切削油剤

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一般に液体には鉱物性、半合成性、合成性の3種類があり、鉱物性、半合成性、合成性のうち、鉱物性のものを「切削油剤」と呼ぶ。 半合成や合成の切削油剤は、水性ベースに乳化油を懸濁させ、油の特性と水の特性を両立させようとしたものである。 このような特性には、防錆、広範囲の水の硬度への耐性(pH9~10付近の安定性を維持)、多くの金属に対する加工能力、熱分解への耐性、環境安全性などがある。 沸騰しやすく、機械部品の錆を促進し、潤滑性がない。

石油を原料とする鉱物油は、19世紀後半に初めて切削用途に使用されました。

石油を原料とする鉱油は、19世紀後半に初めて切削用途に使用され、重工業で使用される濃厚で硫黄分の多い切削油から軽くて透明な油までさまざまです。

半合成冷却剤は水溶性油とも呼ばれ、鉱油と水の乳剤またはマイクロエマルジョンです。 イギリス英語を使う工房では、ソリュブルオイルは口語でSUDSと呼ばれる。 これらは1930年代から使われ始めた。

合成クーラントは1950年代後半に誕生し、通常は水性です。

切削液サンプル中のオイル濃度を測定する正式な技術は手動滴定です。 試験液100mlを0.5M HCl溶液でpH4の終点まで滴定し、終点に達するまでに使用した滴定液の量でオイル濃度を計算します。 この技術は正確で、流体の汚染に影響されませんが、実験室環境で訓練を受けた人が行う必要があります。 水溶性クーラントの混合比の測定には、Brixスケールで測定した試料の屈折率からオイル濃度を推定する携帯型屈折計が業界標準として使用されています。 屈折計を使用することで、工業プラント内の油分濃度をその場で測定することができます。 しかし、試料が汚染されていると測定精度が低下する。 切削油剤の油分濃度を測定する方法としては、切削油剤の粘度、密度、超音波の速度などを測定する方法がある。

その他:

  • 灯油と消毒用アルコールは、アルミニウムを扱うときにしばしば良い結果をもたらす。
  • WD-40と3インワン・オイルは、様々な金属によく効く。
  • WD-40や3-In-One Oilは各種金属によく効く。後者はシトロネラ臭がするので、気になる場合は鉱物油や汎用の潤滑油でも同じような効果がある。 実際、スクリューマシンの中には1つのオイルでウェイオイルと切削油を兼用するものもある(ほとんどの工作機械ではウェイオイルとクーラントは別物として扱われ、使用中にどうしても混ざってしまうため、不純物除去機で分離している)
  • モーターオイルは工作機械と少し複雑な関係になっている。 実際、数十年前の手動工作機械ではSAE10と20が主軸油と作動油として推奨されていましたが、現在では作動油専用の処方が商業加工で主流となっています。 切削性能だけなら、ほぼすべてのモーターオイルが適切な切削油として機能しますが、洗剤やその他の添加物を含む最新のマルチウェイトモーターオイルは避けた方がよいでしょう。 工作機械のベアリングやリードスクリュー・ナットによく使われている真鍮や青銅は、これらの添加物によって銅食われの心配がある(特に古い工作機械や手動の工作機械)
  • 放電加工機(EDM)の切削液として、誘電体油が使われている。 通常、脱イオン水か高融点灯油が使用される。 電極(またはワイヤ)の切断動作により強い熱が発生し、加工物の温度を安定させるとともに、加工物周辺の浸食された粒子を洗い流すために使用される。
  • 液体(水または石油)冷却水テーブルは、プラズマ・アーク切断(PAC)プロセスで使用されます。
  • 最高級のニートフット・オイルは潤滑油として使用されます。 金属加工業では、アルミニウムの切削油として使用されています。 アルミニウムの機械加工、タップ加工、穴あけ加工には、灯油や各種水性切削油よりも優れています。

ペーストまたはゲル編集

切削液も用途によっては、特にドリルやタッピングなどの手作業に使う場合、ペーストやゲルの形態を取ることがある。 帯鋸で金属を鋸引きする場合、定期的にペーストを刃に当てるのが一般的です。 この製品は、口紅や蜜蝋に似た形状をしている。

エアゾール(ミスト)編

切削油剤には、エアゾール(霧状)(空気中に液体の小滴が散らばっている)の状態で使用されるものがある。 ミストの主な問題点は、ミストに汚染された空気を吸わなければならない作業者に悪いこと、そして、あまり効果がないことであった。 この2つの問題は、ミストの噴霧が正確でないために、ミストが必要な切断面以外のあらゆる場所に、常に噴霧されてしまうことに起因している。 しかし、新しいエアロゾル供給方式であるMQL(minimum quantity of lubricant)は、この2つの問題を回避することができます。 このエアロゾルは、工具のフルートを通して直接供給されます(インサート自体またはその周囲から直接供給されるため、従来は、ガンドリルやフライス加工における高価な最新式液体供給などの一部の状況以外では使用できなかった理想的な切削液供給方法です)。 MQLのエアロゾルは、(位置とタイミングの両方で)正確にターゲットを絞った方法で供給されるため、オペレーターの視点からはドライ加工のような正味の効果が得られます。 切りくずは一般的にドライ加工の切りくずのようで、水切りは必要なく、空気は非常にクリーンなので、加工セルは以前より検査や組み立てに近い場所に配置できるようになりました。

CO2クーラント編集部

二酸化炭素(化学式CO2)もクーラントとして使用されています。 この用途では、加圧された液体二酸化炭素が膨張し、固体への相変化を引き起こすのに十分な温度低下を伴います。 これらの固体結晶は、切削工具とワークピースの温度制御冷却を行うために、外部ノズルまたはスピンドルを通して切削ゾーンにリダイレクトされる。 エアコンプレッサから配管やホースを通して供給され、工具に向けたノズルから吐出される圧縮空気は、時として有効なクーラントとなる。 減圧された空気の流れが切粉を吹き飛ばし、減圧自体にもわずかながら冷却作用がある。 その結果、加工中の切削熱を空気だけより少しは逃がすことができる。 時には、空気流に液体を加えて霧状にすることもあります(前述のミストクーラントシステム)。

加圧されたスチールボトルで供給される液体窒素も、同様の方法で使用されることがあります。 この場合、沸騰させるだけで強力な冷却効果が得られます。 長年にわたり、これは(限られた用途で)作業区域を浸水させることによって行われてきました。 2005年以降、このモードのクーラントはMQLと同等の方法で適用されています(スルーザスピンドルおよびスルーザツールチップのデリバリーによる)。 これは、工具の本体と先端を「熱スポンジ」のように冷やし、工具とチップの界面から熱を吸い上げるものである。 この新しいタイプの窒素冷却は、現在も特許申請中である。

あるいは、別の方法で冷却できない高温の部品を扱う場合、気流と素早く蒸発する物質(例:アルコール、水など)を組み合わせて使用すると、効果的な冷却剤として使用することができる。 これは、刃先とチップの界面での潤滑の有無にかかわらず、単に刃物を冷やすための実用的な方便であった。 当時はまだ高速度鋼(HSS)が開発されていなかったことを考えると、工具を冷やすことの必要性がよくわかる。 (高速度鋼は高温でも硬度が保てるが、他の炭素工具鋼は保てないのだ)。 また、ソーダ水(炭酸水素ナトリウム水)を使用すると、スライドが錆びにくくなるという改良もなされた。

  • 昔は獣脂やラードなどの動物性油脂がよく使われていた。 9665>
  • Old machine shop training texts speak of red lead and white lead, often mixed into lard or lard oil.古い機械工場トレーニングテキストは、しばしばラードやラードオイルに混ぜられた赤鉛や白鉛を使用することについて述べている。
  • 20世紀半ばから1990年代にかけて、1,1,1-トリクロロエタンはいくつかの切削油をより効果的にするための添加物として使用された。 現場のスラングでは「ワンワンワン」と呼ばれていました。 オゾン層破壊作用と中枢神経抑制作用があるため、現在では全廃されています。
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