(57)【要約】【課題】    切削油を改質して、切削油が本来有する潤滑性や冷却性能をさらに優れたものとし、添加剤の減少、工具の寿命の延長、切削油の使用サイクルの延長、使用量の低減および切削加工効率の向上による生産量に対する加工時の消費電力の低減によってコストの低減、廃棄の際の環境負荷の低減および作業環境の改善が可能となる切削油の改質方法および切削油の改質装置を提供する。【解決手段】    マシニングセンタ等の切削装置で使用する切削油の改質は、前記切削装置の貯油槽に貯留する改質水で希釈された切削油を好ましくは３ｋｇ／ｃｍ２から３０ｋｇ／ｃｍ２の加圧状態で抗火石加工品に接触させた後に乱流撹拌させる工程と、さらに加圧状態で抗火石加工品に接触させた後に噴流撹拌させる工程を具備する切削油の改質装置によってなされる。【選択図】図９
2011174064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシニングセンタ等の切削装置で使用する切削油を改質する方法において、前記切削装置の貯油槽に貯留された切削油を加圧状態で抗火石加工品に接触させた後に乱流撹拌させる第一工程と、さらに加圧状態で抗火石加工品に接触させた後に衝突撹拌させる第二工程を具備することを特徴とする切削油改質方法。
【請求項２】
前記加圧状態の圧力は、好ましくは３ｋｇ／ｃｍ２から３０ｋｇ／ｃｍ２の範囲であることを特徴とする請求項１記載の切削油改質方法。
【請求項３】
前記抗火石加工品は、抗火石の粉末を焼結して形成された抗火石素焼体、または前記抗火石素焼体に前記抗火石粉末を配合した釉薬を塗布し焼結した抗火石焼成体のいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の切削油改質方法。
【請求項４】
マシニングセンタ等の切削装置の貯油槽に貯留された切削油を吸引する吸引部と、前記吸引部に連結し、抗火石加工品を格納するとともに切削油を接触させる空間を有し、前記切削油を前記抗火石加工品に接触させることにより、前記切削油を改質する第一切削油改質部と、前記第一切削油改質部と連結し、前記抗火石加工品との接触で改質された前記切削油を乱流撹拌する第一撹拌部と、前記第一撹拌部と連結し、抗火石加工品を格納するとともに前記乱流撹拌された切削油を前記抗火石加工品に接触させる空間を有し、前記乱流撹拌された切削油を前記抗火石加工品に接触させることにより、前記乱流撹拌された切削油を改質する第二切削油改質部と、前記第二切削油改質部と連結し、前記抗火石加工品との接触で改質された前記切削油を噴流撹拌する第二撹拌部と、前記第二撹拌部と連結し、第二撹拌部で噴流撹拌された前記切削油をマシニングセンタ等の切削装置の貯油槽に前記切削油を返送する返送部とを具備することを特徴とする切削油改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、金属加工に用いられる切削油を改質して切削油の有する潤滑性、冷却性能を向上させることにより、加工工具の寿命の延長、加工物への熱影響を削減するとともに切削油の使用量の削減および切削油の使用サイクルの延長により環境負荷の低減、有毒ガスの排出を低下させ作業環境を改善する切削油改質方法及び切削油の改質装置に関する。また、切削油タンクに堆積するスラッジの発生量の削減ならびにスラッジを軟質化する切削油の改質方法および切削油の改質装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  切削油は金属加工に用いられ、工具と加工物の間に介在し工具と加工物の摩擦の減少、摩擦により発生する熱を冷却することにより工具の寿命の延長や加工精度の向上を目的として使用される。【０００３】  近年、切削装置等の工作機械の進歩は目覚しく、加工工具を高速回転させて高精度の加工が可能となり、様々な添加剤が配合された切削油が開発されているが、工具先端の加工点に切削油が十分に浸透しないため工具と加工物との摩擦により生ずる熱を十分に冷却しきれず、工具の寿命の短命化や摩擦熱による加工物のそりが生じ、再加工をせざるを得ないなどの問題があり、加工コストの上昇を招いた。【０００４】  また、切削油に配合される例えば硫黄系の添加剤は摩擦熱などにより硫黄ガスとして発生し、最悪の場合は致死濃度に達するほど作業環境を悪化させている。
また、切削油タンクに堆積するスラッジを清掃するためには切削装置を停止し、固形化したスラッジを人手でスコップ等を使って除去しなければならず、時間と労力を伴い生産性の低下を招いていた。【０００５】  切削油は大別すると不水溶性の切削油と水溶性の切削油に分けられ、加工物により使い分けられている。しかし、切削油は最終的に金属紛を含んだ汚泥となって産業廃棄物として処理されるため、廃棄物レスの分野からも、その使用量の低減が求められており、切削油の消費量は年間１３万トンといわれ、廃油にいたっては年間４２万トン（希釈後含む）発生するといわれている。【０００６】  一方、地球温暖化防止京都会議において取りまとめられた京都議定書に基づき、先進各国の温暖化効果ガスの削減目標が割り当てられている。日本においては、エネルギー消費量の約５０％を産業分野がしめているため、産業分野におけるエネルギー使用の合理化や環境負荷の低減が求められ、特に、工作機械は全国で約７０万台が稼動しており、その消費エネルギーの低減が課題といわれている。自動車メーカーのデータでは工作機械の消費エネルギーの５３％が切削油（クーラント）に関するものであると報告されており、とりわけ金属加工工場の切削油を低減することが重要な課題となっている。【０００７】  また、環境マネージメント標準のグローバリゼーションとあいまって、切削油の問題は年々クローズアップされてきている。【０００８】  このような、問題に対応するため、特開２００８−１８９７９６号公報には工作機械で使用された廃油を高電界中に置き切削油等の廃油に含まれる微小な不純物や金属粉等を電極に付着させ除去することにより略完全に元の状態に戻すことが可能な廃油再生方法が開示されている。【０００９】  しかし、この廃油再生方法では既存の使用された切削油中の微小な不純物や金属粉を除去するだけなので、工具先端の加工点に切削油を十分に浸透させることができないため、加工時に発生する摩擦熱による影響を回避することはできない。【００１０】  また、油メーカーからは上記問題を解決するために様々な添加剤が添加された水溶性切削油が開発されている。しかしながら、これらの切削油が使用され廃棄され最終処理される際には、添加された添加剤が障害となり多大なコストがかかることが原因で普及が促進されない。また、水溶性の切削油は腐敗しやすいばかりではなく、加工中に添加剤がガス化し作業環境を悪化せているとの報告もあるが、切削油自体を改質することによりその性能を向上させ、切削油の使用サイクルを延長させる技術は開発されてはいないのが現状である。【００１１】  発明者らは抗火石ならびに抗火石加工品に水を接触させることにより水の改質に関する研究を永年行っている。【００１２】  ここで、抗火石とは、伊豆半島等で産出する流紋岩の一種で、その組成は、所謂火山性ガラスを主とし、石英、長石、雲母およびその他成分を含有し、火山性活動により、主成分であるケイ酸（シリカ）が縦横に交走し、ガラス繊維化した多孔質性の海綿状火成岩として構成されている。そして、約７０％以上のケイ酸成分を含有するものである。【００１３】また、抗火石の加工品には素焼体と焼成体があり、素焼体は抗火石を比較的粗��粒径に調整した粉末を略球形形状として１０００℃から１５００℃程度の温度で焼結したものであり、焼成体は素焼体の表面に抗火石粉末入りの釉薬を塗布し１０００℃から１５００℃の温度で焼成したものである。【００１４】  発明者らの研究では、特開２００８−６３３５５号公報には抗火石の加工品に水を接触させることにより、接触前の水の表面張力が７１．０ｍＮ／ｍであったものが、抗火石加工品焼成体ならびに素焼体に接触後の水の表面張力は５８．０ｍＮ／ｍと改質されて低下することを見出した。また、特開２００７−４０９２４号公報に開示されている液状物性質分析電波分光装置（アクアアナライザー）の測定による波形図ならびに特許第３７２８３１４号公報に開示される水溶液中の懸濁物質の模様の光学顕微鏡観察方法を使用した水溶液の評価方法による水の微乾燥顕微鏡写真から判断すると、抗火石加工品に接触後の水のアクアアナライザーの波形図（図１）は、抗火石加工品に接触前の水の波形図（図２）と比較すると波形幅が２００ｋＨｚを越える部分で複雑化し大きく広がり、また水の微乾燥顕微鏡写真の観察においても抗火石加工品に接触した水（図３）と抗火石加工品に接触する前の水（図４）を比較すると模様が小紋状化し微粒子集合物が増え、全体域に薄く分布していることから水クラスターが微小化されているものと判断される。【００１５】  このように抗火石加工品に水が接触することにより水の粒子（クラスター）が小さくなるという明らかな変化が起きている事を発明者らは承知し、抗火石原石および抗火石加工品に接触させた改質水と抗火石加工品に接触させた改質燃料油を撹拌して油中に微細な水滴が細かく均一に分散して長時間にわたりエマルジョン状態を維持して、着火安定性に優れたエマルジョン燃料を製造する油中水滴型エマルジョン燃料の製造方法、及び油中水滴型エマルジョン燃料の製造装置を特開２００８−６３３５５号に開示している。【００１６】  また、摂南大学宮田教授の研究において、６００ＭＨｚの核磁気共鳴装置・日本電子（株）製核磁気共鳴装置（ＭＮＲ）ＪＮＭ・ＥＣＡ・６００を用いて、抗火石加工品（素焼体）（粒径：７ｍｍ）の１０粒を３５ｍＬの水道水に一日間浸漬させた後に、その浸漬水道水について計測した。本計測では、水クラスターの大きさを評価するために、ＮＭＲによる天然酸素の同位体である原子量が１７の酸素（１７Ｏ）について核磁気共鳴スペクトル（１７Ｏ・ＭＮＲ）を計測した。その結果、図５に示すように浸漬させていない水道水の水クラスターの半幅値は７０ヘルツ（Ｈｚ）であるのに対して、図６に示されるように抗火石加工品（素焼体）を浸漬させた水道水の水クラスターの反幅値は６２Ｈｚであり、抗火石加工品（素焼体）水道水の水クラスターは、著しく微細化していることが観察された。【００１７】  また、油脂においてもディーゼル車の燃料として用いられている軽油成分中の芳香族化合物のモデルとしてエチルベンゼンを用い、抗火石加工品（素焼体）との接触による変化を調べた。調査方法としては、エチルベンゼン３５ｍＬを入れた１００ｍＬの三角フラスコに、抗火石加工品（素焼体）（粒径：７ｍｍ）の１０粒を加えた後、一日間浸漬させた。次に、６００ＭＨｚの核磁気共鳴装置・日本電子（株）製核磁気共鳴装置（ＭＮＲ）ＪＮＭ・ＥＣＡ・６００・を用いて、浸漬処理エチルベンゼンについて、天然水素の同位体である原子量が３の水素（３Ｈ）の核磁気共鳴スペクトル（３Ｈ・ＮＭＲ）を計測した。【００１８】  図７に示されるように無処理のエチルベンゼンにおける３Ｈ・ＮＭＲスペクトルのピーク出現範囲は、１．０４〜１．１４ｐｐｍであり、明瞭な３つのピークが認められる。これに対して、図８に示されるように抗火石加工品（素焼体）に浸漬処理したエチルベンゼンの３Ｈ・ＮＭＲスペクトルのピーク出現範囲は、１．０８〜１．２ｐｐｍであり、無処理のエチルベンゼンに比べて、０．４〜０．６ｐｐｍも高磁場側にシフトしている。さらに、出現ピークの数も７つに増加していた。【００１９】  エチルベンゼンに代表される中性の脂溶性物質の場合、水素原子間の水素結合により、分子相互が結合し、大きな疑似分子のクラスターを形成することが知られている。この研究において、抗火石加工品（素焼体）処理によってエチルベンゼンの３Ｈ・ＭＮＲスペクトルの出現範囲が高磁場側へシフトすること、および出現ピーク数が増加する結果は、エチルベンゼンのクラスターの微細化を示唆するものである。抗火石加工品に接触させた油をＮＭＲで測定したところ、共振周波数の変化が生じ、油の粒子の微細化が起きているとの見解が示されている。【００２０】  このように抗火石加工品に水および油を接触させることにより水クラスターや油の粒子が小さくなることが判明していることから、切削油を抗火石加工品に接触させ切削油の粒子を小さくすることにより、加工点に切削油が十分浸透して切削油が本来有する潤滑性や冷却性がさらに優れたものとなり、添加剤の不要、工具の寿命の延長、切削油の使用サイクルの延長が可能となることから、さらに鋭意研究を継続して発明の完成に至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】  特開２００８−１８９７９６号公報
【特許文献２】  特開２００８−６３３５５号公報
【特許文献３】  特開２００７−４０９２４号公報
【特許文献４】  特許第３７２８３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】  本発明が解決しようとする課題は、切削油を改質し切削油が本来有する潤滑性や冷却性能をさらに優れたものとし、添加剤の減少、工具の寿命の延長、切削油の使用サイクルの延長や使用量の低減、スラッジ発生量の低減、スラッジの軟質化により廃棄の際の環境負荷の低減、作業環境の改善、切削加工効率の上昇することで生産量に対する加工時の電力の低減が図ることが可能となる切削油改質方法および切削油改質装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、マシニングセンタ等の切削装置で使用する切削油を改質する方法において、前記切削装置の貯油槽に貯留された切削油を加圧状態で抗火石加工品に接触させた後に乱流撹拌させる第一工程と、さらに加圧状態で抗火石加工品に接触させた後に衝突撹拌させる第二工程を具備するものである。【００２４】  また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加え、前記加圧状態の圧力は、好ましくは３ｋｇ／ｃｍ２から３０ｋｇ／ｃｍ２の範囲としたものである。【００２５】  また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明に加え、前記抗火石加工品は、抗火石の粉末を焼結して形成された抗火石素焼体、または前記抗火石素焼体に前記抗火石粉末を配合した釉薬を塗布し、焼結した抗火石焼成体のいずれかであるとしたものである。【００２６】  また、請求項４記載の発明は、マシニングセンタ等の切削装置の貯油槽に貯留された切削油を吸引する吸引部と、前記吸引部に連結し、抗火石加工品を格納するとともに切削油を接触させる空間を有し、前記切削油を前記抗火石加工品に接触させることにより、前記切削油を改質する第一切削油改質部と、前記第一切削油改質部と連結し、前記抗火石加工品との接触で改質された前記切削油を乱流撹拌する第一撹拌部と、前記第一撹拌部と連結し、抗火石加工品を格納するとともに前記乱流撹拌された切削油を前記抗火石加工品に接触させる空間を有し、前記乱流撹拌された切削油を前記抗火石加工品に接触させることにより、前記乱流撹拌された切削油を改質する第二切削油改質部と、前記第二切削油改質部と連結し、前記抗火石加工品との接触で改質された前記切削油を噴流撹拌する第二撹拌部と、前記第二撹拌部と連結し、第二撹拌部で噴流撹拌された前記切削油をマシニングセンタ等の切削装置の貯油槽に前記切削油を返送する返送部とを具備するものである。【００２７】  したがって、本発明の切削油の改質方法および前記方法を実現する切削油改質装置によれば、マシニングセンタ等の切削装置の貯油槽に貯留された切削油を吸引し、加圧状態で抗火石加工品に接触・撹拌さらに抗火石加工品に接触・撹拌を行うことで粒子の小さくなった切削油をマシニングセンタ等の切削装置の貯油槽に返送することができる。
【発明の効果】
【００２８】  本発明の切削油改質方法および切削油改質装置によれば、切削油の粒子を小さくすることができるので、工具先端の加工点に粒子の小さくなった切削油が十分浸透し、切削油が本来有する工具と加工物との摩擦により発生する熱を除去（冷却）し、工具の寿命の延命化、また、摩擦熱による加工物のそりが排除されて再加工する手間がなくなり加工時間の短縮が図られる。【００２９】  また、切削油の粒子を小さくできることから、加工点への切削油の浸透が不十分なため加工性能を向上させるために添加される添加剤が減少され、例えば硫黄系の添加剤に由来する硫黄ガスの発生が減少されるなど添加剤が原因と考えられる作業環境の悪化を低減させることができる。【００３０】  また、切削油へ添加剤の添加が減少することから、使用済みの廃切削油の最終処理にかかるコストも低くなる。さらに、工具寿命の延命化、加工時間の短縮化、スッラジの発生量の低減並びにスラッジの軟質化から廃切削油の最終処理コストの低減など環境負荷の低減も期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】  抗火石加工品に接触後の水のアクアアナライザーの波形図である。
【図２】  抗火石加工品に接触前の水のアクアアナライザーの波形図である。
【図３】  抗火石加工品に接触後の水の微乾燥顕微鏡の写真である。
【図４】  抗火石加工品に接触前の水の微乾燥顕微鏡の写真である。
【図５】  抗火石加工品を浸漬していない水道水の核磁気共鳴スペクトルである。
【図６】  抗火石加工品を浸漬した水道水の核磁気共鳴スペクトルである。
【図７】  無処理のエチルベンゼンの核磁気共鳴スペクトルである。
【図８】  抗火石加工品に浸漬したエチルベンゼンの核磁気共鳴スペクトルである。
【図９】  本発明の切削油改質装置の構成を示す模式図である。
【図１０】  本発明の切削油改質装置で改質された切削油の顕微鏡写真である。
【図１１】  改質されていない通常の切削油の顕微鏡写真である。
【図１２】  本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った工具（チップ）の先端部の写真である。
【図１３】  通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った工具（チップ）の先端部の写真である。
【図１４】  本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った工具（ドリル）の先端部の写真である。
【図１５】  通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った工具（ドリル）の先端部の写真である。
【図１６】  本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った工具（タップ）の先端部の写真である。
【図１７】  通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った工具（タップ）の先端部の写真である。
【図１８】  本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った加工物の加工表面の３Ｄ写真である。
【図１９】  通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った加工物の加工表面の３Ｄ写真である。
【図２０】  水の成分分析結果を示す表である。
【図２１】  水の界面張力測定結果を示すグラフである。
【図２２】  通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った加速度振幅のグラフである。
【図２３】  本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った加速度振幅のグラフである。
【図２４】  通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った工具の切れ刃先端部の写真である。
【図２５】  本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った工具の切れ刃先端部の写真である。
【図２６】  通常（改質していない）の切削油のオイルミスト加工でのキリコ表面の写真である。
【図２７】  本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いた加工でのキリコ表面の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】  以下、本発明の切削油改質方法及び切削油改質装置について、図面に基づいて説明する。
図９は、本実施形態の製造装置の構成の一例を模式的に説明する説明図である。
【００３３】  図９に示すように、ＭＣは、マシニングセンター等の切削装置で使用される切削油ＯＬが貯留されている貯油槽である。この貯油槽ＭＣに貯留される切削油ＯＬは、水溶性切削油で、図示しないポンプ等で切削加工時にドリル・チップ等の工具と図示しない加工物の加工点に圧送され、切削加工時に工具と加工物の摩擦により生ずる摩擦熱を冷却するとともに切削くずを洗い流す目的で循環使用されている。
【００３４】  １は切削油ＯＬを改質する切削油改質装置である。Ｐは貯留槽ＭＣに貯留されている切削油ＯＬを吸引し切削油改質装置１に送るポンプである。２は第一切削油改質部で、内部に抗火石の加工品（焼成体）が収納され、ポンプＰで切削油貯留タンクＭＣから圧送された切削油ＯＬを圧力下で抗火石の加工品（焼成体）と接触させることにより改質する。３は第一撹拌部で、内部にメッシュが多段に配置され、第一切削油改質部で改質された切削油ＯＬが多段に配置されたメッシュの細かい間隙を圧送されることにより生ずる乱流により撹拌される。４は第二切削油改質部で、内部に抗火石の加工品（素焼体）が収納され、第一撹拌部３で乱流撹拌された切削油ＯＬを圧力下で抗火石の加工品（素焼体）に接触させることにより改質する。Ｇは切削油改質装置１内の切削油の圧力を示す圧力計である。５は第二切削油改質部４で改質された切削油ＯＬを噴流撹拌する第二撹拌部である。第二切削油改質部４からの流路は二本に分割され第二撹拌部５内で対向するように第二撹拌部５に接続され、それぞれの流路の先端にはノズルが接続されている。これら対向して配置されるノズルから第二切削油改質部４で改質された切削油ＯＬが圧力下で噴出され互いに衝突するとともに第二撹拌部５内壁に衝突し撹拌される。切削油改質装置１内を流れる切削油ＯＬの圧力は適正な圧力（３ｋｇ／ｃｍ２〜３０ｋｇ／ｃｍ２）となるようノズルのオリフィスで調整する。
【００３５】  このような工程を経て改質された切削油ＯＬがマシニングセンター等の切削装置の貯油槽ＭＣに返送され、この循環を繰り返す事で貯油槽ＭＣ内の切削油ＯＬが改質される。
【００３６】  以上の構成からその作用を説明すると、貯油槽ＭＣに貯留された切削油ＯＬは図示しないフィルターで切削くず等を除去されてパイプないしホースを経て切削油改質装置１に内蔵されるポンプＰにより吸引される。ポンプＰは、圧力は３０ｋｇ／ｃｍ２以上の能力を有する高圧ポンプが好ましい。
【００３７】  ポンプＰで加圧された切削油ＯＬは、抗火石の加工品（焼成体）が複数個収納された第一切削油改質部２に圧送され、抗火石の加工品（焼成体）と接触することで切削油ＯＬに含まれる水分の表面張力が低下するよう改質される。この水分の表面張力の低下は、抗火石の加工品（焼成体）と接触することで水分子の水素結合が脆弱されることにより水分子間距離が広がったことにより生ずるものと考えられる。この現象は切削油ＯＬの油分にも生ずるものと考えられる。
【００３８】  第一撹拌部３に送られた切削油ＯＬは、第一撹拌部３内に多段に配置されたメッシュ間を高圧で通過することにより乱流撹拌され、分子間距離が広がった切削油ＯＬの油分と切削油ＯＬの水分が互いに取り込まれるように混和される。第二切削油改質部４に収納される抗火石の加工品（素焼体）には前述の研究結果から水のクラスターの微細化、油のクラスターの微細化が起きているとの見解が示されていることから、高圧で抗火石の加工品（素焼体）と接触する切削油ＯＬは、分子間距離が広がった切削油ＯＬの油分のクラスターと切削油ＯＬの水分のクラスターのそれぞれが微細化されるように改質される。
【００３９】  第二切削油改質部４で改質された切削油ＯＬは二本の流路に分割されて第二撹拌部５に送られる。第二撹拌部５で対向して接続される流路の先端はノズル状に加工されているので、流路先端までは圧力がさらに上昇し流路先端を通過した瞬間急激に圧力が低下する。つまり例えば霧吹きと同様な状況でさらに切削油ＯＬは微細化し、さらに流路先端は対向して配置されていることから、切削油ＯＬは衝突撹拌することで非常に微細粒子のエマルジョン状態に改質され、マシニングセンター等の切削装置の貯油槽ＭＣに返送される。
【００４０】  図１０は、本発明の切削油改質装置で改質された切削油の顕微鏡写真であり、図１１は、改質されていない通常の切削油の顕微鏡写真である。
図１０及び図１１から判断できるように、改質されていない通常の切削油では油中に水滴が点在しているのが確認できるのに対して、本発明の切削油改質装置で改質された切削油では、水滴が水滴とは呼べないほどの微小滴となっており、油分も改質されていることから油分と水分が渾然一体となった微細粒子のエマルジョンとなっていることが確認できる。
このように非常に微細なエマルジョン状態に改質された切削油ＯＬは、切削装置の加工点に供給されたときに工具先端と加工物が接触する加工点に十分浸透し、摩擦の減少、発生する熱を効果的に除去（冷却）することが可能となる。
【００４１】  ここで、本実施形態において使用する抗火石の加工品について詳述すると、抗火石の原石は、伊豆半島や伊豆諸島で産出する流紋岩の一種である。抗火石は、シリカ（ケイ酸）及びアルミニウムを主成分として含有するものであり、その他、カルシウム及びマグネシウムの酸化物を含む各種酸化物・化合物を含有して構成され、シリカ（ケイ酸）が縦横に交走してガラス繊維化した多孔質性の海綿状火成岩となっているものである。
【００４２】  抗火石の加工品である素焼体は、５０マイクロメートル以上５５０マイクロメートル以下の比較的粗い粒径に調整された抗火石粉末を７０重量％以上使用し、粘土をバインダーとして略球形状等の所望の形態に整えた後、１０００℃から１５００℃程度の温度で焼結して形成されたものを使用する。また、抗火石の加工品である焼成体は、前述した素焼体の表面に、上記と同様の粒径範囲の抗火石粉末を例えば、９７重量％使用し、さらに３重量％の合成糊及び適量の水を加えることによって形成した抗火石入りの釉薬を塗布し、１０００℃から１５００℃の焼成温度で焼成したものを使用する。
【実施例１】
【００４３】  マシニングセンタ（切削装置）の切削油貯油槽に本発明の切削油改質装置を取り付けて切削油を改質し、切削工具（チップ）の磨耗程度を調査した試験結果を説明する。
・試験場所：株式会社コマツ粟津工場（石川県小松市）
・工作機械（メーカー：株式会社ジェイテクト、型式：ＰＭ８０、型番：ＮＳ２１２７）
・切削油：水配合比率：９５％
・加工物：金型鋼
・切削油改質圧力：４ｋｇ／ｃｍ２
・試験時間：連続１００分
・試験方法：同型の工作機械２台に同じ比率の水で希釈した切削油を使用し、このうち１台に本発明の切削油改質装置を取り付けて切削油を改質した。また、工作機械２台には同じ工具（チップ、ドリル、タップ）同じ加工物をセットし、同じ加工プログラムで連続１００分加工を行った。加工後にチップを工作機械から取り外し、工具先端部をデジタル顕微鏡で観察し磨耗具合を比較観察した。【００４４】  ・試験結果
＜工具（チップ）先端部の磨耗状況＞
図１２は、本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った工具（チップ）の先端部の写真である。また、図１３は、比較例である通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った工具（チップ）の先端部の写真である。【００４５】  図１２から判断できるように、連続１００分加工後の工具（チップ）の先端部は、本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて連続１００分の加工試験を行った工具（チップ）の先端部は磨耗がほとんど確認されなかったのに対し、比較例である図１３に示される通常の（改質していない）切削油を用いて連続１００分の加工試験を行った工具（チップ）の先端部は、加工点と思われる部分が溶融あるいは剥離が確認されて磨耗が非常に進んでいることが確認された。【００４６】  ＜工具（ドリル）先端部の磨耗状況＞
図１４は、本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った工具（ドリル）の先端部の写真である。また、図１５は、比較例である通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った工具（ドリル）の先端部の写真である。
図１４に示される本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った工具（ドリル）の先端部は刃こぼれもなく、また、刃先の鋭さが確認できるのに対して、図１５に示される比較例の通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った工具（ドリル）の先端部は刃こぼれが多数見られるばかりでなく刃先の鋭さが見られなかった。【００４７】  ＜工具（タップ）の磨耗状況＞
図１６は、本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った工具（タップ）の先端部の写真である。また、図１７は、比較例である通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った工具（タップ）の先端部の写真である。
図１６に示される本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った工具（タップ）の先端部は刃こぼれもなく、また、刃先の角が立っているのが確認できるのに対して、図１７に示される比較例の通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った工具（タップ）の先端部は刃こぼれが見られるばかりでなく刃先の角が丸みを帯びており鋭さが見られなかった。【００４８】  これは切削油が本発明の切削油改質装置で改質されたことにより、微細粒子のエマルジョン状態となっているため加工中の工具の先端部と加工物が接触する加工点に切削油が十分浸透し、加工点での潤滑・摩擦により発生する熱の冷却が十分に行われたことにより連続１００分の加工試験にもかかわらず工具の先端部の磨耗がほとんどなかったものと思われる。一方、通常の（改質していない）切削油は粒子が非常に大きいと思われるため、連続１００分の加工試験を行った工具の先端と加工物が接触する加工点には切削油の浸透が不十分となり、加工点での潤滑・摩擦により発生する熱の冷却も不十分となるため工具の先端部は溶融あるいは剥離したものと思われる。【００４９】  ＜加工物表面の状態＞
加工表面のデジタル顕微鏡の３Ｄ写真を示す。
図１８は、本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った加工物の加工表面の３Ｄ写真である。図１９は、比較例である通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った加工物の加工表面の３Ｄ写真である。図１８乃至図１９より判断できるように、本発明の切削油改質装置で改質された切削油を用いて加工試験を行った加工物の加工表面の表面の荒れ（高低差）は５２．２μｍであるのに対し、比較例である通常（改質していない）の切削油を用いて加工試験を行った加工物の加工表面の表面の荒れ（高低差）は３８６．６μｍであった。【００５０】  これは切削油が本発明の切削油改質装置で改質されたことにより、連続１００分の加工試験にもかかわらず工具（チップ）の先端部の磨耗がほとんどなかったため加工表面の荒れも少なくなったものと思われる。一方、通常の（改質していない）切削油は、連続１００分の加工試験を行った工具（チップ）の先端部が溶融あるいは剥離した影響から加工表面の荒れも大きくなったものと思われる。【００５１】  また、切削油改質装置の継続試験の結果、以前はスコップによる固着スラッジの切り出し清掃作業であったものが、エアバキューム吸引清掃が可能なレベルまでスラッジが軟質化した。スラッジの発生量も切削油改質装置使用前では、稼働時間１０００時間当たり１２４ｋｇであったものが、切削油改質装置使用後では、１０００時間当たり３４ｋｇと７２％減少した。
【実施例２】
【００５２】  次に、群馬工業高等専門学校機械工学科桜井文仁准教授が行った、一般的に使用されている切削油剤を希釈する際の希釈液に、抗火石をろ過材として水道水を改質した水（以下、改質水と表現する）を用いた場合の切削に対する効果と、切削液中の油剤の均質化を狙った切削液循環装置を使用することの効果を定量的に評価した研究結果について説明する。【００５３】  ＜水の特性について＞
水を改質するために使用した造水器は（株）澤本商事製１０ＨＨで、造水器内部に抗火石および抗火石加工品が充填してあるもので、特性値を安定化させるために、水は毎分５００ｍＬの排出量で、造水器を１回だけ投下させた水を評価対象とした。改質水と比較するものには、造水器に流入する水道水（以下、水道水）、その水道水を市販の純水製造装置（ＳＨＩＭＡＺＵ製ＳＷＡＣ−５２０）を使用して作り出したイオン交換水（以下、イオン交換水）を取り上げた。本研究においては、分光光度計（島津製ＵＶｍｉｎｉ１２４０）による水の分析（ＣＯＤＭＮ、塩素、ＮＯｘ、ＮＨ４、Ｐｈ）のほかに、切削油剤の希釈液として使用した際に影響を及ぼすと思われる特性として界面張力が考えられるため、それぞれの界面張力を、表面張力計（協和界面科学株式会社ＦＡＣＥ自動表面張力計ＣＢＶＰ−Ａ３型）を用いて分析した。【００５４】  水の成分分析の結果と界面張力の結果を図２０および図２１に示す。
図２０で示す改質水の効果は、造水器に流し込まれる元となる水道水が若干アルカリ性を示しているにもかかわらず、造水器を透過して得られた改質水は、ほぼ中性に近づいている点である。また、図２１で示す界面張力に関しては、改質水がもっとも界面張力が低いことが分かった。よって、改質水を切削油剤の希釈液として利用することで、界面張力の低い切削液（以下、改質切削液）を簡便に作ることが可能であり、界面張力が低いことにより、工具、工作物間の加工点への浸透性が増し、高い潤滑効果が得られることが期待される。【００５５】＜切削加工試験＞
改質切削液の界面張力低下による効果を定量的に評価するため、実験計画法に基づくＬ８直交実験を行った。取り上げた因子は、希釈水（水道水、改質水）、切削油改質装置（使用、未使用）、切削速度（高速、低速）とした。評価のための特性値には、切削中の振動加速度と加工面の表面粗さを取り上げた。
なお、切削条件は、ミーリング加工、工作物：Ｓ４５Ｃ、工具刃数：２刃（住友電工ＪＳＭ２１００材種：ハイス）、切込み量（軸方向切込み量：７ｍｍ）、一刃あたり送り量０．０５ｍｍ／ｅｄｇｅとした。
振動加速度の計測には、蔵前産業製の振動診断機（ＬＡＮ−ＡＤＣ／ＫＳＫ）を用い、表面粗さの計測には、ミツトヨ製ＳＪ−３０１を用いた。工具への影響を調べるためにデジタルマイクロスコープ（キーエンスＶＨＸ−１０００）を使用して刃面観察を行った。【００５６】＜振動加速度について＞
振動加速度の測定結果のグラフを図２２および図２３に示す。図２２は希釈に水道水を用いた従来の切削液を使用した加工であり、図２３は切削油改質装置で改質された改質切削液を用いた加工である。図２２に比べて図２３の加速度振幅が小さいので切削油改質装置で改質された切削油を使用することで加速度振幅を抑えることができる。
加工中の振動および表面粗さに関して分散分析を行った結果、切削油改質装置で改質された改質切削液を用いたことにより加工中の振動が抑制された結果、良好な切削が行われ、加工後の工作物の表面粗さも向上したことが確認された。【００５７】＜エンドミル先端の観察＞
累計の切削送り距離が２０ｍとなった時点でのエンドミル切れ刃先端の逃げ面摩耗を観察した結果を図２４および図２５に示す。図２４の希釈に水道水を用いた従来の切削液を使用した加工では先端の切れ刃部にチッピングが確認でき、それに伴い逃げ面摩耗幅も大きく変動している。さらにダメージは逃げ面側にとどまらず切れ刃稜全域にわたっていることが、切れ刃稜のうねりから確認できる。これに対し、図２５の切削油改質装置で改質された改質切削液を用いた加工では、逃げ面摩耗幅が安定しており、一部チッピングは見られるものの切れ刃稜も十分直線性が保たれたままであり、安定した切削が行われていることを示している。【００５８】＜キリコの観察＞
同様の効果が他の切削においても確認できるのかの一例として、旋盤加工におけるすくい面側のキリコとそのエッジ部の写真（倍率１００倍）を図２６、図２７で示す。耐熱合金鋼を周速８０ｍ／ｍｉｎ、送り０．３５ｍｍ／ｒｅｖ、切込み量０．５ｍｍで加工した。
図２６の希釈に水道水を用いた従来の切削液のオイルミスト加工ではキリコ表面はきれいに見えるが、ムラがあり、均一に切削油剤が浸透していないことをうかがわせる。さらにエッジ部は変色しており、高熱で変形して巻き込みが生じていることが分かる。これに対し、図２７の切削油改質装置で改質された改質切削液を用いた加工では、横筋が見えるものの変色の程度も少なく、エッジ部はノコギリ歯のように周期的に形成され、安定した切削が行われていることを示している。【００５９】  抗火石を用いた造水器により生成される改質水は、界面張力を低下させることが分かった。また、切削油改質装置で改質された改質切削液を用いることで、加工中の振動を低減することができ、加工後の表面正常も向上し、工具への負担も軽減されることから工具の長寿命化も実現することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６０】  マシニングセンタ等の切削油を使用する切削加工装置に本切削油改質装置を適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】１      切削油改質装置
２      第一切削油改質部
３      第一撹拌部
４      第二切削油改質部
５      第二撹拌部
ＯＬ    切削油
Ｐ      ポンプ
ＭＣ    切削油貯留タンク
Ｇ      圧力計
【図１】
2011174064.tif 000003
【図２】
2011174064.tif 000004
【図３】
2011174064.tif 000005
【図４】
2011174064.tif 000006
【図５】
2011174064.tif 000007
【図６】
2011174064.tif 000008
【図７】
2011174064.tif 000009
【図８】
2011174064.tif 000010
【図９】
2011174064.tif 000011
【図１０】
2011174064.tif 000012
【図１１】
2011174064.tif 000013
【図１２】
2011174064.tif 000014
【図１３】
2011174064.tif 000015
【図１４】
2011174064.tif 000016
【図１５】
2011174064.tif 000017
【図１６】
2011174064.tif 000018
【図１７】
2011174064.tif 000019
【図１８】
2011174064.tif 000020
【図１９】
2011174064.tif 000021
【図２０】
2011174064.tif 000022
【図２１】
2011174064.tif 000023
【図２２】
2011174064.tif 000024
【図２３】
2011174064.tif 000025
【図２４】
2011174064.tif 000026
【図２５】
2011174064.tif 000027
【図２６】
2011174064.tif 000028
【図２７】
2011174064.tif 000029