(57)【要約】【課題】切削油剤の潤滑性を評価するための摩擦試験装置において、実際の切削加工に近い状態で摩擦試験を行う。【解決手段】円柱状のテストピース３を回転させ、評価用工具２をテストピース３に接触させ、これらの接触部に切削油剤を供給し、テストピース３と評価用工具２との間の摩擦力を検出して切削油剤の評価を行う。評価用工具２には、テストピース３の側面と同等の曲率を有する曲面部６及び曲面部６に連なる平面部７を形成する。評価用工具２の曲面部６をテストピース３の側面に接触させると、これらは面接触となり、平面部７とテストピース３との間には隙間Ｃが形成される。この隙間Ｃから曲面部６とテストピース３との接触部に切削油剤が供給される。これにより、実際の切削加工に近い状態で切削油材を評価することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状のテストピースと、
前記テストピースの側面の曲率と同等の曲率の曲面部及び該曲面部に連なる平面部を有する評価用工具とを備え、
前記テストピースを回転させ、該テストピースの側面に前記評価用工具の前記曲面部又は前記平面部を接触させ、前記テストピースと前記評価用工具との間の摩擦力を検出することを特徴とする摩擦試験装置。
【請求項２】
前記テストピースと前記評価用工具との接触部に切削油剤を供給する切削油剤供給手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦試験装置。
【請求項３】
前記テストピースは、旋盤の主軸に取付けられ、前記評価用工具は、前記旋盤の刃物台に取付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦試験装置。
【請求項４】
前記評価用工具には、該評価用工具に作用する荷重を検出する動力計が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の摩擦試験装置。
【請求項５】
円柱状のテストピースを設け、
前記テストピースの側面の曲率と同等の曲率の曲面部及び該曲面部に連なる平面部を有する評価用工具を設け、
前記テストピースを回転させ、該テストピースの側面に前記評価用工具の前記曲面部又は前記平面部を接触させ、前記テストピースと前記評価用工具との間の摩擦力を検出することを特徴とする摩擦試験方法。
【請求項６】
前記テストピースと前記評価用工具との接触部に潤滑油材を供給することを特徴とする請求項５に記載の摩擦試験方法。
【請求項７】
前記テストピースに、評価用工具の前記曲面部を接触させて、前記テストピースの側面と前記平面部との間に隙間を形成し、該隙間から切削油剤を供給することを特徴とする請求項６に記載の摩擦試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削加工において、被削材と工具との間に生じる摩擦力を検出する摩擦試験装置及び摩擦試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、切削加工では、切削工具と被削材との間で生じる摩擦や発熱を減少させ、また、被削材の切削工具への焼付きを防止するために、切削油剤（クーラント）が用いられている。切削油剤は、多種多様であり、それぞれ特性が異なるため、加工品質を高めるためには、切削条件に応じて適切な切削油剤を選択する必要があり、切削油剤の特性を評価することが重要である。切削油剤の特性の１つである潤滑性の評価は、実際の切削加工条件に近い状態で模擬的に摩擦試験を行い、切削工具と被削材との間で生じる摩擦を測定することにより行われている。
【０００３】
このような摩擦試験を行うための装置として、例えば、図５に示すボールオンプレート型の摩擦試験装置２１、及び、図６に示すピンオンディスク型の摩擦試験装置２４がある。ボールオンプレート型の摩擦試験装置２１では、切削油剤を塗布した板状のテストピース２３にボール２２を押圧して往復運動させ、ボール２２とテストピース２３との間に生じる摩擦から切削油剤の潤滑性を評価する。また、ピンオンディスク型の摩擦試験装置２４では、切削油剤を塗布した円板状のテストピース２５にピン２６を押圧して回転運動させ、ピン２６とテストピース２５との間に生じる摩擦から切削油剤の潤滑性を評価する。
【０００４】
また、特許文献１には、機械加工用の潤滑剤を評価するための種々の摩擦試験装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７０３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の摩擦試験装置では、次のような問題がある。図５及び図６に示すボールオンプレート型及びピンオンディスク型の摩擦試験装置２１、２４では、ボール２２及びピン２６とテストピース２３、２５とが点接触した状態で評価を行っているが、実際の切削加工では、切削工具と被削材とが面接触又は線接触となる場合が多い。また、上記従来の摩擦試験装置では、切削油剤は予めテストピースに塗布されているが、実際の切削加工では、加工部位に切削油剤をかけながら切削が行われている。このように、従来の摩擦試験装置では、切削工具（ボール２２及びピン２６）と被削材（テストピース２３、２５）との接触状態及び切削油剤の供給方法が異なるため、切削油剤を適切に評価することができない場合がある。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、実際の切削加工に近い状態で摩擦試験を行うことができる摩擦試験装置及び摩擦試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の態様）
以下に、本発明において特許請求が可能と認識される発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の（１）〜（７）の内容が請求項１〜７にそれぞれ対応する。
【０００９】
（１）円柱状のテストピースと、
前記テストピースの側面の曲率と同等の曲率の曲面部及び該曲面部に連なる平面部を有する評価用工具とを備え、
前記テストピースを回転させ、該テストピースの側面に前記評価用工具の前記曲面部又は前記平面部を接触させ、前記テストピースと前記評価用工具との間の摩擦力を検出することを特徴とする摩擦試験装置。
これにより、テストピースに接触させる評価用工具の部位を変更することで、テストピースの側面と評価用工具の曲面部とを面接触させて平面部との間に隙間を形成し、また、テストピースの側面と評価用工具の平面部とを線接触させることができ、接触状態を変更することができるので、実際の切削加工に近い状態で摩擦試験を行うことが可能になる。
（２）（１）において、前記テストピースと前記評価用工具との接触部に切削油剤を供給する切削油剤供給手段を備えていることを特徴とする摩擦試験装置。
（３）（１）又は（２）において、前記テストピースは、旋盤の主軸に取付けられ、前記評価用工具は、前記旋盤の刃物台に取付けられることを特徴とする摩擦試験装置。
これにより、汎用の旋盤を用いて摩擦試験を行うことができ、設備コストを低減することができる。
（４）（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記評価用工具には、該評価用工具に作用する荷重を検出する動力計が設けられていることを特徴とする摩擦試験装置。
動力計の検出に基づき、摩擦力を測定することができる。
（５）円柱状のテストピースを設け、
前記テストピースの側面の曲率と同等の曲率の曲面部及び該曲面部に連なる平面部を有する評価用工具を設け、
前記テストピースを回転させ、該テストピースの側面に前記評価用工具の前記曲面部又は前記平面部を接触させ、前記テストピースと前記評価用工具との間の摩擦力を検出することを特徴とする摩擦試験方法。
これにより、テストピースに接触させる評価用工具の部位を変更することで、テストピースの側面と評価用工具の曲面部とを面接触させて平面部との間に隙間を形成し、また、テストピースの側面と評価用工具の平面部とを線接触させることができ、接触状態を変更することができるので、実際の切削加工に近い状態で摩擦試験を行うことが可能になる。
（６）（５）において、前記テストピースと前記評価用工具との接触部に潤滑油材を供給することを特徴とする摩擦試験方法。
（７）前記テストピースに、評価用工具の前記曲面部を接触させて、前記テストピースの側面と前記平面部との間に隙間を形成し、該隙間から切削油剤を供給することを特徴とする摩擦試験方法。
これにより、実際の切削加工に近い状態で切削油材の潤滑性の評価を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、実際の加工に近い状態で摩擦試験を行うことができる摩擦試験装置及び摩擦試験方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る摩擦試験装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す摩擦試験装置の概略側面図である。
【図３】図１に示す摩擦試験装置において、評価用工具とテストピースとの接触部分を拡大して示す側面図である。
【図４】実際の切削加工において、切削工具と被削材との接触部分を拡大して示す説明図である。
【図５】従来のボールオンプレート型の摩擦試験装置の概略構成を示す斜視図である。
【図６】従来のピンオンディスク型の摩擦試験装置の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態に係る摩擦試験装置は、汎用の旋盤（図示せず）に取付けて使用して、切削油剤（クーラント）の潤滑性を評価するものである。図１乃至図３に示すように、摩擦試験装置１は、切削工具に対応する評価用工具２と、被削材に対応するテストピース３と、評価用工具２を保持する工具ホルダ４と、工具ホルダ４が取付けられる動力計５とを備えている。
【００１３】
テストピース３は、実際に切削加工される被削材に擬した円柱状の丸棒であり、実際の被削材と同じ材質料を用いている。テストピース３は、汎用の旋盤の主軸（図示せず）に取付けられて回転する。
【００１４】
主に図３を参照して、評価用工具２は、略直方体の部材であり、その一端部に、テストピース３に対向して、円柱状のテストピース３の側面と同等の曲率を有する曲面部６（円筒内面）と、曲面部６に、その接線に沿って滑らかに連なる平面部７とが形成されている。そして、評価用工具２は、曲面部６がテストピース３の側面に接触したとき、平面部７とテストピース３との間に隙間Ｃが形成されるようになっている。
【００１５】
評価用工具ホルダ４は、一端部に評価用工具２が取付けられ、他端部が動力計５を介して、汎用旋盤の刃物台（図示せず）に取付けられる。そして、刃物台を移動させることにより、評価用工具２を主軸に取付けられたテストピース３の側面部の所望の位置に所望の角度で接触させて所望の荷重で押圧することができるようになっている。
【００１６】
動力計５は、評価用工具２を主軸と共に回転するテストピース３に押圧したとき、テストピース３の側面に対して、垂直方向の荷重（図２の矢印Ａ参照）、及び、接線方向の荷重（図２の矢印Ｂ参照）を測定するものである。そして、動力計５により、評価用工具２とテストピース３との接触面に生じる垂直方向の荷重（図２の矢印Ａ参照）、及び、接線方向の荷重すなわち摩擦力（図２の矢印Ｂ参照）を測定し、これらの荷重及び摩擦力から摩擦係数を算出することができる。
【００１７】
以上のように構成した摩擦試験装置１を用いて切削油剤を評価する試験方法について次に説明する。
【００１８】
まず、汎用の旋盤の主軸にテストピース３を取付け、刃物台に切削工具（図示せず）を取付けてテストピース３を切削加工する。これにより、テストピース３の振れをなくすと共に真直度を確保することができる。また、テストピース３の表面粗さを適当に設定することができる。
【００１９】
次に、評価用工具２が取付けられた工具ホルダ４を旋盤の刃物台にセットし、刃物台を移動させて評価用工具２の曲面部６を主軸に取付けられたテストピース３の側面に接触させて押圧させる。このとき、評価用工具２の曲面部６とテストピース３との側面とは、同等の曲率となっているので、面接触となり、平面部７とテストピース３の側面との間には隙間Ｃが形成される。評価用工具２の曲面部６とテストピース３との間に、感圧紙（図示せず）を挿入することで、評価用工具２の曲面部６とテストピース３との当たり（接触状態）を確認することができる。
【００２０】
そして、評価用工具２とテストピース３との間に切削油剤を供給しながら（図２及び３の矢印Ｄ参照）、テストピース３を適当な速度で回転させる。回転方向は、評価用工具２の曲面部６から平面部７に向かう方向、すなわち、切削油剤の供給方向（図２及び３の矢印Ｄ参照）とは反対方向とする。切削油剤は、評価用工具２の平面部７とテストピース３との間の隙間Ｃから流入して評価用工具２の曲面部６とテストピース３との間に供給される。
【００２１】
評価用工具２の曲面部６とテストプレート３との間に切削油剤８を供給しながら、刃物台を移動させて評価用工具２をテストピース３に所定の荷重で押圧する。そして、動力計５によって評価用工具２とテストピース３との接触部の垂直方向の荷重（図２の矢印Ａ参照）、及び、接線方向の荷重すなわち摩擦力（図２の矢印Ｂ参照）を測定する。これらの荷重及び摩擦力から摩擦係数を算出して、切削油剤の潤滑性を評価する。
【００２２】
ここで、図４を参照して、実際の切削加工における切削工具１５及び被削材１６の状態ついて説明する。図４に示すように、実際の切削加工では、切屑１７が生じて切削工具１５と被削材１６との接触面１９が面接触となる。また、切削油剤は、切屑１７の排出方向（図４の矢印Ｅ参照）とは反対方向に供給され（図４の矢印Ｄ参照）、切屑１７と切削工具１５との間から接触面１９に供給される。
【００２３】
本実施形態の摩擦試験装置１において、評価用工具２とテストピース３とは、曲面部６で面接触し、切削油剤が流入する隙間Ｃを有しており、これは、図４に示す実際の切削加工において、切削工具１５と被削材１６とは、接触面１９での面接触し、切削工具１５と切屑１７との間から切削油剤が流入する点と近似している。これにより、切削油剤を実際の切削加工に即して適切に評価することが可能になる。
【００２４】
評価用工具２は、上述のようにテストピース３の側面に曲面部６を接触させて面接触とするほか、平面部７を接触させて線接触とすることができ、更に、評価用工具２の取付け方向を反転させて角部２０（図１参照）を接触させて点接触とすることができる。このようにして、１つのテストピース３及び評価用工具２で面接触、線接触及び点接触による試験を行うことができるので、実際の切削加工条件に柔軟に対応することができ、設備コストを抑えつつ試験精度を高めることができる。また、摩擦試験装置１は、汎用の旋盤を用いて試験を行うことができるので、設備コストが安価ですむ。
【００２５】
なお、上記実施形態では、一例として汎用の旋盤を用いた場合について説明したが、本発明は、これに限らず、テストピース３を回転させ、評価用工具２をテストピース３に押圧することができる設備であれば他の機械設備を用いてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１…摩擦試験装置、２…評価用工具、３…テストピース、６…曲面部、７…平面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014185916.tif 000007
【図６】
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