiber Reinforced Plastics) 은, 유리 섬유 강화 플라스틱 (GFRP : Glass Fiber Reinforced Plastics) 이나 아라미드 섬유 강화 플라스틱 (AFRP : Aramid Fiber Reinforced Plastics), 스테인리스 강재 (SUS) 와 비교하여, 인장 강도, 인장 탄성력이 크고, 밀도가 작은 점에서, 최근, 항공기나 차량의 외판 등으로서 다용되는 경향이 있다. 여기서, CFRP 란, 탄소 섬유에 매트릭스 수지를 함침시킨 프리프레그를 1 장 또는 2 장 이상 적층하여, 가열 성형 또는 가열 가압 성형하여 이루어지는 플라스틱을 가리킨다. 이 CFRP 로 형성된 부재는, 볼트나 리벳 등의 체결 요소를 사용하여 구조체에 고정된다. 이 때문에, 항공기 부품 등의 구조체에 CFRP 를 고정시킬 때에는, 절삭 가공, 그 중에서도 체결 요소를 통과시키기 위한 구멍을 CFRP 에 다수 뚫는 절삭 가공이 필요하게 된다.

CFRP 의 절삭 가공에 있어서 고품질의 구멍을 얻기 위해서, 이미 몇 가지 기술이 제안되어 있다. 예를 들어 공구의 형상, 예를 들어 드릴의 레이크면의 곡률이나 선단각을 단계적으로 변경하는 등의 방법이 예시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2012-210689호

섬유 강화 복합재에 대한 구멍 뚫기와 같은 절삭 가공은, 통상적으로, 드릴을 사용하여 이루어진다. 일반적인 드릴에 의한 구멍 뚫기에서는, 드릴 수명이 극단적으로 짧아, 가공 구멍 수가 증가해 감에 따라, 드릴의 날에 마모가 발생하여, 가공 구멍의 품질이 저하한다. 구체적으로는 가공한 구멍의 내경이 작아지기 쉽고, 드릴이 관통하는 출구부에 탄소 섬유의 보풀 (이하, 「섬유의 끊김 잔여물」 이라고도 한다. 섬유 강화 복합재를 형성하는 섬유의 일부가 절단되지 않고, 끊김 잔여물로서 가공 구멍의 주위에 남는 현상이다.) 이 발생하기 쉽고, 섬유 강화 복합재를 형성하는 프리프레그의 적층 사이의 박리 (이하, 「층간 박리」 라고도 한다) 도 발생하기 쉬워진다. 또한, 드릴의 날의 마모에 의해, 가공 구멍의 내경이 불균일해져, 가공 구멍의 요철을 기점으로 층간 박리가 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 현상은 중대 결함으로 인식되고 있다. 이와 같이, 드릴의 날의 마모에서 기인하여, 가공 구멍에 품질 상의 문제가 발생할 가능성이 높다. 이에 대하여, 항공기용의 CFRP 를 사용한 구조체의 제조 등에서는, 특히, 고품질의 절삭 가공이 요구되고 있어, 상기의 보풀이나 층간 박리 등의 문제를 해결하는 것이 매우 중요해진다.

섬유 강화 복합재 중, CFRP 의 절삭 가공에 있어서는, 절삭 공구의 마모가 진행되어, 절삭 저항이 커질수록, 가공 구멍의 품질 문제는, 발생하기 쉬워진다. 특히, 고강도의 항공기 용도의 CFRP 등에서는, 탄소 섬유가 고밀도로 존재하기 때문에, 드릴이 탄소 섬유를 찰과하는 빈도가 증가하게 되어, 절삭 공구의 마모가 보다 빠르게 진행된다. 대책으로서, 구멍 품질 유지를 위해서 공구 교환을 빠르게 하여, 가공 비용에서 차지하는 공구비의 비율이 높아지고 있는 것이 현 상황이다.

이 점, 특허문헌 1 에 기재된 바와 같이, 절삭 가공이 어려운 섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 의 가공성 개량은, 공구의 면에서 검토되어 오고는 있지만, 그 효과는 불충분하다.

특히, 종래의 가공 방법에서는, 관통 홈 형성 등의, 가공 거리가 긴 섬유 강화 복합재 가공에 있어서는, 가공 거리가 길어짐에 따라, 구멍 뚫기 가공 등의 가공 거리가 짧은 섬유 강화 복합재의 가공에 비하여, 절삭 공구가 마모하기 쉽고, 절삭 공구가 관통하는 입구부 또는 출구부 (이하, 총칭하여 「절삭부 주변」 이라고도 한다) 에 있어서 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물이 발생하기 쉽다는 문제가 발생한다. 또한, 마모에 의한 절삭 공구의 치수 변화가 일어나면, 이에 의해 형성되는 관통 홈 폭이 협착한다는 문제도 발생한다. 이것은, 가공 거리가 길어짐으로써, 절삭 가공에서 제외되는 섬유 강화 복합재의 체적이 커져, 절삭 공구에 대한 부하가 커지기 때문이다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 피가공 재료의 절삭 가공, 특히 관통 홈을 형성하는 섬유 강화 복합재 (난삭재) 의 절삭 가공에 있어서, 절삭 공구에 대한 부하를 저감시킬 수 있고, 이에 의해, 절삭부 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 저감시킬 수 있고, 또한, 관통 홈 폭의 협착을 저감시킬 수 있는, 섬유 강화 복합재의 절삭 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토하였다. 그 결과, 절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭할 때에, 미리 절삭 공구 및/또는 피가공 재료에 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시킴으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 이하와 같다.

〔1〕절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 상기 피가공 재료에 관통 홈을 형성하는 절삭 가공 공정을 갖는 절삭 가공 방법으로서, 상기 절삭 가공 공정에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재를, 상기 절삭 공구의 상기 피가공 재료와의 접촉 부분, 및/또는, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구와의 접촉 부분에 접촉시키면서, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 상기 피가공 재료에 관통 홈을 형성하고, 상기 피가공 재료가, 섬유 강화 복합재를 포함하는, 절삭 가공 방법.

〔2〕상기 절삭 가공 공정은, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 상기 피가공 재료에 관통공을 형성하는 공정과, 상기 관통공에 삽입한 상기 절삭 공구를, 상기 관통공의 관통 방향에 직교 또는 대략 직교하는 방향으로 진행시키면서 상기 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 상기 피가공 재료에 관통 홈을 형성하는 공정을 갖는,〔1〕에 기재된 절삭 가공 방법.

〔3〕상기 절삭 가공 보조 윤활재를, 상기 관통 홈을 형성하는 기점이 되어야 하는 부분에, 미리 밀착시키는 밀착 공정을 갖는,〔1〕또는〔2〕에 기재된 절삭 가공 방법.

〔4〕상기 절삭 가공 보조 윤활재를, 상기 관통 홈을 형성하는 영역의 전체 표면에, 미리 밀착시키는 밀착 공정을 갖는,〔1〕 ∼ 〔3〕중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.

〔5〕상기 절삭 공구가 라우터 비트인,〔1〕 ∼ 〔4〕중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.

〔6〕상기 절삭 가공 보조 윤활재가, 중량 평균 분자량이 5.0 × 10⁴ 이상, 1.0 × 10⁶ 이하인 고분자량 화합물 (A) 와, 중량 평균 분자량이 1.0 × 10³ 이상, 5.0 × 10⁴ 미만인 중분자량 화합물 (B) 와, 평균 입자경이 100 ㎛ 이상인 카본 (C) 를 함유하는,〔1〕 ∼ 〔5〕중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.

〔7〕상기 카본 (C) 의 형상이 인편상의 것인,〔6〕에 기재된 절삭 가공 방법.

〔8〕상기 고분자량 화합물 (A) 가, 중량 평균 분자량이 5.0 × 10⁴ 이상, 1.0 × 10⁶ 이하인 열 가소성 수지를 포함하고, 상기 중분자량 화합물 (B) 가, 중량 평균 분자량이 1.0 × 10³ 이상, 2.0 × 10⁴ 이하인 열 가소성 수지를 포함하는,〔6〕또는〔7〕에 기재된 절삭 가공 방법.

〔9〕상기 고분자량 화합물 (A) 가, 수용성 열 가소성 수지 및/또는 비수용성 열 가소성 수지를 포함하고, 상기 수용성 열 가소성 수지가, 폴리알킬렌옥사이드 화합물, 폴리알킬렌글리콜 화합물, 폴리알킬렌글리콜의 에스테르 화합물, 폴리알킬렌글리콜의 에테르 화합물, 폴리알킬렌글리콜의 모노스테아레이트 화합물, 수용성 우레탄, 폴리에테르계 수용성 수지, 수용성 폴리에스테르, 폴리(메트)아크릴산 소다, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 당류, 및 변성 폴리아미드로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상이고, 상기 비수용성 열 가소성 수지가, 우레탄계 중합체, 아크릴계 중합체, 아세트산비닐계 중합체, 염화비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체, 폴리스티렌계 수지, 및 그들의 공중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인,〔6〕 ∼ 〔8〕중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.

〔10〕상기 중분자량 화합물 (B) 가, 폴리알킬렌글리콜 화합물, 폴리알킬렌옥사이드의 모노에테르 화합물, 폴리알킬렌옥사이드의 모노스테아레이트 화합물, 폴리알킬렌옥사이드 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인,〔6〕 ∼ 〔9〕중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.

〔11〕상기 절삭 가공 보조 윤활재에 있어서, 상기 고분자량 화합물 (A) 의 함유량이, 상기 고분자량 화합물 (A), 상기 중분자량 화합물 (B), 및 상기 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 20 ∼ 60 질량부이고, 상기 중분자량 화합물 (B) 의 함유량이, 상기 고분자량 화합물 (A), 상기 중분자량 화합물 (B), 및 상기 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 10 ∼ 75 질량부이고, 상기 카본 (C) 의 함유량이, 상기 고분자량 화합물 (A), 상기 중분자량 화합물 (B), 및 상기 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 5 ∼ 70 질량부인,〔6〕 ∼ 〔10〕중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.

〔12〕상기 절삭 가공 보조 윤활재가, 0.1 ㎜ 이상의 두께를 갖는 시트상인,〔1〕 ∼ 〔11〕중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.

〔13〕절삭 가공 후에 상기 피가공 재료로부터 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 제거했을 때, 상기 피가공 재료에 부착하는 상기 절삭 가공 보조 윤활재의 성분의 양이, 상기 피가공 재료와 상기 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 피가공 부분의 면적 1 ㎟ 당 1.0 × 10^-8 g 이하인,〔1〕 ∼ 〔12〕중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.

〔14〕상기 절삭 가공 보조 윤활재가, 상기 피가공 재료와 접촉하는 면에, 점착층을 갖는,〔1〕 ∼ 〔13〕중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.

〔15〕상기 점착층이 아크릴계 중합체를 포함하는,〔14〕에 기재된 절삭 가공 방법.

〔16〕절삭 가공 후에 상기 피가공 재료로부터 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 제거했을 때, 상기 피가공 재료에 부착하는 상기 절삭 가공 보조 윤활재 및/또는 상기 점착층의 성분의 양이, 상기 피가공 재료와 상기 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 피가공 부분의 면적 1 ㎟ 당 1.0 × 10^-8 g 이하인,〔14〕또는〔15〕에 기재된 절삭 가공 방법.

〔17〕상기 섬유 강화 복합재가 탄소 섬유 강화 플라스틱인,〔1〕 ∼ 〔16〕중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.

본 발명에 의하면, 피가공 재료의 절삭 가공, 특히 관통 홈을 형성하는 섬유 강화 복합재 (난삭재) 의 절삭 가공에 있어서, 절삭 공구에 대한 부하를 저감시킬 수 있고, 이에 의해, 절삭부 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 저감시킬 수 있고, 또한, 관통 홈 폭의 협착을 저감시킬 수 있는, 섬유 강화 복합재의 절삭 가공 방법을 제공할 수 있다.

도 1 은 본 실시형태의 절삭 가공 방법의 일 양태를 나타내는 개략도이다.
도 2 는 본 실시형태의 절삭 가공 방법의 다른 일 양태를 나타내는 개략도이다.
도 3 은 본 실시형태의 절삭 가공 방법에 있어서, 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉·부착시킨 상태의 일례를 나타내는 개략도를 나타낸다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태 (이하, 「본 실시형태」 라고 한다) 에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.

〔절삭 가공 방법〕

본 실시형태의 절삭 가공 방법은, 절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 피가공 재료에 관통공을 형성하는 절삭 가공 공정을 갖는 절삭 가공 방법으로서, 상기 절삭 가공 공정에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구의 피가공 재료와의 접촉 부분, 및/또는, 피가공 재료의 절삭 공구와의 접촉 부분 (피가공 부분을 포함한다) 에 접촉시키면서, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 피가공 재료에 관통 홈을 형성하고, 피가공 재료가, 섬유 강화 복합재를 포함하는 것이다. 또한, 본 명세서에서 말하는 「관통 홈」 이란, 피가공 재료를 관통한 홈으로, 관통공 홈이라고도 한다. 이 관통 홈으로는, 예를 들어, 라우터 비트를 절삭 공구로서 사용한 가공 (라우터 가공이라고도 한다) 에 의해 형성되는 홈을 들 수 있다.

도 1 ∼ 도 3 에, 본 실시형태의 절삭 가공 방법의 일 양태를 나타내는 개략도를 나타낸다. 도 1 ∼ 도 3 은, 절삭 가공 방법에 의해 관통공이 형성된 후를 나타내고 있다. 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 는, 피가공 재료 (2) (특히 난삭재) 의 절삭 가공에 있어서 사용되는 것이다. 구체적으로는, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 를 피가공 재료 (2) 의 절삭 공구의 출구가 되어야 하는 부분 및/또는 입구가 되어야 하는 부분에 배치하고, 절삭 공구 (3) 를 사용하여 피가공 재료 (2) 를 가공한다. 더욱 구체적으로 설명하면, 일 양태에서는, 도 1 에 나타내는 것 보다 전의 단계에 있어서, 시트상의 피가공 재료 (2) 의 일부의 표면 상에, 시트상의 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 가 접촉한 상태로 배치된다. 다음으로, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 표면으로부터, 절삭 공구 (3) 가 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 및 피가공 재료 (2) 를 관통하도록, 그들의 적층 방향 (즉 관통 방향. 이하 동일) 으로 절삭하여, 관통공을 형성한다 (관통공 형성 공정). 다음으로, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 와 피가공 재료 (2) 의 적층 방향과 직교 또는 대략 직교하는 방향으로, 절삭 공구 (3) 를 이동시킴으로써 계속해서 피가공 재료 (2) 를 절삭하여, 도 1 에 나타내는 바와 같은 관통 홈을 형성한다 (관통 홈 형성 공정). 이 양태에서는, 미리, 절삭 공구 (3) 에 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 를 접촉시켜, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 일부를 절삭 공구 (3) 의 표면에 부착한 후 절삭하기 때문에, 절삭 공구 (3) 의 피가공 재료 (2) 와의 접촉 부분에 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 가 접촉한 상태로 절삭하게 된다. 또한, 절삭의 도중에 있어서도, 절삭 공구 (3) 에 접촉한 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 윤활 성분은, 용융되어 절삭 공구 (3) 의 표면을 흘러 떨어지기 때문에, 절삭 공구 (3) 의 피가공 재료 (2) 와 접촉하고 있는 부분에는, 계속해서 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 윤활 성분이 공급된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「윤활 성분」 이란, 윤활재를 구성하는 성분으로, 공구의 날끝과 피가공 재료 등의 고체 물질끼리가 접촉할 때에 발생하는 마찰력을 저하시키는 효과가 있는 성분이다. 윤활 성분의 구체예로는, 고체 윤활재인 흑연, 열 가소성 수지인 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리에틸렌글리콜을 들 수 있다.

또한, 다른 일 양태에서는, 도 2 에 나타내는 것 보다 전의 단계에 있어서, 시트상의 피가공 재료 (2) 의 일 표면의 전체 상에, 시트상의 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 가 접촉한 상태로 배치된다. 다음으로, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 표면으로부터, 절삭 공구 (3) 가 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 및 피가공 재료 (2) 를 관통하도록, 그들의 적층 방향으로 절삭하여, 관통공을 형성한다 (관통공 형성 공정). 다음으로, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 와 피가공 재료 (2) 의 적층 방향과 직교 또는 대략 직교하는 방향으로, 절삭 공구 (3) 를 이동시킴으로써 계속해서 피가공 재료 (2) 를 절삭하여, 도 2 에 나타내는 바와 같은 관통 홈을 형성한다 (관통 홈 형성 공정). 이 양태에서도, 미리, 절삭 공구 (3) 에 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 를 접촉시켜, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 일부를 절삭 공구 (3) 의 표면에 부착한 후 절삭하기 때문에, 절삭 공구 (3) 의 피가공 재료 (2) 와의 접촉 부분에 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 가 접촉한 상태로 절삭하게 된다. 또한, 절삭의 도중에 있어서도, 절삭 공구 (3) 에 접촉한 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 윤활 성분은, 용융되어 절삭 공구 (3) 의 표면을 흘러 떨어지기 때문에, 절삭 공구 (3) 의 피가공 재료 (2) 와 접촉하고 있는 부분에는, 계속해서 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 윤활 성분이 공급된다. 이 양태에서는, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 가 피가공 재료 (2) 의 일 표면의 전체 상에 배치되고, 관통공을 형성하는 영역의 전체 표면 상에 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 가 배치되어 있기 때문에, 관통 홈이 완성될 때까지 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 윤활 성분이 절삭 공구 (3) 에 공급된다.

또 다른 일 양태에서는, 도 3 에 나타내는 것 보다 전의 단계에 있어서, 절삭 공구 (3) 의 피가공 재료 (2) 와의 접촉 예정 부분 (즉, 그 후에 피가공 재료 (2) 와 접촉하는 부분) 에 고형의 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 를 접촉시키도록 배치한다. 이에 의해, 절삭 공구 (3) 의 피가공 재료 (2) 와의 접촉 예정 부분에 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 가 부착된다. 다음으로, 절삭 공구 (3) 가 피가공 재료 (2) 를 관통하도록 절삭하여, 관통공을 형성한다 (관통공 형성 공정). 이 때, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 가 부착된 절삭 공구 (3) 의 부분이 피가공 재료 (2) 와 접촉하면서, 절삭 가공이 실시된다. 이어서, 관통 방향과 직교 또는 대략 직교하는 방향으로, 절삭 공구 (3) 를 이동시킴으로써 계속해서 피가공 재료 (2) 를 절삭하여, 도 3 에 나타내는 바와 같은 관통 홈을 형성한다 (관통 홈 형성 공정). 또한, 절삭의 도중에 있어서도, 절삭 공구 (3) 에 접촉한 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 윤활 성분은, 용융되어 절삭 공구 (3) 의 표면을 흘러 떨어지기 때문에, 절삭 공구 (3) 의 피가공 재료 (2) 와 접촉하고 있는 부분에는, 계속해서 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 윤활 성분이 공급된다.

본 실시형태의 절삭 가공 방법에 있어서의 절삭 가공 공정은, 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구의 피가공 재료와의 접촉 부분, 및/또는, 피가공 재료의 절삭 공구와의 접촉 부분 (피가공 부분을 포함한다) 에 접촉시키면서, 절삭 가공을 실시하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 절삭 가공 보조 윤활재를 미리 접촉시킨 절삭 공구를 사용하여 절삭 가공을 실시해도 된다. 또한, 「접촉시키면서」 의 구체적인 양태로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 절삭 가공을 하기 전에, 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시켜, 절삭 가공 보조 윤활재를 부착시키는 접촉 공정을 거친 후, 절삭 가공 보조 윤활재가 부착된 절삭 공구에 의해 피가공 재료의 피가공 부분을 절삭하는 양태, 절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료의 피가공 부분 (절삭 공구의 출구가 되어야 하는 부분 및/또는 입구가 되어야 하는 부분) 에 밀착시키는 밀착 공정을 거친 후, 피가공 재료의 피가공 부분을 절삭하는 양태, 그리고, 절삭 가공 공정에 있어서 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시켜, 절삭 가공 보조 윤활재를 부착시킨 상태로, 피가공 재료를 절삭하는 양태를 들 수 있다. 이들 양태는, 1 종을 단독으로 채용해도 되고, 이들 중의 2 종 이상을 병용해도 된다.

라우터 비트 등의 절삭 공구를 사용하여 관통 홈을 형성하는 절삭 가공은, 드릴 비트 등에 의한 구멍 뚫기 가공과 비교하여, 가공 거리가 길기 때문에 절삭 공구가 마모하기 쉽고, 절삭 공구가 관통하는 입구부 또는 출구부에 있어서 섬유의 끊김 잔여물이 발생하기 쉽다. 이것은, 절삭 공구가 피가공 재료에 접촉한 상태로 관통 방향과는 직교 또는 대략 직교하는 방향으로 이동하기 때문에, 절삭 가공에서 제외되는 섬유 강화 복합재의 체적이 커져, 절삭 공구에 대한 부하가 커지기 때문이다.

이 점, 본 실시형태에서는, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 관통 홈을 형성하는 섬유 강화 복합재의 절삭 가공에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재가 윤활제로서 작용하여, 절삭 공구 (예를 들어, 라우터 비트) 에 대한 부하를 저감시켜, 절삭 공구의 마모를 억제하여, 절삭 공구의 수명을 늘리는 것이 가능해진다. 그 결과, 절삭 공구에 드는 비용이나, 절삭 공구의 교환 공정 등을 삭감할 수 있어, 생산성이 우수한 절삭 가공이 가능해진다.

또한, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 관통 홈을 형성하는 섬유 강화 복합재의 절삭 가공에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재가 윤활제로서 작용하여, 절삭 공구가 관통하는 입구부나 출구부에 있어서의 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 억제할 수 있다. 그 결과, 절삭 가공 보조 윤활재를 이용하지 않는 경우에 비하여, 고품질의 절삭부를 얻을 수 있다.

또한, 관통 홈을 형성할 때에, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 마모에 의한 절삭 공구의 치수 변화가 잘 발생하지 않게 되기 때문에, 그 결과로서, 관통 홈 폭이, 절삭 가공 공정 후가 될수록 협착하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 관통 홈을 형성할 때에, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 피가공 재료의 두께 방향에 있어서의 마모에 의한 절삭 공구의 치수 변화가 잘 발생하지 않게 되기 때문에, 피가공 재료의 표리에서의 관통 홈 폭의 차가 보다 작아져, 더욱 균일한 관통 홈 폭을 갖는 관통 홈이 얻어진다.

또한, 절삭 가공 보조 윤활재는, 피가공 재료의 피가공 부분이 평면인 경우뿐만 아니라, 피가공 부분이 곡면인 경우에도, 평면인 경우와 동일하게 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 절삭 가공 보조 윤활재는, 휨성 및 피가공 부분에 대한 추종성이 우수하여, 곡면을 갖는 피가공 재료에 밀착된 상태로 절삭 가공이 가능해진다. 또한, 특별히 한정되지 않지만, 절삭 가공 보조 윤활재는, 절삭 가공 보조 윤활재 자체의 휨성, 및 피가공 부분에 대한 추종성을 방해하지 않는 구성을 갖는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 두꺼운 금속박 등을 구비하지 않는 양태가 바람직하다. 이에 의해, 곡면을 갖는 피가공 재료의 절삭 가공성이 보다 향상된다. 또한, 절삭 가공 보조 윤활재가 금속박을 구비하지 않는 경우에는, 금속박 유래의 절삭 금속 찌꺼기가 피가공 재료의 절삭부에 용착하여, 피가공 재료의 절삭부를 오염시키는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태의 절삭 가공에 있어서는, 종래 기술보다 품질이 우수한 절삭 가공이 가능해진다.

〔접촉 공정〕

본 실시형태의 절삭 가공 방법은, 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구의 피가공 재료와의 접촉 부분, 및/또는, 피가공 재료의 절삭 공구와의 접촉 부분 (피가공 부분을 포함한다) 에 접촉시키면서, 절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭하는 절삭 가공 공정을 갖는 방법이면 특별히 한정되지 않고, 필요에 따라, 접촉 공정을 가지고 있어도 된다. 접촉 공정은, 절삭 가공 공정보다 전에, 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구에 접촉시키는 공정이다. 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재를 미리 접촉시킴으로써, 가공하기 직전에, 절삭 공구의 선단에 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 성분이 공급된다. 그 때문에, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 효과가 보다 효과적으로 발휘된다. 이 때, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 접촉시키는 접촉 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구의 피가공 재료에 대한 입구면측 (진입면측) 에 배치함으로써, 절삭 가공 공정 전에, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 부착시킬 수 있다. 또한, 미리, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 도포함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 부착시킬 수 있다. 나아가, 절삭 가공 공정 전에, 절삭 공구로 절삭 가공 보조 윤활재를 절단, 절삭, 및/또는, 구멍 뚫기 함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 부착시킬 수 있다.

〔밀착 공정〕

또한, 본 실시형태의 절삭 가공 방법은, 필요에 따라, 절삭 가공 공정 전에, 피가공 재료의 절삭 공구의 출구가 되어야 하는 부분 및/또는 입구가 되어야 하는 부분에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 밀착 공정을 가져도 된다. 피가공 재료 상의 절삭 가공 보조 윤활재의 밀착 지점은, 미리, 절삭 공구의 출구가 되어야 하는 부분 및 입구가 되어야 하는 부분의 어느 것이어도 되고, 절삭 공구의 출구가 되어야 하는 부분 및 입구가 되어야 하는 부분의 양방이어도 된다. 이에 의해, 상기 서술한 바와 같이 절삭 공구에 대한 부하를 저감시킬 수 있고, 절삭부 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 저감시킬 수 있다. 또한, 「출구가 되어야 하는 부분」 이란, 관통 홈이 형성되었을 때에 절삭 공구의 선단이 돌출되는 측의 관통 홈의 개구부가 되어야 하는 부분을 의미하고, 당해 부분이 면인 경우에는, 출구가 되어야 하는 면이라고도 바꾸어 말할 수 있다. 이에 대응하여, 「입구가 되어야 하는 부분」 이란, 관통 홈이 형성되었을 때에 상기 「출구가 되어야 하는 부분」 과는 반대측의 관통 홈의 개구부가 되어야 하는 부분을 의미하고, 당해 부분이 면인 경우에는, 입구가 되어야 하는 면이라고 바꾸어 말할 수도 있다.

미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 부분은, 상기 관통 홈을 형성하는 기점이 되어야 하는 부분이어도 되고, 상기 관통 홈을 형성하는 영역의 전체 표면 (예를 들어 도 2 를 참조) 이어도 되고, 관통 홈을 형성하는 영역의 일부 (기점이 되어야 하는 부분 이외의 일부) 의 표면이어도 된다. 여기서, 관통 홈을 형성하는 기점이 되어야 하는 부분은, 절삭 공구의 입구가 되어야 하는 부분이고, 또한, 관통 홈을 형성할 때에 절삭 공구가 처음으로 피가공 재료에 접촉하는 부분이다. 이것은, 관통 홈을 형성하는 기점이 되어야 하는 부분, 혹은 관통 홈을 형성하는 영역의 전체 표면에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시킴으로써, 상기 서술한 바와 같이, 절삭 공구에 대한 부하를 저감시킬 수 있고, 절삭부 주변에 생성되는 섬유의 끊김 잔여물을 저감시킬 수 있기 때문이다. 특히, 관통 홈을 형성하는 영역의 전체 표면에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 것이, 절삭부 주변에 생성되는 섬유의 끊김 잔여물을 보다 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

관통 홈을 형성하는 기점이 되어야 하는 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시킴으로써, 가공하기 직전에, 절삭 공구의 선단에 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 성분이 이행된다. 그 때문에, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 효과가 보다 효과적으로 발휘된다. 이에 의해, 절삭 공구에 대한 부하를 보다 저감시킬 수 있고, 절삭 공구의 마모를 억제하여, 관통 홈을 형성하는 기점 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 저감시킬 수 있는 경향이 있다. 또한, 관통 홈을 형성하는 영역의 전체 표면에 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시킴으로써, 절삭 가공 동안, 절삭 공구의 선단에 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 성분이 연속적으로 계속해서 이행된다. 그 때문에, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 효과가 보다 더욱, 효과적으로 발휘된다. 이에 의해, 절삭 공구에 대한 부하를 특히 현저하게 저감시킬 수 있고, 절삭 공구의 마모를 현저하게 억제하여, 관통 홈을 형성하는 영역에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 현저하게 저감시킬 수 있는 경향이 있다. 또한, 관통 홈을 형성하는 영역의 일부, 요컨대, 기점이 되어야 하는 부분 이외의 일부의 표면에 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시킴으로써, 절삭 가공 동안, 일시적으로 절삭 공구의 선단에 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 성분이 이행된다. 그 때문에, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 효과가 보다 효과적으로 발휘된다. 이에 의해, 절삭 공구에 대한 부하를 보다 저감시킬 수 있고, 절삭 공구의 마모를 억제하여, 관통 홈을 형성하는 영역의 일부의 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 저감시킬 수 있는 경향이 있다. 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 부분은, 관통 홈을 형성하는 기점이 되어야 하는 부분, 및, 관통 홈을 형성하는 영역의 일부 (기점이 되어야 하는 부분 이외의 일부) 의 표면의 양방이면, 그것들에 기초하는 상기의 효과를 복합적으로 나타낼 수 있다. 특히, 절삭 가공 보조 윤활재의 사용량과, 그것을 사용하는 것에 의한 절삭 공구에 대한 부하 저감, 절삭 공구의 마모 억제, 및, 버 등의 저감이라는 효과의 밸런스를 보다 양호하게 하는 관점에서, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 부분은, 관통 홈을 형성하는 기점이 되어야 하는 부분, 및, 관통 홈을 형성하는 영역의 일부 (기점이 되어야 하는 부분 이외의 일부) 의 표면의 양방인 것이 바람직한 경우도 있다.

또한, 절삭 공구의 출구가 되어야 하는 부분 중, 절삭 공구가 처음으로 관통해야 하는 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시킴으로써, 절삭 공구가 관통하기 시작할 때에, 절삭 공구의 선단에 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 성분이 공급된다. 그 때문에, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 효과가 보다 효과적으로 발휘된다. 이에 의해, 절삭 공구에 대한 부하를 저감시킬 수 있고, 절삭 공구의 마모를 억제하여, 절삭 공구가 처음으로 관통해야 하는 부분의 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 저감시킬 수 있는 경향이 있다. 또한, 절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료의 절삭 공구가 처음으로 관통해야 하는 부분에 배치하여 사용함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재가 덮개와 같이 작용하여, 절삭 공구가 처음으로 관통했을 때의 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 억제할 수 있다.

섬유 강화 복합재의 절삭 가공에 있어서, 절삭 공구가 처음으로 관통해야 하는 부분의 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물이 발생하는 메커니즘은, 이하와 같다. 섬유 강화 복합재의 최하층을 공구 선단이 관통하기 시작할 때에, 피가공 재료는 섬유와 평행 방향으로 찢어지기 시작한다. 서서히 공구가 하강하면 피가공 재료의 섬유가 구멍의 중앙 부근에서 절단되어, 섬유와 수직 방향으로 절단된다. 그 후, 더욱 공구가 하강함에 따라, 구멍은 크게 확대되는데, 이 때, 구멍의 가장자리를 지지점으로 하여 편측 지지 상태가 된 섬유는, 공구의 회전 방향으로 넘어질 뿐, 절단되지 않는다. 이 때, 절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료의 절삭 공구가 처음으로 관통해야 하는 부분에 배치하여 가공함으로써, 피가공 재료의 섬유가 구멍의 가장자리를 지지점으로 하여 편측 지지 상태가 되는 것을 방지하여, 피가공 재료의 섬유를 구멍의 가장자리를 따라, 깔끔하게 절단할 수 있다. 그 결과, 종래의 방법보다, 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물의 발생을 억제할 수 있고, 고품질의 절삭 관통 홈을 얻을 수 있다. 특히, 라우터 비트를 사용하는 경우, 종래 기술보다 생산성과 품질이 우수한 라우터 비트에 의한 절삭 가공이 가능해진다.

또한, 연속해서 절삭 가공을 하는 경우, 즉, 복수의 관통 홈을 연속해서 형성하는 경우에 있어서는, 절삭 공구의 출구가 되어야 하는 부분 및/또는 입구가 되어야 하는 부분에 배치된 절삭 가공 보조 윤활재에 절삭 공구가 한 번 접촉함으로써, 당해 절삭 공구 (예를 들어 라우터 비트) 에 절삭 가공 보조 윤활재가 부착하기 때문에, 계속되는 가공에 있어서 절삭 공구에 대한 부하 저감, 마모 억제, 및 수명 연장의 효과를 얻을 수 있다.

피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 절삭 가공 보조 윤활재와 피가공 재료를, 클립이나 지그로 물리적으로 고정시키는 방법 ; 피가공 재료와 접촉하는 절삭 가공 보조 윤활재의 표면 또는 금속박의 표면에 점착성을 갖는 화합물의 층 (점착층) 을 갖는 절삭 가공 보조 윤활재를 사용하는 방법을 들 수 있다. 이 중에서도, 점착층을 갖는 절삭 가공 보조 윤활재를 사용하는 방법이, 지그 등에 의한 고정의 필요가 없기 때문에, 바람직하다. 또한, 본 명세서에서는, 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재를 고정시키기 위해서 사용하는 점착성을 갖는 화합물의 층을 「점착층」 이라고 정의한다.

〔절삭 가공 공정〕

절삭 가공 공정은, 절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 피가공 재료에 관통 홈을 형성하는 공정으로서, 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구의 피가공 재료와의 접촉 부분, 및/또는, 피가공 재료의 절삭 공구와의 접촉 부분 (피가공 부분) 에 접촉시키면서, 절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 관통 홈을 형성하는 공정이다. 이와 같이 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 예를 들어, 절삭 가공, 특히, 연속해서 절삭 가공을 실시하는 경우, 절삭 공구의 홈 표면을 포함한 절삭 공구 표면과 절삭부의 내벽 표면 사이의 윤활성이 높아져, 절삭 공구의 날이 절삭하는 탄소 섬유의 배출을 용이화하여, 절삭 공구의 날과 절삭부의 내벽 표면의 찰과 빈도와 정도를 경감시키기 때문에, 절삭 공구의 날의 마모가 저감되는 것으로 생각된다. 이 작용 원리는, 절삭 공구 전반에 통한다.

절삭 가공 공정으로는, 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구에 접촉시키면서, 절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭하는 양태가 바람직하다. 이와 같은 양태로는, 예를 들어, 상기 서술한 접촉 공정에 있어서 절삭 가공 보조 윤활재가 부착된 절삭 공구를 사용하는 양태나, 도 3 에 나타내는 바와 같이 절삭 가공 공정에 있어서, 미리 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉·부착시킨 양태나, 상기 서술한 밀착 공정에 있어서, 피가공 재료에 밀착시킨 절삭 가공 보조 윤활재에 접촉한 절삭 공구를 사용함으로써, 결과적으로, 절삭 가공 보조 윤활재가 절삭 공구에 접촉하는 것과 같은 양태를 들 수 있다. 또한, 도 3 은, 절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료에 밀착시키지 않고, 절삭 공구에 접촉시킨 상태로 사용하는 양태이다. 도 3 과 같이 하여, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 를 절삭 공구 (3) 에 접촉시키면서 절삭 가공을 함으로써, 항상 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 가 절삭 공구 (3) 에 공급되게 되어, 더욱 효율적으로 절삭 가공을 실시할 수 있다. 또한, 도 1 또는 도 2 와 같이, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 를 피가공 재료 (2) 에 밀착시켜 사용하는 경우에는, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 의 두께 × 라우터 비트 직경 (절삭 공구가 접촉하는 부분의 면적) 으로부터 산출되는 양의 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 가 절삭 공구 (3) 에 공급된다. 이 경우, 절삭 가공 보조 윤활재 (1) 와는 다른 절삭 가공 보조 윤활재를 추가로 사용함으로써, 더욱 충분한 양의 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 공급할 수 있다.

또한, 절삭 가공 공정으로는, 절삭 가공 보조 윤활재를, 피가공 재료의 피가공 부분에 접촉시키면서, 절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭하는 양태도 바람직하다. 이와 같은 양태로는, 예를 들어, 상기 서술한 접촉 공정에 있어서 절삭 가공 보조 윤활재가 부착된 절삭 공구를 사용함으로써, 결과적으로, 절삭 가공 보조 윤활재가 피가공 재료의 피가공 부분에 접촉하는 것과 같은 양태, 그리고, 상기 서술한 밀착 공정을 채용하는 양태를 들 수 있다.

또한, 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구 및/또는 피가공 재료의 피가공 부분에 접촉시키는 양태는, 2 종 이상을 조합해도 된다. 그러한 조합으로는, 예를 들어, 절삭 가공 공정에 있어서 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재를 부착시킨 상태 (예를 들어 도 3 참조) 로, 상기와는 다른 절삭 가공 보조 윤활재가 밀착된 피가공 재료를 절삭하는 양태를 들 수 있다.

절삭 가공 공정은, 절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 피가공 재료에 관통공을 형성하는 공정 (관통공 형성 공정) 과, 관통공에 삽입한 절삭 공구를, 관통공의 관통 방향에 직교 또는 대략 직교하는 방향으로 진행시키면서 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 피가공 재료에 관통 홈을 형성하는 공정 (관통 홈 형성 공정) 을 갖는 것이 바람직하다. 관통 홈 형성 공정에서는, 절삭 공구의 피가공 재료와의 접촉 부분, 및/또는, 피가공 재료의 절삭 공구와의 접촉 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시키면서, 절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭한다. 이에 의해, 마모에 의한 절삭 공구의 치수 변화가 잘 발생하지 않게 되기 때문에, 그 결과로서, 관통 홈 폭이, 관통 홈 형성 공정 후가 될수록 협착하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 관통 홈을 형성할 때에, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 피가공 재료의 두께 방향에 있어서의 마모에 의한 절삭 공구의 치수 변화가 잘 발생하지 않게 되기 때문에, 피가공 재료의 표리에서의 관통 홈 폭의 차가 보다 작아져, 더욱 균일한 관통 홈 폭을 갖는 관통 홈이 얻어진다.

절삭 가공에 의해 얻어지는 관통 홈은, 피가공 재료를 관통하는 홈이면, 특별히 한정되지 않는다. 관통 홈의 폭은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.5 ㎜ 이상이고, 바람직하게는 1.0 ㎜ 이상이고, 더욱 바람직하게는 2.0 ㎜ 이상이다. 관통 홈의 폭의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 20 ㎜ 이하가 바람직하다. 또한, 관통 홈의 길이는, 홈의 폭 이상이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 600 ㎜ 이상이고, 바람직하게는, 1000 ㎜ 이상이다. 관통 홈의 길이의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 5000 ㎜ 이하가 바람직하다. 이것은, 관통 홈의 길이가 600 ㎜ 이상이었다고 해도, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 절삭 공구의 마모가 저감하여, 절삭부 (관통 홈) 의 품질이 보다 양호해지기 때문이다.

관통 홈의 그 관통 방향으로부터 본 형상은 특별히 한정되는 것이 아니고, 직선이어도 되고 곡선이어도 되고 접음선이어도 되고, U 자상이나 V 자상이어도 되고, 나선상 등의 불규칙한 형상이어도 된다. 관통 홈의 단면 형상은 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로 그 단면은, 방형이다.

피가공 재료의 두께는 특별히 한정되지 않고, 통상적으로 0.5 ㎜ 이상이고, 바람직하게는 1 ㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 2 ㎜ 이상이다. 또한, 피가공 재료의 두께의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 40 ㎜ 이하가 바람직하다. 이것은, 피가공 재료의 두께가 0.5 ㎜ 이상이었다고 해도, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 절삭 공구의 마모가 저감하여, 절삭부 (관통 홈) 의 품질이 보다 양호해지기 때문이다. 한편, 피가공 재료의 두께가 40 ㎜ 이하임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 성분이 절삭 공구의 날끝 및 홈 부분에, 보다 충분히 널리 확산될 수 있기 때문에, 절삭 공구의 마모가 저감하여, 절삭부 (관통 홈) 의 품질이 보다 양호해진다.

절삭 공구의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 관통 홈의 형성에 일반적으로 사용되는 라우터 비트인 것이 바람직하다. 라우터 비트는, 일반적으로 사용되는 것이면, 라우터 비트의 직경, 재질, 형상 및 표면 피막의 유무에 대하여, 특별히 한정되는 것은 아니다. 라우터 비트의 재질로는, 경질의 금속 탄화물의 분말을 소결하여 만들어지는 초경 합금인 것이 바람직하다. 이와 같은 초경 합금으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 탄화텅스텐과 결합제인 코발트를 혼합하여 소결한 금속을 들 수 있다. 이와 같은 초경 합금은, 사용 목적에 따라 재료 특성을 더욱 향상시키기 위해서, 탄화티탄이나 탄화탄탈 등이 추가로 포함되어 있어도 된다. 한편, 라우터 비트의 형상은, 절삭 가공의 조건, 피가공 재료의 종류나 형상 등에 따라, 적절히 선택할 수 있다. 라우터 비트의 형상으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 라우터 비트의 비틀림 방향의 관점, 홈의 비틀림각의 관점, 및, 절단 날의 수의 관점에서, 선택된다. 라우터 비트의 표면 피막은, 절삭 가공의 조건이나 피가공 재료의 종류나 형상 등에 따라, 적절히 선택할 수 있다. 바람직한 표면 피막의 종류로는, 예를 들어, 다이아몬드 코트, 다이아몬드 라이크 코트, 및 세라믹스 코트를 들 수 있다.

절삭 가공 공정에 있어서는, 일반적인 절삭 가공에 있어서의 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, 절삭 가공을 실시할 때, 가스나 액체를 사용하여 절삭 가공하고 있는 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 절삭 가공하는 것 등을 들 수 있다. 가스를 사용하여 절삭 가공하고 있는 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키는 방법으로는, 예를 들어, 압축한 가스를 절삭 가공하고 있는 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 방법, 절삭 가공하고 있는 지점 및/또는 절삭 공구 부근의 가스를 흡인하는 것에 의해, 주위로부터 가스를 절삭 가공하고 있는 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 방법을 들 수 있다.

〔절삭 가공 보조 윤활재〕

본 실시형태의 절삭 가공 방법에 있어서 사용되는 절삭 가공 보조 윤활재는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 고분자 재료와 무기 충전재를 포함하는 것을 들 수 있다. 구체적으로는, 절삭 가공 보조 윤활재로서, 예를 들어 수용성 또는 비수용성의 열 가소성 수지 또는 열 경화성 수지와 같은 고분자 재료와, 예를 들어 흑연, 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐 또는 몰리브덴 화합물과 같은 무기 충전재를 함유하는 절삭 가공 보조 윤활재인 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는, 중량 평균 분자량이 5 × 10⁴ 이상, 1 × 10⁶ 이하인 고분자량 화합물 (A) 와, 중량 평균 분자량이 1 × 10³ 이상, 5 × 10⁴ 미만인 중분자량 화합물 (B) 와, 카본 (C) 를 함유하는 절삭 가공 보조 윤활재인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 절삭 공구에 대한 부하를 보다 저감시킬 수 있고, 절삭부 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 보다 저감시킬 수 있는 경향이 있다.

절삭 가공 보조 윤활재의 형상은, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구의 피가공 재료와의 접촉 부분, 및/또는, 피가공 재료의 절삭 공구와의 접촉 부분 (피가공 부분) 에 접촉시키면서, 절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭할 수 있는 형상이면 특별히 한정되지 않는다. 그러한 절삭 가공 보조 윤활재로는, 예를 들어, 시트상의 절삭 가공 보조 윤활재, 환봉의 형상이나 각봉의 형상 등의 블록상의 절삭 가공 보조 윤활재, 및, 용융 상태의 절삭 가공 보조 윤활재를 들 수 있다. 이 중에서도, 시트상의 절삭 가공 보조 윤활재가 바람직하다.

또한, 절삭 가공 보조 윤활재는, 고분자 재료와 무기 충전재를 포함하는 단층체여도 되고, 고분자 재료와 무기 충전재를 포함하는 층과, 다른 층을 구비하는 적층체여도 된다. 다른 층으로는, 예를 들어, 절삭 가공 보조 윤활재와 피가공 재료의 밀착성을 향상시키기 위한 점착층, 절삭 가공 보조 윤활재의 표면의 긁힌 흠집을 방지하기 위한 보호층을 들 수 있다. 이하, 절삭 가공 보조 윤활재의 구성에 대하여 설명한다.

(고분자량 화합물 (A))

고분자량 화합물 (A) 는 윤활제로서 기능할 수 있고, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활성을 향상시켜, 절삭부 주변에 생성되는 결손, 버, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 저감시킨다는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 고분자량 화합물 (A) 는 성형제로서 기능할 수 있고, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성을 향상시켜, 단층 형성성 (지지 기재를 사용하지 않고, 그 자체로 층 (시트) 을 형성할 수 있는 것) 이라는 효과를 발휘할 수 있다. 고분자량 화합물 (A) 로는, 중량 평균 분자량이 5.0 × 10⁴ 이상, 1.0 × 10⁶ 이하인 것이어도 되고, 예를 들어, 수용성 열 가소성 수지 및 비수용성 열 가소성 수지와 같은 열 가소성 수지, 그리고, 수용성 열 경화성 수지 및 비수용성 열 경화성 수지와 같은 열 경화성 수지를 들 수 있다. 이 중에서도, 열 가소성 수지, 즉 수용성 열 가소성 수지 및/또는 비수용성 열 가소성 수지가 바람직하고, 수용성 열 가소성 수지가 보다 바람직하다. 수용성 열 가소성 수지 및 비수용성 열 가소성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 이하에서 설명하는 수용성 수지 및 비수용성 수지를 들 수 있다. 또한, 「수용성 수지」 란, 25 ℃, 1 기압에 있어서, 물 100 g 에 대하여, 1 g 이상 용해되는 고분자 화합물을 말한다. 고분자량 화합물 (A) 는, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

수용성 수지, 특히 수용성 열 가소성 수지를 사용한 경우, 그 수지가 갖는 윤활성에 의해, 절삭 가공시의 절삭 찌꺼기의 배출성이 향상되는 경향이 있다. 또한, 수용성 수지, 특히 수용성 열 가소성 수지를 사용함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재의 표면 경도가 적당히 무르기 때문에, 절삭 공구에 대한 부하를 더욱 저감시킬 수 있는 경향이 있다. 또한, 절삭 가공 후에 절삭부 및 그 주변에 부착된 수지 성분을 용이하게 제거하는 것이 가능하다. 수용성 열 가소성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드 및 폴리에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 등의 폴리알킬렌옥사이드 화합물 ; 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜 화합물 ; 폴리알킬렌글리콜의 에스테르 화합물 ; 폴리알킬렌글리콜의 에테르 화합물 ; 폴리에틸렌글리콜모노스테아레이트, 폴리프로필렌글리콜모노스테아레이트 및 폴리글리세린모노스테아레이트 등의 폴리알킬렌글리콜의 모노스테아레이트 화합물 ; 수용성 우레탄 ; 폴리에테르계 수용성 수지 ; 수용성 폴리에스테르 ; 폴리(메트)아크릴산 소다 ; 폴리아크릴아미드 ; 폴리비닐피롤리돈 ; 폴리비닐알코올 ; 셀룰로오스 및 그 유도체 등의 당류 ; 그리고 변성 폴리아미드를 들 수 있다. 이 중에서도 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜, 및 폴리에테르계 수용성 수지가 상기 관점에서 바람직하다. 수용성 열 가소성 수지는, 1 종을 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용된다.

비수용성 수지, 특히 비수용성 열 가소성 수지를 사용한 경우, 수용성 수지를 사용한 경우와 비교하여, 절삭 가공 보조 윤활재의 표면 경도가 높아지는 경향이 있다. 그 때문에, 예를 들어, 절삭 가공시의 절삭 공구의 물림성이 향상되어, 설계 그대로의 위치에 절삭부를 형성할 수 있고, 또한, 절삭 가공 보조 윤활재의 강성이 향상되어, 핸들링성이 향상된다. 비수용성 열 가소성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 우레탄계 중합체 ; 아크릴계 중합체 ; 아세트산비닐계 중합체 ; 염화비닐계 중합체 ; 폴리에스테르계 중합체 ; 폴리에틸렌 왁스, 스티렌 단독 중합체 (GPPS), 스티렌-부타디엔 공중합체 (HIPS), 스티렌-(메트)아크릴산 공중합체 (예를 들어 MS 수지) 등으로 예시되는 폴리스티렌계 수지 ; 및 그들의 공중합체를 들 수 있다. 비수용성 열 가소성 수지는, 1 종을 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용된다.

고분자량 화합물 (A) 의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 5.0 × 10⁴ 이상이고, 보다 바람직하게는 6.0 × 10⁴ 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.0 × 10⁵ 이상이고, 특히 바람직하게는 1.25 × 10⁵ 이상이고, 매우 바람직하게는 1.75 × 10⁵ 이상이다. 또한, 고분자량 화합물 (A) 의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 1.0 × 10⁶ 이하이고, 보다 바람직하게는 8.0 × 10⁵ 이하이고, 더욱 바람직하게는 7.0 × 10⁵ 이하이고, 특히 바람직하게는 6.0 × 10⁵ 이하이다. 고분자량 화합물 (A) 의 중량 평균 분자량이 5.0 × 10⁴ 이상임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성이 보다 향상된다. 또한, 고분자량 화합물 (A) 의 중량 평균 분자량이 1.0 × 10⁶ 이하임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재에 의한 윤활성이 보다 향상된다. 또한, 고분자량 화합물 (A) 를 2 종 이상 사용하는 경우에는, 2 종 이상의 고분자량 화합물 (A) 를 혼합한 경우의 중량 평균 분자량이, 상기 중량 평균 분자량의 범위를 만족하는 것이 바람직하고, 각각의 화합물이, 상기 중량 평균 분자량의 범위를 만족하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 중량 평균 분자량은, 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다 (이하, 실시예에 기재가 있는 물성 등은 동일하게 한다).

고분자량 화합물 (A) 는, 중량 평균 분자량이 3.0 × 10⁵ 이상, 1.0 × 10⁶ 이하인 고분자량 화합물 (A-1) 및/또는 중량 평균 분자량이 5.0 × 10⁴ 이상, 3.0 × 10⁵ 미만인 고분자량 화합물 (A-2) 를 포함해도 되고, 고분자량 화합물 (A-1) 및 고분자량 화합물 (A-2) 를 모두 포함하는 것이 바람직하다. 고분자량 화합물 (A-1) 및 고분자량 화합물 (A-2) 를 병용함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성 그리고 절삭 가공 보조 윤활재에 의한 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다.

고분자량 화합물 (A-1) 의 중량 평균 분자량은, 3.0 × 10⁵ 이상이고, 바람직하게는 4.0 × 10⁵ 이상이고, 보다 바람직하게는 4.5 × 10⁵ 이상이고, 더욱 바람직하게는 5.0 × 10⁵ 이상이다. 또한, 고분자량 화합물 (A-1) 의 중량 평균 분자량은, 1.0 × 10⁶ 이하이고, 바람직하게는 8.0 × 10⁵ 이하이고, 보다 바람직하게는 7.0 × 10⁵ 이하이고, 더욱 바람직하게는 6.0 × 10⁵ 이하이다.

절삭 가공 보조 윤활재 중의 고분자량 화합물 (A-1) 의 함유량은, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 5 질량부 이상이고, 보다 바람직하게는 10 질량부 이상이고, 더욱 바람직하게는 15 질량부 이상이다. 또한, 절삭 가공 보조 윤활재 중의 고분자량 화합물 (A-1) 의 함유량은, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 35 질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 30 질량부 이하이고, 더욱 바람직하게는 25 질량부 이하이다. 고분자량 화합물 (A-1) 의 함유량이 5 질량부 이상임으로써, 성형성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 고분자량 화합물 (A-1) 의 함유량이 35 질량부 이하임으로써, 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다.

고분자량 화합물 (A-2) 의 중량 평균 분자량은, 5.0 × 10⁴ 이상이고, 바람직하게는 6.0 × 10⁴ 이상이고, 보다 바람직하게는 1.0 × 10⁵ 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.25 × 10⁵ 이상이다. 또한, 고분자량 화합물 (A-2) 의 중량 평균 분자량은, 3.0 × 10⁵ 미만이고, 바람직하게는 2.5 × 10⁵ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.0 × 10⁵ 이하이다.

절삭 가공 보조 윤활재 중의 고분자량 화합물 (A-2) 의 함유량은, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 5 질량부 이상이고, 보다 바람직하게는 10 질량부 이상이고, 더욱 바람직하게는 15 질량부 이상이다. 또한, 절삭 가공 보조 윤활재 중의 고분자량 화합물 (A-2) 의 함유량은, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 35 질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 30 질량부 이하이고, 더욱 바람직하게는 25 질량부 이하이다. 고분자량 화합물 (A-2) 의 함유량이 5 질량부 이상임으로써, 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 고분자량 화합물 (A-2) 의 함유량이 35 질량부 이하임으로써, 성형성이 보다 향상되는 경향이 있다.

절삭 가공 보조 윤활재 중의 고분자량 화합물 (A) 의 함유량은, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 10 질량부 이상이고, 보다 바람직하게는 20 질량부 이상이고, 더욱 바람직하게는 25 질량부 이상이고, 특히 바람직하게는 30 질량부 이상이다. 또한, 절삭 가공 보조 윤활재 중의 고분자량 화합물 (A) 의 함유량은, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 60 질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 55 질량부 이하이고, 더욱 바람직하게는 50 질량부 이하이다. 고분자량 화합물 (A) 의 함유량이 10 질량부 이상임으로써, 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 고분자량 화합물 (A) 의 함유량이 60 질량부 이하임으로써, 성형성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 고분자량 화합물 (A) 의 함유량이 상기 범위 내임으로써, 절삭 공구에 대한 부하가 보다 저감하여, 절삭부 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물이 보다 저감하는 경향이 있다. 특히, 고분자량 화합물 (A) 의 함유량이 20 질량부 이상임으로써, 관통 홈 및 그 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물이 보다 저감하는 경향이 있다. 고분자량 화합물 (A) 의 함유량은, 보다 구체적으로는, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 20 ∼ 60 질량부이고, 보다 바람직하게는, 25 ∼ 55 질량부이고, 더욱 바람직하게는 30 ∼ 50 질량부이다.

(중분자량 화합물 (B))

중분자량 화합물 (B) 는 윤활제로서 기능할 수 있고, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활성을 향상시켜, 절삭부 주변에 생성되는 결손, 버, 또는 섬유의 끊김 잔여물을 저감시키는 효과를 발휘할 수 있다. 중분자량 화합물 (B) 로는, 바람직하게는 중량 평균 분자량이 1.0 × 10³ 이상, 5.0 × 10⁴ 미만이고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 수용성 열 가소성 수지 및 비수용성 열 가소성 수지와 같은 열 가소성 수지, 그리고, 수용성 열 경화성 수지 및 비수용성 열 경화성 수지와 같은 열 경화성 수지를 들 수 있다. 이 중에서도, 수용성 열 가소성 수지 및 비수용성 열 가소성 수지가 바람직하고, 수용성 열 가소성 수지가 보다 바람직하다.

또한, 수용성 열 가소성 수지 및 비수용성 열 가소성 수지로는, 예를 들어, 상기 서술한 「고분자량 화합물 (A)」 의 부분에서 설명한 수용성 수지 및 비수용성 수지와 동일한 종류의 수지이고, 중량 평균 분자량이 1.0 × 10³ 이상, 5.0 × 10⁴ 미만인 수지를 사용할 수 있다. 중분자량 화합물 (B) 로서, 보다 구체적으로는, 특별히 한정되지 않지만, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜 화합물 ; 폴리에틸렌옥사이드올레일에테르, 폴리에틸렌옥사이드세틸에테르, 폴리에틸렌옥사이드스테아릴에테르, 폴리에틸렌옥사이드라우릴에테르, 폴리에틸렌옥사이드노닐페닐에테르 및 폴리에틸렌옥사이드옥틸페닐에테르 등의 폴리알킬렌옥사이드의 모노에테르 화합물 ; 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트, 폴리에틸렌옥사이드소르비탄모노스테아레이트 및 폴리글리세린모노스테아레이트 등의 폴리알킬렌옥사이드의 모노스테아레이트 화합물 ; 그리고, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드 및 폴리에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 등의 폴리알킬렌옥사이드 화합물을 들 수 있다. 이 중에서도, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트가 바람직하다. 이와 같은 중분자량 화합물 (B) 를 사용함으로써, 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다. 중분자량 화합물 (B) 는, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

분자량이 상이한 고분자량 화합물 (A) 와 중분자량 화합물 (B) 는, 각각, 용융 점도 및 융점도 상이할 수 있다. 이와 같은 고분자량 화합물 (A) 와 중분자량 화합물 (B) 를 병용함으로써, 이하의 이점을 들 수 있다. 예를 들어, 고분자량 화합물 (A) 만을 사용함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재가 현저하게 고점도화하거나, 융점이 현저하게 높아지는 것에서 기인하여, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성이나 윤활성이 저하하는데, 이것을 억제할 수 있다. 또한, 중분자량 화합물 (B) 만을 사용함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재가 현저하게 저점도화하거나, 융점이 현저하게 낮아지는 것에서 기인하여, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성이나 윤활성이 저하하는데, 이것을 억제할 수 있다. 결과적으로, 절삭 공구에 대한 부하가 보다 저감하여, 절삭부 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물이 보다 저감하는 경향이 있다.

중분자량 화합물 (B) 의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 1.0 × 10³ 이상이고, 보다 바람직하게는 1.25 × 10³ 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.5 × 10³ 이상이고, 보다 더욱 바람직하게는 2.0 × 10³ 이상이고, 특히 바람직하게는 2.5 × 10³ 이상이고, 매우 바람직하게는 3.0 × 10³ 이상이다. 또한, 중분자량 화합물 (B) 의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 5.0 × 10⁴ 미만이고, 보다 바람직하게는 2.5 × 10⁴ 이하이고, 더욱 바람직하게는 2.0 × 10⁴ 이하이고, 보다 더욱 바람직하게는 1.0 × 10⁴ 이하이고, 특히 바람직하게는 7.5 × 10³ 이하이고, 매우 바람직하게는 5.0 × 10³ 이하이다. 중분자량 화합물 (B) 의 중량 평균 분자량이 1.0 × 10³ 이상임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성이 보다 향상된다. 또한, 중분자량 화합물 (B) 의 중량 평균 분자량이 5.0 × 10⁴ 미만임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재에 의한 윤활성이 보다 향상된다. 또한, 중분자량 화합물 (B) 를 2 종 이상 사용하는 경우에는, 2 종 이상의 중분자량 화합물 (B) 를 혼합한 경우의 중량 평균 분자량이, 상기 중량 평균 분자량의 범위를 만족하는 것이 바람직하고, 각각의 화합물이, 상기 중량 평균 분자량의 범위를 만족하는 것이 보다 바람직하다.

절삭 가공 보조 윤활재 중의 중분자량 화합물 (B) 의 함유량은, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 10 질량부 이상이고, 보다 바람직하게는 20 질량부 이상이고, 더욱 바람직하게는 30 질량부 이상이다. 또한, 절삭 가공 보조 윤활재 중의 중분자량 화합물 (B) 의 함유량은, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 75 질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 60 질량부 이하이고, 더욱 바람직하게는 45 질량부 이하이고, 특히 바람직하게는 40 질량부 이하이다. 중분자량 화합물 (B) 의 함유량이 10 질량부 이상임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재에 의한 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 중분자량 화합물 (B) 의 함유량이 75 질량부 이하임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 중분자량 화합물 (B) 의 함유량이 상기 범위 내임으로써, 절삭 공구에 대한 부하가 보다 저감하여, 절삭부 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물이 보다 저감하는 경향이 있다. 중분자량 화합물 (B) 의 함유량은, 보다 구체적으로는, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 10 ∼ 75 질량부이고, 보다 바람직하게는, 20 ∼ 60 질량부이고, 더욱 바람직하게는 30 ∼ 45 질량부이다.

(카본 (C))

카본 (C) 는 고체 윤활제로서 기능할 수 있고, 절삭 가공 보조 윤활재에 의한 윤활성을 향상시켜, 절삭 공구의 가공 수명을 늘리는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 카본 (C) 는 절삭 가공시의 온도에 있어서, 체적을 갖는 고체상으로 존재하기 때문에, 절삭 가공시의 윤활성을 더욱 유지할 수 있다. 카본 (C) 로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 활성탄, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 콜로이드 흑연, 열 분해 흑연, 팽창화 흑연, 및 인편상 흑연을 들 수 있다. 이 중에서도, 카본 (C) 는 그 형상이 인편상인 것이 바람직하다. 카본 (C) 의 형상이 인편상인 (예를 들어 인편상 흑연) 것에 의해, 절삭 가공 보조 윤활재에 의한 마모 저감 성능이 보다 향상되는 경향이 있다. 카본 (C) 는 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

절삭 가공 보조 윤활재를 사용한 절삭 가공, 특히, 연속적으로 관통 홈을 형성하는 절삭 가공에 있어서, 카본 (C) 는, 절삭 공구의 표면이나 홈, 및 피가공 재료의 절삭부의 내벽 표면에 부착함으로써 윤활성을 나타낸다. 그 때, 카본 (C) 는, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B) 에 비하여, 온도 변화에 수반하는 체적 및 경도의 변화가 작기 때문에, 절삭 가공을 실시하는 경우, 절삭 공구나 가공 지점의 온도가 상승해도, 일정한 체적 및 경도를 유지할 수 있다. 즉, 카본 (C) 는, 절삭 가공을 실시하는 경우, 예를 들어, 절삭 공구와 피가공 재료 사이에 상주하여 윤활성을 높여, 베어링과 같은 효과를 나타낼 수 있기 때문에, 절삭 공구의 마모를 억제하는 효과가 있다. 카본 (C) 는 다른 고체 윤활제와 비교하여 적당히 높은 경도를 갖기 때문에, 상기 베어링 효과가 우수하고, 윤활성이 우수하다. 결과적으로, 절삭 공구에 대한 부하가 보다 저감하여, 절삭부 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물이 보다 저감하는 경향이 있다.

카본 (C) 의 평균 입자경은, 바람직하게는 50 ㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 100 ㎛ 이상이고, 더욱 바람직하게는 150 ㎛ 이상이고, 특히 바람직하게는 200 ㎛ 이상이다. 또한, 카본 (C) 의 평균 입자경은, 바람직하게는 1000 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 750 ㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 500 ㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 300 ㎛ 이하이다. 카본 (C) 의 평균 입자경이 50 ㎛ 이상임으로써, 윤활성 및 성형성이 보다 향상되고, 결과적으로, 절삭 공구에 대한 부하가 보다 저감하여, 절삭 공구 수명이 신장되고, 절삭부 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물이 보다 저감하는 경향이 있다. 또한, 카본 (C) 의 평균 입자경이 100 ㎛ 이상임으로써, 윤활성 및 성형성이 더욱 향상되고, 결과적으로, 절삭 공구의 수명이 더욱 신장되고, 관통 홈 및 그 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물이 더욱 저감하는 경향이 있다. 또한, 카본 (C) 의 평균 입자경이 1000 ㎛ 이하임으로써, 절삭 공구의 마모가 보다 억제되는 경향이 있다. 또한, 카본 (C) 를 2 종 이상 포함하는 경우에는, 2 종 이상의 카본 (C) 를 혼합한 경우의 평균 입자경이 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하고, 각각의 평균 입자경이 상기 범위를 만족시키면 보다 바람직하다.

본원 명세서에 있어서 카본 (C) 의 평균 입자경이란, 메디안경을 가리킨다. 메디안경이란, 입자경의 누적 분포 곡선 (개수 기준) 으로부터 얻어지는, 그 곡선에서 50 ％ 의 높이가 되는 입자 직경 (D50 치) 을 말하는 것으로, 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.

절삭 가공 보조 윤활재 중의 카본 (C) 의 함유량은, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 5 질량부 이상이고, 보다 바람직하게는 15 질량부 이상이고, 더욱 바람직하게는 20 질량부 이상이고, 보다 더욱 바람직하게는 25 질량부 이상이고, 특히 바람직하게는 30 질량부 이상이다. 또한, 절삭 가공 보조 윤활재 중의 카본 (C) 의 함유량은, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 70 질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 65 질량부 이하이고, 더욱 바람직하게는 60 질량부 이하이다. 카본 (C) 의 함유량이 5 질량부 이상임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재에 의한 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 카본 (C) 의 함유량이 70 질량부 이하임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 카본 (C) 의 함유량이 상기 범위 내임으로써, 절삭 공구에 대한 부하가 보다 저감하여, 절삭부 주변에 생성되는 버, 결손, 또는 섬유의 끊김 잔여물이 보다 저감하는 경향이 있다. 카본 (C) 의 함유량은, 보다 구체적으로는, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 5 ∼ 70 질량부이고, 보다 바람직하게는, 15 ∼ 65 질량부이고, 더욱 바람직하게는 20 ∼ 60 질량부이다.

(그 밖의 성분)

절삭 가공 보조 윤활재는, 필요에 따라, 그 밖의 성분을 포함해도 된다. 그 밖의 성분으로는, 예를 들어, 윤활성 향상 성분, 형성성 향상 성분, 가소제, 유연제, 표면 조정제, 레벨링제, 대전 방지제, 유화제, 소포제, 왁스 첨가제, 커플링제, 레올로지 컨트롤제, 방부제, 방미제, 산화 방지제, 광 안정제, 핵제, 유기 필러, 무기 필러, 고체 윤활제 (카본 (C) 이외), 열 안정화제, 및 착색제 등을 들 수 있다.

윤활성 향상 성분으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 에틸렌비스스테아로아미드, 올레산아미드, 스테아르산아미드, 메틸렌비스스테아르아미드 등으로 예시되는 아마이드계 화합물 ; 라우르산, 스테아르산, 팔미트산, 올레산 등으로 예시되는 지방산계 화합물 ; 스테아르산부틸, 올레산부틸, 라우르산글리콜 등으로 예시되는 지방산 에스테르계 화합물 ; 유동 파라핀 등으로 예시되는 지방족 탄화수소계 화합물 ; 올레일알코올 등으로 예시되는 고급 지방족 알코올을 들 수 있고, 이들 중 적어도 1 종을 선택할 수 있다.

형성성 향상 성분으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 열 경화성 수지인 에폭시 수지, 페놀 수지, 시아네이트 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 열 경화성 폴리이미드를 들 수 있고, 이들 중 적어도 1 종을 선택할 수 있다.

가소제, 유연제를 포함함으로써, 피가공 재료 (예를 들어, CFRP) 곡면에 절삭 가공 보조 윤활재를 배치했을 때에, 예를 들어, 절삭 가공 보조 윤활재에 대한 응력이나 변형이 경감됨으로써, 절삭 가공 보조 윤활재의 균열을 억제할 수 있고, 곡면 추종성이 보다 향상되는 경향이 있다. 가소제, 유연제로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 프탈산에스테르, 아디프산에스테르, 트리메트산에스테르, 폴리에스테르, 인산에스테르, 시트르산에스테르, 에폭시화 식물유, 세바스산에스테르 등을 들 수 있다.

카본 (C) 이외의 고체 윤활제로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 몰리브덴 화합물, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리이미드 등을 들 수 있다.

(점착층)

절삭 가공 보조 윤활재는, 피가공 재료와 접촉하는 면에, 점착층을 가지고 있어도 된다. 절삭 가공 보조 윤활재가 점착층을 가짐으로써, 절삭 가공 보조 윤활재와 피가공 재료의 밀착성이 보다 향상되는 경향이 있다.

점착층의 구성 성분은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 열 가소성 수지 및/또는 열 경화성 수지를 들 수 있다. 열 가소성 수지로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 우레탄계 중합체, 아크릴계 중합체, 아세트산비닐계 중합체, 염화비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체 및 그들의 공중합체를 들 수 있다. 열 경화성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 열 경화성 폴리이미드, 시아네이트 수지 등의 수지를 들 수 있다. 이 중에서도, 피가공 재료 (예를 들어, CFRP) 에 대한 점착제 잔여물이 없고, 상온에서 용이하게 점착할 수 있는 특성이 요구되는 점에서, 아크릴계 중합체가 바람직하고, 용제형 아크릴 점착제 및 아크릴 에멀션형 점착제 (수계) 가 보다 바람직하다.

점착층은, 그 외 필요에 따라, 점착층의 성분에 산화 방지제 등의 열화 방지제, 탄산칼슘, 탤크, 실리카 등의 무기 필러를 포함해도 된다.

절삭 가공 후에 피가공 재료로부터 절삭 가공 보조 윤활재를 제거했을 때, 피가공 재료에 부착하는 절삭 가공 보조 윤활재의 성분의 양, 혹은, 절삭 가공 보조 윤활재가 점착층을 갖는 경우, 절삭 가공 후에 피가공 재료로부터 절삭 가공 보조 윤활재를 제거했을 때, 피가공 재료에 부착하는 절삭 가공 보조 윤활재 및/또는 점착층의 성분의 양은, 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 피가공 부분의 면적 1 ㎟ 당, 바람직하게는 1.0 × 10^-8 g 이하이고, 보다 바람직하게는 5.0 × 10^-9 g 이하이다. 피가공 재료에 부착하는 절삭 가공 보조 윤활재 및/또는 점착층의 성분의 양의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 0 g 이 바람직하다. 여기서 말하는 「피가공 부분」 이란, 예를 들어, 라우터 비트에 의한 절삭 가공의 경우, 관통 홈의 내벽을 가리킨다.

(두께)

상기 서술한 바와 같이 절삭 가공 보조 윤활재는 시트상이어도 되는데, 그 경우, 점착층을 제외한 절삭 가공 보조 윤활재의 두께는, 피가공 재료를 절삭 가공할 때의 절삭 방법, 절단 방법, 절삭 가공하는 부분의 면적이나 체적, 절삭 가공할 때에 사용하는 절삭 공구의 크기, 절삭 공구의 날 길이, 섬유 강화 복합재 (CFRP) 의 구성, 피가공 재료의 두께 등에 따라 적절히 선택되기 때문에, 특별히 한정되는 것은 아니다. 즉, 절삭 가공 보조 윤활재의 두께는, 상기 서술한 요소에 따라 적절히 선택되기 때문에, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 0.1 ㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.2 ㎜ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.5 ㎜ 이상이고, 특히 바람직하게는 5 ㎜ 이상이다. 또한, 본 발명의 효과의 점에서 한정되는 것은 아니지만, 그 두께는, 통상적으로, 100 ㎜ 이하이고, 바람직하게는, 50 ㎜ 이하이고, 보다 바람직하게는 20 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 10 ㎜ 이하이다. 절삭 가공 보조 윤활재의 두께가 0.1 ㎜ 이상임으로써, 충분한 절삭 응력의 저감이 얻어지는 경향이 있고, 0.5 ㎜ 이상임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재가 취급에 충분한 강도를 갖기 때문에, 가공성 및 취급성이 더욱 향상된다. 나아가, 절삭 가공 보조 윤활재의 두께가 5 ㎜ 이상임으로써, 관통 홈 폭의 협착을 저감시키는 효과가 보다 현저해지는 경향이 있다. 이것은, 절삭 가공 보조 윤활재가 두꺼울수록, 보다 많은 윤활 성분이 절삭 공구에 부착하여, 절삭 공구의 날끝을 보호하는 효과를 보다 기대할 수 있기 때문이다. 또한, 절삭 가공 보조 윤활재가 고분자 화합물 (A) 와 같은 수지를 포함하는 경우, 그 수지가 절삭 분말의 바인더가 되는 것을 억제할 수 있고, 그 결과, 절삭 분말이 절삭부에 머무는 것을 저감시킬 수 있는 경향이 있다. 이에 의해, 절삭부 내부의 요철이 확대되는 것을 억제할 수 있는 경향이 있다. 요컨대, 절삭 가공 보조 윤활재의 조성과 두께를 적정화함으로써, 윤활성을 더욱 향상시킬 수 있기 때문에, 절삭 가공을 실시하는 경우, 절삭 공구의 홈을 통한 절삭 분말의 배출을 최적화할 수 있다. 따라서, 통상적으로는, 절삭 가공 보조 윤활재의 두께가, 절삭 공구의 날 길이 이상이면, 본 발명의 효과를 보다 충분히 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 효과를 보다 더욱 유효하고 확실하게 얻기 위해서는, 절삭 가공 보조 윤활재의 두께를 상기 서술한 범위 내로 적절히 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 얇은 절삭 가공 보조 윤활재를 복수 장 겹쳐서 사용하는 것도 가능하고, 그 경우에는, 그것들 복수 장의 총 두께를, 상기 서술한 범위 내로 적절히 제어하는 것이 바람직하다.

점착층의 두께는 특별히 한정되는 것이 아니고, 바람직하게는 0.01 ㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.05 ㎜ 이상이다. 또한, 점착층의 두께는, 바람직하게는 5 ㎜ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.5 ㎜ 이하이다.

절삭 가공 보조 윤활재를 구성하는 각 층의 두께는, 다음과 같이 하여 측정한다. 먼저, 크로스 섹션 폴리셔 (니혼 전자 데이텀 주식회사 제조 CROSS-SECTION POLISHER SM-09010), 또는 울트라 마이크로톰 (Leica 사 제조 EM UC7) 을 사용하여 절삭 가공 보조 윤활재를 그 두께 방향으로 절단한다. 다음으로, SEM (주사형 전자 현미경, Scanning Electron Microscope, KEYENCE 사 제조 VE-7800) 을 사용하여, 절단면에 대하여 수직 방향으로부터 절단면을 관찰하여, 절삭 가공 보조 윤활재를 구성하는 각 층의 두께를 측정한다. 그 때, 1 시야에 대하여, 5 개 지점의 두께를 측정하고, 그 평균치를 각 층의 두께로 한다.

〔절삭 가공 보조 윤활재의 제조 방법〕

본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재의 제조 방법으로는, 특별히 제한되는 것이 아니고, 고분자 재료 등의 수지와 충전재 (예를 들어, 무기 충전재) 를 포함하는 수지 조성물을, 시트나, 환봉의 형상이나 각봉의 형상 등의 블록 상태로 성형하는 종래 공지된 방법을 널리 이용할 수 있다. 그러한 제조 방법으로는, 예를 들어, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 를, 용매의 존재하 또는 용매의 비존재하에서 혼합하고, 지지체에 도포, 냉각, 고화시켜 시트를 형성하고, 그 후, 지지체를 제거, 박리하여 절삭 가공 보조 윤활재를 얻는 방법 ; 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 를, 용매 존재하 또는 용매 비존재하에서 혼합하고, 시트의 형상으로 압출 성형하여, 필요에 따라 연신함으로써 절삭 가공 보조 윤활재를 얻는 방법을 들 수 있다.

절삭 가공 보조 윤활재가 전술한 적층체 (예를 들어, 점착층이나 보호층을 갖는 절삭 가공 보조 윤활 시트) 인 경우, 당해 적층체를 제조하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 미리 제작한 층의 적어도 편면에 다른 1 개의 층을 직접 형성하는 방법이나, 미리 제작한 층과 다른 1 개의 층을, 접착 수지나 열에 의한 라미네이트법 등으로 부착하는 방법 등을 들 수 있다.

또한, 점착층을 절삭 가공 보조 윤활재의 표면에 형성하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 롤법이나 커튼 코트법, 스프레이 분출법 등으로 점착층을 형성하는 방법이나, 롤이나 T-다이 압출기 등을 사용하여, 미리 원하는 두께의 점착층을 형성하는 방법 등이 예시된다. 그 점착층의 두께는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 피가공 재료의 곡률이나 절삭 가공 보조 윤활재의 구성에 따라 최적의 두께를, 적절히, 선택할 수 있다.

또한, 용융 상태의 절삭 가공 보조 윤활재를 제조하는 경우에는, 수지와 충전재를 혼합하여 얻어지는 수지 조성물을 절삭 가공 보조 윤활재로서 사용하거나, 수지와 충전재와 용매를 혼합하여 얻어지는 수지 조성물을 절삭 가공 보조 윤활재로서 사용하는 방법을 들 수 있다.

〔피가공 재료〕

본 실시형태의 절삭 가공 방법의 대상이 되는 피가공 재료로는, 섬유 강화 복합재를 포함하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 섬유 강화 복합재로는, 매트릭스 수지와 강화 섬유에 의해 구성되는 복합재이면 특별히 한정되지 않는다. 매트릭스 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 에폭시 수지, 페놀 수지, 시아네이트 수지, 비닐에스테르 수지, 및 불포화 폴리에스테르 수지 등의 열 경화성 수지 ; ABS (아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 수지, PA (폴리아미드) 수지, PP (폴리프로필렌) 수지, PC (폴리카보네이트) 수지, 메틸메타아크릴레이트 수지, 폴리에틸렌, 아크릴, 및 폴리에스테르 수지 등의 열 가소성 수지를 들 수 있다. 강화 섬유로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 유리 섬유, 탄소 섬유, 및 아라미드 섬유를 들 수 있다. 또한, 강화 섬유의 형태로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 필라멘트, 토우, 크로스, 블레이드, 쵸프, 밀드 파이버, 펠트 매트, 페이퍼, 및 프리프레그 등을 들 수 있다. 이와 같은 섬유 강화 복합재의 구체예로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP), 유리 섬유 강화 플라스틱 (GFRP), 및 아라미드 섬유 강화 플라스틱 (AFRP) 등의 섬유 강화 플라스틱 (FRP) 을 들 수 있다. 이 중에서도, 비교적, 인장 강도, 인장 탄성력이 크고, 밀도가 작은 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP) 이 바람직하다. 섬유 강화 복합재는, 그 외 필요에 따라, 무기 필러나 유기 필러 등을 포함하고 있어도 된다.

피가공 재료가, 섬유가 조밀하게 존재하는 섬유 강화 복합재인 경우에는, 섬유의 절삭량이 많아, 절삭 공구의 날이 마모되기 쉬운 경향이 있지만, 본 실시형태에서는, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 절삭 공구의 날의 마모를 저감시킬 수 있다. 또한, 섬유 강화 복합재를, 마모가 진행된 절삭 공구로 가공하는 경우, 섬유를 눌러서 자르는 상태로 절삭하게 되기 때문에, 적층된 프리프레그 사이의 층간 박리가 발생하기 쉬워져, 결과적으로 절삭 공구가 처음으로 피가공 재료를 관통하는 출구의 부분에 섬유의 끊김 잔여물이 더욱 발생하기 쉬워지는 결점이 있다. 그러나, 본 실시형태에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 섬유의 끊김 잔여물을 보다 억제할 수 있다.

또한, 섬유 강화 복합재가, UD 재인 경우에는, 절삭 공구의 날이 탄소 섬유의 다발에 파고들어 도려내는 각도로 진입시킬 때, 절삭부의 내벽에 섬유 좌굴부 (座屈部) 가 발생하기 쉽다. 이 점, 본 실시형태에서는, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 섬유 좌굴을 억제하고, 또한, 마찰열에 의한 온도 상승도 억제한다. 그 결과, 매트릭스 수지가 유리 전이점 (온도) 또는 연화점에 도달하기 어려워져, 탄소 섬유의 단단하게 묶인 상태를 유지할 수 있고, 섬유 좌굴을 억제할 수 있다. 또한, 「UD 재」 란, 섬유 강화 복합재에 있어서, 일 방향으로만 섬유를 정렬시킨 크로스재를 사용한 재료이다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 사용하여, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한, 하기의 실시예는 본 실시형태의 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

표 1 에, 실시예 및 비교예에 있어서 사용한 피가공 재료 (절삭 가공한 재료), 절삭 가공 보조 윤활재의 제조에 사용한 각 성분, 점착층, 절삭 가공에 사용한 라우터 비트, 절삭 가공 기기, 및 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다.

또한, 카본 (C) 의 평균 입자경 (메디안경) 은, 이하와 같이 하여 도출하였다. 먼저, 카본을 헥사메타인산 용액과 트리톤 수 방울로 이루어지는 용액에 분산시키고, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치를 사용하여, 투영한 카본의 입자 각각의 최대 길이를 측정하였다. 그리고, 입자경의 누적 분포 곡선 (개수 기준) 을 산출하였다. 그 누적 분포 곡선 (개수 기준) 에 있어서 50 ％ 의 높이가 되는 입자 직경을 평균 입자경으로 하였다.

또한, 고분자량 화합물 (A) 및 중분자량 화합물 (B) 의 중량 평균 분자량은, 고분자량 화합물 (A) 및 중분자량 화합물 (B) 를 0.05 ％ 의 식염수에 용해, 분산시키고, GPC (Gel Permeation Chromatography) 칼럼을 구비한 액체 크로마토그래피를 사용하여, 폴리에틸렌글리콜을 표준 물질로 하여 측정하여, 상대 평균 분자량으로서 산출하였다. 사용한 칼럼은, 가드 칼럼으로서, TSK guardcolumn PWH (제품명, 10 ㎝, 토소사 제조) 를 1 개, 분석 칼럼으로서 TSKgel G3000PW (제품명, 30 ㎝, 토소사 제조) 를 2 개, TSKgel GMPW (제품명, 30 ㎝, 토소사 제조) 를 2 개, 합계 5 개를 직렬로 연결한 칼럼이었다.

〔절삭 가공 보조 윤활 시트 제작 순서〕

(절삭 가공 보조 윤활 시트 a)

고분자량 화합물 (A) 로서, 고분자량 화합물 (A-1) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 15 질량부, 및 고분자량 화합물 (A-2) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 15 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (논이온 S-40, 니치유 주식회사 제조 상품명) 35 질량부, 그리고, 카본 (C) 로서, 카본 (C-1) 에 해당하는 흑연 (XD100, 이토 흑연 공업 주식회사 제조 상품명) 35 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트 α 를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No.535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트 α 의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 a 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

(절삭 가공 보조 윤활 시트 b)

고분자량 화합물 (A) 로서, 고분자량 화합물 (A-1) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 15 질량부, 및 고분자량 화합물 (A-2) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 15 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (논이온 S-40, 니치유 주식회사 제조 상품명) 35 질량부, 그리고, 카본 (C) 로서, 카본 (C-1) 에 해당하는 흑연 (XD100, 이토 흑연 공업 주식회사 제조 상품명) 35 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 성형함으로써, 두께 2.0 ㎜ 의 시트 β 를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트 β 의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 b 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

(절삭 가공 보조 윤활 시트 c)

상기의 두께 1.0 ㎜ 의 시트 α 를 5 장 겹치고, 140 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 가열 연화시켜, 50 kgf/㎡ 의 압력으로 5 분간 프레스한 후, 냉각시킴으로써, 두께 5.0 ㎜ 의 시트를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No.535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 c 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

(절삭 가공 보조 윤활 시트 d)

상기의 두께 2.0 ㎜ 의 시트 β 를 5 장 겹치고, 140 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 가열 연화시켜, 50 kgf/㎡ 의 압력으로 5 분간 프레스한 후, 냉각시킴으로써, 두께 10 ㎜ 의 시트를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No.535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 d 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

(절삭 가공 보조 윤활 시트 e)

고분자량 화합물 (A) 로서, 고분자량 화합물 (A-1) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 20 질량부, 및 고분자량 화합물 (A-2) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 20 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (논이온 S-40, 니치유 주식회사 제조 상품명) 25 질량부, 그리고, 카본 (C) 로서, 카본 (C-1) 에 해당하는 흑연 (XD100, 이토 흑연 공업 주식회사 제조 상품명) 35 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 성형함으로써, 두께 0.5 ㎜ 의 시트 γ 를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No.535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트 γ 의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 e 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

(절삭 가공 보조 윤활 시트 f)

고분자량 화합물 (A) 로서, 고분자량 화합물 (A-1) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 20 질량부, 및 고분자량 화합물 (A-2) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 20 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (논이온 S-40, 니치유 주식회사 제조 상품명) 25 질량부, 그리고, 카본 (C) 로서, 카본 (C-1) 에 해당하는 흑연 (XD100, 이토 흑연 공업 주식회사 제조 상품명) 35 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트 δ 를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No.535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트 δ 의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 f 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

(절삭 가공 보조 윤활 시트 g)

상기의 두께 1.0 ㎜ 의 시트 δ 를 10 장 겹치고, 140 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 가열 연화시켜, 50 kgf/㎡ 의 압력으로 5 분간 프레스한 후, 냉각시킴으로써, 두께 10.0 ㎜ 의 시트를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No.535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 g 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

(절삭 가공 보조 윤활 시트 h)

고분자량 화합물 (A) 로서, 고분자량 화합물 (A-1) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 15 질량부, 및 고분자량 화합물 (A-2) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 15 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (논이온 S-40, 니치유 주식회사 제조 상품명) 35 질량부, 그리고, 카본 (C) 로서, 카본 (C-2) 에 해당하는 흑연 (XD150, 이토 흑연 공업 주식회사 제조 상품명) 35 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트 ε 를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No.535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트 ε 의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 h 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

(절삭 가공 보조 윤활 시트 i)

고분자량 화합물 (A) 로서, 고분자량 화합물 (A-1) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 15 질량부, 및 고분자량 화합물 (A-2) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 5 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (논이온 S-40, 니치유 주식회사 제조 상품명) 75 질량부, 그리고, 카본 (C) 로서, 카본 (C-1) 에 해당하는 흑연 (XD100, 이토 흑연 공업 주식회사 제조 상품명) 5 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트 ζ 를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No.535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트 ζ 의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 i 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

(절삭 가공 보조 윤활 시트 j)

고분자량 화합물 (A) 로서, 고분자량 화합물 (A-1) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 5 질량부, 및 고분자량 화합물 (A-2) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 55 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (논이온 S-40, 니치유 주식회사 제조 상품명) 35 질량부, 그리고, 카본 (C) 로서, 카본 (C-1) 에 해당하는 흑연 (XD100, 이토 흑연 공업 주식회사 제조 상품명) 5 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트 η 를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No.535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트 η 의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 j 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

(절삭 가공 보조 윤활 시트 k)

고분자량 화합물 (A) 로서, 고분자량 화합물 (A-1) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 15 질량부, 및 고분자량 화합물 (A-2) 에 해당하는 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조 상품명) 5 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (논이온 S-40, 니치유 주식회사 제조 상품명) 10 질량부, 그리고, 카본 (C) 로서, 카본 (C-1) 에 해당하는 흑연 (XD100, 이토 흑연 공업 주식회사 제조 상품명) 70 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트 ι 를 제작하였다. 이어서, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No.535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을, 이 시트 ι 의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활재로서의 시트 k 를 제작하였다. 표 2 에, 절삭 가공 보조 윤활재의 개요를 나타낸다.

〔실시예 1〕

실시예 1 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 를 20 ㎜ × 20 ㎜ 의 크기로 절단하여 얻은 시료를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공하여 형성되는 관통 홈의 기점이고, 또한, 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 절삭 가공시, 관통 홈의 기점에 첩부한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 가 배치된 부분의, 라우터 비트가 절삭 가공한 거리는 10 ㎜ 였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 2〕

실시예 2 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b 를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공에 의해 관통 홈이 형성되는 영역이고, 또한 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 의 전체 표면에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 3〕

실시예 3 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 c 를 20 ㎜ × 20 ㎜ 의 크기로 절단하여 얻은 시료를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공하여 형성되는 관통 홈의 기점이고, 또한, 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 절삭 가공시, 관통 홈의 기점에 첩부한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 가 배치된 부분의, 라우터 비트가 절삭 가공한 거리는 10 ㎜ 였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 4〕

실시예 4 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 d 를 20 ㎜ × 20 ㎜ 의 크기로 절단하여 얻은 시료를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공하여 형성되는 관통 홈의 기점이고, 또한, 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 절삭 가공시, 관통 홈의 기점에 첩부한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 가 배치된 부분의, 라우터 비트가 절삭 가공한 거리는 10 ㎜ 였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 5〕

실시예 5 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 e 를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공에 의해 관통 홈이 형성되는 영역이고, 또한 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 의 전체 표면에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 6〕

실시예 6 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 f 를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공에 의해 관통 홈이 형성되는 영역이고, 또한 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 의 전체 표면에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 7〕

실시예 7 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 g 를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공에 의해 관통 홈이 형성되는 영역이고, 또한 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 의 전체 표면에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 8〕

실시예 8 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 d 를 20 ㎜ × 20 ㎜ 의 크기로 절단하여 얻은 복수의 시료를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공하여 형성되는 관통 홈의 기점이고, 또한, 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부), 그리고, 절삭 가공에 의해 관통 홈이 형성되는 영역이고, 또한 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 중, 상기 기점으로부터 500 ㎜ 의 거리 마다의 부분에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 절삭 가공시, 관통 홈의 기점에 첩부한 절삭 가공 보조 윤활 시트 d 가 배치된 부분의, 라우터 비트가 절삭 가공한 거리는 10 ㎜ 였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 9〕

실시예 9 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 d 를 20 ㎜ × 20 ㎜ 의 크기로 절단하여 얻은 복수의 시료를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공하여 형성되는 관통 홈의 기점이고, 또한, 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부), 그리고, 절삭 가공에 의해 관통 홈이 형성되는 영역이고, 또한 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 중, 상기 기점으로부터 1000 ㎜ 의 거리 마다의 부분에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 절삭 가공시, 관통 홈의 기점에 첩부한 절삭 가공 보조 윤활 시트 d 가 배치된 부분의, 라우터 비트가 절삭 가공한 거리는 10 ㎜ 였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 10〕

실시예 10 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 h 를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공에 의해 관통 홈이 형성되는 영역이고, 또한 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 의 전체 표면에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 11〕

실시예 11 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 i 를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공에 의해 관통 홈이 형성되는 영역이고, 또한 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 의 전체 표면에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 12〕

실시예 12 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 j 를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공에 의해 관통 홈이 형성되는 영역이고, 또한 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 의 전체 표면에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔실시예 13〕

실시예 13 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 k 를, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공에 의해 관통 홈이 형성되는 영역이고, 또한 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 의 전체 표면에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 그 밖의 가공 조건은 표 3 에 나타낸다. 피가공 재료의 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물에 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔비교예 1〕

절삭 가공 보조 윤활재를 이용하지 않고, 피가공 재료만을 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시킨 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 절삭 가공을 실시하였다. 라우터 비트의 선단이 돌출된 측 (출구측) 에 있어서, 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물 대하여 평가한 결과를 표 4 에 나타낸다.

〔평가 : 섬유의 끊김 잔여물〕

실시예 및 비교예에 있어서, 라우터 비트의 출구측에 있어서의 관통 홈 주변의 섬유의 끊김 잔여물이 발생한 지점의 수를, 절삭 가공 거리 200 ㎜ 마다, ×10 루페 (10 배 루페) 를 사용하여, 육안으로 세었다. 섬유의 끊김 잔여물의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

섬유의 끊김 잔여물 : 섬유 강화 복합재를 형성하는 섬유의 일부가 절단되지 않고, 끊김 잔여물로서 가공부의 주위에 남는 현상.

〔실시예 14〕

실시예 14 에서는, 제작한 절삭 가공 보조 윤활 시트 c 를 20 ㎜ × 20 ㎜ 의 크기로 절단하고, 피가공 재료에 있어서의, 절삭 가공하여 형성되는 관통 홈의 기점이고, 또한, 절삭 공구인 라우터 비트의 입구가 되어야 하는 부분 (입구부) 에 첩부하였다. 이 피가공 재료를, 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시켰다. 라우터 비트에 의한 절삭 가공은, 피가공 재료로서 두께 2 ㎜ 의 CFRP 를 이용하여, 라우터 비트의 직경을 2 ㎜ 로 하고, 관통 홈 형성 공정에 있어서의 라우터 비트 1 개 당의 가공 거리를 2000 ㎜ 로 하는 조건으로 실시하고, 관통공 형성 공정 및 관통 홈 형성 공정을 거쳐, 폭 2 ㎜, 길이 2000 ㎜ 의 직선상의 관통 홈을 형성하였다. 절삭 가공시, 관통 홈의 기점에 첩부한 절삭 가공 보조 윤활 시트 c 가 배치된 부분의, 라우터 비트가 절삭 가공한 거리는 10 ㎜ 였다. 그 밖의 가공 조건은 표 5 에 나타낸다. 가공 거리 마다의 관통 홈 폭에 대하여 평가한 결과를 표 6 에 나타낸다.

〔실시예 15〕

실시예 15 에서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트 c 대신에 절삭 가공 보조 윤활 시트 d 를 사용한 것 이외에는 실시예 14 와 동일하게 하여, 절삭 가공을 실시하였다. 가공 거리 마다의 관통 홈 폭에 대하여 평가한 결과를 표 6 에 나타낸다.

〔비교예 2〕

비교예 2 에서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트를 이용하지 않고, 피가공 재료만을 지그를 사용하여 라우터 가공 기기에 고정시킨 것 이외에는 실시예 3 과 동일하게 하여, 절삭 가공을 실시하였다. 가공 거리 마다의 관통 홈 폭에 대하여 평가한 결과를 표 6 에 나타낸다.

〔평가 : 홈 폭 협착〕

실시예 및 비교예에 있어서, 가공 거리 10 ㎜, 260 ㎜, 510 ㎜, 760 ㎜, 1010 ㎜, 1260 ㎜, 1510 ㎜, 1760 ㎜, 1990 ㎜ 에 있어서의, 라우터 비트 입구부의 관통 홈 폭을, 3 차원 형상 측정기를 사용하여 계측하였다. 홈 폭 협착의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

홈 폭 협착 : 관통 홈 폭이 라우터 비트 직경인 2.0 ㎜ 의 97 ％ 에 상당하는 1940 ㎛ 이하가 된 상태를, 「홈 폭 협착」 이라고 정의하고, 「홈 폭 협착」 이 일어난 가공 거리로 평가하였다.

본 출원은, 2015년 11월 26일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 (특원 2015-230819) 에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다. 또한, 본 출원은, 2016년 6월 15일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 (특원 2016-118726) 에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.

산업상 이용가능성

본 발명의 절삭 가공 보조 윤활재는, 피가공 재료, 특히 난삭재의 절삭 가공에 있어서, 그 가공 품질을 향상시키고, 가공 비용을 저하시키는 것으로서, 산업상의 이용 가능성을 갖는다.

1 ; 절삭 가공 보조 윤활재
2 ; 피가공 재료
3 ; 절삭 공구

Claims

절삭 공구에 의해 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 상기 피가공 재료에 관통 홈을 형성하는 절삭 가공 공정을 갖는 절삭 가공 방법으로서,
상기 절삭 가공 공정에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재를, 상기 절삭 공구의 상기 피가공 재료와의 접촉 부분, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구와의 접촉 부분, 또는 상기 절삭 공구의 상기 피가공 재료와의 접촉 부분과 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구와의 접촉 부분에 접촉시키면서, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 상기 피가공 재료에 관통 홈을 형성하고,
상기 피가공 재료가 섬유 강화 복합재를 포함하고,
상기 절삭 가공 보조 윤활재가,
중량 평균 분자량이 5.0 × 10⁴ 이상, 1.0 × 10⁶ 이하인 고분자량 화합물 (A) 와,
중량 평균 분자량이 1.0 × 10³ 이상, 5.0 × 10⁴ 미만인 중분자량 화합물 (B) 와,
평균 입자경이 100 ㎛ 이상인 카본 (C) 를 함유하는, 절삭 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 절삭 가공 공정은, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 상기 피가공 재료에 관통공을 형성하는 공정과, 상기 관통공에 삽입한 상기 절삭 공구를, 상기 관통공의 관통 방향에 직교 또는 대략 직교하는 방향으로 진행시키면서 상기 피가공 재료를 절삭하는 것에 의해, 상기 피가공 재료에 관통 홈을 형성하는 공정을 갖는, 절삭 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절삭 가공 보조 윤활재를, 상기 관통 홈을 형성하는 기점이 되어야 하는 부분에, 미리 밀착시키는 밀착 공정을 갖는, 절삭 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절삭 가공 보조 윤활재를, 상기 관통 홈을 형성하는 영역의 전체 표면에, 미리 밀착시키는 밀착 공정을 갖는, 절삭 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절삭 공구가 라우터 비트인, 절삭 가공 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 카본 (C) 의 형상이 인편상의 것인, 절삭 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자량 화합물 (A) 가, 중량 평균 분자량이 5.0 × 10⁴ 이상, 1.0 × 10⁶ 이하인 열 가소성 수지를 포함하고,
상기 중분자량 화합물 (B) 가, 중량 평균 분자량이 1.0 × 10³ 이상, 2.0 × 10⁴ 이하인 열 가소성 수지를 포함하는, 절삭 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자량 화합물 (A) 가, 수용성 열 가소성 수지, 비수용성 열 가소성 수지, 또는 수용성 열 가소성 수지와 비수용성 열 가소성 수지를 포함하고,
상기 수용성 열 가소성 수지가, 폴리알킬렌옥사이드 화합물, 폴리알킬렌글리콜 화합물, 폴리알킬렌글리콜의 에스테르 화합물, 폴리알킬렌글리콜의 에테르 화합물, 폴리알킬렌글리콜의 모노스테아레이트 화합물, 수용성 우레탄, 폴리에테르계 수용성 수지, 수용성 폴리에스테르, 폴리(메트)아크릴산 소다, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 당류, 및 변성 폴리아미드로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상이고,
상기 비수용성 열 가소성 수지가, 우레탄계 중합체, 아크릴계 중합체, 아세트산비닐계 중합체, 염화비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체, 폴리스티렌계 수지, 및 그들의 공중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인, 절삭 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 중분자량 화합물 (B) 가, 폴리알킬렌글리콜 화합물, 폴리알킬렌옥사이드의 모노에테르 화합물, 폴리알킬렌옥사이드의 모노스테아레이트 화합물, 폴리알킬렌옥사이드 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인, 절삭 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 절삭 가공 보조 윤활재에 있어서,
상기 고분자량 화합물 (A) 의 함유량이, 상기 고분자량 화합물 (A), 상기 중분자량 화합물 (B), 및 상기 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 20 ∼ 60 질량부이고,
상기 중분자량 화합물 (B) 의 함유량이, 상기 고분자량 화합물 (A), 상기 중분자량 화합물 (B), 및 상기 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 10 ∼ 75 질량부이고,
상기 카본 (C) 의 함유량이, 상기 고분자량 화합물 (A), 상기 중분자량 화합물 (B), 및 상기 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여, 5 ∼ 70 질량부인, 절삭 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절삭 가공 보조 윤활재가 0.1 ㎜ 이상의 두께를 갖는 시트상인, 절삭 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
절삭 가공 후에 상기 피가공 재료로부터 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 제거했을 때, 상기 피가공 재료에 부착하는 상기 절삭 가공 보조 윤활재의 성분의 양이, 상기 피가공 재료와 상기 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 피가공 부분의 면적 1 ㎟ 당 1.0 × 10^-8 g 이하인, 절삭 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절삭 가공 보조 윤활재가, 상기 피가공 재료와 접촉하는 면에, 점착층을 갖는, 절삭 가공 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 점착층이 아크릴계 중합체를 포함하는, 절삭 가공 방법.
제 14 항에 있어서,
절삭 가공 후에 상기 피가공 재료로부터 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 제거했을 때, 상기 피가공 재료에 부착하는 상기 절삭 가공 보조 윤활재, 상기 점착층의 성분, 또는 상기 피가공 재료에 부착하는 상기 절삭 가공 보조 윤활재와 상기 점착층의 성분의 양이, 상기 피가공 재료와 상기 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 피가공 부분의 면적 1 ㎟ 당 1.0 × 10^-8 g 이하인, 절삭 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 섬유 강화 복합재가 탄소 섬유 강화 플라스틱인, 절삭 가공 방법.