精密加工における切削液の重要な役割

精密加工には、構造的に剛性が高くメンテナンスされたCNC機械、高品質切削工具、そして通常は切削液が必要です。切削液は成功する加工プロセスにおいて最も過小評価されがちな要素の一つですが、効率と品質の両面で主要な役割を果たします。しかし、機械ショップが対処すべき課題も生み出します。

精密機械ショップが切削液を使用する理由

切削液は、切削工具がワークから材料を除去しているポイントに向けられます。金属をせん断除去すると大量の熱が発生し、大半は切りくずに、残りは工具自体に入ります。切削液は工具-ワーク界面を冷却し、以下のメリットをもたらします。

• 切りくずの切削工具への付着防止
• 工具の熱衝撃低減（特に断続切削で顕著）
• ワークを十分冷却し酸化防止
• 切削工具の熱膨張最小化

これらにより工具摩耗を減らし工具寿命を延ばし、部品への不良表面仕上げを防止します。また工具を冷やすことで膨張を最小化し、加工部品間の寸法ばらつきを低減します。さらに切削界面を冷やせばより高速な材料除去が可能になります。

切削液のその他の機能：切削プロセスの潤滑、切りくず除去、ワークへの防錆被膜付与。

潤滑は切削抵抗を下げ、より高速・高送りを可能にします。切りくず除去は重要で、さもなければワークに跡を残したり、機械の工具位置決めを妨げたりします。研削ではクーラントが砥石をデブリからフリーに保ちます。

切削液のタイプ

機械ショップは4タイプから選択できます。

• 鉱物油
• 水溶性切削液
• エア/その他ガス
• 固体ペースト

各タイプでメーカーは幅広い配合を提供します。精密機械ショップは通常、切削金属と加工タイプに合わせて液体をマッチングさせようとします。

鉱物油は潤滑性と耐圧性に優れますが、一般に放熱性は良くありません。水溶性切削液は冷却性能が高いですが、潤滑剤としては劣ります。

一部加工ではエアジェットを界面に吹き付けるだけで十分です。マグネシウムはその例です。フレオンやCO2を吹き付けて温度を下げる機械工もいます。

固体ペーストはタッピングやねじ切りなど特殊切削作業で主に使用されます。

切削液が引き起こす問題

液体クーラントの最大の問題は、ミストが空気中に飛散することです。これは密閉CNC機械周辺でも作業者が容易に吸入します。切削液には細菌繁殖防止のため殺菌剤が含まれ、人体に有害な可能性があります。

その他の問題：漏れ、臭気、機械清掃。漏れは通常、部品を機械から取り出す際に液体が滴下することで発生。拭き取りが必要で、放置すれば機械ショップ特有の臭気の原因になります。

工作機械内蔵の切削液システムは定期メンテナンスが必要です。フィルターの定期的な取り出し洗浄・交換、回収切りくずの除去が必要です。切りくず処分も、切削液汚染でリサイクル選択肢が限られるため問題です。

最小量クーラントとドライ加工

切削液問題を回避するため、一部ショップは必要最小限の使用に留め、また完全ドライ加工を採用するところもあります。最小量クーラント技術は、蒸発冷却も活用し温度低減に十分なミストを供給します。これは役立ちますが精密制御が必要で、依然として健康・環境課題を残します。

代替案はドライ加工です。適切な精密加工技術があれば可能ですが、多くの場合金属除去率を下げる必要があります。主な変更は、遥かに高温と、断続切削での熱衝撃に耐える切削工具材料を使用することです。適した工具材料は立方晶窒化ホウ素（CBN）、多結晶ダイヤモンド（PCD）、セラミックス、一部特殊超硬合金です。

精密加工の中心にある切削液

CNC加工で一貫した高品質を得るには、工具-ワーク界面の熱管理が鍵です。ほとんどの精密機械ショップは切削液の慎重な選択でこれを管理し、他はドライ加工を採用しそのトレードオフを受け入れています。

精密加工はImproのコアケイパビリティです。一貫した高品質結果をどう達成しているか詳細を知りたい場合は、お気軽にお問い合わせください。