(57)【要約】【課題】金属のフライス加工、特に難削金属のフライス加工において、表面粗さの低い高品位な切削面を得ることができる難切削材のフライス加工方法を提供する。【解決手段】切削加工補助潤滑材を用いることを特徴とする、金属のフライス加工方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削加工補助潤滑材を用いることを特徴とする金属のフライス加工方法。
【請求項２】
切削加工補助潤滑材を、フライス加工の切削加工起点に、予め密着させる密着工程を有する、請求項１に記載のフライス加工方法。
【請求項３】
切削工具として正面フライス、平フライス、エンドミル、研削砥石からなる群より選ばれる一種以上を用いる、請求項１又は２に記載のフライス加工方法。
【請求項４】
前記切削加工補助潤滑材が、
重量平均分子量が５×１０4以上、１×１０6以下である高分子量化合物（Ａ）と、
重量平均分子量が１×１０3以上、５×１０4未満である中分子量化合物（Ｂ）と、
平均粒子径が５０μｍ以上であるカーボン（Ｃ）と、を含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフライス加工方法。
【請求項５】
前記カーボン（Ｃ）の形状が、鱗片状のものである、請求項４に記載のフライス加工方法。
【請求項６】
前記高分子量化合物（Ａ）が、重量平均分子量が５×１０4以上、１×１０6以下の熱可塑性樹脂を含み、
前記中分子量化合物（Ｂ）が、重量平均分子量が１×１０3以上、５×１０4未満の熱可塑性樹脂を含む、
請求項４又は５に記載のフライス加工方法。
【請求項７】
前記高分子量化合物（Ａ）が、水溶性熱可塑性樹脂及び／又は非水溶性熱可塑性樹脂を含み、
前記水溶性熱可塑性樹脂が、ポリアルキレンオキサイド化合物、ポリアルキレングリコール化合物、ポリアルキレングリコールのエステル化合物、ポリアルキレングリコールのエーテル化合物、ポリアルキレングリコールのモノステアレート化合物、水溶性ウレタン、ポリエーテル系水溶性樹脂、水溶性ポリエステル、ポリ（メタ）アクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、糖類、及び変性ポリアミドからなる群より選ばれる１種以上であり、
前記非水溶性熱可塑性樹脂が、ウレタン系重合体、アクリル系重合体、酢酸ビニル系重合体、塩化ビニル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリスチレン系樹脂、及びそれらの共重合体からなる群より選ばれる１種以上である、
請求項４〜６のいずれか一項に記載のフライス加工方法。
【請求項８】
前記中分子量化合物（Ｂ）が、ポリアルキレングリコール化合物、ポリアルキレンオキサイドのモノエーテル化合物、ポリアルキレンオキサイドのモノステアレート化合物、ポリアルキレンオキサイド化合物からなる群より選ばれる１種以上である、
請求項４〜７のいずれか一項に記載のフライス加工方法。
【請求項９】
前記切削加工補助潤滑材において、
前記高分子量化合物（Ａ）の含有量が、前記高分子量化合物（Ａ）、前記中分子量化合物（Ｂ）、及び前記カーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、１０〜７０質量部であり、
前記中分子量化合物（Ｂ）の含有量が、前記高分子量化合物（Ａ）、前記中分子量化合物（Ｂ）、及び前記カーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、１０〜７５質量部であり、
前記カーボン（Ｃ）の含有量が、前記高分子量化合物（Ａ）、前記中分子量化合物（Ｂ）、及び前記カーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、５〜７０質量部である、
請求項４〜８のいずれか一項に記載のフライス加工方法。
【請求項１０】
前記切削加工補助潤滑材が、０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の厚さを有する切削加工補助潤滑シートである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフライス加工方法。
【請求項１１】
前記切削加工補助潤滑材が、被加工材料と接する面に、粘着層を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフライス加工方法。
【請求項１２】
前記粘着層が、アクリル系重合体を含む、請求項１１に記載のフライス加工方法。
【請求項１３】
切削加工後に前記被加工材料から前記切削加工補助潤滑材を除去した際、前記被加工材料に付着する前記切削加工補助潤滑材及び／又は前記粘着層の成分の量が、前記被加工材料と前記切削加工補助潤滑材の接触部分および被加工部分の面積１ｍｍ2当たり１．０×１０-8ｇ以下である、請求項１１〜１２のいずれか一項に記載のフライス加工方法。
【請求項１４】
前記被加工材料が、ステンレス鋼、アルミ合金、チタン合金、ニッケル合金またはこれらを含む複合材料からなる群より選ばれる一種以上である、請求項１１〜１３に記載のフライス加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属のフライス加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタン合金をはじめとする高強度の金属または合金類は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、セラミックス等の高強度材とともに産業上必須の材料である。航空機の構造体材料として最も汎用される高強度合金として、チタン合金が挙げられ、チタン合金は、アルミ合金と比較して、その密度に比して破壊強度が大きいとともに、耐腐食性が高く、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）と組み合わせることにより、さらなる軽量化が可能となる。そのため、航空機の構造体材料に占めるチタン合金の割合は増加傾向にある。
【０００３】
また、航空機エンジン等、特に耐熱性が必要とされる部位にはインコネル（商標）、ワスパロイ（商標）などのニッケル基合金が用いられる。航空機エンジン部品は形状が複雑なものが多く、切削加工は不可欠である。
【０００４】
高強度の金属及び合金類の切削加工方法としては、例えば、孔あけ加工において高品質な孔を得るための技術が既にいくつか提案されている。例えば、工具の形状、例えばドリルのすくい面の曲率や先端角を段階的に変更するなどの方法が例示されている（例えば、特許文献１参照）。なお、高強度の金属及び合金類を「難削金属」と称することもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１０６８９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、チタン合金をはじめとする金属または合金類は、所望の形状を得るための切削加工において、その強度が高いほど困難であるとともに、加工に用いる工具は高価かつ短寿命となる。また、チタン合金は溶接が非常に困難であり、ＣＦＲＰは溶接不可のため、これらの材料を用いた部材同士の接合はリベット等の締結要素を用いるのが一般的であり、ドリル等の切削工具を用いた高品位の孔加工が求められる。
【０００７】
さらに、これらの金属または合金類はいずれも切削加工時の発熱量が大きく、熱伝導度が一般的な金属と比較して低いことから、工具に切削熱が集中しやすい。このため、切削加工時には被加工材料としての材料強度の高さと切削熱により、切削工具は著しく摩耗し、切削熱と工具摩耗により寸法精度、切削面粗さ、バリの発生の面で加工品位の低下を招く。
【０００８】
機械部品等は、引き抜き加工やプレス加工等の塑性加工により成形された材料を、仕上げ加工なしで用いる場合もあるが、寸法精度、表面粗さ等の設計要求を満たすように表面の切削仕上げ加工がなされるのが通常である。一般には、高品位な切削面を得るには大径工具により若干の取り代を残して粗加工した後、高精度な小径工具による仕上げ加工を行う多段階加工がなされ、さらに高品位な表面粗さが要求される場合には、切削加工後に研削砥石による研削仕上げ加工がなされる場合もある。いずれの切削加工においても被加工材料が難切削材の場合、所望の加工品位は得られにくい。超高精度加工が可能な加工方法として、他には放電加工が挙げられるが、加工スピードが遅いため寸法の大きな加工物の作製には不向きである。
【０００９】
また、難削金属に対しては、切り屑の排出が困難、切れ刃の強度が不十分であることから、ルーター加工は通常用いられない。
【００１０】
難削金属の切削加工において、切削工具の摩耗が進み、切削抵抗が大きくなるほど、切削面の品質問題は、発生し易くなる。特に、高硬度で切削加工性の悪い金属及び合金類では、切削工具の摩耗がより速く進行する。対策として、切削面品質維持のために工具交換を早めることになり、加工コストに占める工具費の割合が高くなっているのが現状である。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、金属の切削加工、特にフライス加工において、表面粗さの低い高品位な切削面を得ることができる金属のフライス加工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】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、切削加工補助潤滑材を用いて、切削工具により被加工材料を切削することにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
【００１４】
［１］
切削加工補助潤滑材を用いることを特徴とする金属のフライス加工方法。
【００１５】
［２］
切削加工補助潤滑材を、フライス加工の切削加工起点に、予め密着させる密着工程を有する、［１］に記載のフライス加工方法。
【００１６】
［３］
切削工具として正面フライス、平フライス、エンドミル、研削砥石からなる群より選ばれる一種以上を用いる、［１］又は［２］に記載のフライス加工方法。
【００１７】
［４］
前記切削加工補助潤滑材が、
重量平均分子量が５×１０4以上、１×１０6以下である高分子量化合物（Ａ）と、
重量平均分子量が１×１０3以上、５×１０4未満である中分子量化合物（Ｂ）と、
平均粒子径が１００μｍ以上であるカーボン（Ｃ）と、を含有する、［１］〜［３］のいずれかに記載のフライス加工方法。
【００１８】
［５］
前記カーボン（Ｃ）の形状が、鱗片状のものである、［４］に記載のフライス加工方法。
【００１９】
［６］
前記高分子量化合物（Ａ）が、重量平均分子量が５×１０4以上、１×１０6以下の熱可塑性樹脂を含み、
前記中分子量化合物（Ｂ）が、重量平均分子量が１×１０3以上、５×１０4未満の熱可塑性樹脂を含む、
［４］又は［５］に記載のフライス加工方法。
【００２０】
［７］
前記高分子量化合物（Ａ）が、水溶性熱可塑性樹脂及び／又は非水溶性熱可塑性樹脂を含み、
前記水溶性熱可塑性樹脂が、ポリアルキレンオキサイド化合物、ポリアルキレングリコール化合物、ポリアルキレングリコールのエステル化合物、ポリアルキレングリコールのエーテル化合物、ポリアルキレングリコールのモノステアレート化合物、水溶性ウレタン、ポリエーテル系水溶性樹脂、水溶性ポリエステル、ポリ（メタ）アクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、糖類、及び変性ポリアミドからなる群より選ばれる１種以上であり、
前記非水溶性熱可塑性樹脂が、ウレタン系重合体、アクリル系重合体、酢酸ビニル系重合体、塩化ビニル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリスチレン系樹脂、及びそれらの共重合体からなる群より選ばれる１種以上である、
［４］〜［６］のいずれかに記載のフライス加工方法。
【００２１】
［８］
前記中分子量化合物（Ｂ）が、ポリアルキレングリコール化合物、ポリアルキレンオキサイドのモノエーテル化合物、ポリアルキレンオキサイドのモノステアレート化合物、ポリアルキレンオキサイド化合物からなる群より選ばれる１種以上である、
［４］〜［７］のいずれかに記載のフライス加工方法。
【００２２】
［９］
前記切削加工補助潤滑材において、
前記高分子量化合物（Ａ）の含有量が、前記高分子量化合物（Ａ）、前記中分子量化合物（Ｂ）、及び前記カーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、１０〜７０質量部であり、
前記中分子量化合物（Ｂ）の含有量が、前記高分子量化合物（Ａ）、前記中分子量化合物（Ｂ）、及び前記カーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、１０〜７５質量部であり、
前記カーボン（Ｃ）の含有量が、前記高分子量化合物（Ａ）、前記中分子量化合物（Ｂ）、及び前記カーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、５〜７０質量部である、
［４］〜［８］のいずれかに記載のフライス加工方法。
【００２３】
［１０］
前記切削加工補助潤滑材が、０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の厚さを有する切削加工補助潤滑シートである、［１］〜［９］のいずれかに記載のフライス加工方法。
【００２４】
［１１］
前記切削加工補助潤滑材が、被加工材料と接する面に、粘着層を有する、［１］〜［１０］のいずれかに記載のフライス加工方法。
【００２５】
［１２］
前記粘着層が、アクリル系重合体を含む、［１１］に記載のフライス加工方法。
【００２６】
［１３］
切削加工後に前記被加工材料から前記切削加工補助潤滑材を除去した際、前記被加工材料に付着する前記切削加工補助潤滑材及び／又は前記粘着層の成分の量が、前記被加工材料と前記切削加工補助潤滑材の接触部分および被加工部分の面積１ｍｍ2当たり１．０×１０-8ｇ以下である、［１］〜［１２］のいずれかに記載のフライス加工方法。
【００２７】
［１４］
前記被加工材料が、ステンレス鋼、アルミ合金、チタン合金、ニッケル合金またはこれらを含む複合材料からなる群より選ばれる一種以上である、［１］〜［１３］に記載のフライス加工方法。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、被加工材料の切削加工、特にフライス加工において、表面粗さの低い高品位な切削面を得ることができる難切削材の切削加工方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００３０】
〔フライス加工方法〕
本実施形態の切削加工方法は、切削加工補助潤滑材を用いるフライス加工方法である。本明細書で言うフライス加工とは、円板もしくは円筒体の外周面あるいは端面に多数の切れ刃を設け、これを回転させながら工作物を切削する工具の総称である。また、工具として、切れ刃を持つものの代わりに研削砥石を用いた研削加工も本実施形態に含まれる。
【００３１】
切削加工補助潤滑材は、金属、特に難削金属の切削加工において用いられるものである。具体的には、切削加工補助潤滑材を被加工材料の切削加工起点に配し、切削工具を用いて被加工材料を加工する形態が好ましい。本実施形態のフライス加工方法においては、切削加工補助潤滑材を、切削工具及び／又は被加工材料の被加工部分に接触させながら切削加工工程を行うものであれば特に制限されず、例えば、切削加工補助潤滑材を予め接触させた切削工具を用いて切削加工工程を行ってもよい。なお、「接触させながら」とは、特に限定されないが、例えば、切削加工をする前に、切削工具に切削加工補助潤滑材を接触させ、切削加工補助潤滑材を付着させる接触工程を経た後、切削加工補助潤滑材が付着した切削工具により被加工材料の被加工部分を切削して切削加工工程を実施する場合と、切削加工補助潤滑材を被加工材料の切削加工起点に予め密着させる密着工程を経た後、被加工材料の被加工部分を切削する場合と、切削加工工程において切削工具に切削加工補助潤滑材を接触させ、切削加工補助潤滑材を付着させた状態で、被加工材料を切削する場合と、又はこれらのうちの２つ以上を併用する場合とが挙げられる。
【００３２】
切削加工補助潤滑材を使用することで、フライス加工において、切削加工補助潤滑材が潤滑剤として作用し、切削熱及び振動を抑制できる。その結果、切削加工補助潤滑材を使用しない場合に比べて、表面粗さの小さい高品質な切削面を得ることができる。
【００３３】
さらに、切削加工補助潤滑材は、被加工材料の被加工部分が平面である場合のみならず、被加工部分が曲面である場合にも平面である場合と同様に好適に用いることができる。具体的には、切削加工補助潤滑材は、たわみ性、被加工部分への追従性に優れ、曲面を有する被加工材料に密着した状態で切削加工が可能となる。また、特に限定されないが、切削加工補助潤滑材は、切削加工補助潤滑材自体のたわみ性、被加工部分への追従性を妨げない構成を有することが好ましく、具体的には、厚い金属箔などを備えない態様が好ましい。これにより、曲面を有する被加工材料の切削加工性がより向上する。また、切削加工補助潤滑材が金属箔を備えない場合には、金属箔由来の切削金属屑が被加工材料の切削部へ溶着し、被加工材料の切削部を汚染することが抑制できる。その結果、本実施形態の切削加工においては、従来技術よりも品質に優れる切削加工が可能となる。
【００３４】
〔被加工材料〕
被加工材料としては、金属、合金類、またはこれらを含む複合材料であれば特に限定されない。金属としては、鉄、アルミニウム、チタン、銅等が挙げられる。また、合金類としては、炭素鋼、工具鋼等、鉄を主成分とする種々の鋼；ステンレス鋼（ＳＵＳ）；ジュラルミン等のアルミ合金；チタン合金；インコネル（商標）、ワスパロイ（商標）などのニッケル合金；等の合金類が挙げられる。
【００３５】
〔接触工程〕
本実施形態の切削加工方法は、切削加工補助潤滑材を、切削工具及び／又は被加工材料の被加工部分に接触させながら、切削工具により被加工材料を切削する切削加工工程を有する方法であれば特に限定されず、必要に応じて、接触工程を有していてもよい。接触工程は、切削加工をする前に、切削加工補助潤滑材を、切削工具に接触させる工程である。切削工具に切削加工補助潤滑材を予め接触させることにより、加工する直前に、切削工具の先端に切削加工補助潤滑材の潤滑成分が移行する。そのため、切削加工補助潤滑材の潤滑効果がより効果的に発揮される。接触方法は特に限定されない。
【００３６】
〔密着工程〕
また、本実施形態の切削加工方法は、必要に応じて、切削加工工程の前に被加工材料の切削加工起点に、予め切削加工補助潤滑材を密着させる密着工程を有してもよい。これにより、上述したように切削工具への負荷を低減させることができ、表面粗さの低い高品位な切削面を得ることができる。
【００３７】
〔切削加工起点〕
本実施形態で用いる切削加工補助潤滑材は切削加工起点に配することでより切削品質向上効果を発揮する。切削加工起点を各切削工具について詳細に説明する。フライス加工はエンドミルで言うところの底刃で加工する形態と側面刃で加工する形態に大別することができる。底刃で加工する形態とは、立型フライス盤での加工を想定した際には、把持したワークの上面を削り出す形態とも言い換えることができ、エンドミル底刃での上面加工の他、正面フライスでの上面加工が含まれる。工具主軸がワークの反対側から見て時計回りに回転する工作機を用いる場合、切削加工起点とは、取り代の、切削方向に向かって左側面である。側面刃で加工する形態とは、立型フライス盤での加工を想定した際には、把持したワークの側面を削り出す形態とも言い換えることができ、エンドミル側面刃での側面加工の他、平フライス、研削砥石による加工が含まれる。切削加工起点とは、取り代の側面全体である。側面刃で加工する形態を取る場合、切削送り方向は工具主軸の回転方向と同じ（主軸が時計回りであればＣＷ切削）とすることが好ましい。
【００３８】
予め切削加工補助潤滑材を密着させる部分は、フライス加工の切削加工起点であってよく、前記切削加工部全面であってもよい。これは、切削加工起点、あるいは切削加工部全面に、予め切削加工補助潤滑材を密着させることで、上述したように、切削工具への負荷を低減させることができ、表面粗さの低い高品質な切削面を得ることができるからである。
【００３９】
また、連続して切削加工をする場合においては、切削加工起点に配された切削加工補助潤滑材に切削工具が一度接することにより、当該切削工具に切削加工補助潤滑材が付着するので、続く加工において切削工具への負荷低減、摩耗抑制、及び寿命延長効果を得ることができる。
【００４０】
被加工材料と切削加工補助潤滑材とを密着させる方法としては、特に限定されないが、例えば、切削加工補助潤滑材と被加工材料とを、クリップや治具で物理的に固定する方法；被加工材料と接する切削加工補助潤滑材表面又は金属箔表面に粘着性を有する化合物の層（粘着層）を形成した切削加工補助潤滑材を用いる方法が挙げられる。このなかでも、粘着層を形成した切削加工補助潤滑材を用いる方法が、治具などによる固定の必要がないので、好ましい。なお、本明細書では、被加工材料と切削加工補助潤滑材とを固定するために用いる粘着性を有する化合物の層を粘着層と定義する。
【００４１】
〔切削加工工程〕
切削加工工程は、切削加工補助潤滑材を、切削工具及び／又は被加工材料の被加工部分に接触させながら、切削工具により被加工材料を切削し、切削面を形成する工程である。このように切削加工補助潤滑材を用いることで、例えば、切削加工、特に、連続して切削加工を行う場合、切削工具表面と切削表面との間の潤滑性が高まり、切削工具の刃が切削する切削屑の排出を容易化して、切削工具の刃と切削表面との擦過頻度と度合いを軽減するので、切削工具の刃の摩耗が低減されると考えられる。この作用原理は、切削工具全般に通じる。
【００４２】
切削加工工程としては、切削加工補助潤滑材を、切削工具に接触させながら、切削工具により被加工材料を切削する態様が好ましい。このような態様としては、上述の接触工程において切削加工補助潤滑材が付着した切削工具を用いる態様や、切削加工工程において切削工具に切削加工補助潤滑材を接触・付着させた態様や、上述の密着工程において、被加工材料に密着させた切削加工補助潤滑材に接触した切削工具を用いることにより、間接的に、切削加工補助潤滑材が切削工具に接触するような態様が挙げられる。切削加工補助潤滑材を切削工具に接触させながら切削加工をすることにより、常に切削加工補助潤滑材が切削工具に供給されることとなり、効率よく加工を行うことができる。また、切削加工補助潤滑材を被加工材料に密着させて用いる場合には、切削加工補助潤滑材の厚み×取り代（切削工具が接触する部分の面積）から算出される量の切削加工補助潤滑材が切削工具に供給されるが、他の切削加工補助潤滑材を用いることにより、十分な量の切削加工補助潤滑材を切削工具に供給することができる。
【００４３】
また、切削加工工程としては、切削加工補助潤滑材を、被加工材料の被加工部分に接触させながら、切削工具により被加工材料を切削する態様も好ましい。このような態様としては、上述の接触工程において切削加工補助潤滑材が付着した切削工具を用いることにより、間接的に、切削加工補助潤滑材が被加工材料の被加工部分に接触するような態様や、上述の密着工程を行う態様等が挙げられる。
【００４４】
さらに、切削加工補助潤滑材を、切削工具及び／又は被加工材料の被加工部分に接触させる態様は、２つ以上組み合わせてもよく、例えば、切削加工工程において切削工具に切削加工補助潤滑材を付着させた状態で、他の切削加工補助潤滑材が密着した被加工材料を切削してもよい。
【００４５】
切削加工によって得られる切削面形状は特に限定されない。取り代は特に限定されないが、例えば５．０ｍｍ以下であり、好ましくは、１．０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは、０．５ｍｍ以下である。
【００４６】
切削工具は特に限定されるものではないが、フライス加工に一般的に用いられる、正面フライス、平フライス、エンドミル、研削砥石等が挙げられる。これらの工具は底面あるいは側面に設けられた切刃または砥粒で被加工物の表面を切削するフライス工具である。
【００４７】
工具の刃身の径、刃厚、材質、形状及び表面被膜の有無は、特に限定されず、一般的に使用されているものを用いることができる。工具母材としては、特に限定されないが、例えば、超硬合金、高速度鋼、多結晶窒化ホウ素焼結体、セラミックス、多結晶ダイヤモンド焼結体、サーメット等を用いたものが挙げられる。一方、工具の形状は、ソリッド型の他、チップ交換式のものや、アーバ一体型のものを用いることができ、切削加工の条件や被加工材料の種類や形状などにより、適宜選択できる。また、工具としてはノンコート工具の他に種々のコーテッド工具を用いた場合も本実施形態の切削加工補助潤滑材の効果が得られる。工具のコーティング種としては、ダイヤモンドコート、チタンナイトライドコート、ダイヤモンドライクカーボンコート、セラミックコート等が挙げられる。
【００４８】
切削加工工程においては、一般的な切削加工における技術を用いることができる。例えば、切削加工を行う際、ガスや液体を用いて切削加工箇所及び／又は切削工具を冷却しながら切削加工すること等が挙げられる。ガスを用いて切削加工箇所及び／又は切削工具を冷却する方法としては、例えば、圧縮したガスを切削加工箇所及び／又は切削工具に供給する方法、切削加工箇所／又は切削工具付近のガスを吸引することによって、周囲からガスを切削加工箇所及び／又は切削工具に供給する方法が挙げられる。
【００４９】
〔切削加工補助潤滑材〕
本実施形態の切削加工方法において用いられる切削加工補助潤滑材は、特に限定されないが、例えば、高分子材料と無機充填材とを含むものが挙げられる。具体的には、水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂などの高分子材料と、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、モリブデン化合物などの無機充填材と、を含有する切削加工補助潤滑材が好ましく、より具体的には、重量平均分子量が５×１０4以上、１×１０6以下である高分子量化合物（Ａ）と、重量平均分子量が１×１０3以上、５×１０4未満である中分子量化合物（Ｂ）と、カーボン（Ｃ）と、を含有する切削加工補助潤滑材がより好ましい。このような切削加工補助潤滑材を用いることにより、切削工具への負荷をより低減させることができ、表面粗さの低い高品質な切削面を得られる傾向にある。
【００５０】
切削加工補助潤滑材の形状は、切削加工補助潤滑材を切削工具及び／又は被加工材料の被加工部分に接触させながら切削工具により被加工材料を切削することができる態様であれば特に限定されないが、例えば、シート状の切削加工補助潤滑材、丸棒の形状や角棒の形状などのブロック状態の切削加工補助潤滑材、溶融状態の切削加工補助潤滑材等が挙げられる。このなかでも、シート状の態様が好ましい。
【００５１】
また、切削加工補助潤滑材は、高分子材料と無機充填材とを含む単層体であっても、高分子材料と無機充填材とを含む層と、他の層と、を備える積層体であってもよい。他の層としては、切削加工補助潤滑材と、被加工材料との密着性を向上させるための粘着層、切削加工補助潤滑材表面の擦り傷を防止するための保護層等が挙げられる。以下、切削加工補助潤滑材の構成について説明する。
【００５２】
（高分子量化合物（Ａ））
高分子量化合物（Ａ）は潤滑剤として機能することができ、切削加工補助潤滑材の潤滑性を向上させ、表面粗さの低い高品質な切削面を得られるという効果を発揮し得る。さらに、高分子量化合物（Ａ）は成形剤として機能することができ、切削加工補助潤滑材の成形性を向上させ、単層形成性（支持基材を用いることなく、それ自体で層（シート）を形成することが出来ること）という効果を発揮し得る。高分子量化合物（Ａ）としては、重量平均分子量が５×１０4以上、１×１０6以下であれば、特に限定されず、水溶性若しくは非水溶性の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられる。このなかでも、熱硬化性樹脂が好ましく、水溶性熱可塑性樹脂及び／又は非水溶性熱可塑性樹脂がより好ましく、水溶性熱可塑性樹脂がさらに好ましい。水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、以下で説明する水溶性樹脂及び非水溶性樹脂が挙げられる。なお、「水溶性樹脂」とは、２５℃、１気圧において、水１００ｇに対し、１ｇ以上溶解する高分子化合物をいう。高分子量化合物（Ａ）は、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００５３】
水溶性樹脂を用いた場合、水溶性樹脂が有する潤滑性によって、切削加工時の切削屑の排出性が向上する傾向にある。また、水溶性樹脂を用いることにより、切削加工補助潤滑シートの表面硬度が適度な柔らかさとなるため、切削工具への負荷をさらに低減できる傾向にある。さらに、切削加工後に切削加工箇所に付着した樹脂成分を容易に除去することが可能である。水溶性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体等のポリアルキレンオキサイド化合物；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール；ポリアルキレングリコールのエステル化合物；ポリアルキレングリコールのエーテル化合物；ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリプロピレングリコールモノステアレート、ポリグリセリンモノステアレート等のポリアルキレングリコールのモノステアレート化合物；水溶性ウレタン；ポリエーテル系水溶性樹脂；水溶性ポリエステル；ポリ（メタ）アクリル酸ソーダ；ポリアクリルアミド；ポリビニルピロリドン；ポリビニルアルコール；セルロース及びその誘導体等の糖類；変性ポリアミドが挙げられる。このなかでもポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリエーテル系水溶性樹脂が上記観点から好ましい。
【００５４】
非水溶性樹脂を用いた場合、水溶性樹脂を用いた場合と比較して、切削加工補助潤滑シートの表面硬度が高くなる傾向にある。そのため、例えば、切削加工時の切削工具の食い付き性が向上し、設計通りの位置に切削面を形成することができ、さらに、切削加工補助潤滑シートの剛性が向上し、ハンドリング性が向上する。非水溶性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ウレタン系重合体；アクリル系重合体；酢酸ビニル系重合体；塩化ビニル系重合体；ポリエステル系重合体；ポリエチレンワックス、スチレン単独重合体（ＧＰＰＳ）、スチレン−ブタジエン共重合体（ＨＩＰＳ）、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体（例えばＭＳ樹脂）などで例示されるポリスチレン系樹脂；及びそれらの共重合体などが挙げられる。
【００５５】
高分子量化合物（Ａ）の重量平均分子量は、５×１０4以上であり、好ましくは６×１０4以上であり、より好ましくは１×１０5以上であり、さらに好ましくは１．２５×１０5以上である。また、高分子量化合物（Ａ）の重量平均分子量は、１×１０6以下であり、好ましくは８×１０5以下であり、より好ましくは７×１０5以下であり、さらに好ましくは６×１０5以下である。高分子量化合物（Ａ）の重量平均分子量が５×１０4以上であることにより、成形性がより向上する。また、高分子量化合物（Ａ）の重量平均分子量が１×１０6以下であることにより、潤滑性がより向上する。なお、高分子量化合物（Ａ）を２種以上用いる場合には、それぞれの化合物が、上記重量平均分子量を満たすことが好ましい。なお、本実施形態において、重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる（以下同様とする）。
【００５６】
高分子量化合物（Ａ）は、重量平均分子量が３×１０5以上、１×１０6以下である高分子量化合物（Ａ−１）及び／又は重量平均分子量が５×１０4以上、３×１０5未満である高分子量化合物（Ａ−２）を含んでもよく、高分子量化合物（Ａ−１）及び高分子量化合物（Ａ−２）を共に含むことが好ましい。高分子量化合物（Ａ−１）及び高分子量化合物（Ａ−２）を併用することにより、成形性ならびに潤滑性がより向上する傾向にある。
【００５７】
高分子量化合物（Ａ−１）の重量平均分子量は、３×１０5以上であり、好ましくは４×１０5以上であり、より好ましくは４．５×１０5以上であり、さらに好ましくは５×１０5以上である。また、高分子量化合物（Ａ−１）の重量平均分子量は、１×１０6以下であり、好ましくは８×１０5以下であり、より好ましくは７×１０5以下であり、さらに好ましくは６×１０5以下である。
【００５８】
切削加工補助潤滑材中の高分子量化合物（Ａ−１）の含有量は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上であり、より好ましくは１０質量部以上であり、さらに好ましくは１５質量部以上である。また、切削加工補助潤滑材中の高分子量化合物（Ａ−１）の含有量は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、好ましくは３５質量部以下であり、より好ましくは３０質量部以下であり、さらに好ましくは２５質量部以下であり、特に好ましくは２０質量部以下である。高分子量化合物（Ａ−１）の含有量が５質量部以上であることにより、成形性がより向上する傾向にある。また、高分子量化合物（Ａ−１）の含有量が３５質量部以下であることにより、潤滑性がより向上する傾向にある。
【００５９】
高分子量化合物（Ａ−２）の重量平均分子量は、５×１０4以上であり、好ましくは６×１０4以上であり、より好ましくは１×１０5以上であり、さらに好ましくは１．２５×１０5以上である。また、高分子量化合物（Ａ−２）の重量平均分子量は、３×１０5未満であり、好ましくは２．５×１０5以下であり、より好ましくは２×１０5以下である。
【００６０】
切削加工補助潤滑材中の高分子量化合物（Ａ−２）の含有量は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上であり、より好ましくは１０質量部以上であり、さらに好ましくは１５質量部以上である。また、切削加工補助潤滑材中の高分子量化合物（Ａ−２）の含有量は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、好ましくは３５質量部以下であり、より好ましくは３０質量部以下であり、さらに好ましくは２５質量部以下であり、特に好ましくは２０質量部以下である。高分子量化合物（Ａ−２）の含有量が５質量部以上であることにより、潤滑性がより向上する傾向にある。また、高分子量化合物（Ａ−２）の含有量が３５質量部以下であることにより、成形性がより向上する傾向にある。
【００６１】
切削加工補助潤滑材中の高分子量化合物（Ａ）の含有量は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上であり、より好ましくは２０質量部以上であり、さらに好ましくは２５質量部以上である。また、切削加工補助潤滑材中の高分子量化合物（Ａ）の含有量は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、好ましくは７０質量部以下であり、より好ましくは６０質量部以下であり、さらに好ましくは５０質量部以下であり、特に好ましくは４０質量部である。高分子量化合物（Ａ）の含有量が１０質量部以上であることにより、潤滑性がより向上する傾向にある。また、高分子量化合物（Ａ）の含有量が６０質量部以下であることにより、成形性がより向上する傾向にある。また、高分子量化合物（Ａ）の含有量が上記範囲内であることにより、切削工具への負荷がより低減し、表面粗さの低い高品質な切削面を得られる傾向にある。
【００６２】
（中分子量化合物（Ｂ））
中分子量化合物（Ｂ）は潤滑剤として機能することができ、切削加工補助潤滑材の潤滑性を向上させ、表面粗さの低い高品質な切削面を得られるという効果を発揮し得る。中分子量化合物（Ｂ）としては、重量平均分子量が１×１０3以上、５×１０4未満であれば、特に限定されないが、例えば、水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられる。このなかでも、水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂が好ましく、水溶性の熱可塑性樹脂がより好ましい。
【００６３】
なお、水溶性又は非水溶性の熱可塑性樹脂としては、上述の水溶性樹脂及び非水溶性樹脂と同じ種類の樹脂で、重量平均分子量が前記範囲の樹脂を使用することができる。また、その他の中分子量化合物（Ｂ）としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコール化合物；ポリエチレンオキサイドオレイルエーテル、ポリエチレンオキサイドセチルエーテル、ポリエチレンオキサイドステアリルエーテル、ポリエチレンオキサイドラウリルエーテル、ポリエチレンオキサイドノニルフェニルエーテル、ポリエチレンオキサイドオクチルフェニルエーテル等のポリアルキレンオキサイドのモノエーテル化合物；ポリエチレンオキサイドモノステアレート、ポリエチレンオキサイドソルビタンモノステアレート、ポリグリセリンモノステアレート等のポリアルキレンオキサイドのモノステアレート化合物；ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体等のポリアルキレンオキサイド化合物が挙げられる。この中でも、ポリエチレンオキサイドモノステアレートが好ましい。このような中分子量化合物（Ｂ）を用いることにより、潤滑性がより向上する傾向にある。
中分子量化合物（Ｂ）は、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００６４】
分子量の異なる高分子量化合物（Ａ）と中分子量化合物（Ｂ）は、各々、溶融粘度及び融点も相違し得る。このような高分子量化合物（Ａ）と中分子量化合物（Ｂ）を併用することにより、例えば、高分子量化合物（Ａ）のみを用いることにより、切削加工補助潤滑材が著しく高粘度化したり、融点が著しく高くなったりすることに起因して、切削加工補助潤滑材の成型性や潤滑性が低下することが抑制でき、また、中分子量化合物（Ｂ）のみを用いることにより、切削加工補助潤滑材が著しく低粘度化したり、融点が著しく低くなったりすることに起因して、切削加工補助潤滑材の成型性や潤滑性が低下することが抑制できる。結果として、切削工具への負荷がより低減し、表面粗さの低い高品質な切削面を得られる傾向にある。
【００６５】
中分子量化合物（Ｂ）の重量平均分子量は、１×１０3以上であり、好ましくは１．２５×１０3以上であり、より好ましくは１．５×１０3以上であり、さらに好ましくは２×１０3以上であり、よりさらに好ましくは２．５×１０3以上であり、特に好ましくは３×１０3以上である。また、中分子量化合物（Ｂ）の重量平均分子量は、５×１０4未満であり、好ましくは２．５×１０4以下であり、より好ましくは２×１０4以下であり、さらに好ましくは１×１０4以下であり、よりさらに好ましくは７．５×１０3以下であり、特に好ましくは５×１０3以下である。中分子量化合物（Ｂ）の重量平均分子量が１×１０3以上であることにより、成形性がより向上する。また、中分子量化合物（Ｂ）の重量平均分子量が５×１０4未満であることにより、潤滑性がより向上する。
【００６６】
切削加工補助潤滑材中の中分子量化合物（Ｂ）の含有量は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上であり、より好ましくは２０質量部以上であり、さらに好ましくは３０質量部以上である。また、切削加工補助潤滑材中の中分子量化合物（Ｂ）の含有量は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、好ましくは７５質量部以下であり、より好ましくは６０質量部以下であり、さらに好ましくは４５質量部以下であり、よりさらに好ましくは４０質量部以下である。中分子量化合物（Ｂ）の含有量が１０質量部以上であることにより、潤滑性がより向上する傾向にある。また、中分子量化合物（Ｂ）の含有量が７５質量部以下であることにより、成形性がより向上する傾向にある。また、中分子量化合物（Ｂ）の含有量が上記範囲内であることにより、切削工具への負荷がより低減し、表面粗さの低い高品質な切削面を得られる傾向にある。
【００６７】
（カーボン（Ｃ））
カーボン（Ｃ）は固体潤滑剤として機能することができ、切削加工補助潤滑材の潤滑性を向上させ、切削工具の加工寿命を延ばす効果を発揮し得る。さらに、カーボン（Ｃ）は切削加工時の温度において、体積を有する固体状で存在するため、切削加工時の潤滑性を維持できる。カーボン（Ｃ）としては、特に限定されないが、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、活性炭、アセチレンブラック、カーボンブラック、コロイド黒鉛、熱分解黒鉛、膨張化黒鉛、鱗辺状黒鉛が挙げられる。この中でも、鱗片状のものが好ましい。カーボン（Ｃ）が鱗片状黒鉛を有することにより、摩耗低減性能がより向上する傾向にある。カーボン（Ｃ）は１種を単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。
【００６８】
切削加工補助潤滑材を用いた切削加工、特に、連続切削加工において、カーボン（Ｃ）は、切削工具の表面や溝、及び被加工材料の切削面に付着することで潤滑性を示す。その際、カーボン（Ｃ）は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）に比べて、温度変化に伴う、体積及び硬度の変化が小さいため、切削加工を行う場合、切削工具や加工箇所の温度が上昇しても、一定の体積及び硬度を保つことができる。即ち、カーボン（Ｃ）は、切削加工を行う場合、例えば、切削工具と被加工材料との間に常在して潤滑性を高め、ベアリングのような効果を示すことができるので、切削工具の摩耗を抑制する効果がある。カーボン（Ｃ）は他の固体潤滑剤と比較して適度に高い硬度を有するため、上記ベアリング効果に優れ、潤滑性に優れる。結果として、切削工具への負荷がより低減し、表面粗さの低い高品質な切削面を得られる傾向にある。
【００６９】
カーボン（Ｃ）の平均粒子径は、好ましくは５０μｍ以上であり、より好ましくは１００μｍ以上であり、さらに好ましくは１５０μｍ以上であり、特に好ましくは２００μｍ以上である。また、カーボン（Ｃ）の平均粒子径は、好ましくは１０００μｍ以下であり、より好ましくは７５０μｍ以下であり、さらに好ましくは５００μｍ以下であり、特に好ましくは３００μｍ以下である。カーボン（Ｃ）の平均粒子径が５０μｍ以上であることにより、潤滑性ならびに成形性がより向上し、結果として、切削工具への負荷がより低減し、切削工具寿命が伸び、表面粗さの低い高品質な切削面を得られる傾向にある。また、カーボン（Ｃ）の平均粒子径が１００μｍ以上であることにより、潤滑性ならびに成形性が更に向上し、結果として、工具寿命が更に伸び、表面粗さの低い高品質な切削面を得られる傾向にある。また、カーボン（Ｃ）の平均粒子径が１０００μｍ以下であることにより、切削工具の摩耗がより抑制される傾向にある。なお、カーボン（Ｃ）を２種以上含む場合には、それぞれの平均粒子径が上記範囲を満たせばよい。
【００７０】
本願明細書においてカーボン（Ｃ）の平均粒子径とは、メディアン径を指す。メディアン径とは、粒子径の累積分布曲線（個数基準）から得られる、その曲線で５０％の高さとなる粒子直径（Ｄ５０値）をいうものであり、実施例に記載の方法により測定することができる。
【００７１】
切削加工補助潤滑材中のカーボン（Ｃ）の含有量は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上であり、より好ましくは１５質量部以上であり、さらに好ましくは２０質量部以上であり、よりさらに好ましくは２５質量部以上であり、特に好ましくは３０質量部以上である。また、切削加工補助潤滑材中のカーボン（Ｃ）の含有量は、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）の合計１００質量部に対して、好ましくは７０質量部以下であり、より好ましくは６５質量部以下であり、さらに好ましくは６０質量部以下であり、さらにより好ましくは５５質量部以下であり、特に好ましくは４５質量部以下である。カーボン（Ｃ）の含有量が５質量部以上であることにより、潤滑性がより向上する傾向にある。また、カーボン（Ｃ）の含有量が７０質量部以下であることにより、成形性がより向上する傾向にある。また、カーボン（Ｃ）の含有量が上記範囲内であることにより、切削工具への負荷がより低減し、表面粗さの低い高品質な切削面を得られる傾向にある。
【００７２】
（その他の成分）
切削加工補助潤滑材は、必要に応じて、その他の成分を含んでもよい。その他の成分としては、潤滑性向上成分、形成性向上成分、可塑剤、柔軟剤、表面調整剤、レベリング剤、帯電防止剤、乳化剤、消泡剤、ワックス添加剤、カップリング剤、レオロジーコントロール剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、光安定剤、核剤、有機フィラー、無機フィラー、固体潤滑剤、熱安定化剤、着色剤などが挙げられる。
【００７３】
潤滑性向上成分としては、特に限定されないが、例えば、エチレンビスステアロアミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、メチレンビスステアルアミドなどで例示されるアマイド系化合物；ラウリン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、オレイン酸などで例示される脂肪酸系化合物；ステアリン酸ブチル、オレイン酸ブチル、ラウリン酸グリコールなどで例示される脂肪酸エステル系化合物；流動パラフィン、などで例示される脂肪族炭化水素系化合物；オレイルアルコールなどで例示される高級脂肪族アルコールが挙げられ、これらのうち少なくとも１種を選択することができる。
【００７４】
形成性向上成分としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、熱硬化性ポリイミド が挙げられ、これらのうち少なくとも１種を選択することができる。
【００７５】
可塑剤、柔軟剤を含むことにより、被加工材料（例えば、チタン合金）曲面に切削加工補助潤滑材を配置した際に、例えば、切削加工補助潤滑材への応力や歪みが軽減されることで、切削加工補助潤滑材の割れを抑制することができ、曲面追従性がより向上する傾向にある。可塑剤、柔軟剤としては、特に限定されないが、例えば、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、ポリエステル、リン酸エステル、クエン酸エステル、エポキシ化植物油、セバシン酸エステルなどが挙げられる。
【００７６】
カーボン（Ｃ）以外の固体潤滑剤としては、特に限定されないが、例えば、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、モリブデン化合物、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどが挙げられる。
【００７７】
（粘着層）
切削加工補助潤滑材は、被加工材料と接する面に、粘着層を有していてもよい。粘着層を有することにより、切削加工補助潤滑材と被加工材料の密着性がより向上する傾向にある。
【００７８】
粘着層の構成成分は、特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては特に限定されないが、例えば、ウレタン系重合体、アクリル系重合体、酢酸ビニル系重合体、塩化ビニル系重合体、ポリエステル系重合体及びそれらの共重合体が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シアネート樹脂などの樹脂が挙げられる。このなかでも、被加工材料（例えば、チタン合金）への糊残りがなく、常温にて容易に粘着できる特性が要求されることから、アクリル系重合体が好ましく、溶剤型アクリル粘着剤及びアクリルエマルジョン型粘着剤（水系）がより好ましい。
【００７９】
粘着層は、その他必要に応じて、粘着層の成分に酸化防止剤等の劣化防止剤、炭酸カルシウム、タルク、シリカ等の無機フィラーを含んでもよい。
【００８０】
（厚さ）
粘着層を除く切削加工補助潤滑材の厚さは、被加工材料を切削加工する際の切削方法、切断方法、切削加工する部分の面積や体積、切削加工する際に使用する切削工具の大きさ、被加工材料の構成、厚さなどによって適宜選択されるので、特に限定されない。このなかでも、切削加工補助潤滑材の厚さは、好ましくは０．１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．２ｍｍ以上であり、さらに好ましくは０．５ｍｍ以上である。また、切削加工補助潤滑材の厚さは、好ましくは２０ｍｍ以下であり、より好ましくは１０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは５ｍｍ以下である。切削加工補助潤滑材の厚さが０．１ｍｍ以上であることにより、十分な切削応力低減が得られる傾向にある。また、切削加工補助潤滑材の厚さが２０ｍｍ以下であることにより、切削加工を行う場合、切削工具への切削加工補助潤滑材の巻き付きが減少し、切削加工補助潤滑材における亀裂発生をより抑制できる傾向にある。
【００８１】
また、切削加工補助潤滑材に含まれる樹脂が切削片のバインダーとなることを抑制でき、切削片が切削部にとどまることを低減できる傾向にある。これにより、切削部内部の凹凸が拡大することを抑制できる傾向にある。つまり、切削加工補助潤滑材の組成と厚さとを適正化することで、潤滑性を向上させることができ、切削加工を行う場合、切削工具溝を通じた切削粉の排出を最適化できる。また、本発明の効果をより一層得るためには、切削加工補助潤滑材の総厚さを上述した範囲内で適宜制御することが好ましく、薄い切削加工補助潤滑材を複数枚重ねて使用することも可能である。
【００８２】
粘着層の厚さは特に限定されるものではなく、好ましくは０．０１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．０５ｍｍ以上である。また、粘着層の厚さは、好ましくは５ｍｍ以下であり、より好ましくは２．５ｍｍ以下である。
【００８３】
切削加工補助潤滑材を構成する各層の厚さは、次のようにして測定する。まず、クロスセクションポリッシャー（日本電子データム株式会社製  ＣＲＯＳＳ−ＳＥＣＴＩＯＮ  ＰＯＬＩＳＨＥＲ  ＳＭ−０９０１０）、又はウルトラミクロトーム（Ｌｅｉｃａ社製  ＥＭ  ＵＣ７）を用いて切削加工補助潤滑材を切削加工補助潤滑材に対して垂直方向に切断する。次に、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＫＥＹＥＮＣＥ社製  ＶＥ−７８００）を用いて、切断面に対して垂直方向から切断面を観察し、切削加工補助潤滑材を構成する各層の厚さを測定する。その際、１視野に対して、５箇所の厚さを測定し、その平均値を各層の厚さとする。
【００８４】
〔切削加工補助潤滑材の製造方法〕
切削加工補助潤滑材の製造方法としては、特に制限されるものではなく、高分子材料などの樹脂と充填材（例えば、無機充填材）とを含む樹脂組成物を、シートや、丸棒の形状や角棒の形状などのブロック状態に成形する従来公知の方法を広く利用することができる。例えば、高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）を、溶媒の存在下又は溶媒の非存在下で混合し、支持体に塗布、冷却、固化させてシートを形成し、その後、支持体を除去、剥離して切削加工補助潤滑材を得る方法；高分子量化合物（Ａ）、中分子量化合物（Ｂ）、及びカーボン（Ｃ）を、溶媒存在下又は溶媒非存在下で混合し、シートの形状に押出成形して、必要に応じて延伸することにより切削加工補助潤滑材を得る方法などが挙げられる。
【００８５】
切削加工補助潤滑材が前述した積層体（例えば、粘着層や保護層を有する切削加工補助潤滑シート）である場合、当該積層体を製造する方法としては、特に限定されないが、例えば、予め作製した層の少なくとも片面にもう一つの層を直接形成する方法や、予め作製した層ともう一つの層を、接着樹脂や熱によるラミネート法などで貼り合わせる方法などが挙げられる。
【００８６】
また、粘着層を切削加工補助潤滑材の表面に形成する方法としては、工業的に使用される公知の方法であれば、特に限定されない。具体的には、ロール法やカーテンコート法、スプレー噴出法などで粘着層を形成する方法や、ロールやＴ−ダイ押出機等を使用し、予め所望の厚さの粘着層を形成する方法などが例示される。該粘着層の厚さは、特に限定されるものではなく、被加工材料の曲率や切削加工補助潤滑材の構成により最適な厚さを、適宜、選択できる。
【００８７】
また、溶融状態の切削加工補助潤滑材を製造する場合には、樹脂と充填材とを混合して得られる樹脂組成物を切削加工補助潤滑材として用いるか、樹脂と充填材と溶媒とを混合して得られる樹脂組成物を切削加工補助潤滑材として用いる方法が挙げられる。
【００８８】
金属のフライス加工において、切削面の表面粗さを悪化させる主要因は工具摩耗及び構成刃先であることが知られている。本実施形態の切削加工補助潤滑材を用いた加工方法においては、より効果的に工具摩耗が抑制されるため表面粗さの低い高品質な切削面が得られる傾向にある。本実施形態の切削加工補助潤滑材を用いない場合、乾式切削においては被加工材料及び工具の温度を、構成刃先が事実上生じない高温条件で切削することが、高品位な仕上げ面を得るために有効であるが、一方でこのような高温条件での切削加工は工具摩耗を著しく速め、被加工材料の塑性変形を大きくするため好ましくない。また、同様に湿式切削においては、被加工材料が工具刃先に凝着しない低温条件での切削が、高品位な仕上げ面を得るために有効であるが、このような条件は加工効率の観点から好ましくない。
【００８９】
切削加工後に前記被加工材料から前記切削加工補助潤滑材を除去した際、前記被加工材料に付着する前記切削加工補助潤滑材及び／又は前記粘着層の成分の量が、前記被加工材料と前記切削加工補助潤滑材の接触部分および被加工部分の面積１ｍｍ2当たり、特に限定されないが、１．０×１０-8ｇ以下であることが好ましく、１．０×１０-10ｇ以下であることがより好ましい。
【００９０】
さらに、被加工材料がアルミ合金、チタン合金、ニッケル合金、ステンレス鋼等の難削金属である場合には、材料強度が高いため切削加工時の工具への負担が大きく、熱伝導度が一般に低いため、切削部の温度を制御することが困難である。これらの理由から表面粗さの低い高品質な切削面を得ることは、より一層困難となる。上記のような難削金属のフライス加工においては、本実施形態の切削加工方法は特に効果を発揮しうる。
【実施例】
【００９１】
以下、実施例及び比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。なお、下記の実施例は本発明の実施形態の一例を示したに過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９２】
〔切削加工補助潤滑シートの作製〕
高分子量化合物（Ａ）として、ポリエチレンオキサイド（アルコックスＥ−４５、明成化学工業株式会社製、重量平均分子量＝５．６×１０5）１５質量部、ポリエチレンオキサイド（アルコックス（登録商標）Ｒ−１５０、明成化学工業株式会社製、重量平均分子量＝１．５×１０5）１５質量部、中分子量化合物（Ｂ）として、ポリエチレンオキサイドモノステアレート（ノニオン（登録商標）Ｓ−４０、日油株式会社製、重量平均分子量＝３．５×１０3）３５質量部、及びカーボン（Ｃ）として、黒鉛（ＸＤ１００、伊藤黒鉛工業株式会社、平均粒子径＝２５０μｍ、鱗片状）３５質量部を、１軸押出機を使用して、温度１４０℃で押出機にて成形することにより、厚さ１．０ｍｍのシートを作製した。また、厚み０．１２ｍｍのアクリル系粘着剤を含む両面テープ（Ｎｏ．５３５Ａ、日東電工株式会社製）の強粘着面をこのシートの片面に貼り付けて、切削加工補助潤滑シートを作製した。
【００９３】
なお、カーボン（Ｃ）の平均粒子径（メディアン径）は、カーボンをヘキサメタりん酸溶液とトリトン数滴からなる溶液に分散させ、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて、投影したカーボンの粒子それぞれの最大長さを測定する。そして、粒子径の累積分布曲線（個数基準）を算出する。その累積分布曲線（個数基準）において５０％の高さとなる粒子直径を平均粒子径とした。
【００９４】
また、高分子量化合物（Ａ）及び中分子量化合物（Ｂ）の重量平均分子量は、高分子量化合物（Ａ）及び中分子量化合物（Ｂ）を０．０５％の食塩水に溶解、分散させ、ＧＰＣ（Ｇｅｌ  Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）カラムを備えた液体クロマトグラフィーを用いて、ポリエチレングリコールを標準物質として測定し、相対平均分子量として算出した。
【００９５】
〔実施例１、フライス加工〕
バンドソーで大きさ８０ｍｍ×２８０ｍｍに切り出した、厚み２０ｍｍのチタン合金板（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の上面（８０ｍｍ×２８０ｍｍ面）全面に、作製した切削加工補助潤滑シートを貼り付けた。続いて、上記チタン合金板を、切削加工補助潤滑シートが貼られた面を手前側にして、マシニングセンタ（ヤマザキマザック株式会社製  立型マシニングセンタ「ＶＣＮ−５３５Ｃ」）に備え付けたマシンバイスに、長手側面（２８０ｍｍ×２０ｍｍ面）が上下面となるようにして、前後から把持し固定した。続いて、８角形コーテッド超硬チップ（オーエスジー株式会社製  正面フライスオクタゴンタイプＰＡＯインサート  「ＯＺＫＵ０６０５０８ＥＲ−ＳＭ」）を取り付けた５枚刃、刃径６０ｍｍφのチップ交換式正面フライス（オーエスジー株式会社製  正面フライスオクタゴンタイプボアタイプ  「ＰＡＯ０６Ｒ０５０Ｍ２２−５」）をアーバ型ツールホルダに把持し、Ｚ軸方向切込み深さ０．５ｍｍ、周速４０ｍ／ｍｉｎ、Ｘ軸方向回転あたり送り０．１０ｍｍ／ｒｅｖ、の切削条件で、斜め４５°上方より切削点に向けてエアブローしながら、向かって右から左へフライス加工を行い、チタン合金板の長手側面に２８０ｍｍ×２０ｍｍの切削平面を得た。
【００９６】
〔チタン合金表面粗さ測定〕
フライス加工後のチタン合金板切削面の表面粗さ測定は以下の方法で行った。レーザー顕微鏡にてチタン合金板切削面を倍率４００倍で撮影した。続いて撮影した画像の中でランダムに選んだ１本の、長さ１００μｍの直線上の高さ分布を画像処理により求め、算術平均粗さ（Ｒａ）を算出した。実施例１における切削面のＲａは０．２２７μｍであった。
【００９７】
〔比較例１〕
切削加工補助潤滑シートを用いなかった以外は実施例１と同様にして、切削加工を行った。結果、比較例１における切削面のＲａは０．４６１μｍであった。
【００９８】
〔比較例２〕
エアブローの代わりに切削液（スターカット工業株式会社製  マイクロカット−２を水道水で２０倍に希釈したもの、外部給油）を用いた他は比較例１と同様にして、切削加工を行った。結果、比較例２における切削面のＲａは０．５００μｍであった。
【００９９】
上記の結果から、難切削材のフライス加工において、切削加工補助潤滑シートを用いることにより、高品質な切削面を得ることができることが示された。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の切削加工補助潤滑材は、被加工材料、特に難切削材の切削加工において、その加工品質を向上させ、加工コストを低下させるものとして、産業上の利用可能性を有する。