適切な CNC クーラントの選択:種類、用途、ベスト プラクティス

機械工は、CNC 機械加工プロセス中の切削工具や材料への過熱の影響を軽減するために、CNC 機械冷却剤をよく利用します。これらのクーラントは潤滑剤および冷却機構として効果的であり、切りくずの除去を助けます。

この記事では、CNC クーラントの仕組みとその供給技術について説明します。また、CNC マシンにおけるクーラントの重要性や種類などについても学びます。さあ、始めましょう！

CNC クーラントとは何ですか?

CNC クーラントまたは切削液は、効率を向上させるために金属切削作業で一般的に使用される工業用液体です。 CNC 加工クーラントは、科学的な化合物濃度によって配合された特別な化学添加剤で構成されています。その主な要素には、動物性脂肪、水、石油留出物、植物油、その他の原材料が含まれます。

これらの冷却剤は、高温の蓄積を軽減しながら、高密度プラスチック、グラスファイバー、金属などの材料を切断する CNC マシンの能力を向上させます。

冷却システムはどのように機能しますか?

CNC 機械加工作業中に、CNC 機械冷却剤混合物が作業領域上を流れます。クーラントは、洪水のように作業領域から切りくずや粒子を洗い流します。その後、水は機械の底にあるサンプに流れ込み、継続的に使用するには、そこでポンプで汲み上げて作業エリアに再循環する必要があります。

クーラントは、高速で加工するときにワークピースを冷却し、低速で切削工具を潤滑します。したがって、CNC クーラントは切削工具を腐食から保護し、ワークピースを変形から保護することで、切削工具の寿命を延ばします。最高のパフォーマンスを確保するには、中央および単一の CNC マシン冷却システムを監視、保守、調整する必要があります。

ただし、小型の冷却システムでは、オイルの分離と濾過に効果の低いコンポーネントが使用されるため、一貫した変化が生じ、濃度レベルの変動が大きくなります。したがって、小規模システムでは、削りくずによる汚染の影響を受けにくい冷却剤を使用するのが最適です。

CNC マシンにおけるさまざまなクーラント供給

さまざまな CNC マシンは、さまざまな特性と圧力の冷却剤を使用します。したがって、CNC マシンの理想的なクーラント供給メカニズムを選択することが重要です。適切な量​​を選択しないと、ワークショップのリソースが急速に枯渇する可能性があり、間違った圧力ではワークピースや CNC 切削工具が損傷する可能性があります。 CNC マシンにおける一般的なクーラント供給のいくつかのタイプを次に示します。

ミスト冷却機構

このクーラント供給方法は、熱や切りくずの除去が主な懸念事項ではない作業に適した低圧を使用します。そのため、ミスト冷却では高圧がかからないため、工具やワークピースにさらなるストレスがかかりません。

空冷機構

空冷技術は潤滑の目的には理想的ではありませんが、熱を減らし切りくずを抽出するのに役立ちます。空冷による供給は、油または水ベースの冷却剤を含まないため、効果が低くなります。

さらに、空冷機構は、より傷つきやすい材料を扱う場合にワークピースに直接接触する場合に最適です。ただし、直接冷却剤は部品の収縮を引き起こすことが多いため、熱衝撃や急速膨張の影響を受けやすいプラスチック材料には適しています。

最低品質潤滑剤 (MQL) メカニズム

各 CNC ショップの優先事項は、ワークショップの効率を向上させ、生産量を増やし、コストを削減することで競争力を高めることです。その結果、CNC ショップは環境上の利点から MQL に頼ることが多くなります。

MQL メカニズムは、必要な量のクーラントを使用することでコストと材料の無駄を削減します。通常、それらは非常に細かい霧またはエアロゾルの形であり、定義された操作を効果的に実行するために適切な冷却剤を提供します。

高圧メカニズム

高圧 CNC 機械冷却剤の供給では、加工作業中に切りくずを除去するために 1,000 psi を超える圧力が使用されます。この方法は、切りくずを材料から吹き飛ばすため、切りくずの抽出と排出に最適です。

この方法で使用される圧力は、部品を迅速かつ効果的に冷却できるにもかかわらず、微小直径の工具を損傷する可能性があります。したがって、この方法は CNC 穴あけや深いキャビティの操作と互換性があり、冷却剤または内蔵冷却剤タンクを使用して簡単に輸送できます。

機械加工クーラントは、それぞれの配合によって 4 つの主要なカテゴリに分類されます。ただし、関連する材料と加工プロセスを考慮して、その効率と総合的な性能に基づいてクーラントを選択することが役立ちます。以下は、一般的な機械冷却剤のタイプです。

合成流体

これらのクーラントは石油や鉱物油を含まないため、最もクリーンです。合成流体は、水中で分解する防錆剤と化学潤滑剤で構成されています。これらの流体を水と混合して金属加工流体を生成します。したがって、これらの CNC クーラントは、高い冷却能力、腐食防止、容易なメンテナンス、潤滑性を備えています。

さらに、合成油は優れた冷却能力を備えているため、主に平面研削などの高温、高速の機械加工プロセスで使用されます。耐久性の高い合成油は、複数の機械加工操作を処理するのに最適です。

合成物質は、その組成に応じて、単純合成物質と複雑合成物質、または乳化可能な合成物質に分類されます。単純な合成物または真の溶液は、通常、軽度の研削に使用されます。一方、複雑な合成濃縮物には、中程度から重度の加工手順に適した合成流体が含まれています。さらに重要なことは、複雑な合成潤滑剤により、機械加工作業における高速化と送りが可能になるということです。

長所

• 合成流体は、高い微生物制御力と優れた腐敗耐性を示します。
• これらの潤滑剤は、優れた耐腐食性と高い冷却能力を提供します。
• 水と混合した後の安定性が向上します。
• 合成繊維はクリーンでさまざまな加工操作に適しているため、メンテナンスが簡単です。

短所

• 潤滑油などの機械流体は、合成流体を容易に汚染する可能性があります。したがって、これらの水分を効果的に管理し、維持する必要があります。
• 合成樹脂は、油ベースの液体に関連する問題に対してそれほど脆弱ではありませんが、中程度から高度の撹拌条件により細かいミストや泡が発生します。

半合成流体

半合成油は、合成油（ポリマー）と可溶性油のハイブリッドです。これらの液体には、水で膨張可能な濃度の鉱油または石油が約 2 ～ 30% 含まれています。半合成流体の残りの割合は水と乳化剤で構成されます。濃縮物中の他の要素には、殺生物剤添加剤、湿潤剤、および腐食防止剤が含まれます。これらは一般に、水が主成分であり、濃縮物の製造中に水と乳化するため、実行化学エマルジョンと呼ばれます。

これらの半合成流体は通常半透明です。ただし、その特性はわずかに半透明から不透明までさまざまです。さらに、これらの半合成物質の多くは優れた熱感受性を備えています。したがって、半合成油の分子が切削工具を取り囲み、より優れた潤滑性を確保します。

長所

• これらは中程度から高負荷の用途に最適な潤滑剤です。
• 半合成油は、その優れた湿潤特性と冷却特性により、より速い送り速度と高速での切削が可能になります。
• これらの液体は粘度が低いため、沈降性と洗浄性に優れています。

短所

• 水の硬度は半合成流体の安定性を損ない、硬水スカムの堆積を引き起こします。
• これらの液体は、洗浄添加剤の潤滑力が水溶性オイルよりも少ないため、泡立ちやすくなります。

ストレートオイル

これらの油は、石油、鉱物油、動物性油、化合物、野菜、脂肪などのその他の要素から得られます。これらのストレートオイルには、リン、硫黄、塩素添加剤などの他の成分が含まれる場合があります。ストレート オイルは通常、水に溶けず、最適な潤滑、防錆、サンプ寿命の延長、メンテナンスの容易さを実現します。

バクテリアは水分を含む液体の中でのみ増殖するため、ストレートオイルは酸っぱくなりません。これらのオイルは、切削工具が材料を切断するときに発生する力を軽減し、きれいな切断を行い、ワークピースの表面を滑らかに仕上げます。

長所

• ストレート オイルは潤滑性に優れ、機械加工時の摩擦を軽減します。
• 優れた仕上げを保証し、工具の磨耗を最小限に抑えます。
• これらのオイルは手頃な価格であることが多く、機械や装置で一般的に使用される青銅、鋼、鉄などのいくつかの素材と高い互換性があります。

短所

• ストレート オイルは冷却性能が劣ります。
• 劣化が激しいため、通常はメンテナンスやオイル交換が必要になります。
• これらのオイルは、特定の高性能アプリケーションには最適ではありません。
• ストレートオイルは適切に処分しないと環境に悪影響を及ぼします。

可溶性オイル

エマルションまたは水溶性オイルとしても知られる可溶性オイルは、一般的な機械加工目的に最適なクーラントの選択肢であり、水溶性切削液の中で一般的に使用されます。水溶性油は、水と混合するとエマルジョンを形成することがよくあります。混合物の結果として、ベース鉱油とエマルジョンが含まれ、金属加工液が作成されます。希釈した状態でも優れた性能を発揮し、優れた潤滑性と熱伝達性能を発揮します。

可溶性オイルは安価であり、金属加工業界で一般的に使用されています。これらは 60 ～ 90% の石油、乳化剤、または鉱物油で構成されており、加工中にワークピースに付着します。潤滑に最適で、特定量の防錆剤と混合すると優れた防錆性を発揮します。

長所

• これらのオイルは、水とオイルがブレンドされているため、冷却と潤滑が促進されます。
• 可溶性オイルは多目的であり、さまざまな鉄や非鉄の用途を含む軽負荷および中負荷の作業に最適です。
• ストレートオイルで処理されるタッピングやブローチ加工などの作業に、高耐久可溶性オイルを使用する場合があります。

短所

• 冷却剤タンクは、メンテナンスが不適切な場合、細菌や真菌の増殖を促進します。
• 混合物に油が含まれると、防錆の問題、蒸発損失、混入油の汚染が発生します。

CNC マシンのクーラント濃度を理解する

CNC マシンに誤ったクーラント濃度を適用すると、いくつかの問題が発生する可能性があります。したがって、最良の結果を得るには、適切な CNC マシン冷却液比率の使用方法を理解することが不可欠です。 CNC マシンの最小要件よりも低いクーラント濃度を適用すると、特定のリスクが伴います。これらには以下が含まれます:

• 微生物の増殖
• 切削工具の摩耗が早くなる
• 部品や機械の腐食

一方、過剰な冷却剤濃度によって引き起こされるリスクには次のようなものがあります。

• 発泡
• 毒性
• 集中的な無駄
• 熱伝導の低下
• 潤滑不良
• 機械および機械加工部品の変色
• 残留物の蓄積による工具の劣化

CNC クーラント濃度チャート

以下は、CNC 冷却剤濃度レベルの変動を含む冷却剤濃度グラフです。

材質フライス加工旋削ドリリングタッピング銅可溶性オイル可溶性オイル可溶性オイル可溶性オイルアルミニウム鉱油または可溶性オイル（96% 水分を含む）可溶性オイルを含む鉱油（または）10% 脂肪可溶性オイル（70-90% 水を含む）25% ベースオイルと混合した鉱油ブロンズ可溶性オイル可溶性オイル可溶性オイル可溶性オイル30% ラード低炭素鋼および工具鋼可溶性油 75% 鉱物油および 25% ラード油可溶性油可溶性鉄可溶性油可溶性油可溶性油合金鋼 90% 鉱物油および 10% ラード油75% 鉱物油および 25% 硫黄基油可溶性油70% 鉱物油および 30% ラード油黄銅可溶性油 (水分含量 96%) 脂肪 10% を含む鉱物油可溶性油10% ～ 20% のラード油を含む鉱物油鋳鉄乾燥乾燥乾燥25% ラード油と 80% 鉱物油または乾燥

水ベースの切削液と高圧 CNC クーラントの比較

金属加工プロセスでは、水ベースの切削液と高圧 CNC 機械冷却剤が一般的です。これらの液体は、切削工具や材料の潤滑に効果的です。

水系流体は放熱性、潤滑性に優れています。これらは一般に、環境に優しく、高圧機械冷却剤に代わるコスト効率の高い代替品です。ただし、水ベースの冷却剤はバクテリアの増殖に弱く、特定の金属の腐食を促進する可能性があります。

一方、機械が高圧 CNC クーラントを使用して動作する場合、速度と送りを向上させ、工具寿命を向上させ、切りくず処理の問題を防止できるシステムに投資することが役立ちます。その結果、高圧 CNC クーラントにより生産性が大幅に向上します。タッピングや深穴ドリリング作業に不可欠な 1,000 psi を超える圧力を経験する可能性があります。

ただし、高圧 CNC 冷却剤は高価であり、最適な機能を確保するには多大なメンテナンスが必要です。さらに、これらのシステムには、安全かつ効率的な操作を確保するためのスキルが必要です。

結論

CNC マシン用のクーラントは、CNC 工場で最適な効率を達成するのに役立ちます。これらの冷却剤は、CNC フライス加工、旋削加工、穴あけなどの加工プロセスにおける熱の蓄積を軽減し、切削工具を潤滑し、変色や故障を防ぐのに役立ちます。

CNC マシンに最適な潤滑剤の種類と圧力を決定する際に専門家の助けが必要な場合は、いつでも WayKen までお気軽にお問い合わせください。当社はあらゆる製造ニーズにワンストップで対応する CNC ショップであり、信頼性の高いプロフェッショナルな CNC 加工サービスを提供します。

よくある質問

CNC マシンの冷却液を交換する適切な時期はいつですか?

さまざまな要因が、機械の冷却剤を交換する間隔に影響を与えることがよくあります。加工材料、クーラントの種類、CNC 機械の動作条件を考慮する必要があります。ただし、ほとんどの CNC 機械メーカーは、一般的な経験則として 6 ～ 12 か月ごとを推奨しています。

CNC 加工クーラント内の細菌を殺すにはどうすればよいですか?

オゾンを冷却液に直接注入することで、CNC 機械の冷却液における細菌の増殖を防止または停止できます。ウイルス、細菌、カビを殺し、クーラントサンプの臭気を除去します。

CNC クーラントの発泡の原因は何ですか?

給水中のミネラルの欠如は、冷却液の泡立ちの主な原因です。ただし、硬度計を使用して水の硬度をチェックすることをお勧めします。