KR20180037922A

KR20180037922A - 절삭 가공 보조 윤활재 및 절삭 가공 방법

Info

Publication number: KR20180037922A
Application number: KR1020177036694A
Authority: KR
Inventors: 요우스케 마츠야마; 다카아키 오가시와
Original assignee: 미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2018-04-13
Also published as: KR20190008444A; JPWO2017022822A1; TWI680825B; WO2017022822A1; US10384322B2; US20180229339A1; CN107922867A; BR112018001381B1; MY179690A; EP3333245B1; RU2673474C1; EP3333245A1; SG11201710736XA; PH12018500024A1; TW201711791A; KR101983936B1; JP6256865B2; CN107922867B; EP3333245A4; BR112018001381A2

Abstract

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, 평균 입자경이 100 ㎛ 이상인 카본 (C) 를 함유하는, 절삭 가공 보조 윤활재.

Description

절삭 가공 보조 윤활재 및 절삭 가공 방법{CUTTING AUXILIARY LUBRICANT AND CUTTING METHOD}

본 발명은 절삭 가공 보조 윤활재 및 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), 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 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 필요해진다.

CFRP 의 절삭 가공에 있어서 고품질인 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).

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 애프터 버너 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, 향후에는, 기체 구조의 주체로서 보다 단단한 티탄 합금이나 스테인리스강이 구조재로서 사용되는 것이 전망된다. 이들, 항공기의 기체를 구성하는 구조재는, 금속재끼리, 혹은 금속재와 CFRP 등의 다른 재질의 구조재를 볼트로 체결하기 위해서, 드릴에 의해 구멍 뚫기 가공을 할 필요가 있다.

이들 금속의 구멍 뚫기 가공에 있어서는, 이미 몇 가지 기술이 제안되어 있다. 예를 들어, 티탄 합금재는 난삭재 (難削材) 이기 때문에, 드릴 수명이 매우 짧다. 이와 같은 과제에 대하여, 절삭유제를 분무하여 가공하는 방법이나 드릴의 형상을 변경함으로써 드릴에 대한 부하를 저감하고, 드릴의 수명 저하를 회피하는 방법이 예시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조).

일본 공개특허공보 2012-210689호 일본 공개특허공보 2006-150557호

섬유 강화 복합재에 대한 절삭 가공은, 통상적으로 드릴을 사용하여 이루어진다. 일반적인 드릴에 의한 구멍 뚫기에서는, 드릴 수명이 극단적으로 짧고, 가공 구멍수가 증가해 감에 따라, 드릴 날에 마모가 발생하고, 가공 구멍의 품질이 저하된다. 구체적으로는 가공한 구멍의 내경이 작아지기 쉽고, 드릴이 관통하는 출구부에 탄소 섬유의 절단 잔류 (섬유 강화 복합재를 형성하는 섬유의 일부가 절단되지 않고, 절단 나머지로서 가공 구멍의 주위에 남는 현상이다.) 가 발생하기 쉽고, 섬유 강화 복합재를 형성하는 프리프레그의 적층간의 박리 (이하, 「층간 박리」 라고 한다) 도 발생하기 쉬워진다. 또한, 드릴 날의 마모에 의해, 가공 구멍의 내경이 균일해지고, 가공 구멍의 요철을 기점으로 층간 박리가 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 현상은 중대 결함으로 인식되고 있다. 이와 같이, 드릴 날의 마모에서 기인하여, 가공 구멍에 품질상의 문제가 발생할 가능성이 높다. 이에 대하여, 항공기용의 CFRP 를 사용한 구조체의 제조 등에서는, 특히, 고품질인 절삭 가공이 요구되고 있고, 상기의 섬유의 절단 잔류나 층간 박리 등의 문제를 해결하는 것이 매우 중요해진다.

CFRP 의 절삭 가공에 있어서, 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 앞당기게 되고, 가공 비용에서 차지하는 공구비의 비율이 높아지고 있는 것이 현상황이다.

이러한 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.

또한, 통상적으로, 금속에 대한 절삭 가공은 드릴을 사용하여 실시되지만, 금속 전용의 드릴을 사용해도, 드릴 수명은 짧고, 일반적인 드릴을 사용한 경우에는, 드릴 수명은 극단적으로 짧다. 또, 가공 구멍수가 증가해 감에 따라, 드릴 날에 마모가 발생하여, 가공 구멍의 품질이 저하된다. 구체적으로는 가공한 구멍의 내경이 작아지기 쉽고, 드릴이 관통하는 출구부에 버도 발생하기 쉬워진다. 또한, 드릴의 마모에 의해, 볼트 체결하는 금속재와 CFRP 등의 다른 재질의 구조재 사이에 간극이 생기고, 이들 구조재간에 들뜸이 발생하거나, 발생한 간극에 가공 부스러기가 들어가는 경우가 있다. 이와 같은 현상은 중대 결함으로 인식되고 있다. 이와 같이, 드릴 날의 마모에서 기인하여, 가공 구멍에 품질상의 문제가 발생할 가능성이 높다. 이와 같은 상황에 있어서, 항공기용의 티탄 합금재를 사용한 구조체의 제조 등에서는, 특히, 고품질인 구멍 뚫기 가공이 요구되고 있고, 상기한 드릴 수명이나 금속재와 이종 구조재 사이에 발생하는 들뜸 등의 문제를 해결하는 것이 매우 중요해진다.

또, 드릴을 사용하여 금속의 구멍 뚫기 가공을 실시하는 경우, 회전하는 드릴과 금속 사이에 마찰열이 생겨, 국소적으로 가공 구멍 주변의 온도가 상승한다. 따라서, 가공 구멍수가 많은 경우, 가공 구멍수가 증가해 감에 따라, 드릴 및 피가공 재료인 금속에 축열되게 된다. 열전도율이 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, 가공 열에 의해 드릴에 용착되어 버리고, 과잉 부하가 드릴에 걸려 가공 장치가 정지되는 경우도 있다. 이와 같이, 구멍 뚫기 가공시의 축열에서 기인하여, 가공 구멍에 품질상의 문제가 발생할 가능성이 높다. 이와 같은 상황에 있어서, 항공기용의 티탄 합금재를 사용한 구조체의 제조 등에서는, 특히, 고품질인 구멍 뚫기 가공이 요구되고 있고, 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, 유분이 가공 구멍 주변이나 내부에 잔류하고 있는 경우, 관통공으로 체결할 때의 체결 도구인 나사의 열화나 체결부에서 느슨해짐이 생길 가능성이 있고, 이들 문제는 치명적인 사고로 이어질 우려가 있다.

이 점에서, 특허문헌 2 에 기재된 바와 같이, 구멍 뚫기 가공이 어려운 금속의 가공성 개량은, 절삭 공구나 절삭 가공 방법의 면에서 검토되고 있지만, 그 효과는 불충분하다.

또, 종래의 가공 방법에서는, 구멍의 직경 및 사용하는 드릴 비트의 직경이 커짐에 따라, 작은 구멍의 구멍 형성 가공에 비해, 드릴이 마모되기 쉽고, 드릴이 관통하는 입구부 또는 출구부 (이하, 통합하여 「절삭부 주변」 이라고도 한다.) 에 있어서 버, 결손, 또는 섬유의 절단 잔류가 발생하기 쉽다는 문제가 생긴다. 이것은, 드릴 비트의 직경이 큼으로써, 절삭 가공으로 제거되는 피가공 재료의 체적이 커지고, 드릴 비트에 대한 부하가 커지기 때문이다.

또한, 종래의 가공 방법에서는, 피가공 재료의 두께가 두꺼워짐에 따라, 두께가 얇은 피가공 재료의 가공에 비해, 절삭 공구가 마모되기 쉽고, 절삭 공구가 관통하는 입구부 또는 출구부 (이하, 통합하여 「절삭부 주변」 이라고도 한다.) 에 있어서 버, 결손, 또는 섬유의 절단 잔류가 발생하기 쉽다는 문제가 발생한다. 이것은, 피가공 재료가 두꺼움으로써, 절삭 가공으로 제거되는 피가공 재료의 체적이 커지고, 절삭 공구에 대한 부하가 커지기 때문이다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 피가공 재료의 절삭 가공 (특히 곡면을 갖는 난삭재의 절삭 가공이나, 직경이 큰 구멍을 형성하는 난삭재의 절삭 가공, 두꺼운 난삭재의 절삭 가공) 에 있어서, 절삭 공구에 대한 부하를 저감시킬 수 있고, 절삭부 주변에 생기는 결손, 버, 또는 섬유의 절단 잔류를 저감시킬 수 있는 절삭 가공 보조 윤활재, 및 당해 절삭 가공 보조 윤활재를 사용한 절삭 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 「난삭재」 란, 섬유 강화 복합재, 난삭 금속재, 또는 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 복합재를 말한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토하였다. 그 결과, 고분자량 화합물 (A) 와, 중분자량 화합물 (B) 와, 소정의 평균 입자경을 갖는 카본 (C) 를 포함하는 절삭 가공 보조 윤활재이면, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 이하와 같다.

[1]

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,

평균 입자경이 100 ㎛ 이상인 카본 (C) 를 함유하는, 절삭 가공 보조 윤활재.

[2]

상기 절삭 가공 보조 윤활재가, 절삭 공구 및/또는 피가공 재료의 피가공 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시키면서, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하는 절삭 가공 공정을 갖는, 절삭 가공 방법에 사용하는 것인, [1] 에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[3]

상기 카본 (C) 의 형상이, 인편상의 것인, [1] 또는 [2] 에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[4]

상기 고분자량 화합물 (A) 가, 중량 평균 분자량 5 × 10⁴ 이상, 1 × 10⁶ 이하의 열가소성 수지이고,

상기 중분자량 화합물 (B) 가, 중량 평균 분자량 1 × 10³ 이상, 2 × 10⁴ 이하의 열가소성 수지인, [1] ∼ [3] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[5]

상기 고분자량 화합물 (A) 가, 수용성 열가소성 수지 및/또는 비수용성 열가소성 수지를 포함하고,

상기 수용성 열가소성 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 열가소성 수지가, 우레탄계 중합체, 아크릴계 중합체, 아세트산비닐계 중합체, 염화비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체, 폴리스티렌계 수지, 및 그들의 공중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인, [1] ∼ [4] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[6]

상기 중분자량 화합물 (B) 가, 폴리알킬렌글리콜 화합물, 폴리알킬렌옥사이드의 모노에테르 화합물, 폴리알킬렌옥사이드의 모노스테아레이트 화합물, 폴리알킬렌옥사이드 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인, [1] ∼ [5] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[7]

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, [1] ∼ [6] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[8]

0.1 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하의 두께를 갖는 시트 형상을 갖는, [1] ∼ [7] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[9]

휨량이, 5 ㎜ 이상인, [1] ∼ [8] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[10]

피가공 재료와 접하는 면에, 점착층을 추가로 갖는, [1] ∼ [9] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[11]

상기 점착층이, 아크릴계 중합체를 포함하는, [10] 에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[12]

절삭 가공 후에 피가공 재료로부터 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 제거했을 때, 상기 피가공 재료에 부착되는 상기 절삭 가공 보조 윤활재 및 상기 점착층의 성분의 총량이, 상기 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당 1.0 × 10^-8 g 이하인, [1] ∼ [11] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재.

[13]

[1] ∼ [12] 에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구 및/또는 피가공 재료의 피가공 부분에 접촉시키면서, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하고, 절삭부를 형성하는 절삭 가공 공정을 갖고,

상기 피가공 재료가, 섬유 강화 복합재, 난삭 금속재, 또는 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 복합 재료를 포함하는, 절삭 가공 방법.

[14]

상기 절삭 가공 공정이, 상기 절삭 공구의 출구와 입구를 갖는 절삭부를 형성하는 공정이고,

상기 절삭 가공 공정 전에, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분 및/또는 입구가 되어야 할 부분에, 미리 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 밀착 공정을 갖는, [13] 에 기재된 절삭 가공 방법.

[15]

밀착 공정에 있어서, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에, 미리 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는, [14] 에 기재된 절삭 가공 방법.

[16]

밀착 공정에 있어서, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에, 미리 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는, [14] 또는 [15] 에 기재된 절삭 가공 방법.

[17]

상기 절삭 가공 공정 전에 있어서,

상기 절삭 공구에 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 미리 접촉시키는 접촉 공정을 갖는, [13] ∼ [16] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 방법.

[18]

상기 절삭 가공 공정에 있어서, 상기 절삭 공구에 다른 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시킨 상태에서, 상기 절삭 가공 보조 윤활재가 밀착된 상기 피가공 재료를 절삭하고, 상기 절삭부를 형성하는, [13] ∼ [17] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 방법.

[19]

상기 피가공 재료의 두께가, 10 ㎜ 이상인, [13] ∼ [18] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 방법.

[20]

상기 절삭 가공 공정에 있어서, 상기 절삭 공구로서 드릴을 사용하여 드릴 구멍 뚫기 가공에 의해 구멍을 뚫는,

[13] ∼ [19] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 방법.

[21]

상기 구멍의 직경이, 10 ㎜ 이상인, [20] 에 기재된 절삭 가공 방법.

[22]

상기 섬유 강화 복합재가, 탄소 섬유 강화 플라스틱인, [13] ∼ [21] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 방법.

[23]

상기 난삭 금속재가, 티탄 합금, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 저합금망, 스테인리스강, 및 내열 합금으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 포함하는, [13] ∼ [22] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 방법.

[24]

상기 난삭 금속재가, Ti-6Al-4V 의 티탄 합금인,

[23] 에 기재된 절삭 가공 방법.

[25]

상기 피가공 재료의 상기 피가공 부분이 곡면인,

[13] ∼ [24] 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 방법.

본 발명에 의하면, 피가공 재료의 절삭 가공 (특히 곡면을 갖는 난삭재의 절삭 가공이나, 직경이 큰 구멍을 형성하는 난삭재의 절삭 가공, 두꺼운 난삭재의 절삭 가공) 에 있어서, 절삭 공구에 대한 부하를 저감시킬 수 있고, 절삭부 주변에 생기는 결손, 버, 또는 섬유의 절단 잔류를 저감시킬 수 있는 절삭 가공 보조 윤활재, 및 당해 절삭 가공 보조 윤활재를 사용한 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 양태를 나타내는 개략도이다.
도 3 은, 본 실시형태의 절삭 가공 방법의 또 다른 양태를 나타내는 개략도이다.
도 4 는, 본 실시형태의 절삭 가공 방법의 또 다른 양태를 나타내는 개략도이다.
도 5 는, 휨량의 측정 방법을 나타내는 개략도이다.
도 6 은, 드릴 비트 선단 방향에서 본 드릴 비트의 개략도이다.
도 7 은, 실시예 A1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 8 은, 실시예 A1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 9 는, 실시예 A13 에 있어서의, 티탄판 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 10 은, 비교예 A1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 11 은, 비교예 A5 에 있어서의, 티탄판 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 12 는, 비교예 A1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 13 은, 실시예 B8 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 14 는, 비교예 B3 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 15 는, 실시예 C1 에 있어서의, 티탄 합금판 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 16 은, 비교예 C1 에 있어서의, 티탄 합금판 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 17 은, 실시예 D6 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 18 은, 실시예 D6 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 19 는, 비교예 D1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 20 은, 비교예 D1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 21 은, 실시예 E2 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 입구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 22 는, 실시예 E2 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 23 은, 비교예 E1 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 입구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 24 는, 비교예 E1 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 25 는, 실시예 F9 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 26 은, 실시예 F9 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 27 은, 비교예 F2 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 28 은, 비교예 F2 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 29 는, 실시예 G2 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 입구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 30 은, 실시예 G2 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 31 은, 비교예 G1 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 입구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 32 는, 비교예 G1 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 출구의 절삭부 (가공 구멍) 의 사진이다.
도 33 은, 실시예 HA2 의 인성 (靭性) 시험의 결과를 나타내는 사진이다.
도 34 는, 비교예 HA2 의 인성 시험의 결과를 나타내는 사진이다.
도 35 는, 실시예 IA2 의 인성 시험의 결과를 나타내는 사진이다.
도 36 은, 비교예 IA1 의 인성 시험의 결과를 나타내는 사진이다.

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

[절삭 가공 보조 윤활재]

본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 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, 평균 입자경이 100 ㎛ 이상인 카본 (C) 를 함유한다.

본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 절삭 공구 및/또는 피가공 재료의 피가공 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시키면서, 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하는 절삭 가공 공정을 갖는, 절삭 가공 방법에 사용할 수 있다. 절삭 가공 보조 윤활재의 형상은, 후술하는 절삭 가공 방법에 이용할 수 있는 양태이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 시트 형상의 절삭 가공 보조 윤활재, 환봉 (丸棒) 형상이나 각봉 (角棒) 형상 등의 블록 상태의 절삭 가공 보조 윤활재, 용융 상태의 절삭 가공 보조 윤활재 등을 들 수 있다.

도 1 에, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재의 일 양태를 나타내는 개략도를 나타낸다 (도 2 ∼ 4 도 참조). 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 는, 피가공 재료 (1), 특히 난삭재의 절삭 가공 (예를 들어, 드릴 구멍 뚫기 가공) 에 있어서 사용되는 것이다. 구체적으로는, 도 1 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 를 피가공 재료 (1) 의 표면에 배치하고, 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 측으로부터 절삭 공구 (3) 를 사용하여 피가공 재료 (1) 를 가공한다. 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 피가공 재료의 피가공 부분이 평면인 경우 뿐만 아니라, 피가공 부분이 곡면인 경우에도 평면인 경우와 마찬가지로 적합하게 사용할 수 있다 (도 4). 구체적으로는, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 고분자량 화합물 (A) 와 중분자량 화합물 (B) 를 구비함으로써, 휨성, 피가공 부분에 대한 추종성이 우수하여, 곡면을 갖는 피가공 재료에 밀착한 상태에서 절삭 가공을 가능하게 한다. 특별히 한정되지 않지만, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 시트 자체의 휨성, 피가공 부분에 대한 추종성을 방해하지 않는 구성을 갖는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 두꺼운 금속박 등을 구비하지 않는 양태가 바람직하다. 이에 따라, 곡면을 갖는 피가공 재료의 절삭 가공성이 보다 향상된다. 또, 절삭 가공 보조 윤활재가 금속박을 구비하지 않는 경우에는, 금속박 유래의 절삭 금속 부스러기가 피절삭 가공물에 용착되어, 피절삭 가공물을 오염시키는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 절삭 가공에 있어서는, 종래 기술보다 품질이 우수한 절삭부를 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 고분자량 화합물 (A) 와, 중분자량 화합물 (B) 와, 평균 입자경이 100 ㎛ 이상인 카본 (C) 를 함유하는 층만을 갖는 단층체이더라도, 고분자량 화합물 (A) 와, 중분자량 화합물 (B) 와, 평균 입자경이 100 ㎛ 이상인 카본 (C) 를 함유하는 층과, 다른 층을 구비하는 적층체의 양태로 이용되어도 된다. 다른 층으로는, 절삭 가공 보조 윤활재와, 피가공 재료의 밀착성을 향상시키기 위한 점착층, 절삭 가공 보조 윤활재 표면의 찰상을 방지하기 위한 보호층 등을 들 수 있다. 또한, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재가 적층체인 경우나, 시트 형상으로 성형되어 있는 경우에는, 그것들을 「절삭 가공 보조 윤활 시트」 라고 부를 수도 있다. 절삭 가공 보조 윤활재가 적층체인 경우, 절삭 가공 보조 윤활 시트는, 절삭 가공 보조 윤활재로 이루어지는 층과, 다른 층을 구비하고 있어도 된다.

또, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 절삭 가공시에 있어서, 절삭 공구 (예를 들어, 드릴) 에 대한 부하를 저감시키고, 절삭 공구의 마모를 억제하고, 절삭 공구의 수명을 늘리는 것이 가능해진다. 그 결과, 절삭 공구에 관련된 비용이나, 절삭 공구의 교환 공정 등을 삭감할 수 있고, 생산성이 우수한 절삭 가공이 가능해진다. 여기서, 「절삭 가공」 이란, 피가공 재료를 절삭하는 가공이면, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 구멍 뚫기 가공, 홈깎기 가공, 선삭 (旋削) 가공, 절단 가공 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 드릴을 사용한 구멍 뚫기 가공에 있어서 적합하다.

또한, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 섬유 강화 복합재의 절삭 가공에 있어서, 절삭부 주변에 생기는 결손이나 섬유의 절단 잔류를 억제할 수 있다. 그 결과, 종래의 방법보다 고품질인 절삭부를 얻을 수 있다.

또한 게다가, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 난삭 금속재의 절삭 가공에 있어서, 절삭 가공시에 발생하는 절삭부 주변의 축열을 효과적으로 흡수시키는 것이 가능해진다. 이에 따라, 축열에 의해 절삭부 주변에 생기는 버나 결손을 억제할 수 있기 때문에, 고품질인 절삭 가공을 실시할 수 있다. 예를 들어, 드릴 구멍 뚫기 가공에 있어서는, 종래 기술보다 생산성과 품질이 우수한 드릴 구멍을 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 「절삭부」 란, 피가공 재료 중 절삭 공구에 의해 제거된 공간을 말한다. 피가공 재료의 「피가공 부분」 이란, 피가공 재료 중 절삭 공구에 의해 제거될 예정의 부분을 말한다. 「절삭부 주변」 이란, 절삭부 및 그 주변을 나타내는 개념이며, 절삭 공구가 피가공 재료에 접한 부분 (절삭부의 내벽 및 외연 (外緣)) 및 절삭에 의해 영향이 있는 그 주변 부분을 포함하는 개념이다. 예를 들어, 드릴 구멍 뚫기 가공에 의해, 구멍 (절삭부) 을 형성한 경우에는, 절삭부 주변에는, 구멍의 입구의 가장자리 및 출구의 가장자리가 포함된다. 또, 홈깎기 가공에 의해 홈을 형성한 경우에는, 절삭부 주변에는, 홈의 가장자리가 포함된다. 또한, 선삭 가공에 의해 피가공 재료의 표면을 절삭한 경우에는, 절삭 공구가 피가공 재료에 접한 부분이 포함된다.

이하, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재의 구성에 대해 보다 상세하게 설명한다.

[고분자량 화합물 (A)]

고분자량 화합물 (A) 는 윤활제로서 기능할 수 있으며, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활성을 향상시키고, 절삭부 주변에 생기는 결손, 버, 또는 섬유의 절단 잔류를 억제한다는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 고분자량 화합물 (A) 는 성형제로서 기능할 수 있으며, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성을 향상시킨다. 이에 따라, 다양한 형상의 절삭 가공 보조 윤활재를 성형 가능하고, 또 단층 형성 (지지 기재를 사용하지 않고, 그 자체로 층 (시트) 을 형성할 수 있는 것) 도 가능해진다. 또, 고분자 화합물 (A) 는, 절삭 가공 보조 윤활재에, 추종성, 인성을 부여함으로써, 곡면의 절삭 가공성을 향상시키는 효과도 갖는다.

고분자량 화합물 (A) 로는, 중량 평균 분자량이 5 × 10⁴ 이상, 1 × 10⁶ 이하이면, 특별히 한정되지 않고, 수용성 열가소성 수지, 비수용성 열가소성 수지, 수용성 열경화성 수지, 및 비수용성 열경화성 수지를 들 수 있다. 이 중에서도, 수용성 열가소성 수지 및/또는 비수용성 열가소성 수지가 바람직하고, 수용성 열가소성 수지가 보다 바람직하다. 수용성 열가소성 수지 및 비수용성 열가소성 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 수지를 사용한 경우, 수용성 수지가 갖는 윤활성에 의해, 절삭 가공시의 절삭 부스러기의 배출성이 향상되는 경향이 있다. 또, 수용성 수지를 사용함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재의 표면 경도가 적당한 부드러움이 되기 때문에, 절삭 공구에 대한 부하를 더욱 저감할 수 있는 경향이 있다. 또한, 절삭 가공 후에 절삭부 및 그 주변에 부착된 수지 성분을 용이하게 제거하는 것이 가능하다. 수용성 열가소성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 등의 폴리알킬렌옥사이드 화합물；폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜 화합물；폴리알킬렌글리콜의 에스테르 화합물；폴리알킬렌글리콜의 에테르 화합물；폴리에틸렌글리콜모노스테아레이트, 폴리프로필렌글리콜모노스테아레이트, 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；변성 폴리아미드를 들 수 있다. 이 중에서도 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에테르계 수용성 수지가 상기 관점에서 바람직하다.

비수용성 수지를 사용한 경우, 수용성 수지를 사용한 경우와 비교하여, 절삭 가공 보조 윤활재의 표면 경도가 높아지는 경향이 있다. 그 때문에, 예를 들어, 드릴 구멍 뚫기 가공시의 드릴의 달라붙음성이 향상되어, 설계대로의 위치에 구멍을 뚫을 수 있고, 또한, 절삭 가공 보조 윤활재의 강성이 향상되고, 핸들링성이 향상된다. 비수용성 열가소성 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 공중합체 등을 들 수 있다.

고분자량 화합물 (A) 의 중량 평균 분자량은, 5 × 10⁴ 이상이고, 바람직하게는 6 × 10⁴ 이상이고, 보다 바람직하게는 1 × 10⁵ 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.25 × 10⁵ 이상이다. 또, 고분자량 화합물 (A) 의 중량 평균 분자량은, 1 × 10⁶ 이하이고, 바람직하게는 8 × 10⁵ 이하이고, 보다 바람직하게는 7 × 10⁵ 이하이고, 더욱 바람직하게는 6 × 10⁵ 이하이다. 고분자량 화합물 (A) 의 중량 평균 분자량이 5 × 10⁴ 이상임으로써, 성형성이 보다 향상되고, 절삭 가공 보조 윤활재에 추종성, 인성을 부여할 수 있고, 곡면의 절삭 가공성이 향상되는 경향이 있다. 또, 고분자량 화합물 (A) 의 중량 평균 분자량이 1 × 10⁶ 이하임으로써, 윤활성이 보다 향상된다. 또한, 고분자량 화합물 (A) 를 2 종 이상 사용하는 경우에는, 각각의 화합물이, 상기 중량 평균 분자량을 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 중량 평균 분자량은, 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다 (이하 동일하게 한다).

고분자량 화합물 (A) 는, 중량 평균 분자량이 3 × 10⁵ 이상, 1 × 10⁶ 이하인 고분자량 화합물 (A-1) 및/또는 중량 평균 분자량이 5 × 10⁴ 이상, 3 × 10⁵ 미만인 고분자량 화합물 (A-2) 를 포함해도 되고, 고분자량 화합물 (A-1) 및 고분자량 화합물 (A-2) 를 함께 포함하는 것이 바람직하다. 고분자량 화합물 (A-1) 및 고분자량 화합물 (A-2) 를 병용함으로써, 성형성 그리고 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다.

고분자량 화합물 (A-1) 의 중량 평균 분자량은, 3 × 10⁵ 이상이고, 바람직하게는 4 × 10⁵ 이상이고, 보다 바람직하게는 4.5 × 10⁵ 이상이고, 더욱 바람직하게는 5 × 10⁵ 이상이다. 또, 고분자량 화합물 (A-1) 의 중량 평균 분자량은, 1 × 10⁶ 이하이고, 바람직하게는 8 × 10⁵이하이고, 보다 바람직하게는 7 × 10⁵ 이하이고, 더욱 바람직하게는 6 × 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. 또, 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-2) 의 함유량이 5 질량부 이상임으로써, 성형성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또, 절삭 가공 보조 윤활재의 추종성, 인성이 향상되고, 곡면의 절삭 가공성이 향상되는 경향이 있다. 또, 고분자량 화합물 (A-1) 의 함유량이 35 질량부 이하임으로써, 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다.

고분자량 화합물 (A-2) 의 중량 평균 분자량은, 5 × 10⁴ 이상이고, 바람직하게는 6 × 10⁴ 이상이고, 보다 바람직하게는 1 × 10⁵ 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.25 × 10⁵ 이상이다. 또, 고분자량 화합물 (A-2) 의 중량 평균 분자량은, 3 × 10⁵ 미만이고, 바람직하게는 2.5 × 10⁵ 이하이고, 보다 바람직하게는 2 × 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. 또, 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. 또, 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, 보다 더 바람직하게는 30 질량부 이상이다. 또, 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. 또, 고분자량 화합물 (A) 의 함유량이 10 질량부 이상임으로써, 추종성, 인성이 향상되고, 곡면의 절삭 가공성이 향상되는 경향이 있다. 또, 고분자량 화합물 (A) 의 함유량이 65 질량부 이하임으로써, 성형성이 보다 향상되는 경향이 있다.

[중분자량 화합물 (B)]

중분자량 화합물 (B) 는 윤활제로서 기능할 수 있으며, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활성을 향상시키고, 절삭부 주변에 생기는 결손, 버, 또는 섬유의 절단 잔류를 저감할 수 있다는 효과를 발휘할 수 있다.

중분자량 화합물 (B) 로는, 중량 평균 분자량이 1 × 10³ 이상, 5 × 10⁴ 미만이면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 수용성 열가소성 수지, 비수용성 열가소성 수지, 수용성 열경화성 수지, 및 비수용성 열경화성 수지를 들 수 있다. 이 중에서도, 수용성 열가소성 수지 또는 비수용성 열가소성 수지가 바람직하고, 수용성 열가소성 수지가 보다 바람직하다. 또한, 수용성 열가소성 수지 또는 비수용성 열가소성 수지로는, 상기 서술한 수용성 수지 및 비수용성 수지와 동일한 종류의 수지이고, 중량 평균 분자량이 1 × 10³ 이상, 5 × 10⁴ 미만인 수지를 사용할 수 있다. 중분자량 화합물 (B) 는, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

중분자량 화합물 (B) 로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜 화합물；폴리에틸렌옥사이드올레일에테르, 폴리에틸렌옥사이드세틸에테르, 폴리에틸렌옥사이드스테아릴에테르, 폴리에틸렌옥사이드라우릴에테르, 폴리에틸렌옥사이드노닐페닐에테르, 폴리에틸렌옥사이드옥틸페닐에테르 등의 폴리알킬렌옥사이드의 모노에테르 화합물；폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트, 폴리에틸렌옥사이드소르비탄모노스테아레이트, 폴리글리세린모노스테아레이트 등의 폴리알킬렌옥사이드의 모노스테아레이트 화합물；폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 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) 의 중량 평균 분자량은, 1 × 10³ 이상이고, 바람직하게는 1.25 × 10³ 이상이고, 보다 바람직하게는 1.5 × 10³ 이상이고, 더욱 바람직하게는 2 × 10³ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 2.5 × 10³ 이상이고, 특히 바람직하게는 3 × 10³ 이상이다. 또, 중분자량 화합물 (B) 의 중량 평균 분자량은, 5 × 10⁴ 미만이고, 바람직하게는 2.5 × 10⁴ 이하이고, 보다 바람직하게는 2 × 10⁴ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1 × 10⁴ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 7.5 × 10³ 이하이고, 특히 바람직하게는 5 × 10³ 이하이다. 중분자량 화합물 (B) 의 중량 평균 분자량이 1 × 10³ 이상임으로써, 성형성이 보다 향상된다. 또, 중분자량 화합물 (B) 의 중량 평균 분자량이 5 × 10⁴ 미만임으로써, 윤활성이 보다 향상된다.

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. 또, 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, 보다 더 바람직하게는 40 질량부 이하이다. 중분자량 화합물 (B) 의 함유량이 10 질량부 이상임으로써, 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또, 중분자량 화합물 (B) 의 함유량이 75 질량부 이하임으로써, 성형성이 보다 향상되는 경향이 있다.

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, 예를 들어, 고분자량 화합물 (A) 만을 사용함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재가 현저하게 고점도화하거나, 융점이 현저하게 높아지거나 하는 것에서 기인하여, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성이나 윤활성이 저하되는 것을 억제할 수 있고, 또, 중분자량 화합물 (B) 만을 사용함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재가 현저하게 저점도화하거나, 융점이 현저하게 낮아지거나 하는 것에서 기인하여, 절삭 가공 보조 윤활재의 성형성이나 윤활성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

상기 중에서도, 중량 평균 분자량 5 × 10⁴ 이상, 1 × 10⁶ 이하의 열가소성 수지인 고분자량 화합물 (A) 와, 중량 평균 분자량 1 × 10³ 이상, 2 × 10⁴ 이하의 열가소성 수지인 중분자량 화합물 (B) 의 조합이 바람직하다.

[카본 (C)]

카본 (C) 는 고체 윤활제로서 기능할 수 있으며, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활성을 향상시키고, 절삭 공구의 수명을 늘리는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 카본 (C) 는 절삭 가공시의 온도에 있어서, 체적을 갖는 고체상으로 존재하기 때문에, 절삭 가공시의 윤활성을 유지할 수 있다. 카본 (C) 로는, 평균 입자경이 100 ㎛ 이상이면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 활성탄, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 콜로이드 흑연, 열 분해 흑연, 팽창화 흑연, 인편상 흑연을 들 수 있다. 이 중에서도, 인편상의 형상을 갖는 카본 (C) 가 바람직하다. 카본 (C) 가 인편상의 형상을 가짐으로써, 마모 저감 성능이 보다 향상되는 경향이 있다. 카본 (C) 는 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용한 절삭 가공, 특히, 연속 절삭 가공에 있어서, 카본 (C) 는, 절삭 공구의 표면이나 홈, 및 피가공 재료의 절삭부 (예를 들어, 가공 구멍) 의 측면에 부착됨으로써 윤활성을 나타낸다. 그 때, 카본 (C) 는, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B) 에 비해, 온도 변화에 수반하는, 체적 및 경도의 변화가 작기 때문에, 절삭 가공을 실시하는 경우, 절삭 공구나 가공하고 있는 지점의 온도가 상승해도, 일정한 체적 및 경도를 유지할 수 있다. 즉, 카본 (C) 는, 절삭 가공을 실시하는 경우, 절삭 공구와 피가공 재료 사이에 상재 (常在) 하여 윤활성을 높여, 베어링과 같은 효과를 나타낼 수 있으므로, 절삭 공구의 마모를 억제하는 효과가 있다. 카본 (C) 는 다른 고체 윤활제와 비교하여 적당히 높은 경도를 갖기 때문에, 상기 베어링 효과가 우수하고, 윤활성이 우수하다. 그 때문에, 절삭 가공을 실시하는 경우, 절삭 공구 선단의 마모 촉진이나 절삭 공구 선단의 결손 등의 문제가 억제된다.

카본 (C) 의 평균 입자경은, 100 ㎛ 이상이고, 바람직하게는 125 ㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 150 ㎛ 이상이고, 더욱 바람직하게는 175 ㎛ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 200 ㎛ 이상이고, 한층 더 바람직하게는 225 ㎛ 이상이다. 또, 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 100 ㎛ 이상임으로써, 윤활성 그리고 성형성이 보다 향상된다. 또, 카본 (C) 의 평균 입자경이 100 ㎛ 이상임으로써, 추종성, 인성이 보다 향상되고, 곡면의 절삭 가공성이 향상되는 경향이 있다. 또, 카본 (C) 의 평균 입자경이 1000 ㎛ 이하임으로써, 절삭 공구의 마모가 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 카본 (C) 를 2 종 이상 포함하는 경우에는, 각각의 평균 입자경이 상기 범위를 만족하면 된다.

본 실시형태에 있어서 카본 (C) 의 평균 입자경이란, 메디안 직경을 가리킨다. 메디안 직경이란, 입자경의 누적 분포 곡선 (개수 기준) 으로부터 얻어지는, 그 곡선에서 50 ％ 의 높이가 되는 입자 직경 (D50 값) 을 말하는 것이고, 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 더 바람직하게는 25 질량부 이상이고, 특히 바람직하게는 30 질량부 이상이다. 또, 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, 윤활성이 보다 향상되는 경향이 있다. 또, 카본 (C) 의 함유량이 70 질량부 이하임으로써, 성형성이 보다 향상되는 경향이 있다. 특히, 카본 (C) 의 함유량이 5 질량부 이상, 70 질량부 이하임으로써, 절삭 가공 보조 윤활재의 추종성, 인성이 향상되고, 곡면의 절삭 가공성이 향상되는 경향이 있다. 또, 카본 (C) 의 함유량이 상기 범위 내임으로써, 절삭 공구에 대한 부하가 보다 저감되고, 절삭부 주변에 생기는 버 또는 결손이 보다 억제되는 경향이 있다.

[기타 성분]

본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 필요에 따라, 기타 성분을 포함해도 된다. 기타 성분으로는, 윤활성 향상 성분, 시트 형성성 향상 성분, 가소제, 유연제, 표면 조정제, 레벨링제, 대전 방지제, 유화제, 소포제, 왁스 첨가제, 커플링제, 레올로지 컨트롤제, 방부제, 방미제 (妨黴劑), 산화 방지제, 광 안정제, 핵제, 유기 필러, 무기 필러, 고체 윤활제, 열 안정화제, 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 있으며, 이들 중 적어도 1 종을 선택할 수 있다.

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

가소제, 유연제를 포함함으로써, 피가공 재료 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, 트리멜리트산에스테르, 폴리에스테르, 인산에스테르, 시트르산에스테르, 에폭시화 식물유, 세바크산에스테르 등을 들 수 있다.

카본 (C) 이외의 고체 윤활제로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 2황화몰리브덴, 2황화텅스텐, 몰리브덴 화합물, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리이미드 등을 들 수 있다.

본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재의 휨량은, 바람직하게는 5 ㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 10 ㎜ 이상이고, 더욱 바람직하게는 15 ㎜ 이상이다. 휨량의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 100 ㎜ 이하이고, 보다 바람직하게는 50 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 25 ㎜ 이하이다. 휨량이 5 ㎜ 이상임으로써, 추종성 및 인성이 보다 향상되는 경향이 있다. 휨량은, 고분자량 화합물 (A) 의 함유량을 많이 하는 것, 중량 평균 분자량이 큰 고분자량 화합물 (A) 를 사용하는 것, 카본 (C) 의 함유량을 많이 하는 것, 평균 입자경이 큰 카본 (C) 를 사용함으로써, 보다 증가하도록 제어하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 고분자량 화합물 (A) 의 함유량이 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여 10 질량부 이상인 것, 또는 고분자량 화합물 (A) 의 중량 평균 분자량 (Mw) 이 5 × 10⁴ 이상인 것, 또는 카본 (C) 의 함유량이, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 및 카본 (C) 의 합계 100 질량부에 대하여 5 질량부 이상인 것, 또는 카본 (C) 의 평균 입자경이 100 ㎛ 이상인 것이, 절삭 가공 보조 윤활재의 휨량을 증가시키는 데에 바람직하다. 또, 휨량은, 절삭 가공 보조 윤활재의 두께에 따라서도 제어할 수 있다.

휨량은, 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 폭 30 ㎜, 길이 150 ㎜ 의 절삭 가공 보조 윤활재 (X) 를, 100 ㎜ 돌출시킨 상태에서 누름지그에 고정시킨다. 그 후, 절삭 가공용 보조 윤활재 (X) 의 단부 (端部) 에 25 g 의 하중 (Z) 을 건다. 하중 (Z) 을 걸지 않은 절삭 가공 보조 윤활재 (X) 의 위치로부터의 변이량 (Y) 을 절삭 가공 보조 윤활재의 휨량이라고 정의한다. 또, 누름지그로 고정시킨 지점으로부터, 절삭 가공용 보조 윤활재가 절단된 경우에는, 휨량은 측정할 수 없다.

본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 상기 구성을 가짐으로써, 피가공 재료, 특히 곡면을 갖는 난삭재에 대한 추종성 및 인성이 우수한 것이 된다. 그 때문에, 다양한 표면 형상을 갖는 피가공 재료에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 절삭 가공 보조 윤활재는, 피가공 재료의 피가공 부분이 평면인 경우 뿐만 아니라, 피가공 부분이 곡면인 경우에도 평면인 경우와 마찬가지로 적합하게 사용할 수 있다.

구체적으로는, 절삭 가공 보조 윤활재는, 피가공 부분에 대한 추종성이 우수하기 때문에, 곡면을 갖는 피가공 재료에 절삭 가공 보조 윤활재가 밀착한 상태에서 절삭 가공이 가능해진다. 또, 절삭 가공 보조 윤활재는, 인성이 우수하여, 다양한 곡면에 대하여, 균열 등을 발생시키지 않고, 피가공 재료의 피가공 부분에 간극없이 밀착될 수 있다. 절삭 가공 보조 윤활재는 윤활제로서 작용하므로, 절삭 가공 보조 윤활재가 피가공 재료의 피가공 부분에 간극없이 밀착되는 것으로부터, 절삭 가공시에 절삭 공구에 걸리는 부하를 저감시킬 수 있다. 그 결과, 절삭부 주변에 생기는 버, 결손, 또는 섬유의 절단 잔류를 억제할 수 있다는 효과를, 보다 효과적으로 발휘시킬 수 있고, 생산성이 우수한 절삭 가공이 가능해진다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 「추종성」 이란, 절삭 가공 보조 윤활재가 피가공 재료의 표면 형상에 맞추어 밀착되는 성질을 말한다. 또, 「인성」 이란, 절삭 가공 보조 윤활재의 응력에 대한 끈질김 (강도와 연신성) 을 말한다.

또한, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 금속박을 갖지 않는 것이 바람직하다. 이에 따라, 금속박 유래의 절삭 금속 부스러기가, 피가공 재료의 절삭부에 용착되어 피가공 재료의 절삭부를 오염시키는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 절삭부의 품질이 우수한 절삭 가공물을 얻을 수 있다.

[점착층]

본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 절삭 가공 보조 윤활재의 피가공 재료와 접하는 면에, 점착층을 갖고 있어도 된다. 점착층을 가짐으로써, 절삭 가공 보조 윤활재와 피가공 재료의 밀착성이 보다 향상되는 경향이 있다.

점착층의 구성 성분은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 열가소성 수지 및/또는 열경화성 수지를 들 수 있다. 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 폴리에스테르수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 열경화성 폴리이미드, 시아네이트 수지 등의 수지를 들 수 있다. 이 중에서도, 피가공 재료에 대한 풀의 잔류가 없고, 상온에서 용이하게 점착할 수 있는 특성이 요구된다는 점에서, 아크릴계 중합체가 바람직하고, 용제형 아크릴 점착제 및 아크릴 에멀션형 점착제 (수계) 가 보다 바람직하다.

점착층은, 그 외에 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 부착되는 절삭 가공 보조 윤활재 및 점착층의 성분의 총량은, 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 면적 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당, 바람직하게는 1.0 × 10^-8 g 이하이고, 보다 바람직하게는 5.0 × 10^-9 g 이하이다. 피가공 재료에 부착되는 절삭 가공 보조 윤활재 및 점착층의 성분의 총량의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 0 이 바람직하다. 여기서 말하는 「절삭부의 면적」 이란, 예를 들어, 구멍 뚫기 가공의 경우, 가공 구멍 (절삭부) 의 내부를 가리킨다.

[두께]

점착층을 제외한 절삭 가공 보조 윤활재의 두께는, 피가공 재료의 절삭 가공 시의 절삭 방법, 절단 방법, 가공하는 부분의 면적이나 체적, 절삭 공구의 종류, 피가공 재료의 구성, 두께 등에 따라 적절히 선택되므로, 특별히 한정되지 않는다. 이 중에서도, 절삭 가공 보조 윤활재의 두께는, 바람직하게는 0.1 ㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.2 ㎜ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.5 ㎜ 이상이다. 또, 절삭 가공 보조 윤활재의 두께는, 바람직하게는 20 ㎜ 이하이고, 보다 바람직하게는 10 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 5 ㎜ 이하이다. 절삭 가공 보조 윤활재의 두께가 0.1 ㎜ 이상임으로써, 충분한 절삭 응력 저감이 얻어지고, 절삭 공구에 대한 부하가 작아져, 드릴 파손 등을 보다 억제할 수 있는 경향이 있다. 또, 절삭 가공 보조 윤활재의 두께가 20 ㎜ 이하임으로써, 절삭 공구에 대한 절삭 가공 보조 윤활재의 휘감음이 감소하고, 절삭 가공 보조 윤활재에 있어서의 균열 발생을 보다 억제할 수 있는 경향이 있다.

또, 절삭 가공 보조 윤활재에 포함되는 수지가 절삭분 (切削粉) 의 바인더가 되는 것을 억제할 수 있고, 절삭분이 절삭부 내에 머무르는 것을 억제할 수 있는 경향이 있다. 이에 따라, 절삭부 내부의 요철이 확대되는 것을 억제할 수 있는 경향이 있다. 요컨대, 절삭 가공 보조 윤활재의 조성과 두께를 적정화함으로써, 윤활성을 향상시킬 수 있고, 예를 들어, 드릴 구멍 뚫기 가공을 실시하는 경우, 드릴 홈을 통한 절삭분의 배출을 최적화할 수 있다. 또, 본 발명의 효과를 보다 한층 얻기 위해서는, 절삭 가공 보조 윤활재의 총두께를 상기 서술한 범위 내에서 적절히 제어하는 것이 바람직하고, 얇은 절삭 가공 보조 윤활재를 복수 매 겹쳐 사용하는 것도 가능하다.

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

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

[절삭 가공 보조 윤활재의 제조 방법]

본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재의 제조 방법으로는, 특별히 제한되는 것이 아니라, 고분자 재료 등의 수지와 충전재 (예를 들어, 무기 충전재) 를 포함하는 수지 조성물을, 시트나, 환봉 형상이나 각봉 형상 등의 블록 상태로 성형하는 종래 공지된 방법을 널리 이용할 수 있다. 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, 용매의 존재하 또는 용매의 비존재하에서 혼합하고, 시트 형상으로 압출 성형하여, 필요에 따라 연신함으로써 절삭 가공 보조 윤활재를 얻는 방법 등을 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 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.

또, 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 아니라, 피가공 재료의 곡률이나 절삭 가공 보조 윤활재의 구성에 의해 최적인 두께를 적절히 선택할 수 있다.

또, 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.

[절삭 가공 방법]

본 실시형태의 절삭 가공 방법은, 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구 및/또는 피가공 재료의 피가공 부분에 접촉시키면서, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하고, 절삭부를 형성하는 절삭 가공 공정을 갖고, 상기 피가공 재료가, 섬유 강화 복합재, 난삭 금속재, 또는 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 복합 재료를 포함한다.

여기서, 「접촉시키면서」 란, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 절삭 가공을 하기 전에, 상기 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구에 부착시키는 접촉 공정을 거친 후, 절삭 가공 보조 윤활재가 부착된 절삭 공구에 의해 절삭 가공 공정을 실시하는 경우와, 절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료의 피가공 부분에 밀착시키는 밀착 공정을 거친 후, 절삭 가공 보조 윤활재측으로부터 피가공 재료의 피가공 부분을 절삭하는 경우와, 또는 이들 양방을 병용하는 경우를 들 수 있다.

또, 「절삭 가공」 이란, 피가공 재료를 절삭하는 가공이면, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 구멍 뚫기 가공, 홈깎기 가공, 선삭 가공, 절단 가공 등을 들 수 있다. 그 중에서도 드릴을 사용한 구멍 뚫기 가공 (이하, 「드릴 구멍 뚫기 가공」 이라고도 한다) 에 있어서 적합하다.

본 실시형태의 절삭 가공 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 이하의 양태가 포함된다. 이하, 이들 양태에 대해 개별적으로 설명을 한다.

(양태 1) 절삭 가공 공정이, 절삭 공구의 출구와 입구를 갖는 절삭부 (예를 들어, 가공 구멍) 를 형성하는 공정일 때, 절삭 가공 공정 전에, 피가공 재료의 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분 및/또는 입구가 되어야 할 부분에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 밀착 공정을 갖는 양태 (도 1 및 2)

(양태 1-1) 양태 1 의 밀착 공정에 있어서, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에, 미리 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 양태

(양태 1-2) 양태 1 의 밀착 공정에 있어서, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에, 미리 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 양태

(양태 2) 절삭 가공 공정 전에 있어서, 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재를 미리 접촉시키는 접촉 공정을 갖는 양태

(양태 3) 절삭 가공 공정에 있어서, 절삭 공구에 다른 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시킨 상태에서, 절삭 가공 보조 윤활재가 밀착된 피가공 재료를 절삭하고, 절삭부를 형성하는 양태 (도 3)

[양태 1]

양태 1 의 절삭 가공 방법은, 절삭 가공 공정이, 절삭 공구의 출구와 입구를 갖는 절삭부 (예를 들어, 가공 구멍) 를 형성하는 공정일 때, 절삭 가공 공정 전에, 피가공 재료의 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분 및/또는 입구가 되어야 할 부분에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 밀착 공정을 갖는다. 여기서, 「출구가 되어야 할 부분」 이란, 당해 부분이 면인 경우에는, 출구가 되어야 할 면이라고도 바꾸어 말할 수 있다. 이것에 대응하여, 「입구가 되어야 할 부분」 이란, 입구가 되어야 할 면이라고도 바꾸어 말할 수 있다.

또한, 구멍 뚫기 가공에 있어서는, 얻어지는 구멍 (절삭부) 의 가장자리 주변이 「입구가 되어야 할 부분」 과 「출구가 되어야 할 부분」 에 상당한다. 또, 홈깎기 가공에 있어서는, 얻어지는 홈 (절삭부) 의 가장자리 주변이 절삭 공구의 「입구가 되어야 할 부분」 에 상당한다. 선삭 가공에 있어서는, 깎이는 피가공 재료의 표면 주변이 절삭 공구의 「입구가 되어야 할 부분」 에 상당한다. 또, 절단 가공에 있어서는, 얻어지는 절단면의 가장자리 주변이 「입구가 되어야 할 부분」 과 「출구가 되어야 할 부분」 에 상당한다.

도 1 및 2 에, 본 실시형태의 절삭 가공 방법의 일 양태를 나타내는 개략도를 나타낸다. 도 1 및 2 에 나타내는 바와 같이, 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 는, 피가공 재료 (1), 특히 난삭재의 절삭 가공에 있어서 사용되는 것이다.

[양태 1-1]

양태 1-1 에 있어서는, 피가공 재료 (1) 의 절삭 공구 (3) 의 입구가 되어야 할 부분에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 를 밀착시키고, 절삭 공구 (3) 를 사용하여 피가공 재료 (1) 를 가공한다 (도 1). 이 경우, 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 는, 피가공 재료 (1) 보다 전에 절삭 공구 (3) 와 접한다.

절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 배치하여 사용함으로써, 가공하기 직전에, 공구의 선단에 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 성분이 이행한다. 그 때문에, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 효과가 보다 효과적으로 발휘된다. 또, 입구가 되어야 할 부분에 배치된 절삭 가공 보조 윤활재는, 절삭 공구가 피가공 재료에 진입할 때의 완충재로서도 작용하여, 절삭부 주변의 결손을 억제할 수 있다. 이에 따라, 절삭 공구에 대한 부하를 보다 저감시키고, 절삭 공구의 마모를 억제하고, 절삭 공구의 수명을 늘리는 것이 가능해진다. 그 결과, 절삭 공구에 관련된 비용이나, 절삭 공구의 교환 공정 등을 삭감할 수 있고, 생산성이 우수한 절삭 가공이 가능해진다. 특히, 연속해서 절삭 가공을 하는 경우에 있어서는, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 배치된 절삭 가공 보조 윤활재에 절삭 공구가 한 번 접함으로서, 당해 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재가 부착되므로, 이어지는 가공에 있어서 절삭 공구에 대한 부하 저감, 마모 억제, 및 수명 연장 효과를 얻을 수 있다. 또, 이 연속해서 절삭 가공하는 경우에 있어서는, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 배치된 절삭 가공 보조 윤활재에 절삭 공구가 한 번 접함으로써, 당해 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재가 부착되므로, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분 외에, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 있어서도, 절삭 가공 보조 윤활재의 작용이 발휘된다. 그 결과로, 절삭부 주변에 생기는 결손, 버, 또는 섬유의 절단 잔류를 억제시킬 수 있다.

절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료의 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 배치하여 사용함으로써, 섬유 강화 복합재의 절삭 가공에 있어서, 절삭부의 입구의 결손이나 섬유의 절단 잔류를 억제할 수 있다. 이것은, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시킴으로써, 가공하기 직전에, 공구의 선단에 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 성분이 이행하기 때문이다. 이에 따라, 절삭 공구에 대한 부하를 보다 저감시킬 수 있고, 보다 순조롭게 절삭 가공을 실시할 수 있다.

절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료의 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 배치하여 사용함으로써, 난삭 금속재의 절삭 가공에 있어서, 절삭부 주변의 결손이나 버를 억제할 수 있다. 이것은, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시킴으로써, 가공하기 직전에, 공구의 선단에 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 성분이 이행하기 때문이다. 이에 따라, 절삭 공구에 대한 부하를 보다 저감시킬 수 있고, 절삭 공구가 피가공 재료에 진입할 때에 발생하는 열을 효율적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 축열에 의해 절삭부 주변에 생기는 금속의 버나 결손을 억제할 수 있기 때문에, 고품질인 절삭 가공을 실시할 수 있다. 또, 입구가 되어야 할 부분에 배치된 절삭 가공 보조 윤활재는, 절삭 공구가 피가공 재료에 진입할 때의 완충재로서도 작용하여, 절삭부 주변의 결손을 억제할 수 있다.

또, 절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료의 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 배치하여 사용함으로써, 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 복합 재료의 절삭 가공에 있어서도, 절삭부 주변의 결손, 버, 섬유의 절단 잔류를 억제할 수 있다. 또한, 피가공 재료가, 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 복합 재료인 경우에는, 절삭 공구가 피가공 재료를 관공 (貫孔) 하는 순서로는, 난삭 금속재를 절삭한 후에, 섬유 강화 복합재를 절삭하는 경우와, 섬유 강화 복합재를 절삭한 후에, 난삭 금속재를 절삭하는 경우를 생각할 수 있다. 예를 들어, 난삭 금속재를 먼저 절삭하는 경우에는, 섬유 강화 복합재를 절삭하기 전에 이미 절삭 공구의 마모가 진행될 수 있다. 이 경우, 마모가 진행된 절삭 공구로 가공하는 경우, 섬유를 눌러 자르는 상태에서 절삭하게 되기 때문에, 적층된 프리프레그 사이의 층간 박리가 발생하기 쉬워지고, 결과적으로 절삭 공구가 관통하는 출구부에 섬유의 절단 잔류가 더욱 발생하기 쉬워지는 결점이 있다. 그러나, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 난삭 금속재의 구멍 형성 가공시의 절삭 공구의 마모가 억제되고, 절삭 공구의 마모에 의해 가공 구멍의 품질에 영향이 나오기 쉬운 섬유 강화 복합재의 구멍 형성 가공의 제약을 크게 완화할 수 있다.

(밀착 공정)

양태 1-1 의 절삭 가공 방법은, 피가공 재료의 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 밀착 공정을 갖는다. 당해 밀착 공정은, 피가공 재료의 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 공정이다. 피가공 재료 상의 절삭 가공 보조 윤활재의 밀착 지점은, 미리, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분으로 한다. 이에 따라, 가공하기 직전에, 공구의 선단에 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 성분이 이행한다. 그 때문에, 절삭 가공 보조 윤활재의 윤활 효과가 충분히 발휘된다. 이에 따라, 절삭 공구에 대한 부하를 보다 저감시킬 수 있고, 절삭 공구의 입구 주변에 생기는 결손, 버, 또는 섬유의 절단 잔류를 억제할 수 있는 경향이 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 접하는 절삭 가공 보조 윤활재 표면 또는 금속박 표면에 점착성을 갖는 화합물의 층 (점착층) 을 형성한 절삭 가공 보조 윤활재를 사용하는 방법을 들 수 있다. 이 중에서도, 점착층을 형성한 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 점착층이라고 정의한다.

[양태 1-2]

양태 1-2 에 있어서는, 피가공 재료 (1) 의 절삭 공구 (3) 의 출구가 되어야 할 부분에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 를 밀착시키고, 절삭 공구 (3) 를 사용하여 피가공 재료 (1) 를 가공한다 (도 2). 이 경우, 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 는, 피가공 재료 (1) 를 관통해 온 절삭 공구 (3) 와 접한다.

절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에 배치하여 사용함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재가 윤활제로서 작용하여, 절삭 가공시에 있어서, 절삭 공구에 대한 부하를 저감시키고, 절삭 공구의 마모를 억제하고, 절삭 공구의 수명을 늘리는 것이 가능해진다. 그 결과, 절삭 공구에 관련된 비용이나, 절삭 공구의 교환 공정 등을 삭감할 수 있고, 생산성이 우수한 절삭 가공이 가능해진다. 특히, 연속해서 절삭 가공을 하는 경우에 있어서는, 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에 배치된 절삭 가공 보조 윤활재에 절삭 공구가 한 번 접함으로써, 당해 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재가 부착되므로, 이어지는 가공에 있어서 절삭 공구에 대한 부하 저감, 마모 억제, 및 수명 연장 효과를 얻을 수 있다. 또, 이 연속해서 절삭 가공하는 경우에 있어서는, 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에 배치된 절삭 가공 보조 윤활재에 절삭 공구가 한 번 접함으로써, 당해 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재가 부착되므로, 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분 외에, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 있어서도, 절삭 가공 보조 윤활재의 작용이 발휘되고, 그 결과로, 절삭부 주변의 결손, 버, 섬유의 절단 잔류를 억제하는 것도 가능해진다.

또한, 절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료의 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에 배치하여 사용함으로써, 섬유 강화 복합재의 절삭 가공에 있어서, 절삭 공구가 관통하는 출구부의 결손이나 섬유의 절단 잔류를 억제할 수 있다. 이것은, 절삭 가공 보조 윤활재가 덮개와 같이 작용하기 때문이다. 섬유 강화 복합재의 절삭 가공에 있어서, 절삭 공구가 관통하는 출구부의 결손이나 섬유의 절단 잔류가 발생하는 메커니즘은, 이하와 같다. 섬유 강화 복합재의 최하층을 공구 선단이 관통하기 시작할 때에, 피가공 재료는 섬유와 평행 방향으로 갈라지기 시작한다. 서서히 공구가 하강하면, 피가공 재료의 섬유가 구멍의 중앙 부근에서 절단되고, 섬유와 수직 방향으로 절단된다. 그 후, 더욱 공구가 하강함에 따라, 구멍은 크게 확장되지만, 이 때, 구멍의 가장자리를 지점으로 하여 외팔보 상태가 된 섬유는, 공구의 회전 방향으로 쓰러지는 것만으로, 절단되지 않는다. 이 때, 절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료의 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에 배치하여 가공함으로써, 피가공 재료의 섬유가 구멍의 가장자리를 지점으로 하여 외팔보 상태가 되는 것을 막고, 피가공 재료의 섬유를 구멍의 가장자리를 따라, 깨끗하게 절단할 수 있다. 그 결과, 종래의 방법보다 결손이나 섬유의 절단 잔류의 발생을 억제할 수 있고, 고품질인 가공 구멍을 얻을 수 있다. 특히, 드릴 구멍 뚫기 가공에 있어서는, 종래 기술보다 생산성과 품질이 우수한 드릴 구멍 뚫기 가공이 가능해진다.

또한, 절삭 가공 보조 윤활재를 피가공 재료의 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에 배치하여 사용함으로써, 난삭 금속재의 절삭 가공에 있어서, 절삭 공구가 관통하는 출구부의 결손이나 버를 억제할 수 있다. 이것은, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 난삭 금속재의 절삭 가공에 있어서, 절삭 가공시에 발생하는 절삭부 주변의 축열을 효과적으로 흡수시키는 것이 가능해지기 때문이다. 구체적으로는, 피가공 재료의 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 배치함으로써, 절삭 공구가 피가공 재료로부터 빠질 때에 발생하는 열을 효율적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 축열에 의해 절삭부 주변에 생기는 금속의 버를 억제할 수 있다. 또, 절삭 가공시에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재가 덮개와 같이 작용하여, 절삭부 주변의 결손을 억제할 수 있다. 그 결과, 종래의 방법보다 고품질인 절삭 가공 구멍을 얻을 수 있다. 특히, 드릴 구멍 뚫기 가공에 있어서는, 종래 기술보다 생산성과 품질이 우수한 드릴 구멍 뚫기 가공이 가능해진다.

또한, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 복합 재료의 절삭 가공에 있어서, 절삭 가공시에 발생하는 절삭부 주변의 축열을 효과적으로 흡수시키는 것이 가능해지고, 또, 절삭 가공 보조 윤활재가 덮개와 같이 작용하여, 섬유 강화 복합재의 절삭부 주변에 생기는 결손 및 섬유의 절단 잔류를 저감할 수 있다.

(밀착 공정)

양태 1-2 의 절삭 가공 방법은, 피가공 재료의 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 밀착 공정을 갖는다. 당해 밀착 공정은, 피가공 재료의 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 공정이다. 피가공 재료 상의 절삭 가공 보조 윤활재의 밀착 지점은, 미리, 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분으로 한다. 이에 따라, 상기 서술한 바와 같이 절삭 공구에 대한 부하를 저감시킬 수 있고, 절삭 공구의 출구 주변에 생기는 결손, 버, 또는 섬유의 절단 잔류를 저감시킬 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 접하는 절삭 가공 보조 윤활재의 표면 또는 금속박 표면에 점착성을 갖는 화합물의 층 (점착층) 을 형성한 절삭 가공 보조 윤활재를 사용하는 방법을 들 수 있다. 이 중에서도, 점착층을 형성한 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 점착층이라고 정의한다.

또, 피가공 재료의 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분과, 피가공 재료의 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에 있어서, 미리 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 것이 특히 바람직하다.

[양태 2]

양태 2 의 절삭 가공 방법은, 절삭 가공 공정 전에 있어서, 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재를 미리 접촉시키는 접촉 공정을 갖는다. 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재를 미리 접촉시킴으로써, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 경우와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 접촉 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 미리, 절삭 가공 보조 윤활재에 절삭 공구에 도포함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 부착시킬 수 있다. 또, 절삭 가공을 하기 전에, 절삭 공구로 절삭 가공 보조 윤활재를 절단, 구멍 뚫기 함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 부착시킬 수 있다.

또한, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 배치함으로써, 절삭 가공을 하기 전에, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 부착시킬 수 있는데, 이 경우에는 상기 양태 1-1 에 해당한다.

[양태 3]

양태 3 의 절삭 가공 방법은, 절삭 가공 공정에 있어서 절삭 공구에 다른 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시킨 상태에서, 절삭 가공 보조 윤활재가 밀착된 피가공 재료를 절삭하고, 절삭부를 형성한다. 절삭 가공 공정에 있어서, 절삭 공구에 다른 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시키고, 부착시킴으로써, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 경우와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 본 실시형태의 절삭 가공 방법에 있어서는, 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분 및 출구가 되어야 할 부분의 양방에 절삭 가공 보조 윤활재가 밀착된 피가공 재료를 절삭하는 경우에 있어서도, 절삭 가공 공정 전에 절삭 공구에 절삭 가공 보조 윤활재를 미리 접촉시키는 접촉 공정을 가져도 되고, 절삭 가공 공정에 있어서 절삭 공구에 다른 절삭 가공 보조 윤활재를 부착시켜 절삭부를 형성해도 된다.

도 3 에, 절삭 가공 공정에 있어서 절삭 공구에 다른 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시키고, 부착시킨 상태의 개략도를 나타낸다. 도 3 과 같이, 다른 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 를 절삭 공구 (3) 에 접촉시키면서 절삭 가공을 함으로써, 항상 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 가 절삭 공구에 공급되게 되어, 효율적으로 가공을 실시할 수 있다. 또, 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 를 밀착시켜 사용하는 경우에는, 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 의 두께 × 드릴 직경 (절삭 공구가 접촉하는 부분의 면적) 으로부터 산출되는 양의 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 가 절삭 공구에 공급되지만, 다른 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 를 사용함으로써, 충분한 양의 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 를 절삭 공구에 공급할 수 있다.

또한, 다른 절삭 가공 보조 윤활재만을 절삭 공구에 접촉시켜도 된다. 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 접촉시키면서 절삭 가공을 함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재를 절삭 공구에 부착시킬 수 있다. 이 경우에는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 도 3 에 있어서 블록상의 절삭 가공 보조 윤활재 (2) 만을 사용하는 경우가 해당한다. 이와 같은 양태로 함으로써, 절삭 가공을 하고 있는 부분에 대하여 절삭 공구를 경유하여 절삭 가공 보조 윤활재를 계속 공급하는 것이 가능해진다.

[피가공 재료의 두께]

피가공 재료가 두꺼운 경우라도, 본 실시형태의 절삭 가공 방법이면, 상기의 효과가 얻어진다. 그 때문에, 피가공 재료의 두께를 두껍게 하는 것이 가능해진다. 피가공 재료의 두께는, 바람직하게는 3 ㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 5 ㎜ 이상이고, 더욱 바람직하게는 10 ㎜ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 15 ㎜ 이며, 한층 더 바람직하게는 17.5 ㎜ 이상이다. 또, 피가공 재료의 두께의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 40 ㎜ 이하가 바람직하다.

특히, 두께가 10 ㎜ 이상인 피가공 재료의 가공은, 두께가 두껍기 때문에, 두께가 얇은 피가공 재료의 가공에 비해, 절삭 공구가 마모되기 쉽고, 절삭부 주변에 있어서 버, 결손, 또는 섬유의 절단 잔류가 발생하기 쉽다. 이것은, 피가공 재료가 두꺼움으로써, 절삭 가공으로 제거되는 피가공 재료의 체적이 커지고, 절삭 공구에 대한 부하가 커지기 때문이다. 이 점에서, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 두께가 10 ㎜ 이상인 피가공 재료의 절삭 가공에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재가 윤활제로서 작용하여, 절삭 공구에 대한 부하를 저감시키고, 절삭 공구의 마모를 억제하고, 절삭 공구의 수명을 늘리는 것이 가능해진다. 그 결과, 절삭 공구에 관련된 비용이나, 절삭 공구의 교환 공정 등을 삭감할 수 있어, 생산성이 우수한 절삭 가공이 가능해진다. 또, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 두께가 10 ㎜ 이상인 피가공 재료의 절삭 가공에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재가 윤활제로서 작용하여, 절삭부 주변에 있어서의 버, 결손, 또는 섬유의 절단 잔류를 억제할 수 있다. 그 결과, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용하지 않는 경우에 비해, 고품질인 절삭부를 얻을 수 있다.

[곡면을 갖는 피가공 재료]

또한, 절삭 가공 보조 윤활재는, 피가공 재료의 피가공 부분이 평면인 경우 뿐만 아니라, 피가공 부분이 곡면인 경우에도 평면인 경우와 마찬가지로 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 절삭 가공 보조 윤활재는, 휨성, 피가공 부분에 대한 추종성이 우수하여, 곡면을 갖는 피가공 재료에 밀착한 상태에서 절삭 가공이 가능해진다. 또, 특별히 한정되지 않지만, 절삭 가공 보조 윤활재는, 절삭 가공 보조 윤활재 자체의 휨성, 피가공 부분에 대한 추종성을 방해하지 않는 구성을 갖는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 두꺼운 금속박 등을 구비하지 않는 양태가 바람직하다. 이에 따라, 곡면을 갖는 피가공 재료의 절삭 가공성이 보다 향상된다. 또, 절삭 가공 보조 윤활재가 금속박을 구비하지 않는 경우에는, 금속박 유래의 절삭 금속 부스러기가 피가공 재료의 절삭부에 용착되어, 피가공 재료의 절삭부를 오염시키는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 종래 기술보다 품질이 우수한 절삭 가공이 가능해진다.

[절삭 가공 공정]

절삭 가공 공정에 있어서는, 피가공 재료를, 절삭 가공 보조 윤활재가 부착된 절삭 공구에 의해 절삭 가공하거나, 절삭 가공 보조 윤활재와 피가공 재료의 밀착체를 절삭 공구에 의해 절삭 가공한다. 이와 같이 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 절삭 가공, 특히, 연속해서 가공을 실시하는 경우, 절삭 공구의 칼날을 포함하는 절삭 공구 표면과 절삭부 내벽 표면 사이의 윤활성이 높아지고, 절삭 공구의 칼날이 절삭하는 섬유나 난삭 금속 중의 난삭 입자의 배출을 용이화하여, 절삭 공구의 칼날과의 찰과 빈도와 정도를 경감시키기 때문에, 절삭 공구의 칼날의 마모가 저감되는 것으로 생각된다. 이 작용 원리는, 절삭 공구 전반에 통한다.

보다 구체적으로는, 피가공 재료가, 섬유가 조밀하게 존재하는 섬유 강화 복합재인 경우에는, 섬유의 절삭량이 많아, 절삭 공구의 칼날이 마모되기 쉬운 경향이 있지만, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 절삭 공구의 칼날의 마모를 저감시킬 수 있다. 또, 섬유 강화 복합재를, 마모가 진행된 절삭 공구로 가공하는 경우, 섬유를 눌러 자르는 상태에서 절삭하게 되기 때문에, 적층된 프리프레그 사이의 층간 박리가 발생하기 쉬워지고, 결과적으로 절삭 공구가 관통하는 출구부에 섬유의 절단 잔류가 더욱 발생하기 쉬워지는 결점이 있다. 그러나, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 섬유의 절단 잔류를 보다 억제할 수 있다.

또한, 피가공 재료가, UD 재인 경우에는, 절삭 공구의 칼날이 섬유의 다발에 파고들어 도려내는 각도로 진입시킬 때에, 절삭부의 내벽에 좌굴부 (座屈部) 가 발생하기 쉽다. 이 점에서, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 섬유 좌굴을 억제하고, 또한, 마찰열에 의한 온도 상승도 억제하므로, 매트릭스 수지가 유리 전이점 (온도) 혹은 연화점에 도달하기 어려워져, 섬유의 단단하게 묶은 상태를 유지할 수 있고, 섬유 좌굴을 억제할 수 있다. 또한, 「UD 재」 란, 섬유 강화 복합재에 있어서, 일방향으로만 섬유를 가지런히 모은 크로스재를 사용한 재료이다.

또, 피가공 재료가, 난삭 금속재인 경우에는, 난삭 금속의 결정립자와 절삭 공구의 칼날이 찰과하면, 어브레시브 마모가 일어나, 절삭 공구의 칼날의 마모가 진행된다. 또, 강도가 높은 금속일수록, 절삭 가공시의 마찰열에 의한 온도 상승의 정도가 크기 때문에, 버의 발생량이 많아지기 쉽다. 이 점에서, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 드릴의 홈 표면을 포함한 절삭 공구 표면과 절삭부 내표면의 윤활성이 모두 높아지고, 절삭 공구의 칼날이 절삭하는 난삭 금속 중의 난삭 금속의 결정립자의 배출이 용이화되어, 절삭 공구의 칼날과의 찰과 빈도와 정도를 경감할 수 있기 때문에, 결과적으로 절삭 공구의 칼날의 마모가 저감되고, 마찰에서 유래하는 온도 상승도 억제할 수 있기 때문에, 버의 발생량을 저감할 수 있다.

또한, 피가공 재료가, 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 복합 재료인 경우에는, 절삭 공구가 피가공 재료를 관통하는 순서로는, 난삭 금속재를 절삭 가공하고, 섬유 강화 복합재를 절삭 가공하게 되거나, 또는, 반대로 섬유 강화 복합재를 절삭 가공하고, 난삭 금속재를 절삭 가공하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어, 난삭 금속재를 먼저 절삭 가공하는 경우에는, 섬유 강화 복합재를 절삭 가공하기 전에 이미 절삭 공구의 마모가 진행될 수 있다. 이 경우, 마모가 진행된 절삭 공구로 가공하는 경우, 섬유를 눌러 자르는 상태에서 절삭하게 되기 때문에, 적층된 프리프레그 사이의 층간 박리가 발생하기 쉬워지고, 결과적으로 절삭 공구가 관통하는 출구부에 섬유의 절단 잔류가 더욱 발생하기 쉬워지는 결점이 있다. 그러나, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 난삭 금속재의 절삭 가공시에 있어서의 절삭 공구의 마모가 억제되고, 절삭 공구의 마모에 의해 절삭부의 품질에 영향이 나오기 쉬운 섬유 강화 복합재의 절삭 가공의 제약을 크게 완화할 수 있다.

사용하는 절삭 공구는, 일반적으로 사용되는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 절삭 공구로서 드릴을 사용하는 경우에는, 드릴의 직경, 재질, 형상 및 표면 피막의 유무에 대해, 특별히 한정되는 것은 아니다. 드릴의 직경은, 용도에 따라 적절히 선택할 수 있고, 일반적으로는 1 ㎜φ 이상 30 ㎜φ 이하인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 항공기용 기재의 구멍 뚫기 가공 용도로는, 2 ㎜φ 이상 7 ㎜φ 이하인 것이 바람직하다. 또, 보다 큰 가공 구멍을 형성하는 관점에서는, 드릴의 직경은, 바람직하게는 10 ㎜φ 이상이고, 보다 바람직하게는 12.5 ㎜φ 이상이고, 더욱 바람직하게는 15 ㎜φ 이상이다. 또한, 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 뚫기 가공의 조건이나 피가공 재료의 종류나 형상 등에 따라, 적절히 선택할 수 있다. 드릴의 형상으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 드릴의 선단각, 홈의 비틀림각, 절단날의 수 등을 들 수 있다. 드릴의 표면 피막은, 구멍 뚫기 가공의 조건이나 피가공 재료의 종류나 형상 등에 따라, 적절히 선택할 수 있다. 바람직한 표면 피막의 종류로는, 다이아몬드 코트, 다이아몬드 라이크 코트, 세라믹스 코트 등을 들 수 있다.

절삭 가공 공정에 있어서는, 절삭 공구로서 드릴을 사용하고, 드릴 구멍 뚫기 가공에 의해 구멍을 뚫는 것이 바람직하다. 절삭부가 큰 경우, 예를 들어, 드릴 비트의 직경이 큰 구멍 뚫기 가공에 있어서도, 본 실시형태의 절삭 가공 방법이면, 상기의 효과가 얻어지기 때문에, 절삭부의 크기, 예를 들어, 드릴 구멍 뚫기 가공에 의해 형성되는 구멍의 직경을 크게 하는 것이 가능해진다. 이 경우, 형성되는 구멍의 직경은, 바람직하게는 3 ㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 5 ㎜ 이상이고, 더욱 바람직하게는 6 ㎜ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 10 ㎜ 초과이고, 한층 더 바람직하게는 12.5 ㎜ 이상이고, 특히 바람직하게는 15 ㎜ 이상이다. 구멍의 직경이 3 ㎜ 이상인 경우, 절삭 체적이 증가함으로써, 드릴 비트에 대한 부하가 커져, 드릴이 마모되기 쉽고, 절삭부 주변에 있어서 버, 결손, 또는 섬유의 절단 잔류가 발생하기 쉬울 뿐만 아니라, 가공시의 축열에 의해 피가공 재료의 절삭부의 품질의 저하라는 문제가 발생할 수 있다. 이에 대하여, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 드릴에 대한 부하를 저감시킬 수 있고, 가공 구멍 주변에 생기는 버, 결손, 또는 섬유의 절단 잔류를 저감시킬 수 있고, 피가공 재료의 절삭부의 품질의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 「구멍의 직경」 은, 사용하는 드릴의 직경에 따라 조정할 수 있다.

특히, 구멍의 직경이 10 ㎜ 를 초과하는 피가공 재료의 가공은, 드릴 비트의 직경이 크기 때문에, 작은 구멍의 구멍 형성 가공에 비해, 드릴이 마모되기 쉽고, 절삭부 주변에 있어서 버, 결손, 또는 섬유의 절단 잔류가 발생하기 쉽다. 이것은, 드릴 비트의 직경이 큼으로써, 절삭 가공으로 제거되는 피가공 재료의 체적이 커지고, 드릴에 대한 부하가 커지기 때문이다.

이 점에서, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 공경 (孔徑) 이 10 ㎜ 를 초과하는 피가공 재료의 구멍 형성 가공에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재가 윤활제로서 작용하여, 드릴에 대한 부하를 저감시키고, 드릴의 마모를 억제하고, 드릴의 수명을 늘리는 것이 가능해진다. 그 결과, 드릴에 관련된 비용이나, 드릴의 교환 공정 등을 삭감할 수 있어, 생산성이 우수한 구멍 형성 가공이 가능해진다.

또, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 공경이 10 ㎜ 를 초과하는 피가공 재료의 구멍 형성 가공에 있어서, 절삭 가공 보조 윤활재가 윤활제로서 작용하여, 절삭부 주변에 있어서의 버, 결손, 또는 섬유의 절단 잔류를 억제할 수 있다. 그 결과, 절삭 가공 보조 윤활재를 사용하지 않는 경우에 비해, 고품질인 가공 구멍을 얻을 수 있다.

절삭 가공 공정에 있어서는, 일반적인 절삭 가공에 있어서의 기술을 이용할 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/또는 절삭 공구 부근의 가스를 흡인함으로써, 주위로부터 가스를 절삭 가공 지점 및/또는 절삭 공구에 공급하는 방법을 들 수 있다.

그 외에, 구멍 형성 이외의 가공도 상기와 동일하게 실시할 수 있다. 절삭 가공하는 공구 및 방법에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 드릴 외에, 라우터, 프레이즈, 엔드 밀, 사이드 커터 등으로 관통공, 비관통공을 형성하는 구멍 뚫기 가공이나, 라우터, 파이프 커터, 엔드 밀, 메탈 소 등으로, 피가공 재료를 절단하는 가공 등을 들 수 있다. 또, 절삭 공구의 날끝에, 경도를 높여 마모를 억제하기 위해서, 티탄이나 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본 등의 코팅막을 형성하고 있어도 된다. 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재는, 이들 코팅막을 형성한 특수한 절삭 공구를 사용한 가공 중 어느 가공에 있어서도, 절삭 공구의 수명을 연장시킬 수 있다.

[피가공 재료]

본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재가 대상으로 하는 피가공 재료로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 섬유 강화 복합재, 난삭 금속재, 또는 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 복합 재료를 들 수 있다.

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, 불포화 폴리에스테르수지 등의 열경화성 수지；ABS (아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 수지, PA (폴리아미드) 수지, PP (폴리프로필렌) 수지, PC (폴리카보네이트) 수지, 메틸메타아크릴레이트 수지, 폴리에틸렌, 아크릴, 폴리에스테르 수지 등의 열가소성 수지를 들 수 있다. 강화 섬유로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유를 들 수 있다. 또, 강화 섬유의 형태로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 필라멘트, 토우 (tow), 크로스, 브레이드, 촙 (chop), 밀드 파이버, 펠트 매트, 페이퍼, 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), 아라미드 섬유 강화 플라스틱 (AFRP) 등의 섬유 강화 플라스틱 (FRP) 을 들 수 있다. 이 중에서도, 비교적으로, 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. 또한, 섬유 강화 플라스틱 (FRP) 은, 강화 섬유와, 열경화성 수지 및/또는 열가소성 수지를 포함하는 개념이며, 이 중에서도, 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 섬유 강화 복합재는, FRTP (Fiber Reinforced Thermo Plastics) 라고도 한다. 예를 들어, 탄소 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 섬유 강화 복합재는, CFRTP (Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics) 라고 한다.

또, 난삭 금속재로는, 일반적으로 구조재로서 사용되고 있는 금속이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 티탄 합금, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 저합금망, 스테인리스강, 내열 합금을 들 수 있다. 이 중에서도, 티탄 합금이 바람직하고, 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 높은 난삭재이기 때문에, 종래 기술에서는, 절삭 가공 조건이나 절삭 공구의 형상을 특수한 것으로 할 필요가 있다. 그러나, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 절삭 가공 조건이나 절삭 공구의 형상을 특수한 것으로 하지 않아도 되고, 절삭 공구의 수명도 보다 길게 할 수 있다. 용도면에서는, 항공기의 기체 구조용 재료 등에 사용되는 금속 재료가 바람직하다. 강도가 높은 금속일수록, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용한 것에 의한 절삭 공구의 수명 연장 효과가 현저해진다. 난삭 금속재는, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 적층체로서 사용해도 된다.

또한, 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 복합 재료로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 상기 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재가 적층 등에 의해 복합화된 재료를 들 수 있다. 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 최적인 절삭 조건은, 통상적으로 크게 상이하고, 섬유 강화 복합재에 있어서는, 고속 회전으로 저속 이송량이 적합하고, 난삭 금속재에 있어서는, 저속 회전으로 고속 이송량이 적합하다. 이것은, 난삭 금속재에서는, 예를 들어, 드릴 구멍 뚫기 가공을 실시하는 경우, 드릴의 온도 상승을 억제하고, 드릴 날의 마모를 억제하기 위해서이다. 특히, 열에 약한 다이아몬드 코트 드릴에 있어서, 이와 같은 구멍 뚫기 조건이 필요해진다. 이와 같이, 상반되는 구멍 뚫기 조건에 대하여, 실제의 가공 현장에서는, CFRP 와 티탄 합금의 경계에서 구멍 뚫기 조건을 바꾸거나, 중용을 취한 동일 조건으로 구멍 뚫기 가공하고 있다. 혹은, 예를 들어, 드릴 구멍 뚫기 가공을 실시하는 경우, 드릴의 온도 상승을 방지하기 위해서, 항공기 용도의 티탄 합금의 구멍 뚫기 가공시에, 절삭유를 주입하거나, 냉풍을 분사하면서, 동시에 집진기로 집진하는 대처도 실시되고 있다. 그러나, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 사용함으로써, 마찰열로 발열하기 쉬운 난삭 금속재의 구멍 뚫기 조건의 제약을 크게 완화할 수 있는 부차 효과가 있다.

피가공 재료의 두께는, 바람직하게는 3 ㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 5 ㎜ 이상이고, 더욱 바람직하게는 6 ㎜ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 9 ㎜ 이상이고, 한층 더 바람직하게는 10 ㎜ 이상이고, 특히 바람직하게는 15 ㎜ 이상이다. 또, 피가공 재료의 두께의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 40 ㎜ 이하가 바람직하다. 이것은, 피가공 재료의 두께가 3 ㎜ 이상이었다고 해도, 절삭 공구의 마모, 절삭부 (예를 들어, 드릴 구멍 뚫기 가공 구멍) 의 품질이 보다 양호해지는 경향이 있기 때문이다.

실시예

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

[실시예 A]

표 1 에 실시예 A 및 비교예 A 에 있어서 사용한 피가공 재료 (구멍 뚫기 가공한 재료), 절삭 가공 보조 윤활재의 제조에 사용한 각 성분, 점착층, 드릴 구멍 뚫기 가공 (구멍 뚫기 가공) 에 사용한 드릴 비트, 구멍 뚫기 가공 기기, 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다. 또한, 이하 실시예에 있어서, 본 실시형태의 절삭 가공 보조 윤활재를 시트상으로 성형한 것을 절삭 가공 보조 윤활 시트라고 하고, 블록상으로 성형한 것을 절삭 가공 보조 윤활 블록이라고 한다.

※Ti-6Al-4V 의 비커스 경도는 320 이었다.

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

또, 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 이용하여, 폴리에틸렌글리콜을 표준 물질로서 측정하고, 상대 평균 분자량으로서 산출하였다.

[실시예 A1]

고분자량 화합물 (A) 로서, 포티에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (노니온 S-40, 니치유 주식회사 제조) 47 질량부, 및 카본 (C) 로서, 흑연 (XD-100, 이토 흑연 공업 주식회사) 5 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여 충분히 혼합하고, 온도 140 ℃ 에서 압출 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트를 제조하였다. 이 시트의 편면에, 점착층이 되는 두께 0.12 ㎜ 의 아크릴계 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면측을 시트측과 접하도록 첩부 (貼付) 하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 를 제조하였다.

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 의 점착층을 형성한 면을, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 절삭 가공 (구멍 뚫기 가공) 은, 표 3 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 절삭부 (가공 구멍) 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 3 에 나타내었다.

[실시예 A2 ∼ A25]

실시예 A1 과 동일하게 하여, 표 2 에 나타내는, 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성으로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ l 을 제조하였다.

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ l 을, 실시예 A1 과 동일하게 하여, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 에 지그를 사용하여 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 3 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 절삭부 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 3 에 나타내었다.

또한, 실시예 A1 ∼ A12 에 있어서는, 피가공 재료로서 CFRP 를 사용하고, 실시예 A13 ∼ A20 에 있어서는, 피가공 재료로서 Ti 를 사용하고, 실시예 A21 ∼ A25 에 있어서는, 피가공 재료로서 CFRP 와 Ti 의 복합체를 사용하였다. 또한 CFRP 와 Ti 의 복합체를 사용했을 때에는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/Ti 가 되도록 적층하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

[비교예 A1 ∼ A6]

실시예 A1 과 동일하게 하여, 표 2 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성으로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 m ∼ r 을 제조하였다.

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 m ∼ r 을, 실시예 A1 과 동일하게 하여, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 에 지그를 사용하여 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 3 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 절삭부 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 3 에 나타내었다. 또한, 비교예 A6 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/Ti 가 되도록 적층하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

[평가：결손, 버, 섬유 절단 잔류]

실시예 A 및 비교예 A 에 있어서, 드릴 비트 입구측 및 드릴 비트 출구측에 있어서의 절삭부 주변의 버, 결손, 및 섬유 절단 잔류가 발생한 구멍수를, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 세었다. 또한, 버, 결손, 및 섬유 절단 잔류의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

버：절삭 공구가 드릴 비트 입구로부터 드릴 비트 출구를 향해 통과함에 있어서, 드릴 비트 출구 부근에 발생하는 돌기. 마찰에 의해 절삭부 주변의 온도가 상승하고, 절삭부 주변의 금속이 연화됨으로써 큰 버가 발생하기 쉽다.

결손：드릴 비트 입구 및 드릴 비트 출구에 발생하는 오목부.

섬유 절단 잔류：섬유 강화 복합재를 형성하는 섬유의 일부가 절단되지 않고, 절단 나머지로서 절삭부의 주위에 남는 현상.

또한, 도 7 에, 실시예 A1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 사진을 나타내고, 도 8 에, 실시예 A1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 7 ∼ 8 에 나타내는 바와 같이, 실시예 A1 에 있어서는, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서, 양호한 절삭부가 형성된 것을 알 수 있다.

또, 도 9 에, 실시예 A13 에 있어서의, 티탄판 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 실시예 A13 에 있어서는, 드릴 비트 출구에 있어서, 양호한 절삭부가 형성된 것을 알 수 있다. 또, 드릴 비트 입구에 있어서도 동일하게 양호한 절삭부가 형성되었다.

또한, 도 10 에, 비교예 A1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 사진을 나타내고, 도 12 에, 비교예 A1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 비교예 A1 에 있어서는, 드릴 비트 입구의 절삭부의 가장자리에 결손이 발생되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 비교예 A1 에 있어서는, 드릴 비트 출구의 절삭부의 가장자리에 섬유 절단 잔류가 발생되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 도 11 에, 비교예 A5 에 있어서의, 티탄판 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, 비교예 A5 에 있어서는, 드릴 비트 출구의 절삭부의 가장자리에서 버가 발생되어 있는 것을 알 수 있다.

[평가：드릴 비트 선단 마모]

실시예 A 및 비교예 A 에 있어서, 표 3 의 가공 구멍수의 구멍을 뚫은 후의 드릴 비트 선단의 마모를, 드릴 비트 선단 방향으로부터, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 평가하였다. 미사용의 신품의 드릴 비트 (초경합금 드릴, RG-GDN, 오에스지 (주)) 의 2 번면의 면적 (100 ％) 에 대한, 사용 후 (마모 후) 의 드릴 비트의 2 번면의 면적의 비율을 확인하고, 하기 평가 기준에 의해, 드릴 비트 선단 마모를 평가하였다. 또한, 도 6 에, 드릴 비트 선단 방향에서 본 드릴 비트의 개략도를 나타낸다.

대：2 번면의 면적이 80 ％ 미만 남아 있는 경우

중：2 번면의 면적이 95 ％ 미만 80 ％ 이상 남아 있는 경우

소：2 번면의 면적이 95 ％ 이상 남아 있는 경우

[평가：피가공 재료에 부착되는, 절삭 가공 보조 윤활재 및 점착층의 성분의 양]

가공 후, 피가공 재료로부터 절삭 가공 보조 윤활 시트를 떼어내고, 피가공 재료에 부착되는 절삭 가공 보조 윤활재 및 점착층의 성분의 양을, 용액 추출 방법에 의해 확인하였다. 구체적으로는, 절삭 가공 보조 윤활 시트를 떼어낸 후의 피가공 재료를, 초순수에 침지하고, 그 후, 용매만을 농축시켜, 브롬화수소산 분해를 실시하고, 폴리에틸렌옥사이드를 정량 분석함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재 및 점착층의 성분의 양을 확인하였다. 그 결과, 실시예 A 에 있어서, 당해 부착량은 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당 3 × 10^-9 ∼ 4 × 10^-9 g 이었다.

※ 1：수지 조성물의 점도가 지나치게 낮기 때문에 시트 성형 불능

※ 2：수지 조성물의 점도가 지나치게 높기 때문에 시트 성형 불능

※ 3：시트에 탄성이 없고 무르기 때문에 실용에 견디는 시트의 성형 불능

[실시예 B]

표 4 에 실시예 B 및 비교예 B 에 있어서 사용한 피가공 재료 (구멍 뚫기 가공한 재료), 절삭 가공 보조 윤활재의 제조에 사용한 각 성분, 점착층, 드릴 구멍 뚫기 가공 (구멍 뚫기 가공) 에 사용한 드릴 비트, 구멍 뚫기 가공 기기, 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다.

※ Ti-6Al-4V 의 비커스 경도는 320 이었다.

또한, 카본 (C) 의 평균 입자경 (메디안 직경) 및 고분자량 화합물 (A) 와 중분자량 화합물 (B) 의 중량 평균 분자량은, 실시예 A 와 동일하게 측정하였다.

[실시예 B1]

고분자량 화합물 (A) 로서, 포티에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (노니온 S-40, 니치유 주식회사 제조) 47 질량부, 및 카본 (C) 로서, 흑연 (XD-100, 이토 흑연 공업 주식회사) 5 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여 충분히 혼합하고, 온도 140 ℃ 에서 압출 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트를 제조하였다. 이 시트의 편면에, 점착층이 되는 두께 0.12 ㎜ 의 아크릴계 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 를, 강점착면측이 시트측과 접하도록 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 를 제조하였다.

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 의 점착층을 형성한 면을, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 출구가 되어야 할 부분 (출구부) 에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 절삭 가공 (구멍 뚫기 가공) 은, 표 6 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 6 에 나타내었다.

[실시예 B2 ∼ 10]

실시예 B1 과 마찬가지로, 표 5 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성으로, 1 축 압출기를 사용하여 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b 를 제조하였다.

실시예 B2, B3 에 있어서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a, b 를, 실시예 B1 과 동일하게, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 출구가 되어야 할 부분 (출구부) 에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

또, 실시예 B4, B5, B7, B8 에 있어서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a, b 를, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/절삭 가공 보조 윤활 시트의 순서로 적층하고, 드릴 비트의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 과 드릴 비트의 출구가 되어야 할 부분 (출구부) 의 양면에 절삭 가공 보조 윤활 시트를 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

또한, 실시예 B6, B9 에 있어서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b 를, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/절삭 가공 보조 윤활 시트의 순서로 적층하고, 드릴 비트의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 과 드릴 비트의 출구가 되어야 할 부분 (출구부) 의 양면에 절삭 가공 보조 윤활 시트를 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 또한, 도 3 과 같이, 다른 절삭 가공 보조 윤활재로서, 절삭 가공 보조 윤활 블록을 절삭 공구에 접촉시켰다. 이 상태에서 절삭 가공을 실시하였다. 또한, 실시예 B6, B9 에 있어서 사용한 절삭 가공 보조 윤활 블록은, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b 와 동일 조성으로 하였다.

또한, 실시예 B10 ∼ B12 에 있어서는, 피가공 재료로서 CFRP 와 Ti 의 복합체 (CFRP/Ti) 를 사용하였다. 실시예 B10, B11 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/Ti/절삭 가공 보조 윤활 시트의 순서로 적층하고, CFRP 측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다. 또, 실시예 B12 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/Ti/CFRP/절삭 가공 보조 윤활 시트의 순서로 적층하고, Ti 측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 6 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 6 에 나타내었다.

[비교예 B1 ∼ B6]

비교예 B1 ∼ B3 에 있어서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a, b 를, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구부에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

또, 비교예 B4 ∼ B6 에 있어서는, 피가공 재료로서 CFRP 와 Ti 의 복합체를 사용하였다. 비교예 B4, B5 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/Ti 의 순서로 적층하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다. 또, 비교예 B6 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/Ti/CFRP 의 순서로 적층하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

[평가：결손, 버, 섬유 절단 잔류]

실시예 B 및 비교예 B 에 있어서, 드릴 비트 입구측, 드릴 비트 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 및 섬유 절단 잔류가 발생한 구멍수를, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 세었다. 또한, 결손, 버, 및 섬유 절단 잔류의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

버：절삭 공구가 드릴 비트 입구로부터 드릴 비트 출구를 향해 통과함에 있어서, 드릴 비트 출구 부근에 발생하는 돌기. 마찰에 의해 가공 구멍 주변의 온도가 상승하고, 가공 구멍 주변의 금속이 연화됨으로써 큰 버가 발생하기 쉽다.

섬유 절단 잔류：섬유 강화 복합재를 형성하는 섬유의 일부가 절단되지 않고, 절단 나머지로서 가공 구멍의 주위에 남는 현상.

또한, 도 13 에, 실시예 B8 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구를 나타내는 사진을 나타낸다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 실시예 B8 에 있어서는, 드릴 비트 출구에 있어서, 양호한 가공 구멍이 형성된 것을 알 수 있다. 또, 도 14 에, 비교예 B3 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구를 나타내는 사진을 나타낸다. 도 14 에 나타내는 바와 같이, 비교예 B3 에 있어서는, 드릴 비트 입구의 가공 구멍 가장자리에 결손 및 섬유 절단 잔류가 발생되어 있는 것을 알 수 있다.

[평가：드릴 비트 선단 마모]

실시예 B 및 비교예 B 에 있어서, 표 6 의 가공 구멍수의 구멍을 뚫은 후의 드릴 비트 선단의 마모를, 드릴 비트 선단 방향으로부터, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 평가하였다. 미사용의 신품의 드릴 비트 (초경합금 드릴, RG-GDN, 오에스지 (주)) 의 2 번면의 면적 (100 ％) 에 대한, 사용 후 (마모 후) 의 드릴 비트의 2 번면의 면적의 비율을 확인하고, 하기 평가 기준에 의해, 드릴 비트 선단 마모를 평가하였다. 또한, 도 6 에, 드릴 비트 선단 방향에서 본 드릴 비트의 개략도를 나타낸다.

대：2 번면의 면적이 80 ％ 미만 남아 있는 경우

중：2 번면의 면적이 95 ％ 미만 80 ％ 이상 남아 있는 경우

소：2 번면의 면적이 95 ％ 이상 남아 있는 경우

가공 후, 피가공 재료로부터 절삭 가공 보조 윤활 시트를 떼어내고, 피가공 재료에 부착되는 절삭 가공 보조 윤활재 및 점착층의 성분의 양을, 용액 추출 방법에 의해 확인하였다. 구체적으로는, 절삭 가공 보조 윤활 시트를 떼어낸 후의 피가공 재료를, 초순수에 침지하고, 그 후, 용매만을 농축시켜, 브롬화수소산 분해를 실시하고, 폴리에틸렌옥사이드를 정량 분석함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재 및 점착층의 성분의 양을 확인하였다. 그 결과, 실시예 B 에 있어서, 당해 부착량은 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당 3 × 10^-9 ∼ 4 × 10^-9 g 이었다.

[실시예 C]

표 7 에 실시예 C 및 비교예 C 에 있어서 사용한 피가공 재료 (구멍 뚫기 가공한 재료), 절삭 가공 보조 윤활재의 제조에 사용한 각 성분, 점착층, 드릴 구멍 뚫기 가공 (구멍 뚫기 가공) 에 사용한 드릴 비트, 구멍 뚫기 가공 기기, 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다.

※ Ti-6Al-4V 의 비커스 경도는 320 이었다.

[실시예 C1]

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 의 점착층을 형성한 면을, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 출구가 되어야 할 부분 (출구부) 에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 절삭 가공 (구멍 뚫기 가공) 은, 표 9 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 9 에 나타내었다.

[실시예 C2 ∼ C8]

실시예 C1 과 마찬가지로, 표 8 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성으로, 1 축 압출기를 사용하여 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b 를 제조하였다.

실시예 C2 에 있어서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b 를, 실시예 C1 과 동일하게 하여, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 출구가 되어야 할 부분 (출구부) 에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

또, 실시예 C3 ∼ C4 에 있어서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a, b 를, 절삭 가공 보조 윤활 시트/Ti/절삭 가공 보조 윤활 시트의 순서로 적층하고, 드릴 비트의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 과 출구가 되어야 할 부분 (출구부) 의 양면에 절삭 가공 보조 윤활 시트를 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 고정시켰다.

또한, 실시예 C5 에 있어서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b 를, 실시예 C1 과 동일하게 하여, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 출구가 되어야 할 부분 (출구부) 에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 또한, 도 3 과 같이, 다른 절삭 가공 보조 윤활재로서, 절삭 가공 보조 윤활 블록을 절삭 공구에 접촉시켰다. 이 상태에서 절삭 가공을 실시하였다. 또한, 실시예 C5 에 있어서 사용한 절삭 가공 보조 윤활 블록은, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b 와 동일 조성으로 하였다.

또한, 실시예 C6 ∼ C8 에 있어서는, 피가공 재료로서 CFRP 와 Ti 의 복합체 (CFRP/Ti) 를 사용하였다. 실시예 C6 ∼ C7 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/Ti/절삭 가공 보조 윤활 시트의 순서로 적층하고, CFRP 측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다. 또, 실시예 C8 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/Ti/CFRP/절삭 가공 보조 윤활 시트의 순서로 적층하고, Ti 측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 9 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 9 에 나타내었다.

[비교예 C1 ∼ C5]

비교예 C1 ∼ C2 에 있어서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a, b 를, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구부에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

또, 비교예 C3 ∼ C5 에 있어서는, 피가공 재료로서 CFRP 와 Ti 의 복합체를 사용하였다. 비교예 C3, C4 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/Ti 의 순서로 적층하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다. 또, 비교예 C5 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/Ti/CFRP 의 순서로 적층하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

[평가：결손, 버, 섬유 절단 잔류]

실시예 C 및 비교예 C 에 있어서, 드릴 비트 입구측, 드릴 비트 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 및 섬유 절단 잔류가 발생한 구멍수를, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 세었다. 또한, 결손, 버, 및 섬유 절단 잔류의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

또한, 도 15 에, 실시예 C1 에 있어서의, 티탄 합금판 가공 후의 드릴 비트 출구를 나타내는 사진을 나타낸다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, 실시예 C1 에 있어서는, 드릴 비트 출구에 있어서, 양호한 가공 구멍이 형성된 것을 알 수 있다.

또, 도 16 에, 비교예 C1 에 있어서의, 티탄 합금판 가공 후의 드릴 비트 출구를 나타내는 사진을 나타낸다. 도 16 에 나타내는 바와 같이, 비교예 C1 에 있어서는, 드릴 비트 입구의 가공 구멍 가장자리에 결손 및 버가 발생되어 있는 것을 알 수 있다.

[평가：드릴 비트 선단 마모]

실시예 C 및 비교예 C 에 있어서, 표 9 의 가공 구멍수의 구멍을 뚫은 후의 드릴 비트 선단의 마모를, 드릴 비트 선단 방향으로부터, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 평가하였다. 미사용의 신품의 드릴 비트 (초경합금 드릴, RG-GDN, 오에스지 (주)) 의 2 번면의 면적 (100 ％) 에 대한, 사용 후 (마모 후) 의 드릴 비트의 2 번면의 면적의 비율을 확인하고, 하기 평가 기준에 의해, 드릴 비트 선단 마모를 평가하였다. 또한, 도 6 에, 드릴 비트 선단 방향에서 본 드릴 비트의 개략도를 나타낸다.

대：2 번면의 면적이 80 ％ 미만 남아 있는 경우

중：2 번면의 면적이 95 ％ 미만 80 ％ 이상 남아 있는 경우

소：2 번면의 면적이 95 ％ 이상 남아 있는 경우

가공 후, 피가공 재료로부터 절삭 가공 보조 윤활 시트를 떼어내고, 피가공 재료에 부착되는 절삭 가공 보조 윤활재 및 점착층의 성분의 양을, 용액 추출 방법에 의해 확인하였다. 구체적으로는, 절삭 가공 보조 윤활 시트를 떼어낸 후의 피가공 재료를, 초순수에 침지하고, 그 후, 용매만을 농축시켜, 브롬화수소산 분해를 실시하고, 폴리에틸렌옥사이드를 정량 분석함으로써, 절삭 가공 보조 윤활재 및 점착층의 성분의 양을 확인하였다. 그 결과, 실시예 C 에 있어서, 당해 부착량은 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당 3 × 10^-9 ∼ 4 × 10^-9 g 이었다.

[실시예 D]

표 10 에 실시예 D 및 비교예 D 에 있어서 사용한 피가공 재료 (구멍 형성 가공한 재료), 절삭 가공 보조 윤활재의 제조에 사용한 각 성분, 점착층, 드릴 구멍 뚫기 가공 (구멍 뚫기 가공) 에 사용한 드릴 비트, 구멍 형성 가공 기기, 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다.

[실시예 D1]

고분자량 화합물 (A) 로서, 포티에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (노니온 S-40, 니치유 주식회사 제조) 47 질량부, 및 카본 (C) 로서, 흑연 (XD100, 이토 흑연 공업 주식회사) 5 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 압출기로 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트를 제조하였다. 또, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 를 제조하였다.

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 를, 피가공 재료의 초경합금 드릴의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 구멍 형성 가공은, 표 12 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 12 에 나타낸다.

[실시예 D2 ∼ D7]

실시예 D1 과 동일하게 하여, 표 11 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성, 및 두께로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ e 를 제조하였다.

실시예 D2 ∼ D5 에서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ e 를, 실시예 D1 과 동일하게 하여, 피가공 재료의 초경합금 드릴의 입구부에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

실시예 D6, D7 에서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b, d 를, 피가공 재료의 초경합금 드릴의 입구부 및 출구부에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

초경합금 드릴에 의한 구멍 형성 가공은, 표 12 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 12 에 나타낸다.

[비교예 D1]

절삭 가공 보조 윤활 시트를 사용하지 않은 것 이외에는 실시예 D1 과 동일하게 하여, 초경합금 드릴에 의한 구멍 형성 가공을, 표 12 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 12 에 나타낸다.

[평가：결손, 버, 섬유 절단 잔류]

실시예 D 및 비교예 D 에 있어서, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서의 가공 구멍 주변의 버, 결손, 및 섬유 절단 잔류가 발생한 구멍수를, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 세었다. 또한, 버, 결손, 및 섬유 절단 잔류의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

버：드릴이 드릴 비트 입구로부터 드릴 비트 출구를 향해 통과함에 있어서, 드릴 비트 출구 부근에 발생하는 돌기. 드릴 비트가 마모되어, 예리함이 저하됨으로써 보다 큰 버가 발생하기 쉽다.

또한, 도 17 에, 실시예 D6 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 사진을 나타내고, 도 18 에, 실시예 D6 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 17 ∼ 18 에 나타내는 바와 같이, 실시예 D6 에 있어서는, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서, 양호한 가공 구멍이 형성된 것을 알 수 있다.

또한, 도 19 에, 비교예 D1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 사진을 나타내고, 도 20 에, 비교예 D1 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 19 ∼ 20 에 나타내는 바와 같이, 비교예 D1 에 있어서는, 드릴 비트 입구의 가공 구멍 가장자리에 결손이 발생하고, 드릴 비트 출구의 가공 구멍 가장자리에 섬유 절단 잔류가 발생되어 있는 것을 알 수 있다.

[평가：드릴 비트 선단 마모]

실시예 D 및 비교예 D 에 있어서, 표 12 의 가공 구멍수의 구멍을 뚫은 후의 드릴 비트 선단의 마모를, 드릴 비트 선단 방향으로부터, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 평가하였다. 미사용의 신품의 드릴 비트 (초경합금 드릴, RG-GDN, 오에스지 주식회사 제조) 의 2 번면의 면적 (100 ％) 에 대한, 사용 후 (마모 후) 의 드릴 비트의 2 번면의 면적의 비율을 확인하고, 하기 평가 기준에 의해, 드릴 비트 선단 마모를 평가하였다. 또한, 도 6 에, 드릴 비트 선단 방향에서 본 드릴 비트의 개략도를 나타낸다.

대：2 번면의 면적이 80 ％ 미만 남아 있는 경우

중：2 번면의 면적이 95 ％ 미만 80 ％ 이상 남아 있는 경우

소：2 번면의 면적이 95 ％ 이상 남아 있는 경우

[평가：피가공 재료에 부착되는, 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양]

가공 후, 피가공 재료로부터 절삭 가공용 윤활 시트를 떼어내고, 피가공 재료에 부착되는 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양을, 용액 추출 방법에 의해 확인하였다. 구체적으로는, 절삭 가공용 윤활 시트를 떼어낸 후의 피가공 재료를, 초순수에 침지하고, 그 후, 용매만을 농축시켜, 브롬화수소산 분해를 실시하고, 폴리에틸렌옥사이드를 정량 분석함으로써, 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양을 확인하였다. 그 결과, 실시예 D 에 있어서, 당해 부착량은 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당 3 × 10^-9 ∼ 4 × 10^-9 g 이었다.

[실시예 E]

표 13 에 실시예 E 및 비교예 E 에 있어서 사용한 피가공 재료 (구멍 형성 가공한 재료), 절삭 가공 보조 윤활재의 제조에 사용한 각 성분, 점착층, 드릴 구멍 뚫기 가공 (구멍 뚫기 가공) 에 사용한 드릴 비트, 구멍 형성 가공 기기, 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다.

※ Ti-6Al-4V 의 비커스 경도는 320 이었다.

[실시예 E1]

고분자량 화합물 (A) 로서, 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (노니온 S-40, 니치유 주식회사 제조) 47 질량부, 및 카본 (C) 로서, 흑연 (XD-100, 이토 흑연 공업 주식회사) 5 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 압출기로 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트를 제조하였다. 또, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 를 제조하였다.

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 의 점착층을 형성한 면을, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 구멍 형성 가공은, 표 15 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 15 에 나타내었다.

[실시예 E2 ∼ E9]

실시예 E1 과 동일하게 하여, 표 14 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성, 및 두께로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ e 를 제조하였다.

실시예 E2 ∼ E5 에서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ e 를, 실시예 E1 과 동일하게 하여, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구부에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

실시예 E6, E7 에서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b, b, 혹은 d, b 를, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구부 및 출구부에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

또한, 실시예 E8 ∼ E9 에 있어서는, 피가공 재료로서 CFRP 와 Ti 의 복합체 (CFRP/Ti) 를 사용하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트 c, d 를 사용하였다. 실시예 E8 ∼ E9 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/Ti/절삭 가공 보조 윤활 시트의 순서로 적층하고, CFRP 측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 15 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 절삭 가공이 가능한 가공 구멍수 (가공 구멍수), 그리고 절삭 가공한 가공 구멍수에 있어서의 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 15 에 나타내었다.

[비교예 E1 ∼ E2]

비교예 E1 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트를 사용하지 않은 것 이외에는 실시예 E1 과 동일하게 하여, 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공을, 표 15 에 나타내는 조건으로 실시하였다.

또한, 비교예 E2 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트를 사용하지 않은 것 이외에는 실시예 E8 과 동일하게 하여, 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공을, 표 15 에 나타내는 조건으로 실시하였다.

절삭 가공이 가능한 가공 구멍수, 그리고 절삭 가공한 가공 구멍수에 있어서의 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 15 에 나타내었다.

[평가：가공 가능 구멍수, 결손, 버]

실시예 E 및 비교예 E 에 있어서, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서의 가공 구멍 주변의 버, 결손이 발생한 구멍수를, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 세었다. 또한, 가공 가능 구멍수, 버, 결손의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

가공 가능 구멍수：절삭 가공하고 있을 때에, 드릴 비트의 파손, 이음 (異音), 혹은 발화가 발생한 경우에는, 절삭 가공을 종료하고, 그때까지 가공한 구멍수를 가공 가능 구멍수로 하였다.

또한, 도 21 에, 실시예 E2 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 입구의 사진을 나타내고, 도 22 에, 실시예 E2 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 21 ∼ 22 에 나타내는 바와 같이, 실시예 E2 에 있어서는, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서, 양호한 가공 구멍이 형성된 것을 알 수 있다.

또한, 도 23 에, 비교예 E1 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 입구의 사진을 나타내고, 도 24 에, 비교예 E1 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 23 ∼ 24 에 나타내는 바와 같이, 비교예 E1 에 있어서는, 드릴 비트 입구의 가공 구멍 가장자리에 버, 및 결손이 발생하고, 드릴 비트 출구의 가공 구멍 가장자리에 결손이 발생되어 있는 것을 알 수 있다.

[평가：드릴 비트 선단 마모]

실시예 E 및 비교예 E 에 있어서, 표 15 의 가공 구멍수의 구멍을 뚫은 후의 드릴 비트 선단의 마모를, 드릴 비트 선단 방향으로부터, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 평가하였다. 미사용의 신품의 드릴 비트 (초경합금 드릴, RG-GDN, 오에스지 주식회사 제조) 의 2 번면의 면적 (100 ％) 에 대한, 사용 후 (마모 후) 의 드릴 비트의 2 번면의 면적의 비율을 확인하고, 하기 평가 기준에 의해, 드릴 비트 선단 마모를 평가하였다. 또한, 도 6 에, 드릴 비트 선단 방향에서 본 드릴 비트의 개략도를 나타낸다.

대：2 번면의 면적이 80 ％ 미만 남아 있는 경우

중：2 번면의 면적이 95 ％ 미만 80 ％ 이상 남아 있는 경우

소：2 번면의 면적이 95 ％ 이상 남아 있는 경우

가공 후, 피가공 재료로부터 절삭 가공용 윤활 시트를 떼어내고, 피가공 재료에 부착되는 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양을, 용액 추출 방법에 의해 확인하였다. 구체적으로는, 절삭 가공용 윤활 시트를 떼어낸 후의 피가공 재료를, 초순수에 침지하고, 그 후, 용매만을 농축시켜, 브롬화수소산 분해를 실시하고, 폴리에틸렌옥사이드를 정량 분석함으로써, 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양을 확인하였다. 그 결과, 실시예 E 에 있어서, 당해 부착량은 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당 3 × 10^-9 ∼ 4 × 10^-9 g 이었다.

[실시예 F]

표 16 에 실시예 F 및 비교예 F 에 있어서 사용한 피가공 재료 (절삭 가공한 재료), 절삭 가공 보조 윤활재의 제조에 사용한 각 성분, 점착층, 드릴 구멍 뚫기 가공 (구멍 뚫기 가공) 에 사용한 드릴 비트, 절삭 가공 기기, 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다.

[절삭 가공 보조 윤활 시트 제조 순서]

고분자량 화합물 (A) 로서, 포티에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (노니온 S-40, 니치유 주식회사 제조) 47 질량부, 및 카본 (C) 로서, 흑연 (XD100, 이토 흑연 공업 주식회사) 5 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 압출기로 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트를 제조하였다. 또, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 를 제조하였다. 또, 표 17 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성, 및 두께로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ e 를 제조하였다.

[실시예 F1 ∼ F3]

실시예 F1 에서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 를, 피가공 재료에 있어서의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 18 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 또한, 피가공 재료로는 두께 10 ㎜ 의 CFRP 를 사용하고, 드릴 비트의 직경은 6 ㎜ 로 하고, 드릴 비트 1 개당 가공 구멍수가 100 구멍의 조건으로 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

또, 실시예 F2 및 F3 에서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 대신에 절삭 가공 보조 윤활 시트 b, e 를 사용한 것 이외에는 실시예 F1 과 동일하게 하여, 구멍 뚫기 가공을 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 18 에 나타낸다.

[비교예 F1]

절삭 가공 보조 윤활 시트를 사용하지 않고, 피가공 재료만을, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시킨 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 구멍 뚫기 가공을 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 18 에 나타낸다.

[실시예 F4 ∼ F10]

실시예 F4 ∼ F8 에서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a ∼ e 를, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구부에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 19 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 또한, 피가공 재료로서 두께 20 ㎜ 의 CFRP 를 사용하고, 드릴 비트의 직경은 17.78 ㎜ 로 하고, 드릴 비트 1 개당 가공 구멍수가 40 구멍의 조건으로 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

또, 실시예 F9 및 F10 에서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a ∼ e 대신에, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b, d 를, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구부에, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b 를, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 출구부에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시킨 것 이외에는 실시예 F4 ∼ F8 과 동일하게 하여, 구멍 뚫기 가공을 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 19 에 나타낸다.

[비교예 F2]

절삭 가공 보조 윤활 시트를 사용하지 않고, 피가공 재료만을, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시킨 것 이외에는 실시예 F4 와 동일하게 하여, 구멍 뚫기 가공을 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 19 에 나타낸다.

[평가：결손, 버, 섬유 절단 잔류]

실시예 F 및 비교예 F 에 있어서, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서의 가공 구멍 주변의 버, 결손, 및 섬유 절단 잔류가 발생한 구멍수를, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 세었다. 또한, 버, 결손, 및 섬유 절단 잔류의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

버：절삭 공구가 드릴 비트 입구로부터 드릴 비트 출구를 향해 통과함에 있어서, 드릴 비트 출구 부근에 발생하는 돌기. 드릴 비트가 마모되어, 예리함이 저하됨으로써 큰 버가 발생하기 쉽다.

또한, 도 25 에, 실시예 F9 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 사진을 나타내고, 도 26 에, 실시예 F9 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 25 ∼ 26 에 나타내는 바와 같이, 실시예 F9 에 있어서는, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서, 양호한 가공 구멍이 형성된 것을 알 수 있다. 또한, 도 27 에, 비교예 F2 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 입구의 사진을 나타내고, 도 28 에, 비교예 F2 에 있어서의, CFRP 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 27 ∼ 28 에 나타내는 바와 같이, 비교예 F2 에 있어서는, 드릴 비트 입구의 가공 구멍 가장자리에 결손이 발생하고, 드릴 비트 출구의 가공 구멍 가장자리에 섬유 절단 잔류가 발생되어 있는 것을 알 수 있다.

[평가：드릴 비트 선단 마모]

실시예 F 및 비교예 F 에 있어서, 표 18 및 19 의 가공 구멍수의 구멍을 뚫은 후의 드릴 비트 선단의 마모를, 드릴 비트 선단 방향으로부터, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 평가하였다. 미사용의 신품의 드릴 비트 (초경합금 드릴, RG-GDN, 오에스지 주식회사 제조) 의 2 번면의 면적 (100 ％) 에 대한, 사용 후 (마모 후) 의 드릴 비트의 2 번면의 면적의 비율을 확인하고, 하기 평가 기준에 의해, 드릴 비트 선단 마모를 평가하였다. 또한, 도 6 에, 드릴 비트 선단 방향에서 본 드릴 비트의 개략도를 나타낸다.

대：2 번면의 면적이 80 ％ 미만 남아 있는 경우

중：2 번면의 면적이 95 ％ 미만 80 ％ 이상 남아 있는 경우

소：2 번면의 면적이 95 ％ 이상 남아 있는 경우

가공 후, 피가공 재료로부터 절삭 가공용 윤활 시트를 떼어내고, 피가공 재료에 부착되는 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양을, 용액 추출 방법에 의해 확인하였다. 구체적으로는, 절삭 가공용 윤활 시트를 떼어낸 후의 피가공 재료를, 초순수에 침지하고, 그 후, 용매만을 농축시키고, 브롬화수소산 분해를 실시하고, 폴리에틸렌옥사이드를 정량 분석함으로써, 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양을 확인하였다. 그 결과, 실시예 F 에 있어서, 당해 부착량은 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당 3 × 10^-9 ∼ 4 × 10^-9 g 이었다.

[실시예 G]

표 20 에 실시예 G 및 비교예 G 에 있어서 사용한 피가공 재료 (절삭 가공한 재료), 절삭 가공 보조 윤활 시트의 제조에 사용한 각 성분, 점착층, 드릴 구멍 뚫기 가공 (구멍 뚫기 가공) 에 사용한 드릴 비트, 구멍 뚫기 가공 기기, 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다.

※Ti-6Al-4V 의 비커스 경도는 320 이었다.

[실시예 G1]

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 의 점착층을 형성한 면을, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 절삭 가공은, 표 22 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 22 에 나타내었다.

[실시예 G2 ∼ G7]

실시예 G1 과 동일하게 하여, 표 21 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성, 및 두께로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ e 를 제조하였다.

실시예 G2 ∼ G5 에서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ e 를, 실시예 G1 과 동일하게 하여, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

실시예 G6, G7 에서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b, b, 혹은 d, b 를, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 및 출구가 되어야 할 부분 (출구부) 에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 고정시켰다.

또한, 실시예 G8 ∼ G9 에 있어서는, 피가공 재료로서 CFRP 와 Ti 의 복합체 (CFRP/Ti) 를 사용하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트 c, d 를 사용하였다. 실시예 G8 ∼ G9 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/Ti/절삭 가공 보조 윤활 시트의 순서로 적층하고, CFRP 측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 22 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 절삭 가공이 가능한 가공 구멍수 (가공 가능 구멍수), 그리고 절삭 가공한 가공 구멍수에 있어서의 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 22 에 나타내었다.

[비교예 G1]

비교예 G1 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트를 사용하지 않은 것 이외에는 실시예 G1 과 동일하게 하여, 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공을, 표 22 에 나타내는 조건으로 실시하였다.

또한, 비교예 G2 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트를 사용하지 않은 것 이외에는 실시예 G8 과 동일하게 하여, 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공을, 표 22 에 나타내는 조건으로 실시하였다.

절삭 가공이 가능한 가공 구멍수 (가공 가능 구멍수), 그리고 절삭 가공한 가공 구멍수에 있어서의 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 22 에 나타내었다.

[평가：가공 가능 구멍수, 결손, 버]

실시예 G 및 비교예 G 에 있어서, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서의 가공 구멍 주변의 버, 결손이 발생한 구멍수를, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 세었다. 또한, 가공 가능 구멍수, 버, 결손의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

가공 가능 구멍수：절삭 가공하고 있을 때에, 드릴 비트의 파손, 이음, 혹은 발화가 발생한 경우에는, 절삭 가공을 종료하고, 그때까지 가공한 구멍수를 가공 가능 구멍수로 하였다.

또한, 도 29 에, 실시예 G2 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 입구의 사진을 나타내고, 도 30 에, 실시예 G2 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 29 ∼ 30 에 나타내는 바와 같이, 실시예 G2 에 있어서는, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서, 양호한 가공 구멍이 형성된 것을 알 수 있다.

또한, 도 31 에, 비교예 G1 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 입구의 사진을 나타내고, 도 32 에, 비교예 G1 에 있어서의, 티탄 합금 가공 후의 드릴 비트 출구의 사진을 나타낸다. 도 31 ∼ 32 에 나타내는 바와 같이, 비교예 G1 에 있어서는, 드릴 비트 입구의 가공 구멍 가장자리에 버, 및 결손이 발생하고, 드릴 비트 출구의 가공 구멍 가장자리에 결손이 발생되어 있는 것을 알 수 있다.

[평가：드릴 비트 선단 마모]

실시예 G 및 비교예 G 에 있어서, 표 22 의 가공 구멍수의 구멍을 뚫은 후의 드릴 비트 선단의 마모를, 드릴 비트 선단 방향으로부터, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 평가하였다. 미사용의 신품의 드릴 비트 (초경합금 드릴, RG-GDN, 오에스지 주식회사 제조) 의 2 번면의 면적 (100 ％) 에 대한, 사용 후 (마모 후) 의 드릴 비트의 2 번면의 면적의 비율을 확인하고, 하기 평가 기준에 의해, 드릴 비트 선단 마모를 평가하였다. 또한, 도 6 에, 드릴 비트 선단 방향에서 본 드릴 비트의 개략도를 나타낸다.

대：2 번면의 면적이 80 ％ 미만 남아 있는 경우

중：2 번면의 면적이 95 ％ 미만 80 ％ 이상 남아 있는 경우

소：2 번면의 면적이 95 ％ 이상 남아 있는 경우

[실시예 H]

표 23 에 실시예 H 및 비교예 H 에 있어서 사용한 피가공 재료 (절삭 가공한 재료), 절삭 가공 보조 윤활 시트의 제조에 사용한 각 성분, 점착층, 드릴 구멍 뚫기 가공 (구멍 뚫기 가공) 에 사용한 드릴 비트, 절삭 가공 기기, 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다.

[실시예 HA1]

고분자량 화합물 (A) 로서, 포티에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (노니온 S-40, 니치유 주식회사 제조) 47 질량부, 및 카본 (C) 로서, 흑연 (XD-100, 이토 흑연 공업 주식회사) 5 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 압출기로 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트를 제조하였다. 또, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 를 제조하였다. 표 24 에 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 의 휨량, 추종성, 인성을 나타내었다.

[실시예 HA2 ∼ HA8]

실시예 HA1 과 동일하게 하여, 표 24 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성으로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공용 윤활 시트 b ∼ h 를 제조하였다. 표 24 에 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ h 의 휨량, 추종성, 인성을 나타내었다.

[비교예 HA1 ∼ HA5]

실시예 HA1 과 동일하게 하여, 표 24 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성으로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 i ∼ m 을 제조하였다. 표 24 에 절삭 가공 보조 윤활 시트 i ∼ m 의 휨량, 추종성, 인성을 나타내었다.

[비교예 HA6]

두께 0.15 ㎜ 의 알루미늄박 (1N30-H18, 미츠비시 알루미늄 주식회사 제조) 의 편면에, 접착층으로서 두께 0.01 ㎜ 의 폴리에스테르계 수지층 (바이로날 MD-1200, 토요보 주식회사 제조) 을 형성한 것을 준비하였다. 이 접착층을 형성한 알루미늄박 (접착층이 부착된 알루미늄박) 과, 절삭 가공 보조 윤활 시트 i 를, 접착층이 부착된 알루미늄박/절삭 가공 보조 윤활 시트 i/접착층이 부착된 알루미늄박과 같이, 절삭 가공 보조 윤활 시트 i 를 접착층이 부착된 알루미늄박으로 협지 (挾持) 하는 형태로 적층하였다. 이 때, 알루미늄박 표면의 접착층이 절삭 가공 보조 윤활 시트와 접하도록 배치하고, 라미네이트 장치 (OHL-2400, 주식회사 오엔씨 제조) 를 사용하여, 150 ℃ 의 온도에서 열 라미네이트하여, 적층 일체화하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트 n 을 제조하였다.

[비교예 HA7 ∼ HA9]

실시예 HA1 과 동일하게 하여, 표 24 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성으로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 o ∼ q 를 제조하였다.

[실시예 HB1 ∼ HB14]

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a ∼ h 를, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 25 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 25 에 나타내었다.

또한, 실시예 HB9 ∼ HB12 에 있어서는, 피가공 재료로서 CFRP 와 Ti 의 복합체를 사용하였다. 이 때에는, 절삭 가공용 윤활 시트/CFRP/Ti 가 되도록 적층하고, 절삭 가공용 윤활 시트측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

또, 실시예 HB13 ∼ HB14 에서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 b 를, 곡면을 갖는 CFRTP 의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 및 출구가 되어야 할 부분 (출구부) 에 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 상기 절삭 가공 보조 윤활 시트는, 추종성 및 인성이 우수하기 때문에 피가공 재료에 밀착할 수 있었다.

[비교예 HB1 ∼ HB7]

비교예 HB1 ∼ HB5 에 있어서는, 제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 i ∼ m 을, 실시예 HB1 과 동일하게 하여, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구부에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다.

또, 비교예 HB6 ∼ HB7 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트를 사용하지 않은 것 이외에는, 실시예 HB13 과 동일하게 하였다.

초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 25 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 25 에 나타내었다. 또한, 비교예 HB5 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/Ti 가 되도록 적층하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

[평가：휨량]

도 5 에 나타내는 바와 같이, 폭 30 ㎜, 길이 150 ㎜ 의 절삭 가공 보조 윤활 시트 (X) 를, 100 ㎜ 돌출시킨 상태에서 누름 지그에 고정시켰다. 그 후, 절삭 가공용 보조 윤활 시트 (X) 의 단부에 25 g 의 하중 (Z) 을 걸었다. 하중 (Z) 을 걸지 않은 절삭 가공 보조 윤활 시트 (X) 의 위치로부터의 변이량 (Y) 을 절삭 가공 보조 윤활 시트의 휨량으로 하였다. 또, 누름 지그로 고정시킨 지점으로부터, 절삭 가공용 보조 윤활 시트가 절단된 경우에는, 휨량을 측정 불가로 하였다.

[추종성]

절삭 가공 보조 윤활 시트를, 직경 90 ㎜ 의 원기둥에 휘감았을 때에, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 원기둥의 간극을 육안으로 관찰하였다. 그리고, 하기 평가 기준에 의해, 추종성을 평가하였다. 또한, 도 33 및 34 에, 실시예 HA2 및 비교예 HA2 의 추종성 및 인성 시험의 결과를 나타내는 사진을 나타낸다.

우수：절삭 가공 보조 윤활 시트와 원기둥의 간극이 1 ㎜ 미만

양호：절삭 가공 보조 윤활 시트와 원기둥의 간극이 1 ㎜ 이상 5 ㎜ 미만

불량：절삭 가공 보조 윤활 시트와 원기둥의 간극이 5 ㎜ 이상 또는 휘감기 불가

[인성]

절삭 가공 보조 윤활 시트를, 직경 90 ㎜ 의 원기둥에 휘감고, 24 시간 후의 절삭 가공 보조 윤활 시트의 상태를 육안으로 관찰하였다. 그리고, 하기 평가 기준에 의해, 인성을 평가하였다. 또한, 도 33 및 34 에, 실시예 HA2 및 비교예 HA2 의 추종성 및 인성 시험의 결과를 나타내는 사진을 나타낸다.

우수：절삭 가공 보조 윤활 시트 표면 상에 균열이 발생하지 않는 경우

양호：절삭 가공 보조 윤활 시트 표면 상에 1 ㎜ 미만의 균열이 발생한 경우

불량：절삭 가공 보조 윤활 시트가 파단 혹은 부러진 경우, 또는 절삭 가공 보조 윤활 시트 표면 상에 1 ㎜ 이상의 균열이 발생한 경우

[평가：결손, 버, 섬유 절단 잔류]

실시예 H 및 비교예 H 에 있어서, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서의 가공 구멍 주변의 버, 결손, 및 섬유 절단 잔류가 발생한 구멍수를, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 세었다. 또한, 버, 결손, 및 섬유 절단 잔류의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

버：절삭 공구가 드릴 비트 입구로부터 드릴 비트 출구를 향해 통과함에 있어서, 드릴 비트 출구 부근에 발생하는 돌기. 드릴 비트가 마모되어, 예리함이 저하됨으로써 보다 큰 버가 발생하기 쉽다.

[평가：드릴 비트 선단 마모]

실시예 H 및 비교예 H 에 있어서, 표 25 의 가공 구멍수의 구멍을 뚫은 후의 드릴 비트 선단의 마모를, 드릴 비트 선단 방향으로부터, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 평가하였다. 미사용의 신품의 드릴 비트 (초경합금 드릴, RG-GDN, 오에스지 (주)) 의 2 번면의 면적 (100 ％) 에 대한, 사용 후 (마모 후) 의 드릴 비트의 2 번면의 면적의 비율을 확인하고, 하기 평가 기준에 의해, 드릴 비트 선단 마모를 평가하였다. 또한, 도 6 에, 드릴 비트 선단 방향에서 본 드릴 비트의 개략도를 나타낸다.

대：2 번면의 면적이 80 ％ 미만 남아 있는 경우

중：2 번면의 면적이 95 ％ 미만 80 ％ 이상 남아 있는 경우

소：2 번면의 면적이 95 ％ 이상 남아 있는 경우

가공 후, 피가공 재료로부터 절삭 가공용 윤활 시트를 떼어내고, 피가공 재료에 부착되는 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양을, 용액 추출 방법에 의해 확인하였다. 구체적으로는, 절삭 가공용 윤활 시트를 떼어낸 후의 피가공 재료를, 초순수에 침지하고, 그 후, 용매만을 농축시켜, 브롬화수소산 분해를 실시하고, 폴리에틸렌옥사이드를 정량 분석함으로써, 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양을 확인하였다. 그 결과, 실시예 H 에 있어서, 당해 부착량은 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당 3 × 10^-9 ∼ 4 × 10^-9 g 이었다.

[실시예 I]

표 26 에 실시예 I 및 비교예 I 에 있어서 사용한 피가공 재료 (절삭 가공한 재료), 절삭 가공 보조 윤활 시트의 제조에 사용한 각 성분, 점착층, 절삭 가공에 사용한 드릴 비트, 절삭 가공 기기, 평가에 사용한 장치 등의 사양을 나타낸다.

※ Ti-6Al-4V 의 비커스 경도는 320 이었다.

[실시예 IA1]

고분자량 화합물 (A) 로서, 포티에틸렌옥사이드 (알콕스 E-45, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 폴리에틸렌옥사이드 (알콕스 R-150, 메이세이 화학 공업 주식회사 제조) 24 질량부, 중분자량 화합물 (B) 로서, 폴리에틸렌옥사이드모노스테아레이트 (노니온 S-40, 니치유 주식회사 제조) 47 질량부, 및 카본 (C) 로서, 흑연 (XD-100, 이토 흑연 공업 주식회사) 5 질량부를, 1 축 압출기를 사용하여, 온도 140 ℃ 에서 압출기로 성형함으로써, 두께 1.0 ㎜ 의 시트를 제조하였다. 또, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 를 제조하였다. 표 27 에 절삭 가공 보조 윤활 시트 a 의 휨량, 추종성, 인성을 나타내었다.

[실시예 IA2 ∼ IA4]

실시예 IA1 과 동일하게 하여, 표 27 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성으로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공용 윤활 시트 b ∼ d 를 제조하였다. 표 27 에 절삭 가공 보조 윤활 시트 b ∼ d 의 휨량, 추종성, 인성을 나타내었다.

[비교예 IA1 ∼ IA2]

실시예 IA1 과 동일하게 하여, 표 27 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성으로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 e ∼ f 를 제조하였다. 표 27 에 절삭 가공 보조 윤활 시트 e ∼ f 의 휨량, 추종성, 인성을 나타내었다.

[비교예 IA3]

두께 0.15 ㎜ 의 알루미늄박 (1N30-H18, 미츠비시 알루미늄 주식회사 제조) 의 편면에, 접착층으로서 두께 0.01 ㎜ 의 폴리에스테르계 수지층 (바이로날 MD-1200, 토요보 주식회사 제조) 을 형성한 것을 준비하였다. 이 접착층을 형성한 알루미늄박 (접착층이 부착된 알루미늄박) 과, 절삭 가공 보조 윤활 시트 e 를, 접착층이 부착된 알루미늄박/절삭 가공 보조 윤활 시트 e/접착층이 부착된 알루미늄박과 같이, 절삭 가공 보조 윤활 시트 e 를 알루미늄박으로 협지하는 형태로 적층하였다. 이 때, 알루미늄박 표면의 접착층이 절삭 가공 보조 윤활 시트와 접하도록 배치하고, 라미네이트 장치 (OHL-2400, 주식회사 오엔씨 제조) 를 사용하여, 150 ℃ 의 온도에서 열 라미네이트하여, 적층 일체화하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트 g 를 제조하였다.

[비교예 IA4 ∼ IA6]

실시예 IA1 과 동일하게 하여, 표 27 에 나타내는 고분자량 화합물 (A), 중분자량 화합물 (B), 카본 (C) 의 수지 조성으로, 1 축 압출기를 사용하여, 시트를 제조하고, 두께 0.12 ㎜ 의 양면 테이프 (No. 535A, 닛토 전공 주식회사 제조) 의 강점착면을 상기 시트의 편면과 첩부하여, 절삭 가공 보조 윤활 시트 h ∼ j 를 제조하였다.

[실시예 IB1 ∼ IB8]

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 a ∼ d 를, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구가 되어야 할 부분 (입구부) 에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 28 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 28 에 나타내었다.

또한, 실시예 IB5 ∼ IB8 에 있어서는, CFRP 와 Ti 의 복합체를 사용하였다. 이 때는, 절삭 가공용 윤활 시트/CFRP/Ti 가 되도록 적층하고, 절삭 가공용 윤활 시트측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

[비교예 IB1 ∼ IB2]

제조한 절삭 가공 보조 윤활 시트 e ∼ f 를, 실시예 IB1 과 동일하게 하여, 피가공 재료의 절삭 공구 (초경합금 드릴) 의 입구부에 첩부하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 피가공 재료를, 지그를 사용하여 구멍 뚫기 가공 기기에 고정시켰다. 초경합금 드릴에 의한 구멍 뚫기 가공은, 표 28 에 나타내는 조건으로 실시하였다. 드릴 비트의 입구측, 출구측에 있어서의 가공 구멍 주변의 결손, 버, 섬유 절단 잔류, 및 드릴 비트 선단 마모에 대해 평가한 결과를 표 28 에 나타내었다. 또한, 비교예 IB2 에 있어서는, 절삭 가공 보조 윤활 시트/CFRP/Ti 가 되도록 적층하고, 절삭 가공 보조 윤활 시트측으로부터 구멍 뚫기 가공을 실시하였다.

[평가：휨량]

[추종성]

절삭 가공 보조 윤활 시트를, 직경 90 ㎜ 의 원기둥에 휘감았을 때에, 절삭 가공 보조 윤활 시트와 원기둥의 간극을 육안으로 관찰하였다. 그리고, 하기 평가 기준에 의해, 추종성을 평가하였다.

[인성]

절삭 가공 보조 윤활 시트를, 직경 90 ㎜ 의 원기둥에 휘감고, 24 시간 후의 절삭 가공 보조 윤활 시트 상태를 육안으로 관찰하였다. 그리고, 하기 평가 기준에 의해, 인성을 평가하였다. 또한, 도 35 및 36 에, 실시예 IA2 및 비교예 IA1 의 추종성 및 인성 시험의 결과를 나타내는 사진을 나타낸다.

[평가：결손, 버, 섬유 절단 잔류]

실시예 I 및 비교예 I 에 있어서, 드릴 비트 입구 및 출구에 있어서의 가공 구멍 주변의 버, 결손, 및 섬유 절단 잔류가 발생한 구멍수를, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 세었다. 또한, 버, 결손, 및 섬유 절단 잔류의 평가 기준은 이하와 같다.

(평가 기준)

[평가：드릴 비트 선단 마모]

실시예 I 및 비교예 I 에 있어서, 표 28 의 가공 구멍수의 구멍을 뚫은 후의 드릴 비트 선단의 마모를, 드릴 비트 선단 방향으로부터, × 10 루페를 사용하여, 육안으로 평가하였다. 미사용의 신품의 드릴 비트 (초경합금 드릴, RG-GDN, 오에스지 (주)) 의 2 번면의 면적 (100 ％) 에 대한, 사용 후 (마모 후) 의 드릴 비트의 2 번면의 면적의 비율을 확인하고, 하기 평가 기준에 의해, 드릴 비트 선단 마모를 평가하였다. 또한, 도 6 에, 드릴 비트 선단 방향에서 본 드릴 비트의 개략도를 나타낸다.

대：2 번면의 면적이 80 ％ 미만 남아 있는 경우

중：2 번면의 면적이 95 ％ 미만 80 ％ 이상 남아 있는 경우

소：2 번면의 면적이 95 ％ 이상 남아 있는 경우

가공 후, 피가공 재료로부터 절삭 가공용 윤활 시트를 떼어내고, 피가공 재료에 부착되는 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양을, 용액 추출 방법에 의해 확인하였다. 구체적으로는, 절삭 가공용 윤활 시트를 떼어낸 후의 피가공 재료를, 초순수에 침지하고, 그 후, 용매만을 농축시켜, 브롬화수소산 분해를 실시하고, 폴리에틸렌옥사이드를 정량 분석함으로써, 절삭 가공용 윤활재 및 점착층의 성분의 양을 확인하였다. 그 결과, 실시예 I 에 있어서, 당해 부착량은 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당 3 × 10^-9 ∼ 4 × 10^-9 g 이었다.

본 출원은, 2015년 8월 6일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2015-156386) 에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다. 또, 본 출원은, 2015년 11월 5일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2015-217797) 에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다. 또, 본 출원은, 2015년 11월 5일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2015-217799) 에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다. 또, 본 출원은, 2015년 11월 11일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2015-221629) 에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다. 또, 본 출원은, 2015년 11월 11일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2015-221031) 에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다. 또, 본 출원은, 2015년 11월 11일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2015-221630) 에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다. 또, 본 출원은, 2015년 11월 11일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2015-221032) 에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다. 또, 본 출원은, 2015년 11월 9일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2015-219830) 에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다. 또, 본 출원은, 2015년 11월 9일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2015-219832) 에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

산업상 이용가능성

본 발명의 절삭 가공 보조 윤활재는, 피가공 재료, 특히 난삭재의 절삭 가공에 있어서, 그 가공 품질 및 가공 비용을 향상시키는 시트로서, 산업상 이용가능성을 갖는다.

1 : 피가공 재료
2 : 절삭 가공 보조 윤활재
3 : 절삭 공구
X : 절삭 가공 보조 윤활 시트
Y : 변위량
Z : 하중

Claims

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,
평균 입자경이 100 ㎛ 이상인 카본 (C) 를 함유하는, 절삭 가공 보조 윤활재.
제 1 항에 있어서,
상기 절삭 가공 보조 윤활재가, 절삭 공구 및/또는 피가공 재료의 피가공 부분에 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시키면서, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하는 절삭 가공 공정을 갖는, 절삭 가공 방법에 사용하는 것인, 절삭 가공 보조 윤활재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 카본 (C) 의 형상이, 인편상인 것인, 절삭 가공 보조 윤활재.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고분자량 화합물 (A) 가, 중량 평균 분자량 5 × 10⁴ 이상, 1 × 10⁶ 이하의 열가소성 수지이고,
상기 중분자량 화합물 (B) 가, 중량 평균 분자량 1 × 10³ 이상, 2 × 10⁴ 이하의 열가소성 수지인, 절삭 가공 보조 윤활재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고분자량 화합물 (A) 가, 수용성 열가소성 수지 및/또는 비수용성 열가소성 수지를 포함하고,
상기 수용성 열가소성 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 열가소성 수지가, 우레탄계 중합체, 아크릴계 중합체, 아세트산비닐계 중합체, 염화비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체, 폴리스티렌계 수지, 및 그들의 공중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인, 절삭 가공 보조 윤활재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 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 보조 윤활재.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 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 보조 윤활재.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
0.1 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하의 두께를 갖는 시트 형상을 갖는, 절삭 가공 보조 윤활재.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
휨량이, 5 ㎜ 이상인, 절삭 가공 보조 윤활재.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
피가공 재료와 접하는 면에, 점착층을 추가로 갖는, 절삭 가공 보조 윤활재.
제 10 항에 있어서,
상기 점착층이, 아크릴계 중합체를 포함하는, 절삭 가공 보조 윤활재.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
절삭 가공 후에 피가공 재료로부터 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 제거했을 때, 상기 피가공 재료에 부착되는 상기 절삭 가공 보조 윤활재 및 상기 점착층의 성분의 총량이, 상기 피가공 재료와 절삭 가공 보조 윤활재의 접촉 부분 및 절삭부의 면적 1 ㎟ 당 1.0 × 10^-8 g 이하인, 절삭 가공 보조 윤활재.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 절삭 가공 보조 윤활재를, 절삭 공구 및/또는 피가공 재료의 피가공 부분에 접촉시키면서, 상기 절삭 공구에 의해 상기 피가공 재료를 절삭하고, 절삭부를 형성하는 절삭 가공 공정을 갖고,
상기 피가공 재료가, 섬유 강화 복합재, 난삭 (難削) 금속재, 또는 섬유 강화 복합재와 난삭 금속재의 복합 재료를 포함하는, 절삭 가공 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 절삭 가공 공정이, 상기 절삭 공구의 출구와 입구를 갖는 절삭부를 형성하는 공정이고,
상기 절삭 가공 공정 전에, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분 및/또는 입구가 되어야 할 부분에, 미리 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는 밀착 공정을 갖는, 절삭 가공 방법.
제 14 항에 있어서,
밀착 공정에 있어서, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구의 출구가 되어야 할 부분에, 미리 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는, 절삭 가공 방법.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
밀착 공정에 있어서, 상기 피가공 재료의 상기 절삭 공구의 입구가 되어야 할 부분에, 미리 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 밀착시키는, 절삭 가공 방법.
제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절삭 가공 공정 전에 있어서,
상기 절삭 공구에 상기 절삭 가공 보조 윤활재를 미리 접촉시키는 접촉 공정을 갖는, 절삭 가공 방법.
제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절삭 가공 공정에 있어서, 상기 절삭 공구에 다른 절삭 가공 보조 윤활재를 접촉시킨 상태에서, 상기 절삭 가공 보조 윤활재가 밀착된 상기 피가공 재료를 절삭하고, 상기 절삭부를 형성하는, 절삭 가공 방법.
제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피가공 재료의 두께가, 10 ㎜ 이상인, 절삭 가공 방법.
제 13 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절삭 가공 공정에 있어서, 상기 절삭 공구로서 드릴을 사용하여 드릴 구멍 뚫기 가공에 의해 구멍을 뚫는, 절삭 가공 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 구멍의 직경이, 10 ㎜ 이상인, 절삭 가공 방법.
제 13 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유 강화 복합재가, 탄소 섬유 강화 플라스틱인, 절삭 가공 방법.
제 13 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 난삭 금속재가, 티탄 합금, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 저합금망, 스테인리스강, 및 내열 합금으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 포함하는, 절삭 가공 방법.
제 23 항에 있어서,
상기 난삭 금속재가, Ti-6Al-4V 의 티탄 합금인, 절삭 가공 방법.
제 13 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피가공 재료의 상기 피가공 부분이 곡면인, 절삭 가공 방법.