KR102182769B1 - 섬유 강화 복합재 또는 금속의 절삭 가공용 엔트리 시트 및 그 절삭 가공 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 엔트리 시트는, 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공할 때에 사용하는 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명의 절삭 가공 방법은, 상기 엔트리 시트를 사용하여 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공하는 것을 특징으로 한다.
Description
이 발명은, 섬유 강화 복합재 또는 금속의 절삭 가공용 엔트리 시트 및 그 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), 스테인리스강재 (SUS) 와 비교하여, 인장 강도, 인장 탄성력이 크고, 밀도가 작기 때문에, 최근 항공기나 차량의 외판 등으로서 다용되는 경향이 있다. 여기서, CFRP 란, 탄소 섬유에 매트릭스 수지를 함침시킨 프리프레그를 1 매 또는 2 매 이상 적층하여, 가열 성형 또는 가열 가압 성형하여 이루어지는 플라스틱을 가리킨다. 이 CFRP 로 형성된 부재는, 볼트나 리벳 등의 체결 요소를 이용하여 구조체에 고정된다. 이 때문에, 항공기 부품 등의 구조체에 CFRP 를 고정할 때에는, 절삭 가공, 그 중에서도 체결 요소를 통과시키기 위한 구멍을 CFRP 에 다수 형성하는 구멍 형성 가공이 필요해진다.
CFRP 의 구멍 형성 가공에 있어서 고품질인 구멍을 얻기 위해서, 이미 몇가지 기술이 제안되어 있다. 예를 들어 공구의 형상, 예를 들어 드릴의 레이크면의 곡률이나 선단각을 단계적으로 변경하는 등의 방법이 예시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조). 또, CFRP 는 난소재 (難消材) 이기 때문에, CFRP 를 드릴 구멍 형성 가공한 경우, 드릴 구멍 형성 가공 수명이 매우 짧다. 그 때문에, 드릴의 형상이나 가공 조건을 변경함으로써 드릴에 대한 부하를 저감하고, 드릴의 가공 수명 저하를 회피하는 방법이 예시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 3 및 특허문헌 4 참조). 또, 섬유 강화 플라스틱의 가공에 있어서, 드릴 구멍 형성 가공 이외에 고출력 레이저와 초단 펄스 레이저를 병용한 가공 장치에 의한 절삭 가공 등이 예시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 5 참조). 또, CFRP 와는 상이한 분야의 프린트 배선 기판 분야에서는, 합성 수지 재료와 탄소 섬유 등의 복합 재료로 이루어지는 복합 필름을 드릴 진입면에 배치하여 이것을 덧댐판으로서 이용하여 구멍 형성 가공하는 방법도 예시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 6 참조). 그러나, 특허문헌 6 에 기재된 방법에 있어서, CFRP 는 덧댐판으로서 절삭 가공 대상이 아니고, CFRP 가공용 덧댐판의 기술은 존재하지 않는다. 또한, 특허문헌 6 에 기재된 방법에 있어서, 난소재로 드릴 날이 마모되기 쉬운 탄소 섬유를 사용하여 덧댐판으로 하면, 드릴의 위치 어긋남이 방지되어, 구멍의 형성 위치 정밀도가 현격히 향상된다고 주장하고 있지만, 실시예의 뒷받침은 없다.
또, 항공기의 기체 구조용 재료 (구조재) 의 주체는 금속재이고, 대부분은 알루미늄 합금으로 차지되어 있다. 또, 기체 구조 중에서 보다 고온이 될 수 있는 지점, 예를 들어, 제트 배기 지점이나 애프터버너 주변에는 내열 합금인 티탄 합금이나 스테인리스강 등이 사용되고 있다. 또한, 장래 항공기의 고속화가 진행되면, 공력 가열에 의해 종래의 알루미늄 합금으로는 강도가 저하되어 버린다. 그 때문에, 향후는, 기체 구조의 주체로서 보다 단단한 티탄 합금이나 스테인리스강이 구조재로서 사용되는 것이 전망된다. 이들, 항공기의 기체를 구성하는 구조재는, 금속재끼리, 혹은 금속재와 CFRP (Carbon fiber reinforced plastic) 등의 다른 재질의 구조재를 볼트로 체결하기 위해서, 드릴에 의해 구멍 형성 가공을 할 필요가 있다.
금속의 구멍 형성 가공에 있어서는, 이미 몇가지 기술이 제안되어 있다. 예를 들어, 티탄 합금재는 난소재이기 때문에, 드릴 구멍 형성 가공 수명이 매우 짧다. 이와 같은 과제에 대해, 절삭유제를 분무하여 가공하는 방법이나 드릴의 형상을 변경함으로써 드릴에 대한 부하를 저감하고, 드릴의 가공 수명 저하를 회피하는 방법이 예시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 7 및 특허문헌 8 참조).
또, 섬유 강화 복합재인 CFRP 에 관한 구멍 형성 가공에 대해서는, 절삭 공구의 형상, 예를 들어 드릴의 레이크면의 곡률이나 선단각을 단계적으로 변경하는 등의 방법이 예시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조).
한편, 금속 가공과는 상이한 분야의 프린트 배선 기판 분야에 대해서는, 엔트리 시트를 사용하여 구멍 형성 가공하는 방법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 9 참조). 그러나, 프린트 배선 기판에 사용되는 재료는 유기물, 유리 크로스 및 얇은 동박으로 이루어지는 것이며, 드릴에 대한 부하는 작고, 그 가공성은 금속과 비교하여 매우 용이하다.
CFRP 에 대한 구멍 형성은, 통상적으로 드릴을 사용하여 이루어진다. 일반적인 드릴에 의한 CFRP 의 구멍 형성에서는, 드릴 구멍 형성 가공 수명이 극단적으로 짧다. 가공 구멍수를 증가해 가면, 드릴 날에 마모가 발생하여, 가공 구멍의 품질이 저하된다. 구체적으로는 가공한 구멍의 내경이 작아지기 쉽고, 드릴이 관통하는 출구부에 탄소 섬유의 보풀 형성이 발생하기 쉽고, 적층된 프리프레그 사이의 층간 박리도 발생하기 쉬워진다. 또한, 마모에 의해, 가공 구멍의 내경이 불균일하고, 그 요철을 기점으로 층간 박리가 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 현상은 중대 결함이라고 인식되고 있다. 이와 같이, 드릴 날의 마모에 기인하여, 가공 구멍에 품질상의 문제가 발생할 가능성이 높다. 이에 대해, 항공기용 CFRP 를 사용한 구조체의 제조 등에서는, 특히, 고품질인 구멍 형성 가공이 요구되고 있어, 상기 보풀 형성이나 층간 박리 등의 문제를 해결하는 것이 매우 중요해진다.
그런데, CFRP 는 다종 다양하다. 일반 용도품은, 탄소 섬유에 매트릭스 수지를 많이 함침시킨 프리프레그를 사용하여, 프리프레그 사이의 수지 두께를 두껍게 함으로써, 탄소 섬유의 사용량을 줄여, 코스트와 성능의 밸런스를 취하고 있다. 또, CFRP 의 표층에는 탄소 섬유 직포에 매트릭스 수지를 함침시킨 프리프레그 (크로스재) 를 사용하지만, 내부에는 일방향으로 섬유 방향을 정렬한 탄소 섬유에 매트릭스 수지를 함침시킨 프리프레그 (UD 재, Unidirectional 재) 를 사용하는 적층 구성이 있다. 물론, 표층을 포함하여, 모두 UD 재로 적층하는 구성도 있다. 나아가 또, UD 재를 사용할 때, 그 섬유 방향을 프리프레그 사이에서 45° 씩, 혹은 90° 씩 회전시켜 적층하는 구성도 있다. 혹은, 매트릭스 수지에, 탄소 섬유를 절단한 단섬유를 분산 강화한, 펠릿상의 사출 성형 재료도 있다. 사출 성형 CFRP 는, 예를 들어, 차 용도에 적용되는 재료이다. 한편, 항공기 용도품은, 그 용도 때문에 수십년에 걸쳐 고강도와 고신뢰성이 요구된다. 그리고 또, 외관상, CFRP 내부의 문제를 검출할 수 없다. 이 때문에, 탄소 섬유에 함침시키는 매트릭스 수지량을 특히 엄밀하게 관리한 프리프레그를 사용하여, 프리프레그 사이의 수지층을 얇게 정돈하여 탄소 섬유를 조밀하게 겹침으로써, 탄소 섬유층과 수지뿐인 층에서 발생하는 강도 편차를 저감하고, 고강도와 고신뢰성을 달성하고 있다. 그리고, 항공기 용도의 프리프레그는, 탄소 섬유 직포를 사용한 크로스재에 한정되지는 않고, 등방성을 확보하기 위해서, UD 재의 섬유 방향을 적절히 회전시킨 UD 재도 사용되고 있다. 또, 항공기 용도의 매트릭스 수지는, 접착성에 더하여, 특히 고인성 (高靭性) 을 중시한 조성을 적용하고 있다.
CFRP 의 구멍 형성 가공에 있어서, 공구 마모가 진행되고, 절삭 저항이 커질수록 가공 구멍의 품질 문제는 발생하기 쉬워진다. 특히, 고강도의 항공기 용도의 CFRP 등으로는, 탄소 섬유가 고밀도로 존재하기 때문에, 드릴이 탄소 섬유를 찰과하는 빈도가 증가하게 되어, 절삭 공구의 마모가 보다 빠르게 진행된다. 대책으로서, 구멍 품질 유지를 위해서는 공구 교환을 앞당김으로써, 가공 코스트에서 차지하는 공구비의 비율이 높아지고 있는 것이 현상황이다. 또, UD 재를 사용한 CFRP 에서는, 탄소 섬유 방향과 평행 방향을 기준으로 하여, 그 섬유 방향과 드릴 날의 회전 방향에 주목하면, 탄소 섬유 방향과 병행인 0° 및 180° 에서는, 드릴 날은 탄소 섬유 다발에 병행하여 찰과한다. 90° 및 270° 에서는, 드릴 날은 탄소 섬유의 다발에 직교하므로, 전단하기 쉽다. 45° 및 225° 에서는, 드릴 날은 탄소 섬유의 다발에 파고들어 도려내는 각도로 진입하고, 135° 및 315° 에서는 드릴 날은 탄소 섬유의 다발을 덧따라가면서 찰과해 간다. 이 때문에, 45° 및 225° 의 근방에서는, 구멍의 내벽에 섬유 좌굴부가 발생하기 쉬워지는 문제가 있다.
특허문헌 1 ∼ 6 에 기재된 바와 같이, 구멍 형성 가공이 어려운 섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 의 가공성 개량은, 공구의 면에서 검토되어 오고는 있지만, 그 효과는 불충분하다.
그래서, 본 발명의 제 1 과제는, 섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 의 절삭 가공에 있어서, 공구와는 다른 어프로치로 가공성을 향상시키는 것을 목표로 하여, 예를 들어, 종래의 섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 의 구멍 형성 가공에 비해, 드릴에 대한 부하를 저감시킴으로써 드릴의 마모를 억제하고, 가공한 구멍의 내경이 균일하고 고품질인 가공 구멍을 얻을 수 있는 엔트리 시트를 제공하는 것에 있다.
또, 통상적으로 금속에 대한 구멍 형성은 드릴을 사용하여 실시되지만, 금속 전용 드릴을 사용해도, 드릴 구멍 형성 가공 수명은 짧고, 일반적인 드릴을 사용한 경우에는, 드릴 구멍 형성 가공 수명은 극단적으로 짧다. 또, 가공 구멍수가 증가해 감에 따라, 드릴 날에 마모가 발생하고, 가공 구멍의 품질이 저하된다. 구체적으로는 가공한 구멍의 내경이 작아지기 쉽고, 드릴이 관통하는 출구부에 버 (burr) 도 발생하기 쉬워진다. 또한, 드릴의 마모에 의해, 볼트 체결하는 금속재와 CFRP 등의 다른 재질의 구조재 사이에 간극이 발생하고, 이들 구조재 사이에 들뜸이 발생하거나, 발생한 간극에 가공 부스러기가 들어가는 경우가 있다. 이와 같은 현상은 중대 결함으로 인식되고 있다. 이와 같이, 드릴 날의 마모에 기인하여, 가공 구멍에 품질상의 문제가 발생할 가능성이 높다. 이와 같은 상황에 있어서, 항공기용 티탄 합금재를 사용한 구조체의 제조 등에서는, 특히, 고품질인 구멍 형성 가공이 요구되고 있으며, 상기한 드릴 구멍 형성 가공 수명이나 금속재와 이종 구조재 사이에 발생하는 들뜸 등의 문제를 해결하는 것이 매우 중요해진다.
특허문헌 2, 7 및 8 에 기재된 바와 같이, 구멍 형성 가공이 어려운 금속의 가공성 개량은, 절삭 공구나 절삭 가공 방법의 면에서 검토되고 있지만, 그 효과는 불충분하다. 또, 본 발명자들은, 프린트 배선 기판용의 엔트리 시트에 의한 가공성의 개량도 검토했지만, 그 효과는 충분하지 않다.
그래서, 본 발명의 제 2 과제는, 금속의 절삭 가공에 있어서, 절삭 공구와는 다른 어프로치에 의해 금속의 가공성을 향상시키는 것을 목표로 하여, 예를 들어, 종래의 금속의 구멍 형성 가공에 비해, 드릴에 대한 부하를 저감시킴으로써, 드릴의 마모를 억제하고, 드릴 구멍 형성 가공 수명의 장수명화를 달성할 수 있는 엔트리 시트를 제공하는 것에 있다.
또, 드릴을 사용하여 금속의 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 회전하는 드릴과 금속 사이에서 마찰열이 발생하여, 국소적으로 가공 구멍 주변의 온도가 상승한다. 따라서, 가공 구멍수가 많은 경우, 가공 구멍수가 증가해 감에 따라, 드릴 및 피가공재인 금속에 축열되게 된다. 열 전도율이 낮은 금속의 경우, 열 방출이 불충분하기 때문에, 가공 구멍 주변의 온도가 상승한다. 그 때, 금속의 온도가 오르면, 금속이 연화되어 버리기 때문에, 가공 구멍의 드릴이 관통하는 출구부에 버가 발생하게 된다. 또, 금속의 가공 부스러기가, 가공열에 의해 드릴에 용착되어 버려, 과잉 부하가 드릴에 가해져 가공 장치가 정지하는 경우도 있다. 이와 같이, 구멍 형성 가공시의 축열에 기인하여, 가공 구멍에 품질상의 문제가 발생할 가능성이 높다. 이와 같은 상황에 있어서, 항공기용 티탄 합금재를 사용한 구조체의 제조 등에서는, 특히, 고품질인 구멍 형성 가공이 요구되고 있으며, 상기한 버에 관한 문제를 해결하는 것이 매우 중요해진다.
이와 같은 가공 지점 및 드릴의 축열을 방지하기 위해서, 종래, 절삭유 등을 사용한 습식 가공이 실시되고 있다. 그러나, 습식 가공의 경우, 절삭 가공 종료시에 세정 공정이 필요해진다. 또한, 유분 (油分) 이 가공 구멍 주변이나 내부에 잔류하고 있는 경우, 관통공에서 체결할 때의 체결 도구인 나사의 열화나 체결부에서 느슨해짐이 발생할 가능성이 있고, 이들 문제는 치명적인 사고로 이어질 우려가 있다.
특허문헌 2, 7 및 8 에 기재된 바와 같이, 구멍 형성 가공이 어려운 금속의 가공성 개량은, 절삭 공구나 절삭 가공 방법의 면에서 검토되어 오고는 있지만, 그 효과는 불충분하다.
그래서, 본 발명의 제 3 과제는, 섬유 강화 복합재 및/또는 금속의 절삭 가공 (예를 들어, 드릴에 의한 구멍 형성 가공) 에 있어서, 가공 구멍 주변의 축열을 억제함으로써, 종래의 가공 방법에 비해 가공 구멍 주변에 생기는 버의 양을 저감할 수 있는 절삭 가공 방법을 제공하는 것이다. 또, 그 절삭 가공 방법에 의해 형성되는 고품질인 관통공을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 상기 제 1 과제를 해결하기 위해서, 여러 가지 검토를 실시한 결과, 섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 를 절삭 가공 (예를 들어, 구멍 형성 가공) 할 때, 섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 상의 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 의 진입면에 엔트리 시트 (예를 들어, 윤활성을 갖는 수지 시트) 를 배치함으로써, 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 가 섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 에 진입할 때의 스러스트 하중, 토크 등의 절삭 응력이 저감됨으로써, 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 에 대한 부하가 저감되고, 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 의 마모가 억제된다. 그 때문에, 드릴 구멍 형성 가공의 경우에는, 내경이 균일하고 고품질인 가공 구멍이 얻어지는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
또, 본 발명자들은, 상기 제 2 과제를 해결하기 위해서 여러 가지 검토를 실시한 결과, 금속을 절삭 가공 (예를 들어, 구멍 형성 가공) 할 때, 금속 상의 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 의 진입면에 배치하는, 엔트리 시트 (예를 들어, 윤활성을 갖는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트) 가, 금속에 대해 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 가 진입할 때의 스러스트 하중, 토크 등의 절삭 응력을 저감시킴으로써, 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 에 대한 부하를 저감하고, 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 의 마모를 억제하는 것을 알아내었다. 최종적으로, 엔트리 시트 (예를 들어, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트) 가, 절삭 가공 (예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공) 수명을 장수명화시키는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
또한, 본 발명자들은, 상기 제 3 과제를 해결하기 위해서, 여러 가지 검토를 실시한 결과, 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공 (예를 들어, 구멍 형성 가공) 할 때, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 를 냉각시키면서 절삭 가공함으로써, 섬유 강화 복합재 및/또는 금속과 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 의 마찰열로 발생하는 열을 억제할 수 있고, 이에 따라, 드릴 구멍 형성 가공의 경우에는, 가공 구멍 주변에 생기는 버의 양을 저감할 수 있어, 고품질인 가공 구멍을 제공할 수 있는 것을 알아내었다. 또, 절삭 가공 (예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공) 시, 금속박 및/또는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 병용함으로써, 절삭 가공 (예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공) 수명이 길어지는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 이하와 같다.
(1)
섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공할 때에 사용하는 것을 특징으로 하는 엔트리 시트.
(2)
수지 시트를 포함하는 (1) 에 기재된 엔트리 시트.
(3)
상기 수지 시트가 수용성 수지를 포함하는 (2) 에 기재된 엔트리 시트.
(4)
상기 수지 시트가 비수용성 수지를 포함하는 (2) 또는 (3) 에 기재된 엔트리 시트.
(5)
상기 수지 시트가 고체 윤활제를 포함하는 (2) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(6)
상기 수지 시트가 2 종류 이상의 수지 조성물층을 포함하는 (2) ∼ (5) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(7)
상기 수지 시트의 두께가 0.1 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하인 (2) ∼ (6) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(8)
상기 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 (2) ∼ (7) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(9)
상기 금속박과 상기 수지 시트 사이에 접착층이 형성되어 있는 (8) 에 기재된 엔트리 시트.
(10)
상기 접착층이 수지 피막인 (9) 에 기재된 엔트리 시트.
(11)
섬유 강화 복합재 및/또는 금속과 접하는 면에 점착층이 형성되어 있는 (1) ∼ (10) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(12)
상기 절삭 가공되는 섬유 강화 복합재가 탄소 섬유 강화 플라스틱을 포함하는 (1) ∼ (11) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(13)
상기 절삭 가공되는 금속이 티탄 합금을 포함하는 (1) ∼ (12) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(14)
상기 절삭 가공되는 금속이 알루미늄 합금을 포함하는 (1) ∼ (13) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(15)
상기 절삭 가공되는 대상이, 금속과 섬유 강화 복합재가 접하도록 중첩된 재료인 (1) ∼ (14) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(16)
금속을 포함하는 (1) ∼ (15) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(17)
가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공할 때에 사용하는 (1) ∼ (16) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트.
(18)
(1) ∼ (17) 중 어느 하나에 기재된 엔트리 시트를 사용하여 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 방법.
(19)
상기 절삭 가공되는 섬유 강화 복합재 및/또는 금속에 있어서의 절삭 공구 진입면에 상기 엔트리 시트를 배치하여 절삭 가공을 실시하는 (18) 에 기재된 절삭 가공 방법.
(20)
상기 절삭 가공이 구멍 형성 가공인 (18) 또는 (19) 에 기재된 절삭 가공 방법.
(21)
상기 엔트리 시트가 알루미늄박을 포함하는 (18) ∼ (20) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.
(22)
상기 절삭 가공이, 30 ℃ 이하의 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 실시되는 (18) ∼ (21) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.
(23)
상기 절삭 가공에 사용하는 절삭 공구가 초경합금으로 이루어지는 드릴인 (18) ∼ (22) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.
(24)
상기 절삭 가공이 섬유 강화 복합재 및/또는 금속에 관통공을 형성하는 가공인 (18) ∼ (23) 중 어느 하나에 기재된 금속 절삭 가공 방법.
(25)
상기 절삭 가공이, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 실시되고,
상기 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 가스량이 5 ∼ 300 ℓ/min 이고, 그 가스를 공급하는 장치의 가스의 출구 면적이 7 ㎟ ∼ 2000 ㎟ 이고, 또한, 그 가스를 공급하는 장치의 가스 출구와 상기 가공 지점 및/또는 절삭 공구의 거리가 100 ㎜ ∼ 500 ㎜ 인 (18) ∼ (24) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.
(26)
상기 절삭 가공이, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 실시되고,
상기 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 가스에 포함되는 수분의 양이 20 g/㎥ 이하인 (18) ∼ (25) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.
(27)
상기 절삭 가공이, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 실시되고,
상기 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 가스에 포함되는 유분이 10 ㎎/㎥ 이하인 (18) ∼ (26) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.
(28)
상기 절삭 가공되는 금속이 티탄 합금을 포함하는 (18) ∼ (27) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.
(29)
상기 절삭 가공되는 금속이 알루미늄 합금을 포함하는 (18) ∼ (28) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.
(30)
상기 절삭 가공되는 대상이, 금속과 섬유 강화 복합재가 접하도록 중첩된 재료이고, 섬유 강화 복합재가 금속보다 절삭 공구 진입측이 되도록 배치하여 절삭 가공하는 (18) ∼ (29) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법.
(31)
(18) ∼ (30) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법에 의해 형성된 관통공.
(32)
(18) ∼ (30) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법에 의해 섬유 강화 복합재를 절삭 가공하는 공정을 포함하는 섬유 강화 복합재의 제조 방법.
(33)
(18) ∼ (30) 중 어느 하나에 기재된 절삭 가공 방법에 의해 금속을 절삭 가공하는 공정을 포함하는 금속의 제조 방법.
섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 의 절삭 가공에 있어서, 본 발명의 엔트리 시트를 사용함으로써, 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 에 대한 부하를 저감시켜 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 의 마모를 억제하고, 드릴 구멍 형성 가공의 경우에는, 가공한 구멍의 내경이 균일하고 고품질인 가공 구멍을 얻을 수 있다. 그 결과, 고품질이고, 생산성이 우수한 절삭 가공 (예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공) 이 가능해진다.
또, 금속의 절삭 가공에 있어서, 본 발명의 엔트리 시트를 사용함으로써, 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 에 대한 부하를 저감시켜, 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 의 마모를 억제할 수 있고, 절삭 가공 (예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공) 수명의 장수명화를 도모할 수 있다. 그 결과, 종래 기술보다 생산성이 우수한 절삭 가공 (예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공) 이 가능해진다.
또한, 섬유 강화 복합재 및/또는 금속의 절삭 가공에 있어서, 본 발명의 금속 절삭 가공 방법에 의하면, 절삭 가공시에 발생하는 가공 지점 주변의 축열을 효과적으로 저감시킬 수 있으므로, 종래의 가공 방법에 비해, 가공 지점 주변에 생기는 버의 양이 대폭 적은 고품질인 가공을 실시할 수 있다. 특히, 드릴 구멍 형성 가공에 있어서는, 종래 기술보다 생산성과 품질이 우수한 드릴 구멍 형성 가공이 가능해진다.
도 1a 은, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 에 있어서의 구멍의 내경 추이 비교이다.
도 1b 는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 에 있어서의 스러스트력 측정 결과이다.
도 1c 은, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 에 있어서의 절삭 토크 측정 결과이다.
도 1d 는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 에 있어서의 스러스트력, 절삭 토크, 드릴 마모량 비교이다.
도 1e 는, 실시예 1-2 ∼ 1-9 및 비교예 1-2 ∼ 1-6 에 있어서의 구멍의 내벽 조도 (Ra：산술 평균 조도) 비교이다.
도 1f 은, 실시예 1-2 ∼ 1-9 및 비교예 1-2 ∼ 1-6 에 있어서의 구멍의 내벽 조도 (Rz：10 점 평균 조도) 비교이다.
도 1g 은, 실시예 1-2 ∼ 1-9 및 비교예 1-2 ∼ 1-6 에 있어서의 드릴의 마모량 비교이다.
도 2a 은, 실시예 2-1 ∼ 2-9 및 비교예 2-1 ∼ 2-3 에서 사용한 신품 드릴의 선단 사진이다.
도 2b 는, 실시예 2-1 ∼ 2-9 에 있어서의 가공 후의 드릴 선단 사진이다.
도 2c 은, 비교예 2-1 ∼ 2-3 에 있어서의 가공 후의 드릴 선단 사진이다.
도 2d 는, 실시예 2-1 ∼ 2-9 및 비교예 2-1 ∼ 2-3 에 있어서의 가공 후의 신품 드릴에 대한 절삭날 잔량이다.
도 3a 은, 실시예 3-1 ∼ 3-4 및 비교예 3-1 ∼ 3-2 에 있어서의 티탄 합금판의 드릴 출구측의 가공 구멍 사진이다.
도 3b 는, 실시예 3-1 ∼ 3-4 및 비교예 3-1 ∼ 3-2 에 있어서의 티탄 합금판의 드릴 출구측에 있어서의 버의 높이이다.
도 3c 은, 실시예 3-1 ∼ 3-4 및 비교예 3-1 ∼ 3-2 에서 사용한 신품 드릴, 실시예 3-2 및 비교예 3-1 ∼ 3-2 에 있어서의 가공 후의 드릴 선단 사진이다.
도 1b 는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 에 있어서의 스러스트력 측정 결과이다.
도 1c 은, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 에 있어서의 절삭 토크 측정 결과이다.
도 1d 는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 에 있어서의 스러스트력, 절삭 토크, 드릴 마모량 비교이다.
도 1e 는, 실시예 1-2 ∼ 1-9 및 비교예 1-2 ∼ 1-6 에 있어서의 구멍의 내벽 조도 (Ra：산술 평균 조도) 비교이다.
도 1f 은, 실시예 1-2 ∼ 1-9 및 비교예 1-2 ∼ 1-6 에 있어서의 구멍의 내벽 조도 (Rz：10 점 평균 조도) 비교이다.
도 1g 은, 실시예 1-2 ∼ 1-9 및 비교예 1-2 ∼ 1-6 에 있어서의 드릴의 마모량 비교이다.
도 2a 은, 실시예 2-1 ∼ 2-9 및 비교예 2-1 ∼ 2-3 에서 사용한 신품 드릴의 선단 사진이다.
도 2b 는, 실시예 2-1 ∼ 2-9 에 있어서의 가공 후의 드릴 선단 사진이다.
도 2c 은, 비교예 2-1 ∼ 2-3 에 있어서의 가공 후의 드릴 선단 사진이다.
도 2d 는, 실시예 2-1 ∼ 2-9 및 비교예 2-1 ∼ 2-3 에 있어서의 가공 후의 신품 드릴에 대한 절삭날 잔량이다.
도 3a 은, 실시예 3-1 ∼ 3-4 및 비교예 3-1 ∼ 3-2 에 있어서의 티탄 합금판의 드릴 출구측의 가공 구멍 사진이다.
도 3b 는, 실시예 3-1 ∼ 3-4 및 비교예 3-1 ∼ 3-2 에 있어서의 티탄 합금판의 드릴 출구측에 있어서의 버의 높이이다.
도 3c 은, 실시예 3-1 ∼ 3-4 및 비교예 3-1 ∼ 3-2 에서 사용한 신품 드릴, 실시예 3-2 및 비교예 3-1 ∼ 3-2 에 있어서의 가공 후의 드릴 선단 사진이다.
이하, 본 발명의 실시형태 (이하 「본 실시의 형태」 라고도 기재한다.) 에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시이며, 본 발명은 그 실시형태에만 한정되지 않는다.
본 실시의 형태의 엔트리 시트는, 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공할 때에 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 실시의 제 1 형태는, 섬유 강화 복합재 (예를 들어, 탄소 섬유 강화 플라스틱) 를 절삭 가공할 때에 사용하는 엔트리 시트이다.
본 실시의 제 1 형태에 있어서, 절삭 가공하는 재료인 섬유 강화 복합재란, 2 개의 상이한 소재를 일체적으로 조합하여 특성을 높인 재료이며, 매트릭스 수지와 강화 섬유에 의해 조합된 구성의 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 섬유 강화 복합재에 사용되는 강화 섬유의 종류, 형태는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 강화 섬유의 종류로서 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 등이 바람직하다. 그 중에서도, 강화 섬유로서 탄소 섬유를 사용한 탄소 섬유 강화 플라스틱이 특히 바람직하다. 강화 섬유의 형태로서, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 필라멘트, 토우 (tow), 클로스, 브레이드, 촙 (chop), 밀드 파이버, 펠트 매트, 페이퍼, 프리프레그 등을 들 수 있다.
상기 섬유 강화 복합재에 사용되는 매트릭스 수지로서, 수지 성분은 특별히 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 시아네이트 수지, 비닐에스테르 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등의 열경화성 수지나 ABS (아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 수지, PA (폴리아미드) 수지, PP (폴리프로필렌) 수지, PC (폴리카보네이트) 수지, 메틸메타아크릴레이트 수지, 폴리에틸렌, 아크릴, 폴리에스테르 수지 등의 열가소성 수지가 바람직하다. 또한, 섬유 강화 복합재의 매트릭스 수지 중에, 적절히 무기 필러나 유기 필러 등을 배합해도 된다. 또한, 상기 섬유 강화 복합재에 있어서, 매트릭스 수지로서 열가소성 수지를 사용하고, 강화 섬유로서 탄소 섬유를 사용하는 복합재는, 열가소성 수지 이외의 수지를 사용하는 복합재와 구별하기 위해서, 탄소 섬유 강화 열가소성 플라스틱 (CFRTP, Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics) 이라고 칭하는 경우도 있지만, 본 실시의 형태에서는, 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP) 에 포함되는 것으로 한다.
본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트는, 수지 시트를 포함하는 것이 바람직하다.
본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트를 형성하는 성분은, 수용성 수지여도 되고 비수용성 수지여도 되며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
수지 시트를 형성하는 성분으로서, 수용성 수지를 사용하는 경우, 그 수용성 수지로는, 25 ℃, 1 기압에 있어서, 물 100 g 에 대해, 1 g 이상 용해되는 고분자 화합물이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 수지 시트를 형성하는 성분으로서, 수용성 수지를 사용한 경우, 수용성 수지가 갖는 윤활성에 의해, 절삭 가공시의 절삭 부스러기의 배출성이 향상되고, 또한, 수지 시트의 표면 경도가 적당한 부드러움이 되기 때문에, 절삭 공구에 대한 부하를 저감시키는 효과가 있으며, 또, 절삭 가공 후에 가공 구멍에 부착된 수지 성분을 용이하게 제거하는 것이 가능하다. 수용성 수지의 구체예로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌옥사이드, 수용성 우레탄, 폴리에테르계 수용성 수지, 수용성 폴리에스테르, 폴리아크릴산 소다, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리알킬렌글리콜의 에스테르류, 폴리알킬렌글리콜의 에테르류, 폴리글리세린모노스테아레이트류, 폴리옥시에틸렌프로필렌 공중합체 및 그들의 유도체를 들 수 있으며, 이들 중 적어도 1 종을 선택할 수 있다. 그 중에서도 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에테르계 수용성 수지인 것이, 보다 바람직하다.
수지 시트를 형성하는 성분으로서, 비수용성 수지를 사용하는 경우, 그 비수용성 수지의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 수지 시트를 형성하는 성분으로서, 비수용성 수지를 사용한 경우, 수용성 수지를 사용한 경우보다, 수지 시트의 표면 경도가 높기 때문에, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공시의 드릴의 달라붙음성이 향상되어, 설계대로의 위치에 구멍을 형성할 수 있으며, 또한, 수지 시트의 강성이 향상되고, 핸들링성이 향상된다. 예를 들어, 수지 시트 형성 성분으로서, 특별히 한정되지 않지만, 우레탄계 중합체, 아크릴계 중합체, 아세트산비닐계 중합체, 염화비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체 및 그들의 공중합체나 에폭시 수지, 페놀 수지, 시아네이트 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 열경화성 폴리이미드 등이 예시된다.
한편, 수지 시트를 형성하는 성분 중 윤활성 향상 성분으로서, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 변성 폴리아미드, 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, 폴리에틸렌 왁스 등으로 예시되는 지방족 탄화수소계 화합물；올레일알코올 등으로 예시되는 고급 지방족 알코올；스티렌 단독 중합체 (GPPS), 스티렌-부타디엔 공중합체 (HIPS), 스티렌-(메트)아크릴산 공중합체 (예를 들어, MS 수지) 등으로 예시되는 폴리스티렌계 수지를 들 수 있으며, 이들 중 적어도 1 종을 선택할 수 있다.
수지 시트를 형성하는 성분은, 셀룰로오스 유도체를 수용성 수지로서 사용해도 된다. 셀룰로오스 유도체로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 하이드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스가 예시된다. 하이드록시에틸셀룰로오스는, 셀룰로오스 {H-(C6H10O5)n-OH} 에 포함되는 수산기의 수소 원자의 적어도 일부가, [-(CH2-CH2-O)m-H] 에 의해 치환된 화합물이며, 물에 대한 용해도는 25 ℃, 1 기압에 있어서 적어도 0.05 g/ℓ 이다 (단, n, m 은 1 이상의 정수이다.). 그 셀룰로오스 유도체는, 예를 들어 셀룰로오스에 에틸렌옥사이드를 부가시켜 얻을 수 있다.
한편, 카르복시메틸셀룰로오스는, 셀룰로오스 {H-(C6H10O5)n-OH} 에 포함되는 수산기의 수소 원자의 적어도 일부가, 카르복시메틸기 [-CH2-COOH] 에 의해 치환된 화합물이며, 물에 대한 용해도가 25 ℃, 1 기압에 있어서 적어도 0.05 g/ℓ 이다 (단, n 은 1 이상의 정수이다.). 또, 그 카르복시메틸기 중의 카르복실기의 일부가 나트륨염이어도 된다. 그 셀룰로오스 유도체는, 예를 들어 셀룰로오스에, 클로로아세트산을 부가시켜 얻을 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에서 말하는 「셀룰로오스」 란, 다수의 β-글루코오스가 글리코시드 결합에 의해 결합한 고분자 화합물로서, 셀룰로오스의 글루코오스 고리에 있어서의 2 위치, 3 위치, 6 위치의 탄소 원자에 결합하고 있는 수산기가 무치환인 것을 의미한다. 또, 「셀룰로오스에 포함되는 수산기」 란, 셀룰로오스의 글루코오스 고리에 있어서의 2 위치, 3 위치, 6 위치의 탄소 원자에 결합하고 있는 수산기를 가리킨다.
본 실시의 제 1 형태에서 사용되는 수지 시트에는, 필요에 따라 첨가제를 배합할 수 있다. 첨가제의 종류로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 표면 조정제, 레벨링제, 대전 방지제, 유화제, 소포제, 왁스 첨가제, 커플링제, 레올로지 컨트롤제, 방부제, 방미제 (防黴劑), 산화 방지제, 광 안정제, 핵제, 유기 필러, 무기 필러, 고체 윤활제, 가소제, 유연제, 열 안정화제, 착색제 등을 들 수 있다.
본 실시의 제 1 형태에 있어서, 수지 시트를 형성하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 상기 서술한 수지 시트를 형성하는 성분을, 적절히 융해시키고, 지지체에 도포, 냉각, 고화, 또는 용매에 용해 혹은 분산시킨 액상으로 하여, 도포, 건조, 냉각, 고화시켜 수지 시트를 형성하고, 그 후, 지지체를 제거, 박리하여 수지 시트로서 제조하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 액상의 수지 시트 형성 성분을 지지체에 도포하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 수지 시트 형성 성분을 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 롤법이나 커튼 코트법 등으로, 이형 필름 상에 수지 시트를 형성하는 방법이나, 수지 시트 형성 성분을 롤이나 T-다이 압출기 등을 사용하여, 미리 원하는 두께의 수지 시트로 형성하는 방법 등이 예시된다.
본 실시의 제 1 형태에 있어서, 수지 시트는, 2 종류 이상의 수지 조성물층으로 이루어지는 복수층인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 복수층의 각 층에 있어서, 윤활 효과가 높은 수지 조성물로 이루어지는 층과 위치 정밀도를 향상시키는 수지 조성물로 이루어지는 층과, 비수용성 수지 등의 수지 조성물로 이루어지는 강성이 높은 층 등을 적절히 조합함으로써, 본 발명의 목적을 보다 유효하게 또한 확실하게 달성할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다. 또, 비수용성 수지 등의 수지 조성물로 이루어지는 강성이 높은 층을 형성함으로써, 본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트의 핸들링성이 향상되는 점에서도, 보다 바람직하다.
본 실시의 제 1 형태에 있어서, 수지 시트를 복수층에 형성하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 미리 제조한 층의 적어도 편면에 또 하나의 층을 직접 형성하는 방법이나, 미리 제조한 층과 또 하나의 층을, 접착 수지나 열에 의한 라미네이트법 등으로 첩합 (貼合) 하는 방법 등을 들 수 있다.
본 실시의 제 1 형태 엔트리 시트는, 금속을 포함하는 것이 바람직하고, 그 금속은 금속박인 것이 보다 바람직하다.
본 실시의 제 1 형태 엔트리 시트는, 수지 시트 및 금속박을 포함하는 경우, 그 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 것이 바람직하다.
본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트는, 이와 같이 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비한 복수층으로 이루어지는 경우, 강성이 높아지고, 핸들링성이 향상된다. 또한, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 금속박이 드릴의 직진성을 유지함으로써, 드릴의 구심성 (求芯性) 이 향상되고, 설계대로의 위치에 구멍을 형성할 수 있다. 또한, 피절삭 가공재와 수지 시트 사이에 금속박이 있음으로써, 열 용융한 수지 시트 형성 성분이 가공 구멍의 상부 및 내부에 고착되는 것을 방지하는 역할을 완수한다.
본 실시의 제 1 형태에서 사용되는 금속박의 두께는 바람직하게는 0.05 ∼ 0.5 ㎜, 보다 바람직하게는 0.05 ∼ 0.3 ㎜ 이다. 금속박의 두께가 0.05 ㎜ 이상에서는, 제조시나 구멍 형성 가공시의 핸들링성이 향상되는 경향이 있다. 한편, 금속박의 두께가 0.5 ㎜ 이하이면, 절삭 가공시에 발생하는 절삭 부스러기의 배출이 용이해진다.
또, 금속박의 금속종으로는 알루미늄이 바람직하고, 알루미늄박의 재질로는, 순도 95 ％ 이상의 알루미늄이 바람직하다. 구체적으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, JIS-H4160 에 규정되는, 5052, 3004, 3003, 1N30, 1N99, 1050, 1070, 1085, 1100, 8021 등이 예시된다. 금속박에 고순도의 알루미늄박을 사용함으로써, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 알루미늄박에 포함되는 불순물에 의한 드릴의 결손이나 국소적인 마모 등을 저감시키고, 드릴에 대한 절삭 부하를 저감할 수 있다.
본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트는, 수지 시트 및 금속박을 포함하는 경우, 상기 금속박과 상기 수지 시트 사이에 접착층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 접착층이 수지 피막인 것이 보다 바람직하다.
본 실시의 제 1 형태에 있어서, 수지 시트 및 금속박을 포함하는 복수층을 형성하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 금속박의 적어도 편면에 수지 시트를 직접 형성하는 방법이나, 미리 제조한 수지 시트와 금속박을 라미네이트법 등으로 첩합하는 방법 등을 들 수 있다. 그 때에, 지지체로서 미리 접착층을 형성한 금속박을 사용함으로써, 수지 시트와 금속박을 적층 일체화시키는 방법 등을 들 수 있다.
수지 시트와 금속박을 적층 일체화시키기 위해 미리 접착층을 형성하는 금속박에 대해, 두께 0.001 ∼ 0.5 ㎜ 의 수지 피막이 형성되어 있는 금속박을 사용하면, 금속박과 수지 시트의 밀착성이 올라가는 점에서 바람직하다. 수지 피막에 사용되는 수지는 특별히 한정되지 않고, 열가소성 수지, 열경화성 수지 중 어느 것이어도 되고, 이들을 병용해도 된다. 열가소성 수지로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 우레탄계 중합체, 아크릴계 중합체, 아세트산비닐계 중합체, 염화비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체 및 그들의 공중합체를 들 수 있다. 열경화성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 열경화성 폴리이미드, 시아네이트 수지 등의 수지를 들 수 있다. 적합하게는, 에폭시 수지, 폴리에스테르계 수지를 들 수 있다. 또, 본 실시의 제 1 형태에서 사용하는 금속박으로는, 시판되는 금속박에 미리 수지 피막을 공지된 방법으로 코팅한 것을 사용해도 된다.
본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트와 피절삭 가공재 (예를 들어, CFRP) 를 밀착시키기 위해서, 본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트에 있어서, 피절삭 가공재 (예를 들어, CFRP) 와 접하는 수지 시트 표면 혹은 금속박 표면에 점착성을 갖는 층 (점착층) 을 형성하는 것이 바람직하다. 그 점착층의 성분은, 특별히 한정되지 않고, 열가소성 수지, 열경화성 수지 중 어느 것이어도 되며, 이들을 병용해도 된다. 열가소성 수지로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 우레탄계 중합체, 아크릴계 중합체, 아세트산비닐계 중합체, 염화비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체 및 그들의 공중합체를 들 수 있다. 열경화성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 열경화성 폴리이미드, 시아네이트 수지 등의 수지를 들 수 있다. 그 중에서도, 피절삭 가공재 (예를 들어, CFRP) 로의 점착제 잔류가 없고, 상온에서 용이하게 점착할 수 있는 특성이 요구되는 점에서, 아크릴계 점착제가 보다 바람직하다. 또한, 아크릴계 점착제 중에서도, 용제형 아크릴 점착제 및 아크릴 에멀션형 점착제 (수계) 가 적합하게 사용된다. 아크릴계 점착제는, 폴리(메트)아크릴산에스테르와 택키파이어를 주성분으로 하는 조성물이다. 또한, 그 외 필요에 따라, 점착층의 성분에 산화 방지제 등의 열화 방지제, 탄산칼슘, 탤크, 실리카 등의 무기 필러를 첨가할 수 있다.
상기 점착층을 엔트리 시트 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 아니라, 피절삭 가공재 (예를 들어, CFRP) 의 곡률이나 수지 시트 및 엔트리 시트의 구성에 의해 최적인 두께를 적절히 선택할 수 있다.
본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트를 사용할 때, 피절삭 가공재 (예를 들어, CFRP) 가 평면인 것에 한정되지 않고, 곡면인 경우도 있다. 그 때문에, 본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트에는 곡면 추종성이 요구되는 경우도 있다. 본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트는, 곡면 추종성을 부여시키기 위해서, 예를 들어, 수지 시트를 형성하는 수지 조성물 중에 가소제나 유연제를 배합하는 것이 바람직하다. 그 가소제, 유연제의 구체예로는, 프탈산에스테르, 아디프산에스테르, 트리멜리트산에스테르, 폴리에스테르, 인산에스테르, 시트르산에스테르, 에폭시화 식물유, 세바크산에스테르 등이 바람직하다. 그 가소제, 유연제를 배합함으로써, 피절삭 가공재 (예를 들어, CFRP) 곡면에 엔트리 시트를 배치했을 때에, 예를 들어, 수지 시트에 대한 응력이나 변형이 경감됨으로써, 수지 시트의 균열을 억제할 수 있다.
본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트는, 예를 들어, CFRP 의 구멍 형성, 절삭, 절단 등의 절삭 가공에 있어서 사용되는 것으로, 절삭 가공하는 공구 및 방법에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 드릴, 라우터, 프레이즈, 엔드 밀, 사이드 커터 등으로 관통공, 비관통공을 형성하는 구멍 형성 가공이나, 라우터, 파이프 커터, 엔드 밀, 메탈 톱 등으로 CFRP 를 절단하는 가공 등을 들 수 있다. 또, 절삭 공구의 날끝에, 경도를 높여 마모를 억제하기 위해서, 티탄이나 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본 등의 코팅막을 형성하고 있어도 지장없다.
본 실시의 제 1 형태에 있어서, 절삭 가공의 대상은, 섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 를 의도하고 있지만, 섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 에 한정되는 것은 아니다. 본 실시의 제 1 형태에 있어서, 엔트리 시트는, 티탄 합금 등의 난삭 (難削) 금속의 절삭 가공에도 적용할 수 있다. 또한, 상기 절삭 가공되는 대상은, 금속과 섬유 강화 복합재가 접하도록 중첩된 재료인 것이 바람직하다. 본 실시의 제 1 형태에 있어서, 이하의 이유에서, 예를 들어, CFRP 와 티탄 합금을 겹친 재료를 공동 구멍 형성해도 지장없다. CFRP 와 티탄 합금의 최적인 구멍 형성 조건은 크게 상이하다. CFRP 의 구멍 형성은, 고속 회전으로 저속 이송량이 적합하다. 한편, 티탄 합금에서는, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴의 온도 상승을 억제하고, 드릴 날의 마모를 억제하기 위해서, 저속 회전으로 고속 이송량이 적합하다. 특히, 열에 약한 다이아몬드 코트 드릴에 있어서, 이와 같은 구멍 형성 조건이 필요해진다. 상반되는 구멍 형성 조건에 대해, 실제 가공 현장에서는, CFRP 와 티탄 합금의 경계에서 구멍 형성 조건을 바꾸거나, 중용을 취한 동일 조건으로 구멍 형성 가공하고 있다. 혹은, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴의 온도 상승을 방지하기 위해서, 항공기 용도의 티탄 합금의 구멍 형성 가공시에, 냉풍을 쏘이면서, 집진기로 집진하는 대처도 실시되고 있다. 그러나, 본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트를 사용함으로써, 마찰열로 발열하기 쉬운 티탄 합금의 구멍 형성 조건의 제약을 크게 완화할 수 있는 부차 효과가 있다. 또한, 티탄 합금에 한정되지 않고, CFRP 와 알루미늄 합금을 겹친 것을 공동 구멍 형성할 수도 있다. 나아가 또, 티탄 합금이나 알루미늄 합금 단독으로의 구멍 형성, 절삭, 절단 등의 절삭 가공에 사용해도 된다.
본 발명자들은, 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공할 때에, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 사용함으로써, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴의 홈 표면을 포함하여 드릴 표면과 가공 구멍 내의 윤활성이 모두 높아지고, 드릴 날이 절삭하는 탄소 섬유나 난삭 금속 중의 난삭 입자의 배출을 용이화되어, 드릴 날과의 찰과 빈도와 정도를 경감하기 때문에, 드릴 날의 마모가 저감되는 것으로 생각하고 있다. 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 난삭 입자와 드릴 날이 찰과하면, 어브레시브 마모가 일어나기 때문에, 이것을 줄이는 것은, 드릴 날의 마모 저감으로 이어진다. 또한, 이 작용 원리는, 절삭 공구 전반에 통한다. 이 때문에, 특히, 항공기 용도 등의 고강도인 CFRP 의 절삭 가공에 있어서, 본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트는, 현저한 효과를 발현한다. 왜냐하면, 전술한 바와 같이, 예를 들어, 항공기 용도 등의 CFRP 의 드릴 구멍 형성 가공에서는, CFRP 의 탄소 섬유가 조밀하게 존재하기 때문에, 탄소 섬유의 절삭량이 현격히 증가하게 되어, 드릴 날이 마모되기 쉽다. 따라서, 항공기 용도 등의 CFRP 의 드릴 구멍 형성 가공에 있어서, 드릴 날의 마모 저감에 기여하는 본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트는, 지금까지 없는 유효한 해결 수단이 된다. 또한, UD 재 드릴 구멍 형성 가공의 경우에는, 45° 와 225° 에서는 드릴 날은 탄소 섬유의 다발에 파고들어가 도려내는 각도로 진입하기 때문에, 45° 와 225° 근방에서는, 구멍의 내벽에 섬유 좌굴부가 발생하기 쉽다. 본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트는, 윤활성 향상제를 포함하는 경우, 윤활성이 우수하므로, 섬유 좌굴을 억제하고, 또한, 마찰열에 의한 온도 상승도 억제하므로, 매트릭스 수지가 유리 전이점 (온도) 혹은 연화점에 도달하기 어려워져, 탄소 섬유의 단단히 묶인 상태를 유지할 수 있어, 섬유 좌굴을 억제한다. 이 때문에, 본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트는, UD 재 절삭 가공의 경우에도, 각별한 효과를 발현한다.
본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트를 함유시키는 경우, 그 수지 시트의 두께는, 예를 들어, CFRP 의 절삭 가공시의 절단, 절삭 방법, 면적, 체적이나 구멍 형성 가공할 때에 사용하는 드릴 직경이나 CFRP 의 구성, 두께 등에 따라 적절히 선택된다. 상기 수지 시트의 두께는, 0.1 ∼ 20 ㎜ 의 범위인 것이 바람직하고, 0.2 ∼ 10 ㎜ 의 범위가 보다 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 5 ㎜ 의 범위이다. 상기 수지 시트의 두께가 0.1 ㎜ 이상이면, 충분한 절삭 응력 저감이 얻어지고, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴에 대한 부하가 작아져 드릴 파손을 억제할 수 있다. 한편, 상기 수지 시트의 두께가 20 ㎜ 이하이면, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴로의 수지 시트의 휘감음이 감소하고, 수지 시트에 있어서의 균열 발생을 억제할 수 있다. 특히, 수지량이 적당량인 경우, 수지가 절삭분 (切削粉) 의 바인더가 되는 것을 억제할 수 있어, 절삭분이 가공 구멍에 머무르는 것을 저감할 수 있기 때문에, 구멍 내부의 요철이 확대되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 수지 시트의 조성과 두께를 적정화함으로써, 윤활성을 향상시킬 수 있고, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴 홈을 통한 절삭분의 배출을 최적화할 수 있다. 또, 본 발명의 효과를 보다 한층 얻기 위해서는, 수지 시트의 총두께 적절히 제어하는 것이 바람직하고, 얇은 수지 시트를 복수 매 겹쳐 사용하는 것도 가능하다.
본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트를 구성하는 수지 시트층, 금속박, 접착층, 점착층 등의 각 층의 두께는, 다음과 같이 하여 측정한다. 먼저, 크로스 섹션 폴리셔 (닛폰 전자 데이텀 주식회사 제조 CROSS-SECTION POLISHER SM-09010), 또는 울트라 마이크로 톰 (Leica 사 제조 EM UC7) 을 사용하여 엔트리 시트를 엔트리 시트에 대해 수직 방향으로 절단한다. 다음으로, SEM (주사형 전자 현미경, Scanning Electron Microscope, KEYENCE 사 제조 VE-7800) 을 사용하여, 절단면에 대해 수직 방향으로부터 절단면을 관찰하고, 엔트리 시트를 구성하는 각 층의 두께를 측정한다. 그 때, 1 시야에 대해 5 개 지점의 두께를 측정하고, 그 평균값을 각 층의 두께로 한다.
본 실시의 제 1 형태의 엔트리 시트를 사용한 드릴 구멍 형성 가공은, CFRP 를 드릴 구멍 형성 가공할 때에, CFRP 의 구멍 형성 가공하는 최상면에, 그 엔트리 시트의 수지 시트가 드릴 진입면이 되도록 배치하고, 엔트리 시트의 수지 시트의 면으로부터, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 것이 바람직하다.
본 실시의 제 2 형태는, 금속을 절삭 가공할 때에 사용하는 엔트리 시트이다. 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트는, 수지 시트를 포함하는 것이 바람직하다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용할 수 있는, 절삭 가공 대상의 금속은, 일반적으로 구조재로서 사용되고 있는 금속이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그와 같은 금속으로서, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 항공기의 기체 구조용 재료에 사용되는 금속 재료를 들 수 있다. 그 중에서, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 티탄 합금, 저합금망, 스테인리스강, 내열 합금과 같은 강도가 높은 금속이, 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용하는 절삭 가공 대상의 금속으로서 바람직하다. 이것은, 강도가 높은 금속일수록 절삭 공구의 수명 연장 효과가 현저해지기 때문이다. 절삭 가공 대상의 금속은, 1 종 단독이어도 되고, 2 종 이상 조합이어도 된다. 또, 상기한 금속 중에서, 티탄 합금이 절삭 대상의 금속으로서 특히 바람직하다. 이것은, 티탄 합금은, 알루미늄 합금에 비해 인장 강도는 2 배나 강하고, 내식, 내열성도 우수한 재료이지만, 경도가 높은 난소재이기 때문에, 종래 기술에서는 절삭 가공 조건이나 절삭 공구의 형상을 특수한 것으로 할 필요가 있지만, 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용하면, 절삭 가공 조건이나 절삭 공구의 형상을 특수한 것으로 하지 않아도 되고, 절삭 공구의 수명도 보다 길게 할 수 있기 때문이다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서, 절삭 가공 대상의 금속은, 섬유 강화 복합재 등의 이종 구조재를 포함하고 있어도 된다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용할 수 있는 절삭 가공 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 관통공, 비관통공을 형성하는 구멍 형성, 절삭, 절단 등을 들 수 있다. 또, 절삭 가공시에 사용할 수 있는 절삭 공구의 종류도 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 드릴, 라우터, 프레이즈, 엔드 밀, 사이드 커터 등을 들 수 있다. 또, 이들 절삭 공구는, 일반적인 재질의 절삭 공구여도 되고, 경도를 높여 마모를 억제할 목적으로 절삭 공구의 날끝에, 티탄이나 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본 등의 코팅막을 형성한 특수한 절삭 공구여도 된다. 이것은, 본 실시의 형태의 엔트리 시트가, 일반적인 재질의 절삭 공구를 사용한 가공, 절삭 공구의 날끝에 티탄이나 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본 등의 코팅막을 형성한 특수한 절삭 공구를 사용한 가공 중 어느 가공에 있어서도, 절삭 공구의 가공 수명을 연장시킬 수 있기 때문이다. 특히, 절삭 공구의 날끝에 티탄이나 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본 등의 코팅막을 형성한 특수한 절삭 공구를 사용한 가공이, 가공 수명의 연장 효과가 현저하기 때문에, 이와 같은 공구를 사용하는 가공에, 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용하는 것이 적합하다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용할 수 있는 구멍 형성 가공에 사용하는 드릴은, 일반적으로 사용되는 것이면, 드릴의 직경, 재질, 형상 및 표면 피막의 유무에 대해, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 드릴의 직경은 1 ㎜φ 이상 10 ㎜φ 이하인 것이 바람직하고, 항공기용 기재의 구멍 형성 가공에 많이 사용되고 있는 2 ㎜φ 이상 7 ㎜φ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 드릴의 재질로는, 경질의 금속 탄화물의 분말을 소결하여 만들어지는 초경합금인 것이 바람직하다. 이와 같은 초경합금으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 탄화텅스텐과 결합제인 코발트를 혼합하여 소결한 금속을 들 수 있다. 이와 같은 초경합금에는, 사용 목적에 따라 재료 특성을 더욱 향상시키기 위해서, 탄화티탄이나 탄화탄탈 등이 첨가되는 경우도 있다. 한편, 드릴의 형상은, 구멍 형성 가공의 조건이나 피가공재의 종류나 형상 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 드릴의 형상으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 드릴의 선단각, 홈의 비틀림각, 절삭날의 수 등을 들 수 있다. 드릴의 표면 피막은, 구멍 형성 가공의 조건이나 피가공재의 종류나 형상 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 바람직한 표면 피막의 종류로는, 다이아몬드 코트, 다이아몬드 라이크 코트, 세라믹스 코트 등을 들 수 있다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 대하여, 이하에 상세하게 설명한다. 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트의 제조 방법은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 수지 조성물을 적절히 융해시켜 액상으로 한 후, 지지체에 도포, 냉각, 고화시켜 수지 조성물층 (수지 시트) 을 형성하고, 그 후, 지지체를 제거 또는 박리하여, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 제조하는 방법을 들 수 있다. 또, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산시켜 액상으로 한 후, 지지체에 도포, 건조, 냉각, 고화시켜, 수지 조성물층을 형성하고, 그 후, 지지체를 제거 또는 박리하여, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 제조하는 방법도 들 수 있다. 그 때, 지지체는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 금속박이나 필름, 금속 롤 등을 적절히 사용할 수 있다. 액상의 수지 조성물층을 지지체 상에 형성하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 수지 조성물을 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 롤법이나 커튼 코트법 등으로 지지체 상에 수지 조성물층 (수지 시트) 을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산하고, 바 코터나 그라비아 롤, 다이 등을 이용하여 도포하는 코팅법 등으로, 지지체 상에 수지 조성물층 (수지 시트) 을 형성하는 방법도 들 수 있다. 한편, 상기한 지지체 상에 수지 조성물층 (수지 시트) 을 형성하는 방법 이외에, 수지 조성물을 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 롤이나 T-다이 압출기 등을 사용하고, 지지체를 사용하지 않고, 원하는 두께의 수지 조성물층으로 형성하여 수지 시트로 하는 방법 등도 사용할 수 있다.
수지 시트를 형성하는 수지 조성물의 성분으로는, 일반적으로 수용성 수지나 비수용성 수지가 사용되지만, 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서도, 수지 시트를 포함하는 경우, 수용성 수지나 비수용성 수지를, 수지 시트를 형성하는 수지 조성물의 성분으로서 사용할 수 있다. 이들 수지는, 윤활성 향상 성분으로서 가공시의 윤활성을 향상시키는 역할이나, 수지 시트 형성 성분으로서 가공성을 향상시키는 역할이 있다. 그 중에서도, 수용성 수지는, 수지가 갖는 윤활성에 의해, 절삭 가공시의 절삭 부스러기의 배출성을 향상시키는 효과가 있다. 또, 수용성 수지를 수지 조성물의 성분으로 한 수지 시트는, 그 표면 경도가 적당한 부드러움이기 때문에, 절삭 공구의 가공 부하를 저감시키는 효과도 있다. 또한, 절삭 가공 후에 가공 구멍에 부착된 수지 성분을 용이하게 제거하는 것도 가능하다. 한편, 비수용성 수지를 수지 조성물의 성분으로서 사용한 수지 시트는, 수용성 수지를 사용한 수지 시트보다, 수지 시트의 표면 경도가 단단하기 때문에, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴의 달라붙음성이 좋아, 설계대로의 위치에 구멍을 형성할 수 있는 특징이 있다. 또, 수지 시트의 강성이 높기 때문에, 핸들링성도 우수하다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트의 수지 조성물의 성분으로서 바람직한 수용성 수지의 하나의 카테고리는, 25 ℃, 1 기압에 있어서, 물 100 g 에 대해, 1 g 이상 용해되는 고분자 화합물이다. 이와 같은 수용성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌옥사이드, 수용성 우레탄, 폴리에테르계 수용성 수지, 수용성 폴리에스테르, 폴리아크릴산 소다, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리알킬렌글리콜류, 폴리알킬렌글리콜의 에스테르류, 폴리알킬렌글리콜의 에테르류, 폴리글리세린모노스테아레이트류, 폴리옥시에틸렌프로필렌 공중합체 및 그들의 유도체를 들 수 있으며, 이들 중 적어도 1 종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에테르계 수용성 수지가, 수지 조성물의 성분으로서 보다 바람직하다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트를 형성하는 수지 조성물의 성분으로서 바람직한 수용성 수지의 또 하나의 카테고리는, 셀룰로오스 유도체이다. 또한, 본 실시의 제 2 형태에 있어서, 「셀룰로오스」 란, 다수의 β-글루코오스가 글리코시드 결합에 의해 결합한 고분자 화합물로서, 셀룰로오스의 글루코오스 고리에 있어서의 2 위치, 3 위치, 6 위치의 탄소 원자에 결합하고 있는 수산기가 무치환인 것을 의미한다. 또, 「셀룰로오스에 포함되는 수산기」 란, 셀룰로오스의 글루코오스 고리에 있어서의 2 위치, 3 위치, 6 위치의 탄소 원자에 결합하고 있는 수산기를 가리킨다. 상기한 셀룰로오스 유도체로는, 예를 들어, 하이드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스를 들 수 있다. 일반적으로, 하이드록시에틸셀룰로오스는, 셀룰로오스 {H-(C6H10O5)n-OH} 에 포함되는 수산기의 수소 원자의 적어도 일부가, [-(CH2-CH2-O)m-H] 에 의해 치환된 화합물 (단, n, m 은 1 이상의 정수) 이며, 그 물에 대한 용해도는, 25 ℃, 1 기압에 있어서 적어도 0.05 g/ℓ 이다. 이와 같은 하이드록시에틸셀룰로오스는, 예를 들어, 셀룰로오스에 에틸렌옥사이드를 부가시켜 합성된다.
한편, 카르복시메틸셀룰로오스는, 셀룰로오스 {H-(C6H10O5)n-OH} 에 포함되는 수산기의 수소 원자의 적어도 일부가, 카르복시메틸기 [-CH2-COOH] 에 의해 치환된 화합물 (단, n 은 1 이상의 정수) 이며, 그 물에 대한 용해도는, 25 ℃, 1 기압에 있어서 적어도 0.05 g/ℓ 이다. 또, 상기 카르복시메틸기 중의 카르복실기의 일부가 나트륨염이어도 된다. 카르복시메틸셀룰로오스는, 예를 들어 셀룰로오스에, 클로로아세트산을 부가시켜 얻을 수 있다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트를 포함하는 경우, 수지 시트를 형성하는 수지 조성물의 성분으로서 사용할 수 있는 비수용성 수지는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 실시의 제 2 형태에 있어서, 비수용성 수지는, 수지 시트 형성 성분, 윤활성 향상 성분 등으로서 사용된다. 수지 시트 형성 성분으로서 사용되는 바람직한 비수용성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 아세트산비닐계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 그들의 공중합체나 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 열경화성 폴리이미드, 시아네이트 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르계 수지를 들 수 있다. 또, 이들 중 적어도 1 종을 선택하여 수지 시트 형성 성분으로서 사용할 수 있다. 한편, 윤활성 향상 성분으로서 사용되는 바람직한 비수용성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 변성 폴리아미드, 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, 폴리에틸렌 왁스 등으로 예시되는 지방족 탄화수소계 화합물；올레인알코올 등으로 예시되는 고급 지방족 알코올；스티렌 단독 중합체 (GPPS), 스티렌-부타디엔 공중합체 (HIPS), 스티렌-(메트)아크릴산 공중합체 (예를 들어, MS 수지) 등으로 예시되는 폴리스티렌계 수지를 들 수 있다. 이들 중, 적어도 1 종을 선택하여 윤활성 향상 성분으로서 사용할 수 있다. 또한, 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서는, 수지 시트 형성 성분과 윤활성 향상 성분을 병용할 수도 있다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트를 포함하는 경우, 수지 시트의 두께는, 절삭 가공 대상이 되는 금속의 종류나 두께, 절삭 가공에 사용하는 절삭 공구의 종류나 절삭 방법, 구멍 형성 가공할 때에 사용하는 드릴 직경 등을 고려하여 적절히 선택된다. 수지 시트의 두께는, 바람직하게는 0.1 ∼ 20 ㎜ 의 범위이고, 보다 바람직하게는 0.2 ∼ 10 ㎜ 의 범위이며, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 5 ㎜ 의 범위이다. 상기 수지 시트의 두께가 0.1 ㎜ 이상이면, 충분한 절삭 응력 저감이 얻어지고, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴에 대한 부하가 작아져, 드릴 파손을 억제할 수 있다. 한편, 상기 수지 시트의 두께가 20 ㎜ 이하이면, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴로의 수지 조성물의 휘감음이 감소하고, 수지 시트에 있어서의 균열 발생을 억제할 수 있다. 특히, 목적으로 하는 절삭 가공에 있어서, 수지 시트의 두께를 적정화하면, 수지 조성물이 절삭분의 바인더의 역할을 하는 것을 억제할 수 있고, 절삭분이 가공 지점에 머무르는 것을 저감할 수 있기 때문에, 가공 지점 주변의 온도 상승을 억제할 수 있고, 절삭 가공 대상인 금속의 용착을 억제할 수 있다. 즉, 절삭 가공 대상이나 절삭 방법에 따라, 수지 시트의 구성이나 수지 조성물의 성분, 수지 시트의 두께를 적정화함으로써, 윤활성과, 가공 홈을 통한 절삭분의 배출을 최적화할 수 있다. 이상과 같이, 본 실시의 형태에 있어서는, 수지 시트의 총두께를 적절히 제어하는 것이 바람직하고, 얇은 수지 시트를 복수 매 겹쳐 사용할 수도 있다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트를 포함하는 경우, 수지 시트는, 단층의 수지 조성물층으로 이루어지는 구조여도 되고, 복수층의 수지 조성물층으로 이루어지는 구조여도 되지만, 특성 및 작업성 향상의 이유에서, 2 종류 이상의 수지 조성물층을 적층시킨 층상 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서, 수지 조성물층의 조합은, 특별히 한정되지 않지만, 절삭 가공시의 윤활성을 향상시키는 역할이 있는 수용성 수지나 윤활성 향상 성분으로서의 비수용성 수지로 이루어지는 수지 조성층과, 위치 정밀도를 향상시키는 역할이나 강성을 향상시키는 역할이 있는 수지 시트 성분으로서의 비수용성 수지로 이루어지는 수지 조성물층을, 적절히 조합하는 것이, 높은 가공 정밀도, 긴 가공 수명, 양호한 핸들링성의 점에서 바람직하다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서, 복수의 수지 조성물층을 적층시킨 층상 구조를 포함하는 수지 시트를 제조하는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 미리 제조한 단층 또는 복수층의 수지 조성물층으로 이루어지는 수지 시트의 적어도 편면에, 또한 수지 조성물층을 직접 형성하는 방법을 들 수 있다. 수지 시트의 편면에 수지 조성물층을 형성하는 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 수지 조성물을 적절히 융해시켜 액상으로 한 후, 지지체로서의 수지 시트 상에, 액상으로 한 수지 조성물을 도포, 냉각, 고화시켜 수지 조성물층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산시켜 액상으로 한 후, 지지체로서의 수지 시트 상에, 액상으로 한 수지 조성물을 도포, 건조, 냉각, 고화시켜, 수지 조성물층을 형성하는 방법도 들 수 있다. 액상의 수지 조성물층을 지지체로서의 수지 시트 상에 형성하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산하고, 바 코터나 그라비아 롤, 다이 등을 이용하여 도포하는 코팅법 등으로 수지 조성물층을 형성하는 방법이나, 수지 조성물을 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 롤법이나 커튼 코트법 등으로 수지 조성물층을 형성하는 방법을 들 수 있다.
복수의 수지 조성물층을 적층시킨 층상 구조를 포함하는 수지 시트를 제조하는 다른 방법으로서, 단층 또는 복수층의 수지 조성물층으로 이루어지는 수지 시트를 복수 매 겹쳐, 수지를 사용하여 첩합하는 방법이나 열에 의한 라미네이트법으로 첩합하는 방법 등도 사용할 수 있다. 수지를 사용하여 첩합하는 방법이나 열에 의한 라미네이트법은, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트를 포함하는 경우, 수지 시트는, 필요에 따라 첨가제를 배합할 수 있다. 첨가제의 종류는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 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, 가소제, 유연제, 열 안정화제, 착색제를 사용할 수 있다.
이 중에서, 고체 윤활제는, 엔트리 시트의 윤활성을 향상시키고, 절삭 공구의 가공 수명을 늘리는 효과가 있으므로, 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트는 고체 윤활제를 포함하는 것이 바람직하다. 고체 윤활제의 종류는, 윤활성을 갖는 고체이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 흑연, 2황화몰리브덴, 2황화텅스텐, 몰리브덴 화합물, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리이미드 등이 바람직하다. 그 중에서, 흑연이 적당한 경도를 갖는 것이 바람직하고, 천연 흑연, 인조 흑연, 활성탄, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 콜로이드 흑연, 열 분해 흑연, 팽창화 흑연, 인변상 흑연을 바람직하게 사용할 수 있다. 그 중에서도, 인편상 (鱗片狀) 흑연은, 그 형상이나 입경에 의해 효과적으로 마모 저감의 향상을 도모할 수 있으므로 특히 바람직하다. 이들 흑연은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 있어서, 고체 윤활제를 수지 조성물과 조합하여 사용하는 효과는, 다음과 같이 설명할 수 있다. 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공에 있어서, 수지 조성물 및 고체 윤활제는, 드릴의 표면이나 홈, 및 피절삭 가공재의 가공 구멍의 측면에 부착됨으로써 윤활성을 나타낸다. 그 때, 고체 윤활제는, 수지 조성물에 비해, 온도 변화에 수반하는 체적 및 경도의 변화가 작기 때문에, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴이나 가공 지점의 온도가 상승해도, 일정한 체적 및 경도를 유지할 수 있다. 즉, 고체 윤활제는, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴과 피절삭 가공재 사이에 상재 (常在) 하여 윤활성을 높이고, 베어링과 같은 효과를 나타낼 수 있으므로, 드릴의 마모를 억제하는 효과가 있다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 사용할 수 있는 고체 윤활제 중에서 흑연이 바람직한 이유에 대하여 서술한다. 상기한 고체 윤활제의 경도가 작으면, 베어링 효과가 부족하고, 윤활성이 저하되어 버리는 경우가 있다. 한편, 고체 윤활제의 경도가 크면, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴 선단의 마모 촉진이나 드릴 선단의 결손 등의 문제가 발생할 가능성이 있다. 이 때문에, 고체 윤활제로는, 적당한 경도를 갖는 흑연이 바람직하다.
고체 윤활제의 사용량은, 수지 조성물 100 중량부에 대해, 합계로 5 중량부 ∼ 200 중량부 사용하는 것이 바람직하고, 10 중량부 ∼ 100 중량부 사용하는 것이 보다 바람직하며, 20 중량부 ∼ 100 중량부 사용하는 것이 특히 바람직하다. 고체 윤활제의 사용량이 5 중량부 이상인 경우, 고체 윤활제에 의한 윤활 효과가 충분히 발휘된다. 한편, 고체 윤활제의 사용량이 200 중량부 이하인 경우에는, 경제적 합리성이 있으며, 제조상 유리하다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용할 때, 피절삭 가공재인 금속은 평면인 것에 한정되지 않고, 곡면인 경우도 있다. 그 때문에, 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에는 곡면 추종성 (유연성) 이 요구되는 경우도 있다. 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트는, 곡면 추종성을 부여할 목적으로, 예를 들어, 수지 시트를 형성하는 수지 조성물 중에 필요에 따라 가소제나 유연제를 배합하는 것이 바람직하다. 가소제나 유연제로는, 프탈산에스테르, 아디프산에스테르, 트리멜리트산에스테르, 폴리에스테르, 인산에스테르, 시트르산에스테르, 에폭시화 식물유, 세바크산에스테르 등이 바람직하다. 이들 가소제, 유연제를 배합함으로써, 금속 곡면에 엔트리 시트를 배치했을 때, 수지 시트에 대한 응력이나 변형이 경감되고, 수지 시트의 균열을 억제할 수 있다.
본 실시의 제 2 형태 엔트리 시트는, 금속을 포함하는 것이 바람직하고, 그 금속은 금속박인 것이 보다 바람직하다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트는, 수지 시트 및 금속박을 포함하는 경우, 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 것이 보다 바람직하다. 이것은, 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비한 엔트리 시트를 사용하면, 금속박의 강성에 의해, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴의 구심성이 향상되고, 설계대로의 위치에 구멍을 형성할 수 있기 때문이다. 또, 절삭 가공 대상인 금속과 수지 시트 사이에 금속박을 배치함으로써, 열 용융한 수지 시트를 형성하는 수지 조성물이 가공 구멍의 상부 및 내부에 고착되는 것을 방지하는 효과도 있다. 그 중에서도, 수지 시트의 양면에 금속박을 구비한 3 층 구조의 엔트리 시트가, 수지 시트의 윤활성을 충분히 발휘할 수 있기 때문에, 특히 바람직하다. 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴의 진입면의 최표층에 금속박이 배치되어 있으면, 금속을 절삭 가공할 때, 금속의 절삭 부스러기가 드릴에 휘감기고, 회전하는 절삭 부스러기에 의해 수지 시트가 도려내어지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 윤활성을 충분히 발휘할 수 있어, 드릴의 마모 저감 효과가 향상된다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 사용할 수 있는 금속박의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.05 ∼ 0.5 ㎜ 가 바람직하고, 0.05 ∼ 0.3 ㎜ 가 보다 바람직하다. 금속박의 두께가 0.05 ㎜ 이상인 경우, 엔트리 시트 제조시나 구멍 형성 가공시의 핸들링성이 향상되는 경향이 있다. 한편, 금속박의 두께가 0.5 ㎜ 이하이면, 절삭 가공시에 발생하는 절삭 부스러기의 배출이 용이해진다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트에 사용할 수 있는 금속박의 종류는, 특별히 한정되지 않지만, 알루미늄박이 바람직하다. 이것은, 금속박으로서 알루미늄박을 사용한 경우, 알루미늄박은 피절삭 가공재인 금속과 비교하여, 적당한 부드러움을 갖기 때문에, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 회전하여 드릴이 침입해 올 때에, 드릴의 심 흔들림을 억제하는 효과가 있고, 그 결과, 설정 좌표에 대해 정확한 구멍을 형성할 수 있기 때문이다. 또, 회전한 드릴의 심 흔들림을 억제함으로써, 드릴의 이동 거리나 피절삭 가공재와의 접촉 면적이 작아짐으로써, 드릴의 마모를 저감하는 효과도 있다.
금속박으로서 알루미늄박을 사용하는 경우의 알루미늄 순도는 특별히 한정되지 않지만, 순도 95 ％ 이상인 것이 바람직하다. 이것은, 금속박에 고순도의 알루미늄박을 사용함으로써, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 알루미늄박에 포함되는 불순물에 의한 드릴의 결손이나 국소적인 마모 등을 저감시키고, 드릴에 대한 절삭 부하를 저감할 수 있기 때문이다. 이와 같은 알루미늄박으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, JIS-H4160 에 규정되는, 5052, 3004, 3003, 1N30, 1N99, 1050, 1070, 1085, 1100, 8021 등을 들 수 있다.
본 실시의 제 2 형태에 있어서, 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 엔트리 시트를 제조하는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 금속박의 적어도 편면에 단층 또는 복수층의 수지 조성물층을 직접 형성하는 방법이나, 미리 제조한 수지 시트와 금속박을 열에 의한 라미네이트법 등으로 첩합하는 방법을 들 수 있다. 금속박의 적어도 편면에 단층 또는 복수층의 수지 조성물층을 직접 형성하는 방법은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 수지 조성물을 적절히 융해시켜 액상으로 한 후, 지지체로서의 금속박 상에, 액상으로 한 수지 조성물을 1 회 또는 복수 회, 도포, 냉각, 고화시켜 단층 또는 복수층의 수지 조성물층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산시켜 액상으로 한 후, 지지체로서의 금속박 상에, 액상으로 한 수지 조성물을 1 회 또는 복수 회, 도포, 건조, 냉각, 고화시켜, 단층 또는 복수층의 수지 조성물층을 형성하는 방법도 들 수 있다. 액상의 수지 조성물층을 지지체로서의 금속박 상에 형성하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산하고, 바 코터나 그라비아 롤, 다이 등을 이용하여 도포하는 코팅법 등으로 수지 조성물층을 형성하는 방법이나, 수지 조성물을 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 롤법이나 커튼 코트법 등으로 수지 조성물층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 한편, 수지 시트와 금속박을 열에 의한 라미네이트법으로 첩합하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 제조할 때, 금속박과 수지 시트 사이에 접착층을 형성해도 된다. 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트는, 금속박과 수지 시트 사이에 접착층을 형성하는 것이, 금속박과 수지 시트의 밀착성을 양호하게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 본 명세서에서는, 금속박과 수지 시트의 밀착성을 양호하게 하기 위해서 사용하는 화합물의 층을 접착층이라고 정의한다. 접착층에 사용할 수 있는 수지는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 열가소성 수지, 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 또, 이들을 병용해도 된다. 바람직한 열가소성 수지로는 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 아세트산비닐계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 그들의 공중합체를 들 수 있다. 또, 바람직한 열경화성 수지로는, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 열경화성 폴리이미드, 시아네이트 수지를 들 수 있다. 그 중에서도, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지가 보다 바람직하다. 접착층의 두께로는, 0.001 ∼ 0.5 ㎜ 가 바람직하다. 이것은, 금속박과 수지 시트의 밀착성을 양호하게 하는 데에, 이 범위에서 충분한 접착 효과가 얻어지기 때문이다. 또, 접착층을 형성하는 방법도 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기한 수지를 용매에 용해 혹은 분산하고, 바 코터나 그라비아 롤, 다이 등을 이용하여 도포하는 코팅법 등으로 접착층을 형성하는 방법이나, 상기한 수지를 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 롤법이나 커튼 코트법 등으로 접착층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또, 본 실시의 제 2 형태에 사용하는 금속박으로서, 금속박에 접착층이 코팅된 시판품을 사용해도 지장없다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용한 절삭 가공 방법에 있어서, 엔트리 시트와 피절삭 가공재인 금속을 밀착시키는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 엔트리 시트와 피절삭 가공재인 금속을 클립이나 지그로 물리적으로 고정시키는 방법, 피절삭 가공재인 금속과 접하는 수지 시트 표면 또는 금속박 표면에 점착성을 갖는 화합물의 층 (점착층) 을 형성한 엔트리 시트를 사용하는 방법을 들 수 있다. 또한, 본 명세서에서는, 피절삭 가공재의 금속과 엔트리 시트를 고정시키기 위해서 사용하는 점착성을 갖는 화합물의 층을 점착층이라고 정의한다. 그 중에서도, 피절삭 가공재인 금속과 접하는 수지 시트 표면 또는 금속박 표면에 점착층을 형성한 엔트리 시트를 사용하는 것이, 지그 등에 의한 고정의 필요가 없기 때문에 바람직하다. 따라서, 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트는, 피절삭 가공재인 금속과 접하는 수지 시트 표면 또는 금속박 표면에 점착층을 형성한 것이 바람직하다. 점착층의 성분은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 열가소성 수지, 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 또, 이들을 병용해도 된다. 바람직한 열가소성 수지로는 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 아세트산비닐계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 그들의 공중합체를 들 수 있다. 바람직한 열경화성 수지로는, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 열경화성 폴리이미드, 시아네이트 수지를 들 수 있다. 그 중에서도, 피절삭 가공재인 금속으로의 점착제 잔류가 없고, 상온에서 용이하게 점착할 수 있는 특성이 있는 점에서, 아크릴계 점착제가 보다 바람직하다. 또한, 아크릴계 점착제 중에서도, 용제형 아크릴 점착제 및 아크릴 에멀션형 점착제 (수계) 가 특히 바람직하다. 여기서, 본 명세서에 있어서의 아크릴계 점착제는, 특별히 언급이 없는 한, 폴리(메트)아크릴산에스테르와 택키파이어를 주성분으로 하는 조성물을 가리킨다. 또한, 필요에 따라, 점착층의 성분에 산화 방지제 등의 열화 방지제, 탄산칼슘, 탤크, 실리카 등의 무기 필러를 첨가할 수도 있다.
점착층을 엔트리 시트 표면에 형성하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 롤법이나 커튼 코트법, 스프레이 분출법 등으로 형성하는 방법, 롤이나 T-다이 압출기 등을 사용하여 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 그 점착층의 두께는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 금속의 곡률이나 수지 시트 및 엔트리 시트의 구성에 의해 최적인 두께를 적절히 선택할 수 있다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 구성하는 수지 시트층, 금속박, 접착층, 점착층 등의 각 층의 두께는, 다음과 같이 하여 측정한다. 먼저, 크로스 섹션 폴리셔 (닛폰 전자 데이텀 주식회사 제조 CROSS-SECTION POLISHER SM-09010), 또는 울트라 마이크로 톰 (Leica 사 제조 EM UC7) 을 사용하여, 엔트리 시트를 엔트리 시트에 대해 수직 방향으로부터 절단한다. 다음으로, SEM (주사형 전자 현미경, Scanning Electron Microscope, KEYENCE 사 제조 VE-7800) 을 사용하여, 절단면에 대해 수직 방향으로부터 절단면을 관찰하고, 엔트리 시트를 구성하는 각 층의 두께를 측정한다. 그 때, 1 시야에 대해 5 개 지점의 두께를 측정하고, 그 평균값을 각 층의 두께로 한다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용할 수 있는 절삭 가공 대상은 금속에만 한정되는 것이 아니라, 금속과 섬유 강화 복합재가 접하도록 중첩된 재료여도 된다. 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트는, 예를 들어, 금속과 CFRP 등의 섬유 강화 복합 재료가 접하도록 중첩된 재료의 공동 구멍 형성 가공에도 적용할 수 있다. 중첩하는 양태로는, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 금속과 섬유 강화 복합재를 지그를 사용하여 중첩하여 고정시키는 방법이나, 금속과 섬유 강화 복합재를 접착층을 개재하여 중첩하여 고정시키는 방법 등을 들 수 있다. 일반적으로, 예를 들어, 티탄 합금과 CFRP 의 최적인 구멍 형성 조건은 크게 상이한 것이 알려져 있다. 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 티탄 합금의 구멍 형성에서는, 드릴의 온도 상승을 억제하고, 드릴 날의 마모를 억제하기 위해서, 저속 회전으로 고속 이송량이 적합하다. 특히, 열에 약한 다이아몬드 코트 드릴에 있어서, 이와 같은 구멍 형성 조건이 필요해지고 있다. 한편, CFRP 의 구멍 형성은, 고속 회전으로 저속 이송량이 적합하다. 이와 같은, 상반되는 구멍 형성 조건에 대해, 실제 가공 현장에서는, 티탄 합금과 CFRP 의 경계에서 구멍 형성 조건을 바꾸거나, 중용을 취한 동일 조건으로 구멍 형성 가공하고 있다. 또, 드릴의 온도 상승을 방지하기 위해서, 항공기 용도의 티탄 합금의 구멍 형성 가공시에, 절삭유를 뿌리면서 가공하는 방법도 채용된다. 그 중에서, 특히, 탄소 섬유에 매트릭스 수지를 함침시킨 프리프레그를 1 매 또는 2 매 이상 적층하고, 가열 성형 또는 가열 가압 성형하여 제조되는 CFRP 와 같은 탄소 섬유 복합 재료를, 마모가 진행된 드릴로 가공하는 경우, 탄소 섬유를 눌러 자르는 상태로 절삭하게 되기 때문에, 적층된 프리프레그 사이의 층간 박리가 발생하기 쉬워져, 결과적으로 드릴이 관통하는 출구부에 탄소 섬유의 보풀 형성이 발생하기 쉬워지는 결점이 있다. 그러나, 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용함으로써, 예를 들어, 금속의 절삭 가공시의 드릴 마모가 억제됨으로써, 드릴 마모에 의해 가공 구멍의 품질에 영향을 끼치기 쉬운 탄소 섬유 복합 재료의 절삭 가공의 제약을 크게 완화할 수 있는 효과가 있다.
본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 사용한 절삭 가공 방법은, 절삭 가공시의 절삭 공구 진입면에, 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트를 배치하여 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 그 때, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 사용하는 경우에는, 절삭 가공하는 최표면에, 그 엔트리 시트의 수지 시트면이 절삭 공구 진입면이 되도록 배치하고, 엔트리 시트의 수지 시트면으로부터 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 또, 금속과 섬유 강화 복합재를 공동 구멍 형성 가공할 때에는, 금속과 섬유 강화 복합재를 겹친 상태에서의 최표면에, 그 엔트리 시트의 수지 시트면이 절삭 공구 진입면이 되도록 배치하고, 엔트리 시트의 수지 시트면으로부터 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 한편, 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 엔트리 시트를 사용하는 경우에는, 절삭 가공하는 표면에, 그 엔트리 시트의 금속박의 면이 접하도록 배치하고, 엔트리 시트의 최표면으로부터 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 또, 금속과 섬유 강화 복합재를 공동 구멍 형성 가공할 때에는, 금속과 섬유 강화 복합재를 겹친 상태에서의 최표면에, 그 엔트리 시트의 금속박의 면이 접하도록 배치하고, 엔트리 시트의 최표면으로부터 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 섬유 강화 복합재 및/또는 금속의 절삭 가공을 실시할 때, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 절삭 가공하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명자들은, 예를 들어, 드릴을 사용한 구멍 형성 가공에 대해 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 사용하는 효과에 대해, 다음과 같이 생각하고 있다. 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 사용함으로써, 드릴의 홈 표면을 포함한 드릴 표면과 가공 구멍 내의 윤활성이 모두 높아져, 드릴 날이 절삭하는 난삭 금속 중의 난삭 입자의 배출이 용이화되고, 드릴 날과의 찰과 빈도와 정도를 경감할 수 있기 때문에, 결과적으로 드릴 날의 마모가 저감되는 것으로 생각하고 있다. 즉, 난삭 입자와 드릴 날이 찰과하면, 어브레시브 마모가 일어나기 때문에, 이것을 줄이는 것은 드릴 날의 마모 저감으로 이어진다. 또한, 이 작용 원리는, 절삭 공구 전반에 통한다. 이 때문에, 특히, 항공기 용도 등의 고강도인 금속의 절삭 가공에 있어서, 본 실시의 제 2 형태는 현저한 효과를 발현한다. 왜냐하면, 항공기 용도 등의 금속에서는, 강도를 올리기 위해서 보다 경도가 높은 금속이 함유되는 경향이 있어, 이와 같은 금속의 절삭 가공에 있어서, 절삭 공구의 마모 저감에 기여하는 본 실시의 제 2 형태의 엔트리 시트는 지금까지 없는 유효한 해결 수단이 된다.
본 실시의 제 3 형태는, 상기 서술한 엔트리 시트를 사용하여 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 방법이다.
본 실시의 제 3 형태는, 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공할 때, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 절삭 가공 대상인 금속은, 일반적으로 구조재로서 사용되고 있는 금속이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그와 같은 금속으로서, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 항공기의 기체 구조용 재료에 사용되는 금속 재료를 들 수 있다. 그 중에서, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 티탄 합금, 저합금망, 스테인리스강, 내열 합금과 같은, 강도가 높은 금속이, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법을 적용할 수 있는 절삭 가공 대상의 금속으로서 바람직하다. 이것은, 강도가 높은 금속일수록 절삭 가공시의 마찰열에 의한 온도 상승의 정도가 크기 때문에, 버의 발생량이 많아지기 쉽고, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법이 효과적이기 때문이다. 절삭 가공 대상의 금속은, 1 종 단독이어도 되고, 2 종 이상 조합해도 된다. 또, 상기한 금속 중에서, 티탄 합금이, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법을 적용할 수 있는 절삭 가공 대상의 금속으로서 보다 바람직하다. 또한, 티탄 합금 중에서도, 티탄, 알루미늄 및 바나듐으로 이루어지는 보다 강도가 높은 Ti-6Al-4V 가 특히 바람직하다. 티탄 합금은, 알루미늄 합금에 비해 인장 강도는 2 배나 강하고, 내식, 내열성도 우수한 재료이지만, 경도가 높고, 또한 열전도율이 작기 때문에, 마찰열에 의한 온도 상승에 의한 버의 발생량이 극단적으로 많아지기 쉬운 특징이 있다. 이 때문에, 종래의 기술에서는 티탄 합금을 구멍 형성 가공할 때에, 절삭 공구에 큰 부하가 가해지기 때문에, 가공 조건이나 절삭 공구의 형상 등을 개량할 필요가 있지만, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에서는, 가공 조건이나 절삭 공구의 형상을 연구하지 않아도, 절삭 가공할 수 있다.
본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법을 적용할 수 있는 절삭 가공 대상은 금속에만 한정되는 것이 아니라, 섬유 강화 복합재여도 되고, 금속과 섬유 강화 복합재를 조합한 재료여도 되며, 금속과 섬유 강화 복합재가 접하도록 중첩된 재료여도 된다. 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법은, 예를 들어, 금속과 CFRP 등의 탄소 섬유 복합 재료가 접하도록 중첩된 재료의 공동 구멍 형성 가공에도 적용할 수 있다. 중첩하는 양태로는, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 금속과 섬유 강화 복합재를 지그를 사용하여 중첩하여 고정시키는 방법이나, 금속과 섬유 강화 복합재를 접착층을 개재하여 중첩하여 고정시키는 방법 등을 들 수 있다. 일반적으로, 예를 들어, 티탄 합금과 CFRP 의 최적인 구멍 형성 조건은 크게 상이한 것이 알려져 있다. 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 티탄 합금의 구멍 형성에서는, 드릴의 온도 상승을 억제하고, 드릴 날의 마모를 억제하기 위해서, 저속 회전으로 고속 이송량이 적합하다. 특히, 열에 약한 다이아몬드 코트 드릴에 있어서, 이와 같은 구멍 형성 조건이 필요해지고 있다. 한편, CFRP 의 구멍 형성은, 고속 회전으로 저속 이송량이 적합하다. 이와 같은, 상반되는 구멍 형성 조건에 대해, 실제 가공 현장에서는, 티탄 합금과 CFRP 의 경계에서 구멍 형성 조건을 바꾸거나, 중용을 취한 동일 조건으로 구멍 형성 가공하고 있다. 또, 드릴의 온도 상승을 방지하기 위해서, 항공기 용도의 티탄 합금의 구멍 형성 가공시에, 절삭유를 뿌리면서 가공하는 방법도 채용된다. 그 중에서, 특히, 탄소 섬유에 매트릭스 수지를 함침시킨 프리프레그를 1 매 또는 2 매 이상 적층하고, 가열 성형 또는 가열 가압 성형하여 제조되는 CFRP 와 같은 탄소 섬유 복합 재료를 마모가 진행된 드릴로 가공하는 경우, 탄소 섬유를 눌러 자르는 상태로 절삭하게 되기 때문에, 적층된 프리프레그 사이의 층간 박리가 발생하기 쉬워져, 결과적으로 드릴이 관통하는 출구부에 탄소 섬유의 보풀 형성이 발생하기 쉬워지는 결점이 있다. 그러나, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법을 이용함으로써, 금속 절삭시의 가공 지점 및/절삭 공구의 온도 상승이 저감되기 때문에, 금속 유래의 버의 양이 감소하고, 또, 드릴에 대한 부하가 저감되고, 드릴 마모가 억제됨으로써, 드릴 마모에 의해 가공 구멍의 품질에 영향을 끼치기 쉬운 탄소 섬유 복합 재료의 절삭 가공의 제약을 크게 완화할 수 있는 효과가 있다.
본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에 있어서, 상기 절삭 가공되는 대상이, 금속과 섬유 강화 복합재가 접하도록 중첩된 재료이고, 섬유 강화 복합재가 금속보다 절삭 공구 진입측이 되도록 배치하여 절삭 가공하는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우에 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법의 효과가 보다 현저하게 발현한다.
본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법을 적용할 수 있는 절삭 가공의 종류는 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 관통공, 비관통공을 형성하는 구멍 형성, 절삭, 절단 등을 들 수 있다. 또, 절삭 가공시에 사용할 수 있는 절삭 공구의 종류도 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 드릴, 라우터, 프레이즈, 엔드 밀, 사이드 커터 등을 들 수 있다. 또, 이들 절삭 공구는, 일반적인 재질의 절삭 공구여도 되고, 경도를 높여 마모를 억제할 목적으로 절삭 공구의 날끝에, 티탄이나 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본 등의 코팅막을 형성한 특수한 절삭 공구여도 된다. 이것은, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법이, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공하는 경우, 일반적인 재질의 절삭 공구를 사용한 가공, 절삭 공구의 날끝에 티탄이나 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본 등의 코팅막을 형성한 특수한 절삭 공구를 사용한 가공 중 어느 가공에 있어서도, 가스 냉가공에 의한 버의 저감 효과가 있기 때문이다.
본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법을 이용한 구멍 형성 가공에 사용할 수 있는 드릴은, 일반적으로 사용되는 것이면, 드릴의 직경, 재질, 형상 및 표면 피막의 유무에 대해, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 드릴의 직경은 1 ㎜φ 이상 10 ㎜φ 이하인 것이 바람직하고, 항공기용 기재의 구멍 형성 가공에 많이 사용되고 있는 2 ㎜φ 이상 7 ㎜φ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 드릴의 재질로는, 경질의 금속 탄화물의 분말을 소결하여 만들어지는 초경합금인 것이 바람직하다. 이와 같은 초경합금으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 탄화텅스텐과 결합제인 코발트를 혼합하여 소결한 금속을 들 수 있다. 이와 같은 초경합금에는, 사용 목적에 따라 재료 특성을 더욱 향상시키기 위해서, 탄화티탄이나 탄화탄탈 등이 첨가되는 경우도 있다. 한편, 드릴의 형상은, 구멍 형성 가공의 조건이나 피가공재의 종류나 형상 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 드릴의 형상으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 드릴의 선단각, 홈의 비틀림각, 절삭날의 수 등을 들 수 있다. 드릴의 표면 피막은, 구멍 형성 가공의 조건이나 피가공재의 종류나 형상 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 바람직한 표면 피막의 종류로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 다이아몬드 코트, 다이아몬드 라이크 코트, 세라믹스 코트 등을 들 수 있다.
본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에 있어서, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공하는 경우에 대하여, 이하에 상세하게 설명한다. 본 실시의 제 3 형태에 있어서, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키는 방법은, 가스를 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 가스를 공급할 수 있는 방법이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 압축한 가스를 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 방법, 절삭 가공 지점/또는 절삭 공구 부근의 가스를 흡인함으로써, 주위로부터 가스를 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 방법이, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에 있어서 사용할 수 있다. 그 중에서, 압축한 가스를 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 방법이 간편하고 적합하다.
또, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 가스를 공급하기 위한 장치도 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 압축한 가스를 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 장치로는, 압축비 1.1 미만까지 승압하는 송풍기인 팬, 압축비 1.1 이상 2.0 미만까지 승압하는 송풍기인 블로어, 압축비 2.0 이상까지 승압하는 압축기인 컴프레서를 바람직한 장치로서 들 수 있다. 그 중에서도, 안정된 온도 및 양의 가스를 공급할 수 있는 점에서, 컴프레서가 특히 바람직하다. 즉, 본 실시의 제 3 형태에 있어서, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키는 바람직한 방법은, 상기한 팬, 블로어, 컴프레서를 사용하여, 절삭 가공 지점 및/또는, 절삭 공구에 가스를 공급하는 방법이다. 그 중에서도, 컴프레서를 사용하여, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 가스를 공급하는 방법이 특히 바람직한 방법이다.
절삭 가공 지점/또는 절삭 공구 부근의 가스를 흡인하기 위한 장치도, 특별히 한정되는 것이 아니라, 공업적으로 사용되는 감압 장치이면, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에 사용할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에서는, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 대해, 소정 온도의 가스를, 소정 가스량을 안정적으로 공급할 수 있는 방법이 바람직하지만, 그 때, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 대해, 국소적으로 가스를 공급하는 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 방법으로서, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 가스를 공급하는 장치의 가스 출구에 노즐을 장착시켜 실시하는 방법을 들 수 있다. 이 때, 노즐 선단의 단면적은, 7 ㎟ ∼ 2000 ㎟ 가 바람직하고, 20 ㎟ ∼ 1000 ㎟ 가 보다 바람직하며, 20 ㎟ ∼ 600 ㎟ 가 특히 바람직하다. 노즐 선단의 단면적이 7 ㎟ 이상인 경우, 공급 가능한 가스량이 충분하기 때문에, 또는, 가스에 의해 적절한 범위를 냉각시킬 수 있기 때문에, 본 실시의 제 3 형태의 냉각 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 한편, 노즐 선단의 단면적이 2000 ㎟ 이하인 경우, 가스에 의해 냉각시킬 수 있는 범위가 지나치게 넓어지지 않아, 국소적인 냉각이 가능해져, 본 실시의 제 3 형태의 냉각 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서, 가스를 공급하는 장치의 가스 출구란, 장치 본체의 가스 출구뿐만 아니라, 절삭 가공 지점 부근까지 연장한, 배관이나 호스류의 가스 출구도 포함한다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 가스를 공급할 때의, 가스를 공급하는 장치의 가스 출구와 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구의 거리는, 특별히 한정되지 않지만, 100 ㎜ ∼ 500 ㎜ 가 바람직하고, 150 ㎜ ∼ 500 ㎜ 가 더욱 바람직하며, 200 ㎜ ∼ 400 ㎜ 가 특히 바람직하다. 가스를 공급하는 장치의 가스 출구와 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구의 거리가 100 ㎜ 이상이면, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴 구멍 형성 가공 중의 절삭 부스러기가 가스를 공급하는 장치의 가스 출구와 접촉되어 버리는 위험을 저감할 수 있다. 한편, 가스를 공급하는 장치의 가스 출구와 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구의 거리가 500 ㎜ 이하이면, 국소적인 냉각을 할 수 있어, 본 실시의 제 3 형태의 냉각 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 가스의 종류는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 공기, 질소, 불활성 가스 등을 사용할 수 있다. 이 중에서, 공기가 실용적이므로 바람직하다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 가스의 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 30 ℃ 이하가 바람직하고, －50 ∼ 30 ℃ 가 보다 바람직하며, －15 ∼ 25 ℃ 가 더욱 바람직하다. 그 가스의 온도가 30 ℃ 이하인 경우, 절삭 가공시의 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구의 온도 상승을 저감하는 효과가 발현하여, 본 실시의 제 3 형태의 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 한편, 그 가스의 온도가 －50 ℃ 이상이면, 극단적인 냉각에 의해 피절삭 가공재나 절삭 공구의 표면에 결로가 발생되어 버리는 것을 억제할 수 있고, 피절삭 가공재가 녹스는 것을 억제할 수 있다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 가스의 양은, 특별히 한정되지 않지만, 5 ∼ 300 ℓ/min 이 바람직하고, 50 ∼ 250 ℓ/min 이 보다 바람직하며, 80 ∼ 200 ℓ/min 이 더욱 바람직하다. 그 가스의 양이 5 ℓ/min 이상인 경우, 절삭 가공시의 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구의 온도 상승을 저감하는 효과가 발현하고, 본 실시의 제 3 형태의 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 한편, 그 가스의 양이 300 ℓ/min 이하이면, 가스의 공급에 대한 응력이 잘 발생하지 않기 때문에, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공의 경우, 드릴의 구심성이 저하되는 것을 억제할 수 있어, 정확한 드릴 구멍 형성 가공이 용이해진다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 가스에 포함되는 수분의 양은 특별히 한정되지 않지만, 20 g/㎥ 이하가 바람직하고, 15 g/㎥ 이하가 더욱 바람직하며, 10 g/㎥ 이하가 특히 바람직하다. 그 가스에 포함되는 수분의 양의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 0.5 g/㎥ 이다. 공급하는 가스에 포함되는 수분의 양이 20 g/㎥ 이하이면, 절삭 가공 후에 피절삭 가공재의 가공 구멍 주변에서의 수분의 잔존량을 저감할 수 있기 때문에, 피절삭 가공재의 녹이나 열화를 억제할 수 있고, 가공 구멍의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 가스에 포함되는 수분의 양을 측정하는 방법은, 일반적인 측정 방법이면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 건습도계를 사용하여 가스의 상대 습도와 온도를 구하고, 노점계 (露点計) 를 사용하여 가스 중의 이슬점 온도 (수분량) 를 측정하는 방법 등을 들 수 있다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 가스에 포함되는 유분의 양은 특별히 한정되지 않지만, 10 ㎎/㎥ 이하가 바람직하고, 8 ㎎/㎥ 이하가 더욱 바람직하며, 5 ㎎/㎥ 이하가 특히 바람직하다. 공급하는 가스에 포함되는 유분의 양이 10 ㎎/㎥ 이하이면, 절삭 가공 후에 피절삭 가공재의 가공 구멍 주변에서의 유분의 잔존량을 저감할 수 있기 때문에, 세정 공정이 불필요해진다. 또, 세정하지 않는 경우에도, 피절삭 가공재가 유분에 의해 침식당하는 것을 억제할 수 있어, 가공 구멍의 품질을 유지할 수 있다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 가스에 포함되는 유분의 양을 측정하는 방법은, 일반적인 측정 방법이면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 파티클 카운터 (미립자 계수기) 를 사용하여, 가스 중의 유분의 미립자수를 측정하는 방법이나, 가스 품질 측정용의 검지관 (유분량) (602SP, 코묘 이화학 공업 제조) 을 사용하여 측정하는 방법 등을 들 수 있다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 절삭 가공하는 재료의 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 대해 가스를 공급하는 방향은, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴의 진입면의 측으로부터 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 대해 가스를 공급해도 되고, 혹은, 드릴의 출구면의 측으로부터 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 대해 가스를 공급해도 된다. 또, 절삭 가공 지점이 피절삭 가공재의 단부이면, 피절삭 가공재의 가로 방향으로부터 가스를 공급해도 된다. 그 중에서, 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 직접 냉각시킬 수 있는 드릴 진입면의 측으로부터 가스를 공급하는 것이, 절삭 가공 지점 주변을 효과적으로 냉각시킬 수 있으므로, 보다 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법은, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구를 냉각시키면서 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 그 때, 상기 엔트리 시트를 병용하여 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 이것은, 가스 냉각에 의한 절삭 가공 지점 주변의 버의 양을 저감할 수 있는 효과 뿐만 아니라, 엔트리 시트를 사용함으로써, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴에 대한 부하를 저감시켜, 드릴의 마모를 억제하는 효과도 얻어지기 때문이다. 이하에, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에 있어서, 적합하게 사용할 수 있는 엔트리 시트에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에 있어서 사용할 수 있는 엔트리 시트는, 상기 서술한 엔트리 시트이다. 예를 들어, 금속박을 포함하는 엔트리 시트, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트, 금속박 및 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 바람직한 엔트리 시트로서 들 수 있다. 그 이유는, 금속박은 공구 선단의 달라붙음성을 향상시키는 작용이 있는 것, 수지 시트는, 구성 성분인 수지 조성물이, 윤활성을 향상시키는 작용이 있는 것에 따른다. 상기한 중에서, 금속박과 수지 시트를 적층한 층상 구조를 포함하는 엔트리 시트가, 공구 선단의 달라붙음성의 향상, 윤활성의 향상이라는 점에서 보다 바람직하다.
절삭 가공시, 엔트리 시트는 절삭 가공하는 재료에 있어서의 절삭 공구의 진입면과 출구면에 배치할 수 있지만, 진입면에 배치하는 것이 보다 바람직하다. 그 때, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 사용하는 경우에는, 절삭 가공하는 최표면에, 그 엔트리 시트의 수지 시트면이 절삭 공구 진입면이 되도록 배치하고, 엔트리 시트의 수지 시트면으로부터 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 또, 금속박을 포함하는 엔트리 시트를 사용하는 경우에는, 절삭 가공하는 최표면에, 그 엔트리 시트의 금속박 면이 절삭 공구 진입면이 되도록 배치하고, 엔트리 시트의 금속박 면으로부터 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 금속과 섬유 강화 복합재를 공동 구멍 형성 가공할 때에는, 금속과 섬유 강화 복합재를 겹친 상태에서의 최표면에, 그 엔트리 시트의 수지 시트면이 절삭 공구 진입면이 되도록 배치하고, 엔트리 시트의 수지 시트면으로부터 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 한편, 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비한 엔트리 시트를 사용하는 경우에는, 절삭 가공하는 표면에, 그 엔트리 시트의 금속박의 면이 접하도록 배치하고, 엔트리 시트의 최표면으로부터 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 또, 금속과 섬유 강화 복합재를 공동 구멍 형성 가공할 때에는, 금속과 섬유 강화 복합재를 겹친 상태에서의 최표면에, 그 엔트리 시트의 금속박의 면이 접하도록 배치하고, 엔트리 시트의 최표면으로부터 절삭 가공을 실시하는 것이 바람직하다.
본 실시의 제 3 형태의 엔트리 시트를 사용한 절삭 가공 방법에 있어서, 엔트리 시트와 피절삭 가공재 (예를 들어, 금속) 를 밀착시키는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 엔트리 시트와 피절삭 가공재 (예를 들어, 금속) 를, 클립이나 지그로 물리적으로 고정시키는 방법, 피절삭 가공재 (예를 들어, 금속) 와 접하는 수지 시트 표면 또는 금속박 표면에 점착성을 갖는 화합물의 층 (점착층) 을 형성한 엔트리 시트를 사용하는 방법을 들 수 있다. 또한, 본 명세서에서는, 피절삭 가공재 (예를 들어, 금속) 와 엔트리 시트를 고정시키기 위해서 사용하는 점착성을 갖는 화합물의 층을 점착층이라고 정의한다. 그 중에서도, 피절삭 가공재 (예를 들어, 금속) 와 접하는 수지 시트 표면 또는 금속박 표면에 점착층을 형성한 엔트리 시트를 사용하는 것이, 지그 등에 의한 고정의 필요가 없기 때문에 바람직하다. 따라서, 본 실시의 제 3 형태에 사용하는 엔트리 시트는, 피절삭 가공재 (예를 들어, 금속) 와 접하는 수지 시트 표면 또는 금속박 표면에 점착층을 형성한 엔트리 시트가 바람직하다. 점착층의 성분은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 열가소성 수지, 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 또, 이들을 병용해도 된다. 바람직한 열가소성 수지로는 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 아세트산비닐계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 그들의 공중합체를 들 수 있다. 바람직한 열경화성 수지로는, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 열경화성 폴리이미드, 시아네이트 수지를 들 수 있다. 그 중에서도, 피절삭 가공재 (예를 들어, 금속) 로의 점착제 잔류가 없고, 상온에서 용이하게 점착할 수 있는 특성이 있는 점에서, 아크릴계 점착제가 보다 바람직하다. 또한, 아크릴계 점착제 중에서도, 용제형 아크릴 점착제 및 아크릴 에멀션형 점착제 (수계) 가 특히 바람직하다. 여기서, 본 명세서에 있어서의 아크릴계 점착제는, 특별히 언급이 없는 한, 폴리(메트)아크릴산에스테르와 택키파이어를 주성분으로 하는 조성물을 가리킨다. 또한, 필요에 따라, 점착층의 성분에 산화 방지제 등의 열화 방지제, 탄산칼슘, 탤크, 실리카 등의 무기 필러를 첨가할 수도 있다.
점착층을 엔트리 시트 표면에 형성하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 롤법이나 커튼 코트법, 스프레이 분출법 등으로 형성하는 방법, 롤이나 T-다이 압출기 등을 사용하여 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 그 점착층의 두께는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 피절삭 가공재 (예를 들어, 금속) 의 곡률이나 수지 시트 및 엔트리 시트의 구성에 의해 최적인 두께를 적절히 선택할 수 있다.
이하에, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에 있어서 적합한 엔트리 시트 및 그 제조 방법에 대하여 서술한다.
＜금속박을 포함하는 엔트리 시트＞
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 금속박을 포함하는 엔트리 시트에 사용할 수 있는 금속박의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.05 ∼ 0.5 ㎜ 가 바람직하고, 0.05 ∼ 0.3 ㎜ 가 보다 바람직하다. 금속박의 두께가 0.05 ㎜ 이상인 경우, 엔트리 시트 제조시나 구멍 형성 가공시의 핸들링성이 향상된다. 한편, 금속박의 두께가 0.5 ㎜ 이하이면, 절삭 가공시에 발생하는 절삭 부스러기의 배출이 용이해진다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 금속박을 포함하는 엔트리 시트에 사용할 수 있는 금속박의 종류는, 특별히 한정되지 않지만, 알루미늄박이 바람직하다. 이것은, 금속박으로서 알루미늄박을 사용한 경우, 알루미늄박은 피절삭재와 비교하여 적당한 부드러움을 갖기 때문에, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 회전하여 드릴이 침입해 올 때에, 드릴의 심 흔들림을 억제하는 효과가 있고, 그 결과, 설정 좌표에 대해 정확한 구멍을 형성할 수 있기 때문이다. 또, 회전한 드릴의 심 흔들림을 억제함으로써, 드릴의 이동 거리나 피절삭재와의 접촉 면적이 작아짐으로써, 드릴의 마모를 저감하는 효과도 있다.
금속박으로서 알루미늄박을 사용하는 경우의 알루미늄 순도는 특별히 한정되지 않지만, 순도 95 ％ 이상인 것이 바람직하다. 이것은, 금속박에 고순도의 알루미늄박을 사용함으로써, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 알루미늄박에 포함되는 불순물에 의한 드릴의 결손이나 국소적인 마모 등을 저감시키고, 드릴에 대한 절삭 부하를 저감할 수 있기 때문이다. 이와 같은 알루미늄박으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, JIS-H4160 에 규정되는, 5052, 3004, 3003, 1N30, 1N99, 1050, 1070, 1085, 1100, 8021 등을 들 수 있다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 금속박을 포함하는 엔트리 시트의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않고, 금속박의 일반적인 제조 방법을 사용할 수 있다.
＜수지 시트를 포함하는 엔트리 시트＞
본 실시의 제 3 형태에 있어서 적합하게 사용할 수 있는, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트의 제조 방법은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 수지 조성물을 적절히 융해시켜 액상으로 한 후, 지지체에 도포, 냉각, 고화시켜 수지 조성물층을 형성하고, 그 후, 지지체를 제거 또는 박리하여, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 제조하는 방법을 들 수 있다. 또, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산시켜 액상으로 한 후, 지지체에 도포, 건조, 냉각, 고화시켜, 수지 조성물층을 형성하고, 그 후, 지지체를 제거 또는 박리하여, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 제조하는 방법도 들 수 있다. 그 때, 지지체는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 금속박이나 필름, 금속 롤 등을 적절히 사용할 수 있다. 액상의 수지 조성물층을 지지체 상에 형성하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산하고, 바 코터나 그라비아 롤, 다이 등을 사용하여 도포하는 코팅법 등으로, 지지체 상에 수지 조성물층을 형성하는 방법이나, 수지 조성물을 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 롤법이나 커튼 코트법 등으로 지지체 상에 수지 조성물층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또, 상기한 지지체 상에 수지 조성물층을 형성하는 방법 이외에, 수지 조성물을 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 수지 조성물을 롤이나 T-다이 압출기 등을 사용하고, 지지체를 사용하지 않고, 원하는 두께의 수지 조성물층에 형성하여 수지 시트로 하는 방법 등도 사용할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 엔트리 시트에 포함되는 수지 시트에 사용되는 수지 조성물의 성분으로는, 수용성 수지나 비수용성 수지가 사용되지만, 본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에 사용할 수 있는 엔트리 시트에 있어서도, 수용성 수지나 비수용성 수지를 수지 조성물의 성분으로서 사용할 수 있다. 이들 수지는, 윤활성 향상 성분으로서 절삭 가공시의 윤활성을 향상시키는 역할이나, 수지 시트 형성 성분으로서 가공성을 향상시키는 역할이 있다. 그 중에서도, 수용성 수지는, 수지가 갖는 윤활성에 의해, 절삭 가공시의 절삭 부스러기의 배출성을 향상시키는 효과가 있다. 또, 수용성 수지를 수지 조성물의 성분으로 한 수지 시트는, 그 표면 경도가 적당한 부드러움이기 때문에, 공구의 가공 부하를 저감시키는 효과도 있다. 또한, 가공 후에 가공 구멍에 부착된 수지 성분을 용이하게 제거하는 것도 가능하다. 한편, 비수용성 수지를 수지 조성물의 성분으로서 사용한 수지 시트는, 수용성 수지를 사용한 수지 시트보다 수지 시트의 표면 경도가 단단하기 때문에, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴의 달라붙음성이 좋아, 설계대로의 위치에 구멍을 형성할 수 있는 특징이 있다. 또, 수지 시트의 강성이 높기 때문에, 핸들링성도 우수하다.
본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트의 수지 조성물의 성분으로서 바람직한 수용성 수지의 하나의 카테고리는, 25 ℃, 1 기압에 있어서, 물 100 g 에 대해, 1 g 이상 용해되는 고분자 화합물이다. 이와 같은 수용성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌옥사이드, 수용성 우레탄, 폴리에테르계 수용성 수지, 수용성 폴리에스테르, 폴리아크릴산 소다, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리알킬렌글리콜류, 폴리알킬렌글리콜의 에스테르류, 폴리알킬렌글리콜의 에테르류, 폴리글리세린모노스테아레이트류, 폴리옥시에틸렌프로필렌 공중합체 및 그들의 유도체를 들 수 있으며, 이들 중 적어도 1 종을 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에테르계 수용성 수지가, 수지 조성물의 성분으로서 보다 바람직하다.
본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트의 수지 조성물의 성분으로서 바람직한 수용성 수지의 또 하나의 카테고리는, 셀룰로오스 유도체이다. 또한, 본 실시의 제 3 형태에 있어서, 「셀룰로오스」 란, 다수의 β-글루코오스가 글리코시드 결합에 의해 결합한 고분자 화합물로서, 셀룰로오스의 글루코오스 고리에 있어서의 2 위치, 3 위치, 6 위치의 탄소 원자에 결합하고 있는 수산기가 무치환인 것을 의미한다. 또, 「셀룰로오스에 포함되는 수산기」 란, 셀룰로오스의 글루코오스 고리에 있어서의 2 위치, 3 위치, 6 위치의 탄소 원자에 결합하고 있는 수산기를 가리킨다. 상기한 셀룰로오스 유도체로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 하이드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스를 들 수 있다. 일반적으로, 하이드록시에틸셀룰로오스는, 셀룰로오스 {H-(C6H10O5)n-OH} 에 포함되는 수산기의 수소 원자의 적어도 일부가, [-(CH2-CH2-O)m-H] 에 의해 치환된 화합물 (단, n, m 은 1 이상의 정수) 이며, 그 물에 대한 용해도는, 25 ℃, 1 기압에 있어서 적어도 0.05 g/ℓ 이다. 이와 같은 하이드록시에틸셀룰로오스는, 예를 들어, 셀룰로오스에 에틸렌옥사이드를 부가시켜 합성된다.
한편, 카르복시메틸셀룰로오스는, 셀룰로오스 {H-(C6H10O5)n-OH} 에 포함되는 수산기의 수소 원자의 적어도 일부가, 카르복시메틸기 [-CH2-COOH] 에 의해 치환된 화합물 (단, n 은 1 이상의 정수) 이며, 그 물에 대한 용해도는, 25 ℃, 1 기압에 있어서 적어도 0.05 g/ℓ 이다. 또, 상기 카르복시메틸기 중의 카르복실기의 일부가 나트륨염이어도 된다. 카르복시메틸셀룰로오스는, 예를 들어 셀룰로오스에 클로로아세트산을 부가시켜 얻을 수 있다.
본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트의 수지 조성물의 성분으로서 사용할 수 있는 비수용성 수지는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 실시의 제 3 형태에 있어서, 비수용성 수지는, 수지 시트 형성 성분, 윤활성 향상 성분 등으로서 사용된다. 수지 시트 형성 성분으로서 사용되는 바람직한 비수용성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 아세트산비닐계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 그들의 공중합체나 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 열경화성 폴리이미드, 시아네이트 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르계 수지를 들 수 있다. 또, 이들 중 적어도 1 종을 선택하여 수지 성분으로서 사용할 수 있다. 한편, 윤활성 향상 성분으로서 사용되는 바람직한 비수용성 수지로는, 변성 폴리아미드, 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, 폴리에틸렌 왁스 등으로 예시되는 지방족 탄화수소계 화합물；올레인알코올 등으로 예시되는 고급 지방족 알코올；스티렌 단독 중합체 (GPPS), 스티렌-부타디엔 공중합체 (HIPS), 스티렌-(메트)아크릴산 공중합체 (예를 들어, MS 수지) 등으로 예시되는 폴리스티렌계 수지를 들 수 있다. 이들 중, 적어도 1 종을 선택하여 윤활성 향상 성분으로서 사용할 수 있다. 또한, 본 실시의 제 3 형태에 사용하는 엔트리 시트에 있어서는, 시트 형성 성분과 윤활성 향상 성분을 병용할 수도 있다.
본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트에 있어서의 수지 시트의 두께는, 가공 대상이 되는 금속의 종류나 두께, 절삭 가공에 사용하는 절삭 공구의 종류나 절삭 방법, 구멍 형성 가공할 때에 사용하는 드릴 직경 등을 고려하여 적절히 선택된다. 수지 시트의 두께는, 바람직하게는 0.1 ∼ 20 ㎜ 의 범위이고, 보다 바람직하게는 0.2 ∼ 10 ㎜ 의 범위이며, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 5 ㎜ 의 범위이다. 수지 시트의 두께가 0.1 ㎜ 이상이면, 충분한 절삭 응력 저감이 얻어지고, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴에 대한 부하가 작아져, 드릴 파손이 잘 발생하지 않는다. 한편, 수지 시트의 두께가 20 ㎜ 이하이면, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴로의 수지 조성물의 휘감음이 저감되고, 수지 시트에 균열 등이 잘 발생하지 않는다. 특히, 목적으로 하는 절삭 가공에 있어서, 수지 시트의 두께가 상기 범위 내이면, 수지 조성물이 절삭분의 바인더의 역할을 하는 것을 억제할 수 있고, 절삭분이 절삭 가공 지점에 머무르는 것이 회피되기 때문에, 절삭 가공 지점 주변의 온도의 상승을 억제할 수 있고, 절삭 가공 대상 (예를 들어, 금속) 의 용착을 억제할 수 있다. 즉, 절삭 가공 대상이나 절삭 방법에 따라, 수지 시트의 구성이나 수지 조성물의 성분, 수지 시트의 두께를 적정화함으로써, 윤활성과, 가공 홈을 통한 절삭분의 배출을 최적화할 수 있다. 이상과 같이, 본 실시의 제 3 형태에 있어서는, 수지 시트의 총두께를 적절히 제어하는 것이 바람직하고, 얇은 수지 시트를 복수 매 겹쳐 사용할 수도 있다.
본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트의 수지 시트는, 단층의 수지 조성물층으로 이루어지는 구조여도 되고, 복수층의 수지 조성물층으로 이루어지는 구조여도 되지만, 특성 및 작업성 향상의 이유에서, 2 종류 이상의 수지 조성물층을 적층시킨 층상 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 본 실시의 제 3 형태에 사용하는 엔트리 시트에 있어서의 수지 조성물층의 조합은, 특별히 한정되지 않지만, 가공시의 윤활성을 향상시키는 역할이 있는 수용성 수지나 윤활성 향상 성분으로서의 비수용성 수지로 이루어지는 수지 조성층, 위치 정밀도를 향상시키는 역할이나 강성을 향상시키는 역할이 있는 수지 시트 성분으로서의 비수용성 수지로 이루어지는 수지 조성물층을 적절히 조합하는 것이, 높은 가공 정밀도, 긴 가공 수명, 양호한 핸들링성의 점에서, 바람직하다.
본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트에 있어서, 복수의 수지 조성물층을 적층시킨 층상 구조를 포함하는 수지 시트를 제조하는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 미리 제조한 단층 또는 복수층의 수지 조성물층으로 이루어지는 수지 시트의 적어도 편면에 추가로 수지 조성물층을 직접 형성하는 방법을 들 수 있다. 수지 시트의 편면에 수지 조성물층을 형성하는 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 수지 조성물을 적절히 융해시켜 액상으로 한 후, 지지체로서의 수지 시트 상에, 액상으로 한 수지 조성물을 도포, 냉각, 고화시켜 수지 조성물층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산시켜 액상으로 한 후, 지지체로서의 수지 시트 상에, 액상으로 한 수지 조성물을 도포, 건조, 냉각, 고화시켜, 수지 조성물층을 형성하는 방법도 들 수 있다. 액상의 수지 조성물층을 지지체로서의 수지 시트 상에 형성하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산하고, 바 코터나 그라비아 롤, 다이 등을 사용하여 도포하는 코팅법 등으로 수지 조성물층을 형성하는 방법이나, 수지 조성물을 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 롤법이나 커튼 코트법 등으로 수지 조성물층을 형성하는 방법을 들 수 있다.
복수의 수지 조성물층을 적층시킨 층상 구조를 포함하는 수지 시트를 제조하는 다른 방법으로서, 단층 또는 복수층의 수지 조성물층으로 이루어지는 수지 시트를 복수 매 겹쳐, 수지를 사용하여 첩합하는 방법이나 열에 의한 라미네이트법으로 첩합하는 방법 등도 들 수 있다. 수지를 사용하여 첩합하는 방법이나 열에 의한 라미네이트법은, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다.
본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트의 수지 조성물에 대해, 필요에 따라 첨가제를 배합할 수 있다. 첨가제의 종류는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 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, 가소제, 유연제, 열 안정화제, 착색제를 사용할 수 있다.
이 중에서, 고체 윤활제는, 엔트리 시트의 윤활성을 향상시키고, 절삭 공구의 가공 수명을 연장하는 효과가 있으므로, 본 실시의 제 3 형태에 사용하는 엔트리 시트에 있어서, 수지 시트를 형성하는 수지 조성물은 고체 윤활제를 포함하는 수지 조성물인 것이 바람직하다. 고체 윤활제의 종류는, 윤활성을 갖는 고체이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 흑연, 2황화몰리브덴, 2황화텅스텐, 몰리브덴 화합물, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리이미드 등이 바람직하다. 그 중에서, 흑연이 적당한 경도를 가지므로 바람직하고, 천연 흑연, 인조 흑연, 활성탄, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 콜로이드 흑연, 열 분해 흑연, 팽창화 흑연, 인변상 흑연을 적합하게 사용할 수 있다. 그 중에서도, 인편상 흑연은, 그 형상이나 입경에 의해 효과적으로 마모 저감의 향상을 도모할 수 있으므로 특히 바람직하다. 이들 흑연은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트에 있어서, 고체 윤활제를 수지 조성물과 조합하여 사용하는 효과는, 다음과 같이 설명할 수 있다. 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공에 있어서, 수지 조성물 및 고체 윤활제는, 드릴의 표면이나 홈, 및 피절삭 가공재의 가공 구멍의 측면에 부착됨으로써 윤활성을 나타낸다. 그 때, 고체 윤활제는, 수지 조성물에 비해, 온도 변화에 수반하는 체적 및 경도의 변화가 작기 때문에, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴이나 가공 지점의 온도가 상승해도, 일정한 체적 및 경도를 유지할 수 있다. 즉, 고체 윤활제는, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴과 피가공재 사이에 상재하여 윤활성을 높이고, 베어링과 같은 효과를 나타낼 수 있으므로, 드릴의 마모를 억제하는 효과가 있다.
엔트리 시트에 사용할 수 있는 고체 윤활제 중에서 흑연이 바람직한 이유에 대하여 서술한다. 상기한 고체 윤활제의 경도가 작으면, 베어링 효과가 부족하고, 윤활성이 저하되어 버리는 경우가 있다. 한편, 고체 윤활제의 경도가 크면, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴 선단의 마모 촉진이나 드릴 선단의 결손 등의 문제가 발생할 가능성이 있다. 이 때문에, 고체 윤활제로는, 적당한 경도를 갖는 흑연이 바람직하다.
고체 윤활제의 사용량은, 수지 조성물 100 중량부에 대해, 합계로 5 중량부 ∼ 200 중량부 사용하는 것이 바람직하고, 10 중량부 ∼ 100 중량부 사용하는 것이 보다 바람직하며, 20 중량부 ∼ 100 중량부 사용하는 것이 특히 바람직하다. 고체 윤활제의 사용량이 5 중량부 이상인 경우, 수지 조성물에 대한 고체 윤활제량이 충분하기 때문에, 고체 윤활제에 의한 윤활 효과가 충분히 발현한다. 한편, 고체 윤활제의 사용량이 200 중량부 이하인 경우에는, 경제적 합리성이 있고, 제조상 유리해진다.
본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 사용할 때, 피절삭 가공재 (예를 들어, 금속) 는 평면인 것에 한정되지 않고, 곡면인 경우도 있다. 그 때문에, 본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트에는 곡면 추종성 (유연성) 이 요구되는 경우도 있다. 본 실시의 제 3 형태에 사용하는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트는, 곡면 추종성을 부여할 목적으로, 수지 시트의 수지 조성물 중에 필요에 따라 가소제나 유연제를 배합하는 것이 바람직하다. 가소제나 유연제로는, 프탈산에스테르, 아디프산에스테르, 트리멜리트산에스테르, 폴리에스테르, 인산에스테르, 시트르산에스테르, 에폭시화 식물유, 세바크산에스테르 등이 바람직하다. 이들 가소제, 유연제를 배합함으로써, 피절삭 가공재 (예를 들어, 금속) 곡면에 엔트리 시트를 배치했을 때, 수지 시트에 대한 응력이나 변형이 경감되고, 수지 시트의 균열을 억제할 수 있다.
＜금속박 및 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트＞
본 실시의 제 3 형태의 절삭 가공 방법에 있어서는, 상기 서술한 금속박 또는 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트를 적합하게 사용할 수 있지만, 이하에 기재하는, 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 엔트리 시트가 보다 바람직하다. 이것은, 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 엔트리 시트를 사용하면, 금속박의 강성에 의해, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴의 구심성이 향상되고, 설계대로의 위치에 구멍을 형성할 수 있기 때문이다. 또, 절삭 가공 대상 (예를 들어, 금속) 과 수지 시트 사이에 금속박을 배치함으로써, 열 용융한 수지 시트의 수지 조성물이 가공 구멍의 상부 및 내부에 고착되는 것을 방지하는 효과도 있다. 그 중에서도, 수지 시트의 양면에 금속박을 구비한 3 층 구조를 포함하는 엔트리 시트가, 수지 시트의 윤활성을 충분히 발휘할 수 있기 때문에, 특히 바람직하다. 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공을 실시하는 경우, 드릴의 진입면의 최표층에 금속박이 배치되어 있으면, 절삭 가공 대상 (예를 들어, 금속) 을 절삭 가공할 때, 절삭 가공 대상 (예를 들어, 금속) 의 절삭 부스러기가 드릴에 휘감기고, 회전하는 절삭 부스러기에 의해 수지 시트가 도려내어지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 윤활성을 충분히 발휘할 수 있고, 드릴의 마모 저감 효과가 향상된다.
상기한, 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 엔트리 시트를 구성하는 금속박과 수지 시트는, 상기한 금속박을 포함하는 엔트리 시트의 항, 그리고, 수지 시트를 포함하는 엔트리 시트의 항에서 설명한 금속박, 수지 시트를 사용할 수 있다. 또 수지 시트에 첨가할 수 있는 성분도 동일한 것을 사용할 수 있다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 엔트리 시트를 제조하는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 금속박의 적어도 편면에 단층 또는 복수층의 수지 조성물층을 직접 형성하는 방법이나, 미리 제조한 수지 시트와 금속박을 열에 의한 라미네이트법 등으로 첩합하는 방법을 들 수 있다. 금속박의 적어도 편면에 단층 또는 복수층의 수지 조성물층을 직접 형성하는 방법은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 수지 조성물을 적절히 융해시켜 액상으로 한 후, 지지체로서의 금속박 상에, 액상으로 한 수지 조성물을 1 회 또는 복수 회, 도포, 냉각, 고화시켜 단층 또는 복수층의 수지 조성물층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산시켜 액상으로 한 후, 지지체로서의 금속박 상에, 액상으로 한 수지 조성물을 1 회 또는 복수 회, 도포, 건조, 냉각, 고화시켜, 단층 또는 복수층의 수지 조성물층을 형성하는 방법도 들 수 있다. 액상의 수지 조성물층을 지지체로서의 금속박 상에 형성하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 수지 조성물을 용매에 용해 혹은 분산하고, 바 코터나 그라비아 롤, 다이 등을 사용하여 도포하는 코팅법 등으로 수지 조성물층을 형성하는 방법이나, 수지 조성물을 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 롤법이나 커튼 코트법 등으로 수지 조성물층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 한편, 수지 시트와 금속박을 열에 의한 라미네이트법으로 첩합하는 방법으로는, 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다.
본 실시의 제 3 형태에 있어서, 수지 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 엔트리 시트를 제조할 때, 금속박과 수지 시트 사이에 접착층을 형성해도 된다. 본 실시의 제 3 형태에 사용하는 엔트리 시트는, 금속박과 수지 시트 사이에 접착층을 형성하는 것이, 금속박과 수지 시트의 밀착성을 양호하게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 본 명세서에서는, 금속박과 수지 시트의 밀착성을 양호하게 하기 위해서 사용하는 화합물의 층을 접착층이라고 정의한다. 접착층에 사용할 수 있는 수지는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 열가소성 수지, 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 또, 이들을 병용해도 된다. 바람직한 열가소성 수지로는 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 아세트산비닐계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 그들의 공중합체를 들 수 있다. 또, 바람직한 열경화성 수지로는, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 열경화성 폴리이미드, 시아네이트 수지를 들 수 있다. 그 중에서도, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지가 보다 바람직하다. 접착층의 두께로는, 0.001 ∼ 0.5 ㎜ 가 바람직하다. 이것은, 금속박과 수지 시트의 밀착성을 양호하게 하는 데에, 이 범위에서 충분한 접착 효과가 얻어지기 때문이다. 또, 접착층을 형성하는 방법도 공업적으로 사용되는 공지된 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기한 수지를 용매에 용해 혹은 분산하고, 바 코터나 그라비아 롤, 다이 등을 사용하여 도포하는 코팅법 등으로 접착층을 형성하는 방법이나, 상기한 수지를 롤이나 니더, 또는 다른 혼련 수단을 사용하여 적절히 가열 용융하여 혼합하고, 롤법이나 커튼 코트법 등으로 접착층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또, 본 실시의 제 3 형태에 사용하는 금속박으로서, 금속박에 접착층이 코팅된 시판품을 사용해도 지장없다.
본 실시의 형태의 관통공은, 상기 서술한 절삭 가공 방법에 의해 형성된 관통공이다. 상기 서술한 절삭 가공 방법으로, 예를 들어, 드릴 구멍 형성 가공함으로써, 형성된 관통공의 출구부의 버의 높이의 최대값은 0.3 mm 혹은 0.2 ㎜ 이하, 평균값은 0.1 ㎜ 이하 혹은 0.08 ㎜ 이하, 표준 편차는 0.1 ㎜ 이하 혹은 0.05 ㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 이 버의 높이는, 드릴의 절삭날이 완전히 없어지지 않는 한, 드릴 1 개당 누적 가공 구멍수가 증가해도 극단적인 증가는 보이지 않는 특징이 있다.
엔트리 시트를 구성하는 수지 시트층, 금속박, 접착층, 점착층 등의 각 층의 두께는, 다음과 같이 하여 측정할 수 있다. 먼저, 크로스 섹션 폴리셔 (닛폰 전자 데이텀 주식회사 제조 CROSS-SECTION POLISHER SM-09010), 또는 울트라 마이크로 톰 (Leica 사 제조 EM UC7) 을 사용하여, 엔트리 시트를 엔트리 시트에 대해 수직 방향으로부터 절단한다. 다음으로, SEM (주사형 전자 현미경, Scanning Electron Microscope, KEYENCE 사 제조 VE-7800) 을 사용하여, 절단면에 대해 수직 방향으로부터 절단면을 관찰하고, 엔트리 시트를 구성하는 각 층의 두께를 측정한다. 그 때, 1 시야에 대해 5 개 지점의 두께를 측정하고, 그 평균값을 각 층의 두께로 한다.
본 실시의 형태의 섬유 강화 복합재의 제조 방법은, 상기 서술한 절삭 가공 방법에 의해 섬유 강화 복합재를 절삭 가공하는 공정을 포함한다. 또, 본 실시의 형태의 금속의 제조 방법은, 상기 서술한 절삭 가공 방법에 의해 금속을 절삭 가공하는 공정을 포함한다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한, 하기의 실시예는, 본 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 것에 지나지 않고, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
표 1-1 에, 실시예 1-1 ∼ 1-9 의 엔트리 시트의 제조에 사용한 수지 성분 등, 실시예 1-1 ∼ 1-9 및 비교예 1-1 ∼ 1-5 에서 구멍 형성 가공한 재료, 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다.
[표 1-1]
＜엔트리 시트의 제조예＞
(시트 1-A 의 제조)
폴리에틸렌글리콜·디메틸테레프탈레이트 중축합물 (파오겐 PP-15, 다이이치 공업 제약 주식회사 제조) 30 중량부, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트 (논이온 S-40, 닛폰 유지 주식회사 제조) 70 중량부를, 쌍방 니더를 사용하여, 온도 150 ℃ 의 질소 분위기 중에서 혼련하여 혼련물을 얻었다. 얻어진 혼련물을 압출기로 성형함으로써, 두께 0.2 ㎜ 의 수지 시트인 시트 1-A 를 작성하였다.
(시트 1-B 의 제조)
폴리에틸렌글리콜·디메틸테레프탈레이트 중축합물 (파오겐 PP-15, 다이이치 공업 제약 주식회사 제조) 20 중량부, 폴리에틸렌옥사이드 (알탑 MG150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 20 중량부, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트 (논이온 S-40, 닛폰 유지 주식회사 제조) 60 중량부, 흑연 (X-100, 이토 흑연 공업 주식회사) 50 중량부를, 쌍방 니더를 사용하여, 온도 150 ℃ 의 질소 분위기 중에서 혼련하여 혼련물을 얻었다. 얻어진 혼련물을 압출기로 성형함으로써, 두께 0.2 ㎜ 의 수지 시트를 작성하였다. 이것과는 별도로, 두께 0.15 ㎜ 의 알루미늄박 (1N30-H18, 미츠비시 알루미늄 주식회사 제조) 의 편면에, 접착층으로서 두께 0.01 ㎜ 의 폴리에스테르계 수지층 (바이로날 MD-1200, 토요 방적 주식회사 제조) 을 형성한 것을 준비하였다. 이 접착층을 형성한 알루미늄박 상에, 상기 작성한 수지 시트를 5 매 겹치고, 라미네이트 장치 (OHL-2400, 주식회사 오·엔·씨 제조) 를 사용하여, 150 ℃ 의 온도에서 열 라미네이트하여, 적층 일체화하고, 시트 1-B 를 제조하였다.
(시트 1-C 의 제조)
폴리에틸렌글리콜·디메틸테레프탈레이트 중축합물 (파오겐 PP-15, 다이이치 공업 제약 주식회사 제조) 20 중량부, 폴리에틸렌옥사이드 (알탑 MG150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 20 중량부, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트 (논이온 S-40, 닛폰 유지 주식회사 제조) 60 중량부를, 쌍방 니더를 사용하여, 온도 150 ℃ 의 질소 분위기 중에서 혼련하여 혼련물을 얻었다. 얻어진 혼련물을 압출기로 성형함으로써, 두께 0.2 ㎜ 의 수지 시트를 작성하였다. 이것과는 별도로, 두께 0.15 ㎜ 의 알루미늄박 (1N30-H18, 미츠비시 알루미늄 주식회사 제조) 의 편면에, 접착층으로서 두께 0.01 ㎜ 의 폴리에스테르계 수지층 (바이로날 MD-1200, 토요 방적 주식회사 제조) 을 형성한 것을 준비하였다. 이 접착층을 형성한 알루미늄박 상에, 상기 작성한 수지 시트를 5 매 겹치고, 또한 최상부에 동일한 알루미늄박을 적층하였다. 이 때, 수지 시트와 알루미늄박 표면의 접착층이 접하도록 배치하고, 라미네이트 장치 (OHL-2400, 주식회사 오·엔·씨 제조) 를 사용하여, 150 ℃ 의 온도에서 열 라미네이트하여, 적층 일체화하고, 시트 1-C 를 제조하였다.
(시트 1-D 의 제조)
폴리에틸렌글리콜·디메틸테레프탈레이트 중축합물 (파오겐 PP-15, 다이이치 공업 제약 주식회사 제조) 20 중량부, 폴리에틸렌옥사이드 (알탑 MG150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 20 중량부, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트 (논이온 S-40, 닛폰 유지 주식회사 제조) 60 중량부, 흑연 (X-100, 이토 흑연 공업 주식회사) 50 중량부를, 쌍방 니더를 사용하여, 온도 150 ℃ 의 질소 분위기 중에서 혼련하여 혼련물을 얻었다. 얻어진 혼련물을 압출기로 성형함으로써, 두께 0.2 ㎜ 의 수지 시트를 작성하였다. 이것과는 별도로, 두께 0.15 ㎜ 의 알루미늄박 (1N30-H18, 미츠비시 알루미늄 주식회사 제조) 의 편면에, 접착층으로서 두께 0.01 ㎜ 의 폴리에스테르계 수지층 (바이로날 MD-1200, 토요 방적 주식회사 제조) 을 형성한 것을 준비하였다. 이 접착층을 형성한 알루미늄박 상에, 상기 작성한 수지 시트를 5 매 겹치고, 또한 최상부에 동일한 알루미늄박을 적층하였다. 이 때, 수지 시트와 알루미늄박 표면의 접착층이 접하도록 배치하고, 라미네이트 장치 (OHL-2400, 주식회사 오·엔·씨 제조) 를 사용하여, 150 ℃ 의 온도에서 열 라미네이트하여, 적층 일체화하고, 시트 1-D 를 제조하였다.
(시트 1-E 에 대해)
두께 0.15 ㎜ 의 알루미늄박 (1N30-H18, 미츠비시 알루미늄 주식회사 제조) 을 시트 1-E 로 하였다.
＜실시예 1-1 ∼ 1-9＞
상기와 같이 하여 제조한 각 시트를 피절삭 가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 진입면에 지그로 고정시켰다. 실시예 1-2 ∼ 1-9 에 대해서는, 피절삭 가공 재료의 절삭 가공면에 엔트리 시트의 알루미늄박이 접하도록 배치하였다. 초경합금 드릴에 의한 절삭 가공 조건은, 회전수가 5,000 rpm, 이송 속도가 500 ㎜/min 으로, 그 외는 표 1-2 에 나타내는 조건으로 구멍 형성 가공을 실시하였다. 실시예 1-1 에 대해서는, 스러스트력, 절삭 토크, 드릴의 마모량, 구멍의 내경, 구멍의 내경 추이에 대해 평가하였다. 당해 평가 결과를 표 1-3 에 나타내었다. 실시예 1-2 ∼ 1-9 에 대해서는, 구멍의 내벽 조도, 드릴의 마모량에 대해 평가하였다. 당해 평가 결과를 표 1-4 에 나타내었다.
＜비교예 1-1 ∼ 1-6＞
피절삭 가공 재료의 절삭 가공면에 시트를 배치하지 않은 것 이외에는, 실시예 1-1 ∼ 1-6 과 동일하게 하여 구멍 형성 가공을 실시하였다. 구멍 형성 조건은, 표 1-2 에 기재하였다. 실시예 1-1 과 동일하게 하여, 비교예 1-1 에 대해서는, 스러스트력, 절삭 토크, 드릴의 마모량, 구멍의 내경, 구멍의 내경 추이에 대해 평가하였다. 당해 평가 결과를 표 1-3 에 나타내었다. 비교예 1-2 ∼ 1-6 에 대해서는, 구멍의 내벽 조도, 드릴의 마모량에 대해 평가하였다. 당해 평가 결과를 표 1-4 에 나타내었다.
[표 1-2]
[표 1-3]
[표 1-4]
표 1-3 의 실시예 1-1 및 비교예 1-1 의 결과를, 평가 항목마다 도 1a 내지 도 1d 에 나타낸다. 절삭 가공할 때에 실시예 1-1 에 예시한 수지 시트를 피절삭 가공 재료의 드릴 진입면에 배치함으로써, 드릴의 수직 방향으로 가해지는 절삭 응력 (스러스트력) 이 최대값에 있어서 10 ％ 전후 저감되고 있는 것이 확인되었다. 또, 절삭 가공할 때에 실시예 1-1 에 예시한 수지 시트를 피절삭 가공 재료의 드릴 진입면에 배치함으로써, 드릴의 회전 방향으로 가해지는 절삭 응력 (절삭 토크) 이 50 ％ 전후 저감되는 것이 확인되었다. 또한, 절삭 가공할 때에 실시예 1-1 에 예시한 수지 시트를 피절삭 가공 재료의 드릴 진입면에 배치함으로써, 이들 수직 방향, 회전 방향으로 가해지는 절삭 응력이 저감되고, 드릴에 대한 부하가 저감되고, 드릴 마모가 30 ％ 이상 저감되는 것이 확인되었다. 이것은, 가공 구멍의 출구측의 버 (보풀) 저감, CFRP 층간 박리의 저감에 기여하는 것이 추측된다.
또, 절삭 가공할 때에 실시예 1-1 에 예시한 수지 시트를 피절삭 가공 재료의 드릴 진입면에 배치함으로써, 드릴의 진행 방향에 대한 구멍의 내경의 균일성 그리고, 절삭 가공 구멍수를 증가했을 때의 구멍의 내경의 균일성이 우수한 것이 확인되었다. 앞으로, 수지 시트를 피절삭 가공 재료의 드릴 진입면에 배치함으로써, 드릴 마모가 저감됨으로써, 균일하고 고품질인 구멍을 형성하는 것이 가능한 것을 알았다. 이것은, CFRP 를, 볼트나 리벳 등의 체결 요소를 사용하여 구조체에 고정시킬 때, 체결 요소를 무리한 힘으로 밀어넣지 않아도 되기 때문에, CFRP 층간 박리의 저감에 기여하는 것이 추측된다.
표 1-4 의 실시예 1-2 ∼ 1-9 및 비교예 1-2 ∼ 1-6 의 결과를, 평가 항목마다 도 1e 내지 도 1g 에 나타낸다. 절삭 가공할 때에 실시예 1-2 ∼ 1-8 에 예시한 수지 시트를 피절삭 가공 재료의 드릴 진입면에 배치함으로써, 구멍의 내벽 조도가 작아지고, 또한 드릴의 마모량도 작아지는 것이 확인되었다. 또, 실시예 1-9 에 예시한 알루미늄박 단체를 사용한 경우에도, 마찬가지로 내벽 조도가 작아지고, 또한 드릴의 마모량도 작아지는 것이 확인되었다. 이들 구멍의 내벽 조도를 작게 함으로써, CFRP 에 있어서의 절삭 가공되는 구멍의 품질이 향상되고, 또한 드릴 마모량을 작게 함으로써 드릴 1 개당 절삭 가공할 수 있는 구멍수를 늘릴 수 있었다.
＜평가 방법＞
1) 스러스트력 및 절삭 토크의 측정
스러스트력 및 절삭 토크는, 피절삭 가공 재료 (CFRP) 의 시험편 홀더 아래에 설치한 쿄와 전업 (주) 6 분력 동력계로 계측하였다. CFRP 시험편으로의 드릴의 관통시의 6 분력계에 작용하는 3 축 방향의 힘 및 3 축 방향의 모멘트를 계측하고, AD 변환기를 통과시켜, 퍼스널 컴퓨터에 데이터를 격납하고, 드릴의 축에 대하는 축 방향 저항과 축 방향 토크를 각각 스러스트력 및 절삭 토크로서 계측하였다.
2) 드릴의 마모량의 측정
레이저 현미경 (키엔스 (주) 제조) 에 의해 드릴 측면의 화상을 취득하고, 화상 상에서 드릴 날끝의 플랭크면에 있어서의 마모 단면적을 계측하고, 거기에 드릴의 플랭크면 마모 길이를 곱함으로써, 마모 체적을 산출하였다.
3) 구멍의 내경의 측정
CFRP 의 구멍 내경은, 내경용 전기 마이크로미터를 사용하여, 표준 시험편과의 편차로부터 1·m 의 분해능으로 계측하였다. 구멍 내경은, 드릴 구멍 형성 가공에 있어서의, 입구부, 중앙부 및 출구부에서 상이하기 때문에, 12.5 ㎜ 의 판두께에 있어서, 입구로부터 3 ㎜, 입구로부터 6.3 ㎜, 입구로부터 9.5 ㎜ 의 깊이의 위치에 있어서 내경을 측정하고, 그것들을 입구부, 중앙부 및 출구부의 내경이라고 정의하고, 계측하였다.
표 2-1 에, 실시예 2-1 ∼ 2-9 및 비교예 2-1 ∼ 2-3 에 사용한 수지 성분, 고체 윤활제, 금속박, 피절삭 가공 재료, 절삭 공구 등의 사양을 나타내었다.
[표 2-1]
＜드릴 마모량의 평가 방법＞
실시예 2-1 ∼ 2-9 및 비교예 2-1 ∼ 2-3 의 드릴 마모량은, 다음과 같이 하여 평가하였다.
(1) 드릴 선단 절삭날 잔류 면적
드릴 선단부에 부착된 절삭 가공 부스러기 등의 오렴을 제거한 후, V-LASER 현미경 (VK-9600, 주식회사 키엔스 제조) 을 사용하여, 구멍 형성 가공 후의 드릴 선단을 촬영하였다. 다음으로, 해석 소프트 (VK＿Analyzer 버전 1.2.0.2, 주식회사 키엔스 제조) 를 사용하여, 드릴의 선단 방향으로부터 관찰했을 때의, 드릴 절삭날의 2 번면 및 3 번면에 있어서의 마모되지 않은 부분의 면적을 산출하고, 이것을 드릴 선단 절삭날 잔류 면적으로 하였다.
(2) 신품 드릴에 대한 절삭날 잔량
신품 드릴에 대한 절삭날 잔량은, 신품의 드릴 선단 절삭날의 면적을 100 으로 했을 때의, 절삭 가공 후의 드릴 절삭날의 마모되지 않은 부분의 면적의 잔존 비율로 하였다.
＜엔트리 시트의 제조예＞
(시트 2-A 의 제조)
폴리에틸렌옥사이드 (알탑 MG150, 메이세이 공업 주식회사 제조) 40 중량부, 폴리에틸렌글리콜 (PEG4000S, 산요 화학 주식회사 제조) 50 중량부, 폴리에틸렌글리콜·폴리프로필렌글리콜 공중합체 (브라우논 P174, 아오키 유지 공업 주식회사 제조) 10 중량부를, 쌍방 니더를 사용하여, 온도 150 ℃ 의 질소 분위기 중에서 혼련하여 혼련물을 얻었다. 얻어진 혼련물을 압출기로 성형함으로써, 두께 0.2 ㎜ 의 수지 시트를 작성하였다. 이 수지 시트를 5 매 겹치고, 라미네이트 장치 (OHL-2400, 주식회사 오·엔·씨 제조) 를 사용하여, 150 ℃ 의 온도에서 열 라미네이트하여, 적층 일체화하고, 엔트리 시트인 시트 2-A 를 제조하였다.
(시트 2-B 의 제조)
폴리에틸렌옥사이드 (알탑 MG150, 메이세이 공업 주식회사 제조) 40 중량부, 폴리에틸렌글리콜 (PEG4000S, 산요 화학 주식회사 제조) 50 중량부, 폴리에틸렌글리콜·폴리프로필렌글리콜 공중합체 (브라우논 P174, 아오키 유지 공업 주식회사 제조) 10 중량부를, 쌍방 니더를 사용하여, 온도 150 ℃ 의 질소 분위기 중에서 혼련하여 혼련물을 얻었다. 얻어진 혼련물을 압출기로 성형함으로써, 두께 0.2 ㎜ 의 수지 시트를 작성하였다. 이것과는 별도로, 두께 0.15 ㎜ 의 알루미늄박 (1N30-H18, 미츠비시 알루미늄 주식회사 제조) 의 편면에, 접착층으로서 두께 0.01 ㎜ 의 폴리에스테르계 수지층 (바이로날 MD-1200, 토요 방적 주식회사 제조) 을 형성한 것을 준비하였다. 이 접착층을 형성한 알루미늄박 상에, 상기 작성한 수지 시트를 5 매 겹치고, 또한 최상부에 동일한 알루미늄박을 적층하였다. 이 때, 수지 시트와 알루미늄박 표면의 접착층이 접하도록 배치하고, 라미네이트 장치 (OHL-2400, 주식회사 오·엔·씨 제조) 를 사용하여, 150 ℃ 의 온도에서 열 라미네이트하여, 적층 일체화하고, 엔트리 시트인 시트 2-B 를 제조하였다.
(시트 2-C 의 제조)
폴리에틸렌옥사이드 (알탑 MG150, 메이세이 공업 주식회사 제조) 10 중량부, 폴리에틸렌글리콜 (PEG4000S, 산요 화학 주식회사 제조) 40 중량부, 흑연 (X-100, 이토 흑연 공업 주식회사) 50 중량부를, 쌍방 니더를 사용하여, 온도 150 ℃ 의 질소 분위기 중에서 혼련하여 혼련물을 얻었다. 얻어진 혼련물을 압출기로 성형함으로써, 두께 0.2 ㎜ 의 수지 시트를 작성하였다. 이것과는 별도로, 두께 0.15 ㎜ 의 알루미늄박 (1N30-H18, 미츠비시 알루미늄 주식회사 제조) 의 편면에, 접착층으로서 두께 0.01 ㎜ 의 폴리에스테르계 수지층 (바이로날 MD-1200, 토요 방적 주식회사 제조) 을 형성한 것을 준비하였다. 이 접착층을 형성한 알루미늄박 상에, 상기 작성한 수지 시트를 5 매 겹치고, 또한 최상부에 동일한 알루미늄박을 적층하였다. 이 때, 수지 시트와 알루미늄박 표면의 접착층이 접하도록 배치하고, 라미네이트 장치 (OHL-2400, 주식회사 오·엔·씨 제조) 를 사용하여, 150 ℃ 의 온도에서 열 라미네이트하여, 적층 일체화하고, 엔트리 시트인 시트 2-C 를 제조하였다.
(시트 2-D 의 제조)
폴리에틸렌옥사이드 (알탑 MG150, 메이세이 공업 주식회사 제조) 10 중량부, 폴리에틸렌글리콜 (PEG4000S, 산요 화학 주식회사 제조) 40 중량부, 흑연 (X-100, 이토 흑연 공업 주식회사) 50 중량부를, 쌍방 니더를 사용하여, 온도 150 ℃ 의 질소 분위기 중에서 혼련하여 혼련물을 얻었다. 얻어진 혼련물을 압출기로 성형함으로써, 두께 0.2 ㎜ 의 수지 시트를 작성하였다. 이것과는 별도로, 두께 0.15 ㎜ 의 알루미늄박 (1N30-H18, 미츠비시 알루미늄 주식회사 제조) 의 편면에, 접착층으로서 두께 0.01 ㎜ 의 폴리에스테르계 수지층 (바이로날 MD-1200, 토요 방적 주식회사 제조) 을 형성한 것을 준비하였다. 이 접착층을 형성한 알루미늄박 상에, 상기 작성한 수지 시트를 15 매 겹치고, 또한 최상부에 동일한 알루미늄박을 적층하였다. 이 때, 수지 시트와 알루미늄박 표면의 접착층이 접하도록 배치하고, 라미네이트 장치 (OHL-2400, 주식회사 오·엔·씨 제조) 를 사용하여, 150 ℃ 의 온도에서 열 라미네이트하여, 적층 일체화하고, 엔트리 시트인 시트 2-D 를 제조하였다.
＜실시예 2-1 ∼ 2-9＞
상기와 같이 하여 제조한 각 엔트리 시트를 피절삭 가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 진입면에 지그로 고정시키고, 표 2-2 에 나타내는 조건으로 구멍 형성 가공을 실시하였다. 또한, 실시예 2-2 ∼ 2-9 에 대해서는, 피절삭 가공 재료의 절삭 가공면에 엔트리 시트의 알루미늄박이 접하도록 배치하였다. 구멍 형성 가공 후의 드릴의 마모량에 대해 평가하였다. 그 평가 결과를 표 2-3 에 나타내었다. 또, 실시예 2-5 ∼ 2-7 에 대해서는, 컴프레서로 압축한 25 ℃ 의 공기를, 노즐 선단부의 단면적이 31.7 ㎟ 인 노즐을 사용하여, 절삭 가공 지점에서 300 ㎜ 떨어진 위치로부터, 155 ℓ/min 으로 절삭 가공 지점에 공급하면서 절삭 가공 (공랭 절삭 가공) 하였다. 또한, 실시예 2-9 에서는, 절삭 가공 대상인 티탄 합금판 및 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP) 이 접하도록 중첩되어 있으며, CFRP 가 티탄 합금판보다 절삭 공구 진입측이 되도록 배치하여 절삭 가공을 실시하였다.
＜비교예 2-1 ∼ 2-2＞
피절삭 가공재의 절삭 가공면에 엔트리 시트를 배치하지 않은 것 이외에는, 실시예 2-3 ∼ 2-4 와 동일하게 하여, 구멍 형성 가공을 실시하였다. 구멍 형성 조건은, 표 2-2 에 기재하였다. 실시예 2-3 ∼ 2-4 와 동일하게 하여, 드릴의 마모량 평가를 실시하였다. 그 평가 결과를 표 2-3 에 나타내었다.
＜비교예 2-3＞
피절삭 가공재의 절삭 가공면에 엔트리 시트를 배치하지 않은 것, 또, 절삭유를 사용하여 가공 (절삭유 가공) 을 실시한 것 이외에는, 실시예 2-4 와 동일하게 하여, 구멍 형성 가공을 실시하였다. 구멍 형성 조건은, 표 2-2 에 기재하였다. 실시예 2-4 와 동일하게 하여, 드릴의 마모량의 평가를 실시하였다. 그 평가 결과를 표 2-3 에 나타내었다. 또한, 여기서, 절삭유 가공이란, 절삭 가공할 때, 절삭유를 드릴 및 구멍 형성 가공 지점에 18 ℓ/min 의 유량으로, 계속 공급하면서 실시하는 절삭 가공으로 하였다.
[표 2-2]
[표 2-3]
표 2-2 의 실시예 2-1 ∼ 2-9 및 비교예 2-1 ∼ 2-3 에 있어서의 구멍 형성 가공 후의 드릴 선단 사진을 도 2a ∼ 2c 에 나타내었다. 또, 신품의 드릴 절삭날의 면적을 100 으로 했을 때의 드릴 절삭날의 잔량을 도 4 에 나타내었다. 구멍 형성 가공할 때, 실시예 2-1 ∼ 2-9 에 예시한 수지 시트로 이루어지는 엔트리 시트를 사용함으로써, 절삭날 잔량은 64 ∼ 98 ％ 로, 수지 시트를 사용하지 않는 경우의 5 ∼ 51 ％ 에 비해 큰 것을 알 수 있었다. 이들 수치로부터, 실시예 2-1 ∼ 2-9 에 예시한 수지 시트로 이루어지는 엔트리 시트는, 드릴 마모 억제에 큰 효과가 있는 것을 알 수 있었다.
표 3-1 에, 실시예 3-1 ∼ 3-4 및 비교예 3-1 ∼ 3-2 에 사용한 수지 성분, 고체 윤활제, 금속박, 피절삭 가공 재료, 절삭 공구 등의 사양을 나타내었다.
[표 3-1]
또, 실시예 3-1 ∼ 3-4 및 비교예 3-1 ∼ 3-2 에 있어서, 드릴 출구측에 있어서의 절삭 가공 구멍 주위의 버의 높이, 드릴 마모량 (드릴 선단 절삭날 잔류 면적, 신품 드릴에 대한 절삭날 잔량) 은, 다음과 같이 하여 평가하였다.
(1) 드릴 출구측에 있어서의 절삭 가공 구멍 주위의 버 높이
절삭 가공 후의 관통공의 드릴 출구면을, V-LASER 현미경 (VK-9700, 주식회사 키엔스 제조) 을 사용하여 촬영하였다. 촬영한 데이터를 해석 소프트 (VK＿Analyzer 버전 1.2.0.2, 주식회사 키엔스 제조) 를 사용하여, 드릴 출구측에 있어서의 절삭 가공 구멍 주위의 버의 높이를 계측하였다. 이 때, 랜덤하게 선택한 10 개 지점에서 버의 높이를 측정하고, 최대값, 평균값, 표준 편차를 구하였다.
(2) 드릴 선단 절삭날 잔류 면적
드릴 선단부에 부착된 절삭 가공 부스러기 등의 오염을 제거한 후, V-LASER 현미경 (VK-9600, 주식회사 키엔스 제조) 을 사용하여, 구멍 형성 가공 후의 드릴 선단을 촬영하였다. 다음으로, 해석 소프트 (VK＿Analyzer 버전 1.2.0.2, 주식회사 키엔스 제조) 를 사용하여, 드릴의 선단 방향으로부터 관찰했을 때의, 드릴 절삭날의 2 번면 및 3 번면에 있어서의 마모되지 않은 부분의 면적을 산출하고, 이것을 드릴 선단 절삭날 잔류 면적으로 하였다.
(3) 신품 드릴에 대한 절삭날 잔량
신품 드릴에 대한 절삭날 잔량은, 신품의 드릴 선단 절삭날의 면적을 100 으로 했을 때의, 절삭 가공 후의 드릴 절삭날의 마모되지 않은 부분의 면적의 잔존 비율로 하였다.
＜참고예 3-1＞
두께 3.0 ㎜ 의 티탄 합금판 (항공기 용도 동등재 (同等材) (TI6AL4VELI)) 을, 직경 6 ㎜ 의 드릴 (선단 각도：120°, 비틀림 각도：40°, 표면 코팅 없음) 을 사용하여, 연속해서 1 개당 100 구멍의 조건으로 구멍 형성 가공을 실시하였다. 그 때, 컴프레서로 압축한 25 ℃ 의 공기를, 노즐 선단부의 단면적이 31.7 ㎟ 인 노즐을 사용하여, 구멍 형성 가공 지점에서 300 ㎜ 떨어진 위치로부터, 155 ℓ/min 으로, 구멍 형성 가공 지점에 공급하면서 구멍 형성 가공 (공랭 구멍 형성 가공) 하였다. 표 3-2 에 나타내는 가공 조건으로 구멍 형성 가공을 실시하고, 구멍 형성 가공 후의 티탄 합금판의 드릴 출구측에 있어서의 구멍 형성 가공 구멍 주위의 버의 높이의 최대값을, 구멍 형성 가공 구멍수마다 측정하였다. 그 측정 결과를 표 3-3 에 나타내었다. 또, 10, 50, 100 구멍째에 있어서의 버의 높이의 최대값, 평균값, 표준 편차를 표 3-4 에 나타내었다.
＜실시예 3-2＞
폴리에틸렌옥사이드 (알탑 MG150, 메이세이 공업 주식회사 제조) 10 중량부, 폴리에틸렌글리콜 (PEG4000S, 산요 화학 주식회사 제조) 40 중량부, 흑연 (X-100, 이토 흑연 공업 주식회사) 50 중량부를, 쌍방 니더를 사용하여, 온도 150 ℃ 의 질소 분위기 중에서 혼련하여 혼련물을 얻었다. 얻어진 혼련물을 압출기로 성형함으로써, 두께 0.2 ㎜ 의 수지 시트를 작성하였다. 이것과는 별도로, 두께 0.15 ㎜ 의 알루미늄박 (1N30-H18, 미츠비시 알루미늄 주식회사 제조) 의 편면에, 접착층으로서 두께 0.01 ㎜ 의 폴리에스테르계 수지층 (바이로날 MD-1200, 토요 방적 주식회사 제조) 을 형성한 것을 준비하였다. 이 접착층을 형성한 알루미늄박 상에, 상기 작성한 수지 시트를 5 매 겹치고, 또한 최상부에 동일한 알루미늄박을 적층하였다. 이 때, 수지 시트와 알루미늄박 표면의 접착층이 접하도록 배치하고, 라미네이트 장치 (OHL-2400, 주식회사 오·엔·씨 제조) 를 사용하여, 150 ℃ 의 온도에서 열 라미네이트하여, 적층 일체화하고, 엔트리 시트인 시트 3-A 를 제조하였다.
얻어진 시트 3-A 를 티탄 합금판의 드릴 진입면에 배치하고, 참고예 3-1 과 동일한 조건으로 구멍 형성 가공을 실시하고, 구멍 형성 가공 후의 티탄 합금판의 드릴 출구측에 있어서의 구멍 형성 가공 구멍 주위의 버의 높이의 최대값을, 구멍 형성 가공 구멍수마다 측정하였다. 그 측정 결과를 표 3-3 에 나타내었다. 또, 10, 50, 100 구멍째에 있어서의 버의 높이의 최대값, 평균값, 표준 편차를 표 3-4 에 나타내었다. 또한, 100 구멍 가공 후의 드릴의 마모량에 대해 평가한 결과를 표 3-5 에 나타내었다.
＜실시예 3-3＞
실시예 3-2 와 동일하게, 시트 3-A 를 제조하였다. 얻어진 시트 3-A 를, 두께 3.0 ㎜ 의 티탄 합금판 (항공기 용도 동등재 (TI6AL4VELI)) 의 드릴 진입면에 배치하였다. 그 시트 3-A 를 배치한 티탄 합금판을, 직경 6 ㎜ 의 드릴 (선단 각도：120°, 비틀림 각도：40°, 표면 코팅 없음) 을 사용하여, 연속해서 1 개당 100 구멍의 조건으로 구멍 형성 가공하였다. 그 때, 컴프레서로 압축한 －3.5 ℃ 의 공기를, 노즐 선단부의 단면적이 31.7 ㎟ 인 노즐을 사용하여, 구멍 형성 가공 지점에서 300 ㎜ 떨어진 위치로부터, 155 ℓ/min 으로, 구멍 형성 가공 지점에 공급하면서 구멍 형성 가공 (공랭 구멍 형성 가공) 하였다. 표 3-2 에 나타내는 가공 조건으로 구멍 형성 가공을 실시하고, 구멍 형성 가공 후의 티탄 합금판의 드릴 출구측에 있어서의 구멍 형성 가공 구멍 주위의 버의 높이의 최대값을 구멍 형성 가공 구멍수마다 측정하였다. 그 측정 결과를 표 3 에 나타내었다. 또, 10, 50, 100 구멍째에 있어서의 버의 높이의 최대값, 평균값, 표준 편차를 표 3-4 에 나타내었다.
＜실시예 3-4＞
실시예 3-2 와 동일하게, 시트 3-A 를 제조하였다. 얻어진 시트 3-A 를, 두께 3.0 ㎜ 의 티탄 합금판 (항공기 용도 동등재 (TI6AL4VELI)) 의 드릴 진입면에 배치하였다. 그 시트 3-A 를 배치한 티탄 합금판을, 직경 6 ㎜ 의 드릴 (선단 각도：120°, 비틀림 각도：40°, 표면 코팅 없음) 을 사용하여, 연속해서 1 개당 100 구멍의 조건으로 구멍 형성 가공하였다. 그 때, 컴프레서로 압축한 －25.5 ℃ 의 공기를, 노즐 선단부의 단면적이 31.7 ㎟ 인 노즐을 사용하여, 구멍 형성 가공 지점에서 300 ㎜ 떨어진 위치로부터, 155 ℓ/min 으로, 구멍 형성 가공 지점에 공급하면서 구멍 형성 가공 (공랭 구멍 형성 가공) 하였다. 표 3-2 에 나타내는 가공 조건으로 구멍 형성 가공을 실시하고, 구멍 형성 가공 후의 티탄 합금판의 드릴 출구측에 있어서의 가공 구멍 주위의 버의 높이의 최대값을 구멍 형성 가공 구멍수마다 측정하였다. 그 측정 결과를 표 3-3 에 나타내었다. 또, 10, 50, 100 구멍째에 있어서의 버의 높이의 최대값, 평균값, 표준 편차를 표 3-4 에 나타내었다.
＜비교예 3-1＞
두께 3.0 ㎜ 의 티탄 합금판 (항공기 용도 동등재 (TI6AL4VELI)) 을 구멍 형성 가공할 때, 구멍 형성 가공 지점에 대해 공기를 공급하지 않은 것 이외에는, 참고예 3-1 과 동일하게 하여, 구멍 형성 가공을 실시하였다. 구멍 형성 가공 후의 티탄 합금판의 드릴 출구측에 있어서의 구멍 형성 가공 구멍 주위의 버의 높이의 최대값을 구멍 형성 가공 구멍수마다 측정하였다. 그 측정 결과를 표 3-3 에 나타내었다. 또, 10, 50, 100 구멍째에 있어서의 버의 높이의 최대값, 평균값, 표준 편차를 표 3-4 에 나타내었다. 또한, 100 구멍 가공 후의 드릴의 마모량에 대해 평가한 결과를 표 3-5 에 나타내었다.
＜비교예 3-2＞
두께 3.0 ㎜ 의 티탄 합금판 (항공기 용도 동등재 (TI6AL4VELI)) 을 가공할 때, 구멍 형성 가공 지점에 대해 공기를 공급하는 대신에, 절삭유 (SOLEX SM-70, SOTANI OIL. CO., LTD 제조) 를 공급하면서, 참고예 3-1 과 동일하게 하여, 구멍 형성 가공하였다. 구멍 형성 가공 후의 티탄 합금판의 드릴 출구측에 있어서의 구멍 형성 가공 구멍 주위의 버의 높이의 최대값을 구멍 형성 가공 구멍수마다 측정하였다. 그 측정 결과를 표 3-3 에 나타내었다. 또, 10, 50, 100 구멍째에 있어서의 버의 높이의 최대값, 평균값, 표준 편차를 표 3-4 에 나타내었다. 또한, 100 구멍 가공 후의 드릴의 마모량에 대해 평가한 결과를 표 3-5 에 나타내었다.
[표 3-2]
[표 3-3]
[표 3-4]
[표 3-5]
참고예 3-1, 실시예 3-2 ∼ 3-4, 비교예 3-1 ∼ 3-2 에 있어서의 가공 후의 티탄 합금판의 드릴 출구측에 있어서의 구멍 형성 가공 구멍 주위의 버의 사진을 도 3a 에, 계측한 버의 높이를 표 3-3 및 도 3b 에 나타내었다. 또, 실시예 3-2, 비교예 3-1, 비교예 3-2 에 있어서의 구멍 형성 가공 후의 드릴 선단 사진을 도 3c 에 나타내었다. 참고예 3-1 로부터, 구멍 형성 가공할 때, 가스로 냉각시키면서 구멍 형성 가공을 실시함으로써, 티탄 합금판의 드릴 출구측에 있어서의 구멍 형성 가공 구멍 주위의 버의 높이가 저감되어 있는 것을 알 수 있었다. 또, 실시예 3-2 로부터, 가스로 냉각시키면서 구멍 형성 가공할 때, 또한 드릴 진입면에 엔트리 시트를 배치하여 가공하면, 버의 높이가 더욱 저감되는 것을 알 수 있었다. 한편, 가스에 의한 냉각을 실시하지 않고 구멍 형성 가공한 비교예 3-1 에서는, 버의 높이가 1000 ㎛ 를 초과해 버렸다. 이것은, 가스에 의한 냉각을 실시하면서 구멍 형성 가공한 경우와 비교하여 최대 20 배의 수치였다. 이들로부터, 가스에 의한 냉각을 실시하면서 구멍 형성 가공함으로써, 구멍 형성 가공시의 티탄 합금판의 축열이 저감되고, 결과적으로 드릴 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 금속이 연장되는 일 없이, 관통공이 형성되어 있는 것을 알 수 있었다.
한편, 비교예 3-2 와 같이 절삭유를 사용한 경우에는, 가스에 의한 냉각을 실시하는 구멍 형성 가공과 마찬가지로, 티탄판 합금의 드릴 출구의 버는 억제되었다. 단, 가스에 의한 냉각을 실시하는 구멍 형성 가공과 비교하여, 버 높이의 표준 편차가 커지는 것을 알 수 있었다. 또한, 구멍 형성 가공 후에는 티탄 합금판이 절삭유로 오염되어 있기 때문에, 용제에 의한 세정이 필수였다.
또한, 실시예 3-2 로부터 가스에 의한 냉각과 병용하여 엔트리 시트를 사용한 경우에는, 티탄판 합금의 드릴 출구의 버가 억제됨과 함께, 드릴의 마모 억제 효과도 있는 것을 알 수 있었다. 이것은, 엔트리 시트의 수지 조성물이 갖는 윤활성에 의한 것으로 생각된다. 상세하게는, 수지 조성물이 존재함으로써, 드릴의 홈 표면을 포함한 드릴 표면과 가공 구멍 내의 윤활성이 모두 높아져, 드릴 날이 절삭하는 난삭 금속 중의 난삭 입자의 배출이 용이화되어, 드릴 날과의 찰과 빈도와 정도를 경감할 수 있기 때문에, 결과적으로 드릴 날의 마모가 저감되는 것으로 생각된다. 비교예 3-2 로부터, 단순히 절삭유를 사용한 경우에는, 윤활 효과가 부족하기 때문에, 드릴 선단의 마모가 진행되어 버리는 것을 알 수 있었다.
산업상 이용가능성
본 발명의 엔트리 시트를 사용하여 섬유 강화 복합재 (예를 들어, CFRP) 를 절삭 가공 (예를 들어, 구멍 형성 가공) 하는 방법은, 종래의 기계 가공에서는 이들 난소재로는 양호한 구멍 품질이 얻어지지 않았던 것에 비해, 양호한 구멍 품질이 얻어지고, 게다가 가공 드릴의 수명을 연장하는 것이 가능하다. 그 때문에, 최근 항공기의 구조재료로서 주목받고 있는 CFRP 에 유효하게 적용할 수 있기 때문에, CFRP 로의 이용 확대가 기대되고, 산업상 이용가능성이 매우 높다.
또, 본 발명의 엔트리 시트를 사용하여 금속을 절삭 가공 (예를 들어, 구멍 형성 가공) 하는 방법은, 종래의 기계 가공에서는 이들 난소재에 있어서 1 개당 드릴의 가공 가능한 구멍수가 적었던 것에 비해, 드릴의 수명을 연장할 수 있다. 또, 종래의 습식 가공에서는, 피가공재의 오염이나 청소 공정의 부하 등에 의해 생산성이 저하되어 버리지만, 본 발명에서는, 엔트리 시트를 사용하여 가공함으로써 건식 가공이 가능해지고, 가공 코스트를 저감할 수 있기 때문에, 산업상 이용가능성이 매우 높다.
또한, 본 발명의 절삭 가공 방법을 이용하여 섬유 강화 복합재 및/또는 금속을 절삭 가공 (예를 들어, 구멍 형성 가공) 하는 방법은, 종래의 습식 절삭 가공과 비교하여, 생산성 향상으로 이어진다. 종래의 습식 가공에서는, 피가공재의 오염이나 청소 공정의 부하 등에 의한 생산성이 저하되어 버리지만, 본 발명의 절삭 가공 방법은, 가스 냉각 가공 혹은 가스 냉각 가공과 엔트리 시트를 병용함으로써 건식 가공이 가능해지고, 가공 코스트를 저감할 수 있기 때문에, 산업상 이용가능성이 매우 높다.
Claims (33)
- 섬유 강화 복합재, 구조용 재료에 사용되는 금속, 또는, 섬유 강화 복합재 및 구조용 재료에 사용되는 금속을 절삭 가공할 때에 사용하는 시트로서,
상기 시트가, 절삭 가공 중에 있어서 경도를 유지할 수 있는 고체 윤활제와, 수용성 수지와, 비수용성 수지를 포함하고,
상기 고체 윤활제가, 흑연을 포함하고,
상기 수용성 수지가, 폴리에틸렌옥사이드와, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트를 포함하고,
상기 비수용성 수지가, 폴리에틸렌글리콜·디메틸테레프탈레이트 중축합물을 포함하고,
상기 섬유 강화 복합재가, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 포함하고,
상기 금속이, 티탄 합금 또는 알루미늄 합금을 포함하는, 시트. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 시트가 2 종류 이상의 수지 조성물층을 포함하는 시트. - 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 시트의 두께가 0.1 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하인 시트. - 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 시트의 적어도 편면에 금속박을 구비하는 시트. - 제 8 항에 있어서,
상기 금속박과 상기 시트 사이에 접착층이 형성되어 있는 시트. - 제 9 항에 있어서,
상기 접착층이 수지 피막인 시트. - 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
섬유 강화 복합재, 금속, 또는, 섬유 강화 복합재 및 금속과 접하는 면에 점착층이 형성되어 있는 시트. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 절삭 가공되는 대상이, 금속과 섬유 강화 복합재가 접하도록 중첩된 재료인 시트. - 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
금속을 포함하는 시트. - 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
가스를 사용하여 절삭 가공 지점, 절삭 공구, 또는, 절삭 가공 지점 및 절삭 공구를 냉각시키면서 섬유 강화 복합재, 금속, 또는, 섬유 강화 복합재 및 금속을 절삭 가공할 때에 사용하는 시트. - 제 1 항에 기재된 시트를 사용하여 섬유 강화 복합재, 금속, 또는, 섬유 강화 복합재 및 금속을 절삭 가공하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 방법.
- 제 18 항에 있어서,
상기 절삭 가공되는 섬유 강화 복합재, 금속, 또는, 섬유 강화 복합재 및 금속에 있어서의 절삭 공구 진입면에 상기 시트를 배치하여 절삭 가공을 실시하는 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 절삭 가공이 구멍 형성 가공인 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 시트가 알루미늄박을 포함하는 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 절삭 가공이, 30 ℃ 이하의 가스를 사용하여 절삭 가공 지점, 절삭 공구, 또는, 절삭 가공 지점 및 절삭 공구를 냉각시키면서 실시되는 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 절삭 가공에 사용하는 절삭 공구가 초경합금으로 이루어지는 드릴인 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 절삭 가공이 섬유 강화 복합재, 금속, 또는, 섬유 강화 복합재 및 금속에 관통공을 형성하는 가공인 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 절삭 가공이, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점, 절삭 공구, 또는, 절삭 가공 지점 및 절삭 공구를 냉각시키면서 실시되고,
상기 절삭 가공 지점, 상기 절삭 공구, 또는, 상기 절삭 가공 지점 및 상기 절삭 공구에 공급하는 가스량이 5 ∼ 300 ℓ/min 이고, 그 가스를 공급하는 장치의 가스의 출구 면적이 7 ㎟ ∼ 2000 ㎟ 이고, 또한, 그 가스를 공급하는 장치의 가스 출구와 상기 절삭 가공 지점, 상기 절삭 공구, 또는, 상기 절삭 가공 지점 및 상기 절삭 공구의 거리가 100 ㎜ ∼ 500 ㎜ 인 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 절삭 가공이, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점, 절삭 공구, 또는, 절삭 가공 지점 및 절삭 공구를 냉각시키면서 실시되고,
상기 절삭 가공 지점, 상기 절삭 공구, 또는, 상기 절삭 가공 지점 및 상기 절삭 공구에 공급하는 가스에 포함되는 수분의 양이 20 g/㎥ 이하인 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 절삭 가공이, 가스를 사용하여 절삭 가공 지점, 절삭 공구, 또는, 절삭 가공 지점 및 절삭 공구를 냉각시키면서 실시되고,
상기 절삭 가공 지점, 상기 절삭 공구, 또는, 상기 절삭 가공 지점 및 상기 절삭 공구에 공급하는 가스에 포함되는 유분이 10 ㎎/㎥ 이하인 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 절삭 가공되는 금속이 티탄 합금을 포함하는 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 절삭 가공되는 금속이 알루미늄 합금을 포함하는 절삭 가공 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 절삭 가공되는 대상이, 금속과 섬유 강화 복합재가 접하도록 중첩된 재료이고, 섬유 강화 복합재가 금속보다 절삭 공구 진입측이 되도록 배치하여 절삭 가공하는 절삭 가공 방법. - 삭제
- 제 18 항 또는 제 19 항에 기재된 절삭 가공 방법에 의해 섬유 강화 복합재를 절삭 가공하는 공정을 포함하는 섬유 강화 복합재의 제조 방법.
- 제 18 항 또는 제 19 항에 기재된 절삭 가공 방법에 의해 금속을 절삭 가공하는 공정을 포함하는 금속의 제조 방법.
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