(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化複合材及び/又は構造用材料に用いられる金属を切削加工する際に用いるシートであって、
前記シートが、切削加工中において硬度を保つことができる固体潤滑剤と、水溶性樹脂と、非水溶性樹脂と、を含み、
前記固体潤滑剤が、黒鉛を含み、
前記水溶性樹脂が、ポリエチレンオキサイドと、ポリオキシエチレンモノステアレートと、を含み、
前記非水溶性樹脂が、ポリエチレングリコール・ジメチルテレフタレート重縮合物を含み、
前記繊維強化複合材が、炭素繊維強化プラスチックを含み、
前記金属が、チタン合金又はアルミニウム合金を含む、
シート。
【請求項２】
前記シートが２種類以上の樹脂組成物層を含む、請求項１に記載のシート。
【請求項３】
前記シートの厚みが０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載のシート。
【請求項４】
前記シートが、少なくとも片面に金属箔をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシート。
【請求項５】
前記シートが、前記金属箔と前記シートとの間にさらに接着層を備える、請求項４に記載のシート。
【請求項６】
前記接着層が樹脂皮膜である、請求項５に記載のシート。
【請求項７】
繊維強化複合材及び／又は金属と接する面に粘着層が形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシート。
【請求項８】
前記切削加工される対象が、金属と繊維強化複合材とが接するように重ねあわされた材料である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシート。
【請求項９】
金属を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシート。
【請求項１０】
ガス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繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工する際に用いる、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシート。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシートを用いて繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工することを特徴とする切削加工方法。
【請求項１２】
前記切削加工される繊維強化複合材及び／又は金属における切削工具進入面に前記シートを配置して切削加工を行う、請求項１１に記載の切削加工方法。
【請求項１３】
前記切削加工が孔あけ加工である、請求項１１又は１２に記載の切削加工方法。
【請求項１４】
前記シートがアルミニウム箔を含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の切削加工方法。
【請求項１５】
前記切削加工が、３０℃以下のガス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行われる、請求項１１〜１４のいずれか一項に切削加工方法。
【請求項１６】
前記切削加工に用いる切削工具が超硬合金からなるドリルである、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の切削加工方法。
【請求項１７】
前記切削加工が繊維強化複合材及び／又は金属に貫通孔を形成する加工である、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の切削加工方法。
【請求項１８】
前記切削加工が、ガス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行われ、
前記切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガス量が５〜３００Ｌ／ｍｉｎであり、該ガスを供給する装置のガスの出口面積が７ｍｍ2〜２０００ｍｍ2であり、且つ、該ガスを供給する装置のガス出口と前記加工箇所及び／又は切削工具との距離が１００ｍｍ〜５００ｍｍである、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の切削加工方法。
【請求項１９】
前記切削加工が、ガス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行われ、
前記切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスに含まれる水分の量が２０ｇ／ｍ3以下である、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の切削加工方法。
【請求項２０】
前記切削加工が、ガス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行われ、
前記切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスに含まれる油分が１０ｍｇ／ｍ3以下である、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の切削加工方法。
【請求項２１】
前記切削加工される金属がチタン合金を含む、請求項１１〜２０のいずれか一項に記載の切削加工方法。
【請求項２２】
前記切削加工される金属がアルミニウム合金を含む、請求項１１〜２１のいずれか一項に記載の切削加工方法。
【請求項２３】
前記切削加工される対象が、金属と繊維強化複合材とが接するように重ねあわされた材料であり、繊維強化複合材が金属よりも切削工具進入側になるように配置して切削加工する、請求項１１〜２２のいずれか一項に記載の切削加工方法。
【請求項２４】
請求項１１〜２２のいずれか一項に記載の切削加工方法によって繊維強化複合材を切削加工する工程を含む繊維強化複合材の製造方法。
【請求項２５】
請求項１１〜２２のいずれか一項に記載の切削加工方法によって金属を切削加工する工程を含む金属の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、繊維強化複合材又は金属の切削加工用エントリーシート及び該切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ、Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）に代表される繊維強化複合材、中でも、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ、Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）は、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ、Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）やアラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ、Ａｒａｍｉｄ  Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ステンレス鋼材（ＳＵＳ）と比較して、引張り強さ、引張り弾性力が大きく、密度が小さいことから、近年、航空機や車両の外板などとして多用される傾向にある。ここで、ＣＦＲＰとは、炭素繊維にマトリクス樹脂を含浸させたプリプレグを１枚又は２枚以上積層して、加熱成型又は加熱加圧成型してなるプラスチックを指す。このＣＦＲＰで形成された部材は、ボルトやリベットなどの締結要素を用いて構造体に固定される。このため、航空機部品などの構造体にＣＦＲＰを固定するときには、切削加工、中でも締結要素を通すための孔をＣＦＲＰに多数あける孔あけ加工が必要になる。
【０００３】
ＣＦＲＰの孔あけ加工において高品質な孔を得るために、既にいくつかの技術が提案されている。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及び特許文献２参照）。また、ＣＦＲＰは難削材であるために、ＣＦＲＰをドリル孔あけ加工した場合、ドリル孔あけ加工寿命が非常に短い。そのため、ドリルの形状や加工条件を変更することでドリルへの負荷を低減し、ドリルの加工寿命低下を回避する方法が例示されている（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）。また、繊維強化プラスチックの加工において、ドリル孔あけ加工以外に高出力レーザと超短パルスレーザとを併用した加工装置による切削加工などが例示されている（例えば、特許文献５参照）。また、ＣＦＲＰとは異なる分野のプリント配線基板分野では、合成樹脂材料と炭素繊維などの複合材料とからなる複合フィルムをドリル進入面に配置してこれを当て板として用いて孔あけ加工する方法も例示されている（例えば、特許文献６参照）。しかしながら、特許文献６に記載の方法において、ＣＦＲＰは当て板であって切削加工対象ではなく、ＣＦＲＰ加工用の当て板の技術は存在しない。さらに、特許文献６に記載の方法において、難削材でドリルの刃が摩耗しやすい炭素繊維を用いて当て板とすると、ドリルの位置ズレが防止され、孔の形成位置精度が格段に向上すると主張しているが、実施例の裏付けはない。
【０００４】
また、航空機の機体構造用材料（構造材）の主体は金属材であり、大部分はアルミニウム合金で占められている。また、機体構造の中でより高温となり得る箇所、例えば、ジェット排気箇所やアフターバーナー周辺には耐熱合金であるチタン合金やステンレス鋼などが使用されている。さらに、将来、航空機の高速化が進むと、空力加熱により従来のアルミニウム合金では強度が低下してしまう。そのため、今後は、機体構造の主体としてより硬いチタン合金やステンレス鋼が構造材として使用されることが見込まれる。これら、航空機の機体を構成する構造材は、金属材同士、あるいは金属材とＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃ）などの他の材質の構造材とをボルトで締結するために、ドリルによって孔あけ加工をする必要がある。
【０００５】
金属の孔あけ加工においては、既にいくつかの技術が提案されている。例えば、チタン合金材は難削材であるため、ドリル孔あけ加工寿命が非常に短い。このような課題に対し、切削油剤を噴霧して加工する方法やドリルの形状を変更することでドリルへの負荷を低減し、ドリルの加工寿命低下を回避する方法が例示されている（例えば、特許文献７及び特許文献８参照）。
【０００６】
また、繊維強化複合材であるＣＦＲＰに関する孔あけ加工については、切削工具の形状、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２参照）。
【０００７】
一方、金属加工とは異なる分野のプリント配線基板分野については、エントリーシートを用いて孔あけ加工する方法が提案されている（例えば、特許文献９参照）。しかし、プリント配線基板に用いられる材料は有機物、ガラスクロス及び薄銅箔から成るものであり、ドリルに対する負荷は小さく、その加工性は金属と比較して非常に容易である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２１０６８９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２３８８２号公報
【特許文献３】特開２００９−２４１２３９号公報
【特許文献４】特開２００９−３９８１０号公報
【特許文献５】特開２０１１−５６５８３号公報
【特許文献６】特開２０００−６１８９６号公報
【特許文献７】特開２００６−１５０５５７号公報
【特許文献８】特開２００２−２１０６０８号公報
【特許文献９】特開２００３−１７５４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＣＦＲＰに対する孔あけは、通常ドリルを用いてなされる。一般的なドリルによるＣＦＲＰの孔あけでは、ドリル孔あけ加工寿命が極端に短い。加工孔数を増加していくと、ドリルの刃に摩耗が生じ、加工孔の品質が低下する。具体的には加工した孔の内径が小さくなりやすく、ドリルが貫通する出口部に炭素繊維の毛羽立ちが発生しやすく、積層されたプリプレグ間の層間剥離も発生しやすくなる。さらに、摩耗により、加工孔の内径が不均一で、その凹凸を起点に層間剥離が生じることがある。このような現象は重大欠陥と認識されている。このように、ドリルの刃の摩耗に起因して、加工孔に品質上の問題が生じる可能性が高い。これに対し、航空機用のＣＦＲＰを用いた構造体の製造などでは、特に、高品質な孔あけ加工が求められており、上記の毛羽立ちや層間剥離などの問題を解決することが極めて重要になる。
【００１０】
ところで、ＣＦＲＰは、多種多様である。一般用途品は、炭素繊維にマトリクス樹脂を多く含浸させたプリプレグを用いて、プリプレグ間の樹脂厚みを厚くすることで、炭素繊維の使用量を減らして、コストと性能のバランスを取っている。また、ＣＦＲＰの表層には炭素繊維織布にマトリクス樹脂を含浸させたプリプレグ（クロス材）を用いるが、内部には一方向に繊維方向をそろえた炭素繊維にマトリクス樹脂を含浸させたプリプレグ（ＵＤ材、Ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ材）を用いる積層構成がある。無論、表層を含めて、全てＵＤ材で積層する構成もある。さらにまた、ＵＤ材を用いる際、その繊維方向をプリプレグ間で４５°ずつ、あるいは、９０°ずつ回転させて積層する構成もある。あるいは、マトリクス樹脂に、炭素繊維を切断した短繊維を分散強化した、ペレット状の射出成形材料もある。射出成型ＣＦＲＰは、例えば、車用途に適用される材料である。一方、航空機用途品は、その用途ゆえに数十年に渡り高強度と高信頼性とを要求される。そしてまた、外観上、ＣＦＲＰ内部の不具合を検出することができない。このため、炭素繊維に含浸させるマトリクス樹脂量を特に厳密に管理したプリプレグを用いて、プリプレグ間の樹脂層を薄く整えて炭素繊維を密に重ねることで、炭素繊維層と樹脂のみの層とで生じる強度ばらつきを低減し、高強度と高信頼性とを達成している。そして、航空機用途のプリプレグは、炭素繊維織布を用いたクロス材に限定されることはなく、等方性を確保するために、ＵＤ材の繊維方向を適宜回転させたＵＤ材も使われている。また、航空機用途のマトリクス樹脂は、接着性に加えて、特に高靭性を重視した組成を適用している。
【００１１】
ＣＦＲＰの孔あけ加工において、工具摩耗が進み、切削抵抗が大きくなるほど、加工孔の品質問題は、発生し易くなる。特に、高強度の航空機用途のＣＦＲＰなどでは、炭素繊維が高密度に存在するため、ドリルが炭素繊維を擦過する頻度が増加することになり、切削工具の摩耗がより速く進行する。対策として、孔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。また、ＵＤ材を用いたＣＦＲＰでは、炭素繊維方向と平行方向を基準にして、その繊維方向とドリルの刃の回転方向に注目すると、炭素繊維方向と並行な０°及び１８０°では、ドリルの刃は炭素繊維の束に並行に擦過する。９０°及び２７０°では、ドリルの刃は炭素繊維の束に直交するので、せん断しやすい。４５°及び２２５°では、ドリルの刃は炭素繊維の束に食い込み抉る角度で進入し、１３５°及び３１５°ではドリルの刃は炭素繊維の束をなぞりつつ擦過していく。このため、４５°及び２２５°の近傍では、孔の内壁に繊維座屈部が発生しやすくなる問題がある。
【００１２】
特許文献１〜６に記載のように、孔あけ加工の難しい繊維強化複合材（例えば、ＣＦＲＰ）の加工性改良は、工具の面から検討されてきてはいるが、その効果は不十分である。
そこで、本発明の第一の課題は、繊維強化複合材（例えば、ＣＦＲＰ）の切削加工において、工具とは別のアプローチで加工性を向上させることを目指し、例えば、従来の繊維強化複合材（例えば、ＣＦＲＰ）の孔あけ加工に比べて、ドリルへの負荷を低減させることでドリルの摩耗を抑制し、加工した孔の内径が均一で高品質な加工孔を得ることができるエントリーシートを提供することにある。
【００１３】
また、通常、金属に対する孔あけはドリルを用いて行われるが、金属専用のドリルを使っても、ドリル孔あけ加工寿命は短く、一般的なドリルを用いた場合は、ドリル孔あけ加工寿命は極端に短い。また、加工孔数が増えていくにつれて、ドリルの刃に摩耗が生じ、加工孔の品質が低下する。具体的には加工した孔の内径が小さくなりやすく、ドリルが貫通する出口部にバリも発生しやすくなる。さらに、ドリルの摩耗により、ボルト締結する金属材とＣＦＲＰなどの他の材質の構造材との間に隙間が生じ、これらの構造材間に浮きが生じたり、生じた隙間に加工屑が入ることがある。このような現象は重大欠陥と認識されている。このように、ドリルの刃の摩耗に起因して、加工孔に品質上の問題が生じる可能性が高い。このような状況において、航空機用のチタン合金材を用いた構造体の製造などでは、特に、高品質な孔あけ加工が求められており、上記したドリル孔あけ加工寿命や金属材と異種構造材との間に生じる浮きなどの問題を解決することが極めて重要になる。
【００１４】
特許文献２、７及び８に記載のように、孔あけ加工の難しい金属の加工性改良は、切削工具や切削加工方法の面から検討されているが、その効果は不十分である。また、本発明者らは、プリント配線基板用のエントリーシートによる加工性の改良も検討したが、その効果は十分ではない。
そこで、本発明の第二の課題は、金属の切削加工において、切削工具とは別のアプローチにより金属の加工性を向上させることを目指し、例えば、従来の金属の孔あけ加工に比べて、ドリルへの負荷を低減させることで、ドリルの摩耗を抑制し、ドリル孔あけ加工寿命の長寿命化を達成することができるエントリーシートを提供することにある。
【００１５】
また、ドリルを用いて金属の孔あけ加工を行う場合、回転するドリルと金属間で摩擦熱が生じ、局所的に加工孔周辺の温度が上昇する。従って、加工孔数が多い場合、加工孔数が増えていくにつれて、ドリル及び被加工材である金属に蓄熱されることになる。熱伝導率の低い金属の場合、熱放出が不十分なため、加工孔周辺の温度が上昇する。その際、金属の温度が上がると金属が軟化してしまうため、加工孔のドリルが貫通する出口部にバリが発生するようになる。また、金属の加工屑が、加工熱によってドリルに溶着してしまい、過剰な負荷がドリルにかかって加工装置が停止する場合もある。このように、孔あけ加工時の蓄熱に起因して、加工孔に品質上の問題が生じる可能性が高い。このような状況において、航空機用のチタン合金材を用いた構造体の製造などでは、特に、高品質な孔あけ加工が求められており、上記したバリに関する問題を解決することが極めて重要になる。
【００１６】
このような加工箇所及びドリルの蓄熱を防ぐために、従来、切削油などを使用した湿式加工が行われている。しかし、湿式加工の場合、切削加工終了時に洗浄工程が必要となる。さらに、油分が加工孔周辺や内部に残留していた場合、貫通孔で締結する際の締結具であるネジの劣化や締結部で緩みが生じる可能性があり、これらの不具合は致命的な事故に繋がる恐れがある。
【００１７】
特許文献２、７及び８に記載のように、孔あけ加工の難しい金属の加工性改良は、切削工具や切削加工方法の面から検討されてきてはいるが、その効果は不十分である。
そこで、本発明の第三の課題は、繊維強化複合材及び／又は金属の切削加工（例えば、ドリルによる孔あけ加工）において、加工孔周辺の蓄熱を抑制することで、従来の加工方法に比べて加工孔周辺にできるバリの量を低減できる切削加工方法を提供することである。また、その切削加工方法によって形成される高品質な貫通孔を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者らは、上記第一の課題を解決するべく、種々の検討を行った結果、繊維強化複合材（例えば、ＣＦＲＰ）を切削加工（例えば、孔あけ加工）する際、繊維強化複合材（例えば、ＣＦＲＰ）上の切削工具（例えば、ドリル）の進入面にエントリーシート（例えば、潤滑性を有する樹脂シート）を配置することにより、切削工具（例えば、ドリル）が繊維強化複合材（例えば、ＣＦＲＰ）に進入する際のスラスト荷重、トルク等の切削応力が低減されることで、切削工具（例えば、ドリル）に対する負荷が低減し、切削工具（例えば、ドリル）の摩耗が抑えられる。そのために、ドリル孔あけ加工の場合は、内径の均一で高品質な加工孔が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１９】
また、本発明者らは、上記第二の課題を解決すべく種々の検討を行った結果、金属を切削加工（例えば、孔あけ加工）する際、金属上の切削工具（例えば、ドリル）の進入面に配置する、エントリーシート（例えば、潤滑性を有する樹脂シートを含むエントリーシート）が、金属に対して切削工具（例えば、ドリル）が進入する際のスラスト荷重、トルク等の切削応力を低減させることで、切削工具（例えば、ドリル）に対する負荷を低減し、切削工具（例えば、ドリル）の摩耗を抑えることを見出した。最終的に、エントリーシート（例えば、樹脂シートを含むエントリーシート）が、切削加工（例えば、ドリル孔あけ加工）寿命を長寿命化させることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２０】
さらに、本発明者らは、上記第三の課題を解決するべく、種々の検討を行った結果、繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工（例えば、孔あけ加工）する際、ガスを用いて切削加工箇所及び／又は切削工具（例えば、ドリル）を冷却しながら切削加工することで、繊維強化複合材及び／又は金属と切削工具（例えば、ドリル）との摩擦熱で生じる熱を抑制でき、これにより、ドリル孔あけ加工の場合は、加工孔周辺にできるバリの量を低減でき、高品質な加工孔を提供できることを見出した。また、切削加工（例えば、ドリル孔あけ加工）の際、金属箔及び／又は樹脂シートを含むエントリーシートを併用することで、切削加工（例えば、ドリル孔あけ加工）寿命が長くなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２１】
すなわち本発明は以下のとおりである。
（１）
繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工する際に用いることを特徴とするエントリーシート。
（２）
樹脂シートを含む（１）に記載のエントリーシート。
（３）
前記樹脂シートが水溶性樹脂を含む（２）に記載のエントリーシート。
（４）
前記樹脂シートが非水溶性樹脂を含む（２）又は（３）に記載のエントリーシート。
（５）
前記樹脂シートが固体潤滑剤を含む（２）〜（４）のいずれかに記載のエントリーシート。
（６）
前記樹脂シートが２種類以上の樹脂組成物層を含む（２）〜（５）のいずれかに記載のエントリーシート。
（７）
前記樹脂シートの厚みが０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である（２）〜（６）のいずれかに記載のエントリーシート。
（８）
前記樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備える（２）〜（７）のいずれかに記載のエントリーシート。
（９）
前記金属箔と前記樹脂シートとの間に接着層が形成されている（８）に記載のエントリーシート。
（１０）
前記接着層が樹脂皮膜である（９）に記載のエントリーシート。
（１１）
繊維強化複合材及び／又は金属と接する面に粘着層が形成されている（１）〜（１０）のいずれかに記載のエントリーシート。
（１２）
前記切削加工される繊維強化複合材が炭素繊維強化プラスチックを含む（１）〜（１１）のいずれかに記載のエントリーシート。
（１３）
前記切削加工される金属がチタン合金を含む（１）〜（１２）のいずれかに記載のエントリーシート。
（１４）
前記切削加工される金属がアルミニウム合金を含む（１）〜（１３）のいずれかに記載のエントリーシート。
（１５）
前記切削加工される対象が、金属と繊維強化複合材とが接するように重ねあわされた材料である（１）〜（１４）のいずれかに記載のエントリーシート。
（１６）
金属を含む（１）〜（１５）のいずれかに記載のエントリーシート。
（１７）
ガス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繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工する際に用いる（１）〜（１６）のいずれかに記載のエントリーシート。
（１８）
（１）〜（１７）のいずれかに記載のエントリーシートを用いて繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工することを特徴とする切削加工方法。
（１９）
前記切削加工される繊維強化複合材及び／又は金属における切削工具進入面に前記エントリーシートを配置して切削加工を行う（１８）に記載の切削加工方法。
（２０）
前記切削加工が孔あけ加工である（１８）又は（１９）に記載の切削加工方法。
（２１）
前記エントリーシートがアルミニウム箔を含む（１８）〜（２０）のいずれかに記載の切削加工方法。
（２２）
前記切削加工が、３０℃以下のガス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行われる（１８）〜（２１）のいずれかに切削加工方法。
（２３）
前記切削加工に用いる切削工具が超硬合金からなるドリルである（１８）〜（２２）のいずれかに記載の切削加工方法。
（２４）
前記切削加工が繊維強化複合材及び／又は金属に貫通孔を形成する加工である（１８）〜（２３）のいずれかに記載の金属切削加工方法。
（２５）
前記切削加工が、ガス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行われ、
前記切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガス量が５〜３００Ｌ／ｍｉｎであり、該ガスを供給する装置のガスの出口面積が７ｍｍ2〜２０００ｍｍ2であり、且つ、該ガスを供給する装置のガス出口と前記加工箇所及び／又は切削工具との距離が１００ｍｍ〜５００ｍｍである（１８）〜（２４）のいずれかに記載の切削加工方法。
（２６）
前記切削加工が、ガス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行われ、
前記切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスに含まれる水分の量が２０ｇ／ｍ3以下である（１８）〜（２５）のいずれかに記載の切削加工方法。
（２７）
前記切削加工が、ガス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行われ、
前記切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスに含まれる油分が１０ｍｇ／ｍ3以下である（１８）〜（２６）のいずれかに記載の切削加工方法。
（２８）
前記切削加工される金属がチタン合金を含む（１８）〜（２７）のいずれかに記載の切削加工方法。
（２９）
前記切削加工される金属がアルミニウム合金を含む（１８）〜（２８）のいずれかに記載の切削加工方法。
（３０）
前記切削加工される対象が、金属と繊維強化複合材とが接するように重ねあわされた材料であり、繊維強化複合材が金属よりも切削工具進入側になるように配置して切削加工する（１８）〜（２９）のいずれかに記載の切削加工方法。
（３１）
（１８）〜（３０）のいずれかに記載の切削加工方法によって形成された貫通孔。
（３２）
（１８）〜（３０）のいずれかに記載の切削加工方法によって繊維強化複合材を切削加工する工程を含む繊維強化複合材の製造方法。
（３３）
（１８）〜（３０）のいずれかに記載の切削加工方法によって金属を切削加工する工程を含む金属の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
繊維強化複合材（例えば、ＣＦＲＰ）の切削加工において、本発明のエントリーシートを使用することで、切削工具（例えば、ドリル）への負荷を低減させ切削工具（例えば、ドリル）の摩耗を抑制し、ドリル孔あけ加工の場合は、加工した孔の内径が均一で高品質な加工孔を得ることができる。その結果、高品質で、生産性に優れる切削加工（例えば、ドリル孔あけ加工）が可能となる。
【００２３】
また、金属の切削加工において、本発明のエントリーシートを使用することで、切削工具（例えば、ドリル）への負荷を低減させ、切削工具（例えば、ドリル）の摩耗を抑制でき、切削加工（例えば、ドリル孔あけ加工）寿命の長寿命化を図ることができる。その結果、従来技術よりも生産性に優れる切削加工（例えば、ドリル孔あけ加工）が可能となる。
【００２４】
さらに、繊維強化複合材及び／又は金属の切削加工において、本発明の金属切削加工方法によれば、切削加工時に生じる加工箇所周辺の蓄熱を効果的に低減させることができるので、従来の加工方法に比べ、加工箇所周辺にできるバリの量が大幅に少ない高品質な加工を行うことができる。特に、ドリル孔あけ加工においては、従来技術よりも生産性と品質に優れるドリル孔あけ加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１−１】実施例１−１及び比較例１−１における孔の内径推移比較。
【図１−２】実施例１−１及び比較例１−１におけるスラスト力測定結果。
【図１−３】実施例１−１及び比較例１−１における切削トルク測定結果。
【図１−４】実施例１−１及び比較例１−１におけるスラスト力、切削トルク、ドリル摩耗量比較。
【図１−５】実施例１−２〜１−９及び比較例１−２〜１−６における孔の内壁粗さ（Ｒａ：算術平均粗さ）比較。
【図１−６】実施例１−２〜１−９及び比較例１−２〜１−６における孔の内壁粗さ（Ｒｚ：十点平均粗さ）比較。
【図１−７】実施例１−２〜１−９及び比較例１−２〜１−６におけるドリルの摩耗量比較。
【図２−１】実施例２−１〜２−９及び比較例２−１〜２−３で用いた新品ドリルの先端写真。
【図２−２】実施例２−１〜２−９における加工後のドリル先端写真。
【図２−３】比較例２−１〜２−３における加工後のドリル先端写真。
【図２−４】実施例２−１〜２−９及び比較例２−１〜２−３における加工後の新品ドリルに対する切れ刃残量。
【図３−１】実施例３−１〜３−４及び比較例３−１〜３−２におけるチタン合金板のドリル出口側の加工孔写真。
【図３−２】実施例３−１〜３−４及び比較例３−１〜３−２におけるチタン合金板のドリル出口側におけるバリの高さ。
【図３−３】実施例３−１〜３−４及び比較例３−１〜３−２で用いた新品ドリル、実施例３−２及び比較例３−１〜３−２における加工後のドリル先端写真。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態（以下「本実施の形態」とも記す。）について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されない。
【００２７】
本実施の形態のエントリーシートは、繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工する際に用いることを特徴とする。
本実施の第一の形態は、繊維強化複合材（例えば、炭素繊維強化プラスチック）を切削加工する際に用いるエントリーシートである。
【００２８】
本実施の第一の形態において、切削加工する材料である繊維強化複合材とは、２つの異なる素材を一体的に組み合わせて特性を高めた材料であり、マトリックス樹脂と強化繊維とによって組み合された構成の材料であれば特に限定されるものではない。
【００２９】
前記繊維強化複合材に用いられる強化繊維の種類、形態は特に限定されるものではない。例えば、強化繊維の種類としてガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等が好ましい。その中でも、強化繊維として炭素繊維を用いた炭素繊維強化プラスチックが特に好ましい。強化繊維の形態として、特に限定されないが、例えば、フィラメント、トウ、クロス、ブレード、チョップ、ミルドファイバー、フェルトマット、ペーパー、プリプレグ等が挙げられる。
【００３０】
前記繊維強化複合材に用いられるマトリックス樹脂として、樹脂成分は特に限定されるものではない。具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂やＡＢＳ（アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン）樹脂、ＰＡ（ポリアミド）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、メチルメタアクリレート樹脂、ポリエチレン、アクリル、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂が好ましい。さらに、繊維強化複合材のマトリックス樹脂中に、適宜、無機フィラーや有機フィラー等を配合してもよい。なお、前記繊維強化複合材において、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用い、強化繊維として炭素繊維を用いる複合材は、熱可塑性樹脂以外の樹脂を用いる複合材と区別するため、炭素繊維強化熱可塑性プラスチック（ＣＦＲＴＰ、Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）と称すこともあるが、本実施の形態では、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）に含まれるものとする。
【００３１】
本実施の第一の形態のエントリーシートは、樹脂シートを含むことが好ましい。
本実施の第一の形態のエントリーシートにおいて、樹脂シートを形成する成分は、水溶性樹脂でも非水溶性樹脂でもよく、特に限定されるものではない。
【００３２】
樹脂シートを形成する成分として、水溶性樹脂を用いる場合、該水溶性樹脂としては、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であれば、特に限定されるものではない。樹脂シートを形成する成分として、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し、さらに、樹脂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低減させる効果があり、また、切削加工後に加工孔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。水溶性樹脂の具体例としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンオキサイド、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、ポリアルキレングリコールのエステル類、ポリアルキレングリコールのエーテル類、ポリグリセリンモノステアレート類、ポリオキシエチレンプロピレン共重合体及びそれらの誘導体が挙げられ、これらのうち少なくとも１種を選択することができる。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であることが、より好ましい。
【００３３】
樹脂シートを形成する成分として、非水溶性樹脂を用いる場合、該非水溶性樹脂の種類は特に限定されるものではない。樹脂シートを形成する成分として、非水溶性樹脂を用いた場合、水溶性樹脂を用いた場合よりも、樹脂シートの表面硬度が高いため、例えば、ドリル孔あけ加工時のドリルの食い付き性が向上し、設計通りの位置に孔をあけることができ、さらに、樹脂シートの剛性が向上し、ハンドリング性が向上する。例えば、樹脂シート形成成分として、特に限定されないが、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及びそれらの共重合体やエポキシ樹脂、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などが例示される。
一方、樹脂シートを形成する成分のうち潤滑性向上成分として、特に限定されないが、例えば、変性ポリアミド、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、ポリエチレンワックス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；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。
【００３４】
樹脂シートを形成する成分は、セルロース誘導体を水溶性樹脂として用いてもよい。セルロース誘導体としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースが例示される。ヒドロキシエチルセルロースは、セルロース｛Ｈ−（Ｃ6Ｈ10Ｏ5）n−ＯＨ｝に含まれる水酸基の水素原子の少なくとも一部が、〔−（ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ）m−Ｈ〕により置換された化合物であり、水に対する溶解度は２５℃、１気圧において少なくとも０．０５ｇ／Ｌである（但しｎ、ｍは１以上の整数である。）。該セルロース誘導体は、例えばセルロースにエチレンオキサイドを付加させて得ることができる。
【００３５】
一方、カルボキシメチルセルロースは、セルロース｛Ｈ−（Ｃ6Ｈ10Ｏ5）n−ＯＨ｝に含まれる水酸基の水素原子の少なくとも一部が、カルボキシメチル基〔−ＣＨ2−ＣＯＯＨ〕により置換された化合物であり、水に対する溶解度が２５℃、１気圧において少なくとも０．０５ｇ／Ｌである（但しｎは１以上の整数である。）。また、該カルボキシメチル基中のカルボキシ基の一部がナトリウム塩であってもよい。該セルロース誘導体は、例えばセルロースに、クロロ酢酸を付加させて得ることができる。なお、本実施の形態でいう「セルロース」とは、多数のβ−グルコースがグリコシド結合によって結合した高分子化合物であって、セルロースのグルコース環における２位、３位、６位の炭素原子に結合している水酸基が無置換であるものを意味する。また、「セルロースに含まれる水酸基」とは、セルロースのグルコース環における２位、３位、６位の炭素原子に結合している水酸基を指す。
【００３６】
本実施の第一の形態で使用される樹脂シートには、必要に応じて添加剤を配合することができる。添加剤の種類としては、特に限定されることはないが、例えば、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、可塑剤、柔軟剤、熱安定化剤、着色剤などが挙げられる。
【００３７】
本実施の第一の形態において、樹脂シートを形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、上述した樹脂シートを形成する成分を、適宜融解させ、支持体に塗布、冷却、固化、又は溶媒に溶解もしくは分散させた液状として、塗布、乾燥、冷却、固化させて樹脂シートを形成し、その後、支持体を除去、剥離して樹脂シートとして製造する方法などが挙げられる。
【００３８】
前記液状の樹脂シート形成成分を支持体に塗布する方法としては、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、樹脂シート形成成分をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用し、適宜加熱溶融して混合し、ロール法やカーテンコート法などで、離型フィルム上に樹脂シートを形成する方法や、樹脂シート形成成分をロールやＴ−ダイ押出機等を使用し、予め所望の厚みの樹脂シートに形成する方法などが例示される。
【００３９】
本実施の第一の形態において、樹脂シートは、２種類以上の樹脂組成物層からなる複数層であることが好ましい。具体的には、複数層の各層において、潤滑効果が高い樹脂組成物からなる層と位置精度を向上させる樹脂組成物からなる層と、非水溶性樹脂などの樹脂組成物からなる剛性の高い層などとを適宜組み合わせることにより、本発明の目的をより有効かつ確実に達成することができるため、より好ましい。また、非水溶性樹脂などの樹脂組成物からなる剛性の高い層を設けることで、本実施の第一の形態のエントリーシートのハンドリング性が向上する点でも、より好ましい。
【００４０】
本実施の第一の形態において、樹脂シートを複数層に形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、予め作製した層のすく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。
【００４１】
本実施の第一の形態エントリーシートは、金属を含むことが好ましく、該金属は金属箔であることがより好ましい。
本実施の第一の形態エントリーシートは、樹脂シート及び金属箔を含む場合、該樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えることが好ましい。
本実施の第一の形態のエントリーシートは、このように樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えた複数層からなる場合、剛性が高まり、ハンドリング性が向上する。さらに、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、金属箔がドリルの直進性を保持することによって、ドリルの求芯性が向上し、設計通りの位置に孔をあけることができる。さらに、被切削加工材と樹脂シートとの間に金属箔があることで、熱溶融した樹脂シート形成成分が加工孔の上部及び内部に固着することを防ぐ役割を果たす。
【００４２】
本実施の第一の形態で使用される金属箔の厚さは好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．３ｍｍである。金属箔の厚さが０．０５ｍｍ以上では、製造時や孔あけ加工時のハンドリング性が向上する傾向にある。一方、金属箔の厚さが０．５ｍｍ以下であると、切削加工時に発生する切削屑の排出が容易になる。
また、金属箔の金属種としてはアルミニウムが好ましく、アルミニウム箔の材質としては、純度９５％以上のアルミニウムが好ましい。具体的には、特に限定されないが、例えば、ＪＩＳ−Ｈ４１６０に規定される、５０５２、３００４、３００３、１Ｎ３０、１Ｎ９９、１０５０、１０７０、１０８５、１１００、８０２１などが例示される。金属箔に高純度のアルミニウム箔を使うことで、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、アルミニウム箔に含まれる不純物によるドリルの欠けや局所的な摩耗などを低減させ、ドリルへの切削負荷を低減することができる。
【００４３】
本実施の第一の形態のエントリーシートは、樹脂シート及び金属箔を含む場合、前記金属箔と前記樹脂シートとの間に接着層が形成されていることが好ましい。前記接着層が樹脂皮膜であることがより好ましい。
本実施の第一の形態において、樹脂シート及び金属箔を含む複数層を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、金属箔のすくなくとも片面に樹脂シートを直接形成する方法や、予め作製した樹脂シートと金属箔とを、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。その際に、支持体として予め接着層を形成した金属箔を用いることで、樹脂シートと金属箔とを積層一体化させる方法などが挙げられる。
【００４４】
樹脂シートと金属箔を積層一体化させるための予め接着層を形成する金属箔について、厚み０．００１〜０．５ｍｍの樹脂皮膜が形成されている金属箔を使用すると、金属箔と樹脂シートとの密着性を上げられる点から好ましい。樹脂皮膜に使用される樹脂は特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、これらを併用してもよい。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。好適には、エポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂が挙げられる。また、本実施の第一の形態で用いる金属箔としては、市販の金属箔に予め樹脂被膜を公知の方法でコーティングしたものを用いてもよい。
【００４５】
本実施の第一の形態のエントリーシートと被切削加工材（例えば、ＣＦＲＰ）とを密着させるために、本実施の第一の形態のエントリーシートにおいて、被切削加工材（例えば、ＣＦＲＰ）と接する樹脂シート表面或いは金属箔表面に粘着性を有する層（粘着層）を形成することが好ましい。該粘着層の成分は、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、これらを併用してもよい。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。その中でも、被切削加工材（例えば、ＣＦＲＰ）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、アクリル系粘着剤がより好ましい。さらに、アクリル系粘着剤の中でも、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）が好適に用いられる。アクリル系粘着剤は、ポリ（メタ）アクリル酸エステルとタッキファイヤーとを主成分とする組成物である。さらに、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添加することができる。
【００４６】
前記粘着層をエントリーシート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、予め所望の厚みの粘着層を形成する方法などが例示される。該粘着層の厚みは、特に限定されるものではなく、被切削加工材（例えば、ＣＦＲＰ）の曲率や樹脂シート及びエントリーシートの構成により最適な厚みを、適宜、選択できる。
【００４７】
本実施の第一の形態のエントリーシートを使用する際、被切削加工材（例えば、ＣＦＲＰ）が平面であるとは限らず、曲面の場合もある。そのため、本実施の第一の形態のエントリーシートには曲面追従性が求められる場合もある。本実施の第一の形態のエントリーシートは、曲面追従性を付与させるために、例えば、樹脂シートを形成する樹脂組成物中に可塑剤や柔軟剤を配合することが好ましい。該可塑剤、柔軟剤の具体例としては、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、トリメット酸エステル、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好ましい。該可塑剤、柔軟剤を配合することにより、被切削加工材（例えば、ＣＦＲＰ）曲面にエントリーシートを配置した際に、例えば、樹脂シートへの応力や歪みが軽減されることで、樹脂シートの割れを抑制することができる。
【００４８】
本実施の第一の形態のエントリーシートは、例えば、ＣＦＲＰの孔あけ、切削、切断などの切削加工において使用されるもので、切削加工する工具及び方法については、特に限定されるものではない。具体的には、ドリル、ルータ、フライス、エンドミル、サイドカッターなどで貫通孔、非貫通孔を形成する孔あけ加工や、ルータ、パイプカッター、エンドミル、メタルソーなどで、ＣＦＲＰを切断する加工などが挙げられる。また、切削工具の刃先に、硬度を高めて摩耗を抑制するために、チタンやダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボンなどのコーティング膜を形成していても、差し支えない。
【００４９】
本実施の第一の形態において、切削加工の対象は、繊維強化複合材（例えば、ＣＦＲＰ）を意図しているが、繊維強化複合材（例えば、ＣＦＲＰ）に限定されるものではない。本実施の第一の形態において、エントリーシートは、チタン合金などの難削金属の切削加工にも適用できる。さらに、前記切削加工される対象は、金属と繊維強化複合材とが接するように重ねあわされた材料であることが好ましい。本実施の第一の形態において、以下の理由から、例えば、ＣＦＲＰとチタン合金とを重ねた材料を共孔あけしても差し支えない。ＣＦＲＰとチタン合金との最適な孔あけ条件は大きく異なる。ＣＦＲＰの孔あけは、高速回転で低速送り量が適している。一方、チタン合金では、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルの温度上昇を抑え、ドリルの刃の摩耗を抑制するため、低速回転で高速送り量が適している。特に、熱に弱いダイヤモンドコートドリルにおいて、このような孔あけ条件が必要になる。相反する孔あけ条件に対して、実際の加工現場では、ＣＦＲＰとチタン合金との境で孔あけ条件を変えたり、中庸をとった同一条件で孔あけ加工している。あるいは、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルの温度上昇を防ぐため、航空機用途のチタン合金の孔あけ加工時に、冷風をかけながら、集塵機で集塵する取り組みも行われている。しかしながら、本実施の第一の形態のエントリーシートを用いることで、摩擦熱で発熱しやすいチタン合金の孔あけ条件の制約を大きく緩和できる副次効果がある。さらに、チタン合金に限らず、ＣＦＲＰとアルミ合金とを重ねた物を共孔あけすることもできる。さらにまた、チタン合金やアルミ合金単独での孔あけ、切削、切断などの切削加工に用いてもよい。
【００５０】
本発明者らは、繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工する際に、樹脂シートを含むエントリーシートを用いることで、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルの溝表面を含めドリル表面と加工孔内との潤滑性がいずれも高まり、ドリルの刃が切削する炭素繊維や難削金属中の難削粒子の排出を容易化して、ドリルの刃との擦過頻度と度合いを軽減するため、ドリルの刃の摩耗が低減されると考えている。例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、難削粒子とドリルの刃とが擦過すると、アブレシブ摩耗がおきるため、これを減らすことは、ドリルの刃の摩耗低減につながる。なお、この作用原理は、切削工具全般に通じる。このため、特に、航空機用途などの高強度なＣＦＲＰの切削加工において、本実施の第一の形態のエントリーシートは、顕著な効果を発現する。なぜなら、前述のとおり、例えば、航空機用途などのＣＦＲＰのドリル孔あけ加工では、ＣＦＲＰの炭素繊維が密に存在するため、炭素繊維の切削量が格段に増えることになり、ドリルの刃が摩耗しやすい。したがって、航空機用途などのＣＦＲＰのドリル孔あけ加工において、ドリルの刃の摩耗低減に寄与する本実施の第一の形態のエントリーシートは、いままでにない有効な解決手段になる。さらに、ＵＤ材のドリル孔あけ加工の場合には、４５°と２２５°とではドリルの刃は炭素繊維の束に食い込み抉る角度で進入するため、４５°と２２５°との近傍では、孔の内壁に繊維座屈部が発生しやすい。本実施の第一の形態のエントリーシートは、潤滑性向上剤を含む場合、潤滑性に優れるので、繊維座屈を抑制し、さらに、摩擦熱による温度上昇をも抑制するので、マトリクス樹脂がガラス転移点（温度）あるいは軟化点に到達しにくくなり、炭素繊維の堅く束ねた状態を維持することができ、繊維座屈を抑制する。このため、本実施の第一の形態のエントリーシートは、ＵＤ材の切削加工の場合にも、格段の効果を発現する。
【００５１】
本実施の第一の形態のエントリーシートにおいて、樹脂シートを含有させる場合、該樹脂シートの厚みは、例えば、ＣＦＲＰの切削加工の際の切断、切削方法、面積、体積や孔あけ加工する際に使用するドリル径やＣＦＲＰの構成、厚みなどによって適宜選択される。前記樹脂シートの厚みは、０．１〜２０ｍｍの範囲であることが好ましく、０．２〜１０ｍｍの範囲がより好ましく、さらに好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲である。前記樹脂シートの厚みが、０．１ｍｍ以上であると、十分な切削応力低減が得られ、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルへの負荷が小さくなりドリル折損を抑制することができる。一方、前記樹脂シートの厚みが２０ｍｍ以下であると、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルへの樹脂シートの巻き付きが減少し、樹脂シートにおける亀裂発生を抑制することができる。特に、樹脂量が適量である場合、樹脂が切削粉のバインダーとなることを抑制でき、切削粉が加工孔にとどまることを低減できるため、孔内部の凹凸が拡大することを抑制できる。つまり、樹脂シートの組成と厚みとを適正化することで、潤滑性を向上させることができ、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリル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、樹脂シートの総厚み適宜制御することが好ましく、薄い樹脂シートを複数枚重ねて使用することも可能である。
【００５２】
本実施の第一の形態のエントリーシートを構成する樹脂シート層、金属箔、接着層、粘着層などの各層の厚みは、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）を用いてエントリーシートをエントリーシート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、エントリーシートを構成する各層の厚みを測定する。その際、１視野に対して、５箇所の厚みを測定し、その平均値を各層の厚みとする。
【００５３】
本実施の第一の形態のエントリーシートを用いたドリル孔あけ加工は、ＣＦＲＰをドリル孔あけ加工する際に、ＣＦＲＰの孔あけ加工する最上面に、該エントリーシートの樹脂シートがドリル進入面になるように配置し、エントリーシートの樹脂シートの面から、ドリル孔あけ加工を行うことが好ましい。
【００５４】
本実施の第二の形態は、金属を切削加工する際に用いるエントリーシートである。本実施の第二の形態のエントリーシートは、樹脂シートを含むことが好ましい。
【００５５】
本実施の第二の形態のエントリーシートを用いることができる、切削加工対象の金属は、一般的に構造材として用いられている金属であれば特に限定されるものではない。そのような金属として、特に限定されないが、例えば、航空機の機体構造用材料に用いられる金属材料が挙げられる。その中で、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金、低合金鋼、ステンレス鋼、耐熱合金のような、強度の高い金属が、本実施の第二の形態のエントリーシートを用いる切削加工対象の金属として好ましい。これは、強度の高い金属ほど、切削工具の寿命延長効果が顕著となるからである。切削加工対象の金属は、１種単独でもよく、２種以上組み合わせてもよい。また、上記した金属の中で、チタン合金が切削対象の金属として特に好ましい。これは、チタン合金は、アルミニウム合金に比べて引っ張り強さは２倍も強く、耐食、耐熱性も優れた材料であるが、硬度が高い難削材のため、従来技術では、切削加工条件や切削工具の形状を特殊なものとする必要があるが、本実施の第二の形態のエントリーシートを用いると、切削加工条件や切削工具の形状を特殊なものとしなくてもよく、切削工具の寿命もより長くできるからである。なお、本実施の形態において、切削加工対象の金属は、繊維強化複合材等の異種構造材を含んでいてもよい。
【００５６】
本実施の第二の形態のエントリーシートを用いることができる切削加工方法は特に限定されるものではなく、例えば、貫通孔、非貫通孔を形成する孔あけ、切削、切断などが挙げられる。また、切削加工の際に使用できる切削工具の種類も特に限定されるものではなく、例えば、ドリル、ルータ、フライス、エンドミル、サイドカッターなどが挙げられる。また、これらの切削工具は、一般的な材質の切削工具であっても、硬度を高めて摩耗を抑制する目的で切削工具の刃先に、チタンやダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボンなどのコーティング膜を形成した特殊な切削工具であってもよい。これは、本実施の形態のエントリーシートが、一般的な材質の切削工具を用いた加工、切削工具の刃先にチタンやダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボンなどのコーティング膜を形成した特殊な切削工具を用いた加工のいずれの加工においても、切削工具の加工寿命を延長させることができるからである。特に、切削工具の刃先にチタンやダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボンなどのコーティング膜を形成した特殊な切削工具を用いた加工が、加工寿命の延長効果が著しいので、このような工具を用いる加工に、本実施の第二の形態のエントリーシートを用いるのが好適である。
【００５７】
本実施の第二の形態のエントリーシートを用いることができる孔あけ加工に使用するドリルは、一般的に使用されるものであれば、ドリルの径、材質、形状及び表面被膜の有無について、特に限定されるものではない。例えば、ドリルの径は１ｍｍφ以上１０ｍｍφ以下であることが好ましく、航空機用基材の孔あけ加工に多く用いられている２ｍｍφ以上７ｍｍφ以下であることがより好ましい。また、ドリルの材質としては、硬質の金属炭化物の粉末を焼結して作られる超硬合金であることが好ましい。このような超硬合金としては、特に限定されないが、例えば、炭化タングステンと結合剤であるコバルトとを混合して焼結した金属が挙げられる。このような超硬合金には、使用目的に応じて材料特性をさらに向上させるため、炭化チタンや炭化タンタルなどが添加されることもある。一方、ドリルの形状は、孔あけ加工の条件や被加工材の種類や形状などにより、適宜選択できる。ドリルの形状としては、特に限定されないが、例えば、ドリルの先端角、溝のねじれ角、切れ刃の数などが挙げられる。ドリルの表面被膜は、孔あけ加工の条件や被加工材の種類や形状などにより、適宜選択することができる。好ましい表面被膜の種類としては、ダイヤモンドコート、ダイヤモンドライクコート、セラミックスコートなどが挙げられる。
【００５８】
本実施の第二の形態のエントリーシートについて、以下に詳しく説明する。本実施の第二の形態のエントリーシートの製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂組成物を適宜融解させて液状にしたのち、支持体に塗布、冷却、固化させて樹脂組成物層（樹脂シート）を形成し、その後、支持体を除去又は剥離して、樹脂シートを含むエントリーシートを製造する方法が挙げられる。また、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散させて液状にしたのち、支持体に塗布、乾燥、冷却、固化させて、樹脂組成物層を形成し、その後、支持体を除去又は剥離して、樹脂シートを含むエントリーシートを製造する方法も挙げられる。その際、支持体は、特に限定されるものではなく、例えば、金属箔やフィルム、金属ロールなどを適宜用いることができる。液状の樹脂組成物層を支持体上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。例えば、樹脂組成物をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用して、適宜加熱溶融して混合し、ロール法やカーテンコート法などで、支持体上に樹脂組成物層（樹脂シート）を形成する方法が挙げられる。また、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散し、バーコーターやグラビアロール、ダイなどを用いて塗布するコーティング法などで、支持体上に樹脂組成物層（樹脂シート）を形成する方法も挙げられる。一方、前記した支持体上に樹脂組成物層（樹脂シート）を形成する方法以外に、樹脂組成物をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用して、適宜加熱溶融して混合し、ロールやＴ−ダイ押出機等を使用し、支持体を使用しないで、所望の厚みの樹脂組成物層に形成して樹脂シートとする方法なども使用できる。
【００５９】
樹脂シートを形成する樹脂組成物の成分としては、一般的に水溶性樹脂や非水溶性樹脂が用いられるが、本実施の第二の形態のエントリーシートにおいても、樹脂シートを含む場合、水溶性樹脂や非水溶性樹脂を、樹脂シートを形成する樹脂組成物の成分として使用することができる。これらの樹脂は、潤滑性向上成分として加工時の潤滑性を向上させる役割や、樹脂シート形成成分として加工性を向上させる役割がある。なかでも、水溶性樹脂は、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を向上させる効果がある。また、水溶性樹脂を樹脂組成物の成分とした樹脂シートは、その表面硬度が適度な柔らかさであるため、切削工具の加工負荷を低減させる効果もある。さらに、切削加工後に加工孔に付着した樹脂成分を容易に除去することも可能である。一方、非水溶性樹脂を樹脂組成物の成分として用いた樹脂シートは、水溶性樹脂を用いた樹脂シートよりも、樹脂シートの表面硬度が硬いため、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルの食い付き性が良く、設計通りの位置に孔をあけられる特徴がある。また、樹脂シートの剛性が高いため、ハンドリング性にも優れる。
【００６０】
本実施の第二の形態のエントリーシートにおいて、樹脂シートの樹脂組成物の成分として好ましい水溶性樹脂のひとつのカテゴリーは、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である。このような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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンオキサイド、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、ポリアルキレングリコール類、ポリアルキレングリコールのエステル類、ポリアルキレングリコールのエーテル類、ポリグリセリンモノステアレート類、ポリオキシエチレンプロピレン共重合体及びそれらの誘導体が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種以上を選択して用いることができる。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、樹脂組成物の成分としてより好ましい。
【００６１】
本実施の第二の形態のエントリーシートにおいて、樹脂シートを形成する樹脂組成物の成分として好ましい水溶性樹脂のもうひとつのカテゴリーは、セルロース誘導体である。なお、本実施の第二の形態において、「セルロース」とは、多数のβ−グルコースがグリコシド結合によって結合した高分子化合物であって、セルロースのグルコース環における２位、３位、６位の炭素原子に結合している水酸基が無置換であるものを意味する。また、「セルロースに含まれる水酸基」とは、セルロースのグルコース環における２位、３位、６位の炭素原子に結合している水酸基を指す。前記したセルロース誘導体としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースが挙げられる。一般的に、ヒドロキシエチルセルロースは、セルロース｛Ｈ−（Ｃ6Ｈ10Ｏ5）n−ＯＨ｝に含まれる水酸基の水素原子の少なくとも一部が、〔−（ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ）m−Ｈ〕により置換された化合物（但しｎ、ｍは１以上の整数）であり、その水に対する溶解度は、２５℃、１気圧において少なくとも０．０５ｇ／Ｌである。このようなヒドロキシエチルセルロースは、例えば、セルロースにエチレンオキサイドを付加させて合成される。
【００６２】
一方、カルボキシメチルセルロースは、セルロース｛Ｈ−（Ｃ6Ｈ10Ｏ5）n−ＯＨ｝に含まれる水酸基の水素原子の少なくとも一部が、カルボキシメチル基〔−ＣＨ2−ＣＯＯＨ〕により置換された化合物（但しｎは１以上の整数）であり、その水に対する溶解度は、２５℃、１気圧において少なくとも０．０５ｇ／Ｌである。また、前記カルボキシメチル基中のカルボキシ基の一部がナトリウム塩であってもよい。カルボキシメチルセルロースは、例えばセルロースに、クロロ酢酸を付加させて得ることができる。
【００６３】
本実施の第二の形態のエントリーシートにおいて、樹脂シートを含める場合、樹脂シートを形成する樹脂組成物の成分として用いることができる非水溶性樹脂は、特に限定されるものではない。本実施の第二の形態において、非水溶性樹脂は、樹脂シート形成成分、潤滑性向上成分などとして用いられる。樹脂シート形成成分として用いられる好ましい非水溶性樹脂としては、特に限定されないが、例えばウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂及びそれらの共重合体やフェノール樹脂、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、エポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂を挙げることができる。また、これらのうち少なくとも１種を選択して樹脂シート形成成分として使用できる。一方、潤滑性向上成分として用いられる好ましい非水溶性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、変性ポリアミド、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、ポリエチレンワックスなどで例示される脂肪族炭化水素系化合物；オレインアルコールなどで例示される高級脂肪族アルコール；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を挙げることができる。これらのうち、少なくとも１種を選択して潤滑性向上成分として使用できる。さらに、本実施の第二の形態のエントリーシートにおいては、樹脂シート形成成分と潤滑性向上成分とを併用することもできる。
【００６４】
本実施の第二の形態のエントリーシートにおいて、樹脂シートを含める場合、樹脂シートの厚みは、切削加工対象となる金属の種類や厚み、切削加工に用いる切削工具の種類や切削方法、孔あけ加工する際に使用するドリル径などを考慮して、適宜選択される。樹脂シートの厚みは、好ましくは０．１〜２０ｍｍの範囲であり、より好ましくは０．２〜１０ｍｍの範囲であり、さらに好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲である。前記樹脂シートの厚みが、０．１ｍｍ以上であると十分な切削応力低減が得られ、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルへの負荷が小さくなり、ドリル折損を抑制することができる。一方、前記樹脂シートの厚みが２０ｍｍ以下であると、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルへの樹脂組成物の巻き付きが減少し、樹脂シートにおける亀裂発生を抑制することができる。特に、目的とする切削加工において、樹脂シートの厚みを適正化すると、樹脂組成物が切削粉のバインダーの役割をすることを抑制でき、切削粉が加工箇所にとどまることを低減できるため、加工箇所周辺の温度上昇を抑制でき、切削加工対象である金属の溶着を抑制することができる。即ち、切削加工対象や切削方法に応じて、樹脂シートの構成や樹脂組成物の成分、樹脂シートの厚みを適正化することで、潤滑性と、加工溝を通じた切削粉の排出を最適化できる。以上のように、本実施の形態においては、樹脂シートの総厚みを適宜制御することが好ましく、薄い樹脂シートを複数枚重ねて使用することもできる。
【００６５】
本実施の第二の形態のエントリーシートにおいて、樹脂シートを含める場合、樹脂シートは、単層の樹脂組成物層からなる構造であっても、複数層の樹脂組成物層からなる構造であってもよいが、特性及び作業性向上の理由から、２種類以上の樹脂組成物層を積層させた層状構造を含むことが好ましい。このような本実施の第二の形態のエントリーシートにおいて、樹脂組成物層の組み合わせは、特に限定されないが、切削加工時の潤滑性を向上させる役割がある水溶性樹脂や潤滑性向上成分としての非水溶性樹脂からなる樹脂組成層と、位置精度を向上させる役割や剛性を向上させる役割がある樹脂シート成分としての非水溶性樹脂からなる樹脂組成物層とを、適宜組み合わせることが、高い加工精度、長い加工寿命、良好なハンドリング性の点で、好ましい。
【００６６】
本実施の第二の形態のエントリーシートにおいて、複数の樹脂組成物層を積層させた層状構造を含む樹脂シートを製造する方法は、特に限定されないが、例えば、予め作製した単層又は複数層の樹脂組成物層からなる樹脂シートの少なくとも片面に、さらに樹脂組成物層を直接形成する方法が挙げられる。樹脂シートの片面に樹脂組成物層を形成する方法は特に限定されるものではなく、例えば、樹脂組成物を適宜融解させて液状にしたのち、支持体としての樹脂シート上に、液状にした樹脂組成物を塗布、冷却、固化させて樹脂組成物層を形成する方法が挙げられる。また、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散させて液状にしたのち、支持体としての樹脂シート上に、液状にした樹脂組成物を塗布、乾燥、冷却、固化させて、樹脂組成物層を形成する方法も挙げられる。液状の樹脂組成物層を支持体としての樹脂シート上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。例えば、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散し、バーコーターやグラビアロール、ダイなどを用いて塗布するコーティング法などで樹脂組成物層を形成する方法や、樹脂組成物をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用して、適宜加熱溶融して混合し、ロール法やカーテンコート法などで樹脂組成物層を形成する方法が挙げられる。
【００６７】
複数の樹脂組成物層を積層させた層状構造を含む樹脂シートを製造する別の方法として、単層又は複数層の樹脂組成物層からなる樹脂シートを、複数枚重ねて、樹脂を用いて貼り合わせる方法や熱によるラミネート法で貼り合わせる方法なども使用できる。樹脂を用いて貼り合わせる方法や熱によるラミネート法は、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。
【００６８】
本実施の第二の形態のエントリーシートにおいて、樹脂シートを含める場合、樹脂シートは、必要に応じて添加剤を配合することができる。添加剤の種類は、特に限定されないが、例えば、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、可塑剤、柔軟剤、熱安定化剤、着色剤を使用できる。
【００６９】
この中で、固体潤滑剤は、エントリーシートの潤滑性を向上させ、切削工具の加工寿命を延ばす効果があるので、本実施の第二の形態のエントリーシートにおいて、樹脂シートは固体潤滑剤を含むことが好ましい。固体潤滑剤の種類は、潤滑性を有する固体であれば、特に限定されるものではない。例えば、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、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどが好ましい。その中で、黒鉛が適度な硬度を有するので好ましく、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、鱗辺状黒鉛を好適に用いることができる。なかでも、鱗片状黒鉛は、その形状や粒径により効果的に摩耗低減の向上を図ることができるので特に好ましい。これらの黒鉛は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。
【００７０】
本実施の第二の形態のエントリーシートにおいて、固体潤滑剤を樹脂組成物と組み合わせて使用する効果は、次のように説明できる。例えば、ドリル孔あけ加工において、樹脂組成物及び固体潤滑剤は、ドリルの表面や溝、及び被切削加工材の加工孔の側面に付着することで潤滑性を示す。その際、固体潤滑剤は、樹脂組成物に比べて、温度変化に伴う、体積及び硬度の変化が小さいため、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリル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、固体潤滑剤は、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルと被切削加工材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、ドリルの磨耗を抑制する効果がある。
【００７１】
本実施の第二の形態のエントリーシートに用いることができる固体潤滑剤の中で黒鉛が好ましい理由について述べる。前記した固体潤滑剤の硬度が小さいと、ベアリング効果に乏しく、潤滑性が低下してしまうことがある。一方、固体潤滑剤の硬度が大きいと、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリル先端の摩耗促進やドリル先端の欠けなどの問題が生じる可能性がある。このため、固体潤滑剤としては、適度な硬度を有する黒鉛が好ましい。
【００７２】
固体潤滑剤の使用量は、樹脂組成物１００重量部に対して、合計で５重量部〜２００重量部用いるのが好ましく、１０重量部〜１００重量部用いるのがより好ましく、２０重量部〜１００重量部用いるのが特に好ましい。固体潤滑剤の使用量が５重量部以上の場合、固体潤滑剤による潤滑効果が十分に発揮される。一方、固体潤滑剤の使用量が２００重量部以下の場合は、経済的合理性があり、製造上有利である。
【００７３】
本実施の第二の形態のエントリーシートを使用する際、被切削加工材である金属は平面とは限らず、曲面の場合もある。そのため、本実施の第二の形態のエントリーシートには曲面追従性（柔軟性）が求められる場合もある。本実施の第二の形態のエントリーシートは、曲面追従性を付与する目的で、例えば、樹脂シートを形成する樹脂組成物中に必要に応じて可塑剤や柔軟剤を配合することが好ましい。可塑剤や柔軟剤としては、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、トリメット酸エステル、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好ましい。これらの可塑剤、柔軟剤を配合することにより、金属曲面にエントリーシートを配置した際、樹脂シートへの応力や歪みが軽減され、樹脂シートの割れを抑制することができる。
【００７４】
本実施の第二の形態エントリーシートは、金属を含むことが好ましく、該金属は金属箔であることがより好ましい。
本実施の第二の形態のエントリーシートは、樹脂シート及び金属箔を含む場合、樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えることがより好ましい。これは、樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えたエントリーシートを用いると、金属箔の剛性によって、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルの求芯性が向上し、設計通りの位置に孔をあけることができるからである。また、切削加工対象である金属と樹脂シートとの間に金属箔を配置することで、熱溶融した樹脂シートを形成する樹脂組成物が加工孔の上部及び内部に固着することを防ぐ効果もある。なかでも、樹脂シートの両面に金属箔を備えた３層構造のエントリーシートが、樹脂シートの潤滑性を十分に発揮することができるので、特に好ましい。例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルの進入面の最表層に金属箔が配置されていると、金属を切削加工する際、金属の切り屑がドリルに巻き付き、回転する切り屑により、樹脂シートが抉られることを抑制できる。その結果、潤滑性を十分に発揮でき、ドリルの摩耗低減効果が向上する。
【００７５】
本実施の第二の形態のエントリーシートに使用できる金属箔の厚さは、特に限定されないが、０．０５〜０．５ｍｍが好ましく、０．０５〜０．３ｍｍがより好ましい。金属箔の厚さが０．０５ｍｍ以上の場合、エントリーシート製造時や孔あけ加工時のハンドリング性が向上する傾向にある。一方、金属箔の厚さが０．５ｍｍ以下であると、切削加工時に発生する切削屑の排出が容易になる。
【００７６】
本実施の第二の形態のエントリーシートに使用できる金属箔の種類は、特に限定されないが、アルミニウム箔が好ましい。これは、金属箔としてアルミニウム箔を用いた場合、アルミニウム箔は被切削加工材である金属と比較して、適度な柔らかさを有するため、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、回転してドリルが侵入してくる際に、ドリルの芯ブレを抑制する効果があり、その結果、設定座標に対して正確な孔をあけることができるからである。また、回転したドリルの芯ブレを抑制することにより、ドリルの移動距離や被切削加工材との接触面積が小さくなることで、ドリルの摩耗を低減する効果もある。
【００７７】
金属箔としてアルミニウム箔を用いる場合のアルミニウム純度は特に限定されないが、純度９５％以上であることが好ましい。これは、金属箔に高純度のアルミニウム箔を使うことで、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、アルミニウム箔に含まれる不純物によるドリルの欠けや局所的な摩耗などを低減させ、ドリルへの切削負荷を低減できるからである。このようなアルミニウム箔としては、特に限定されないが、例えば、ＪＩＳ−Ｈ４１６０に規定される、５０５２、３００４、３００３、１Ｎ３０、１Ｎ９９、１０５０、１０７０、１０８５、１１００、８０２１などが挙げられる。
【００７８】
本実施の第二の形態において、樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えるエントリーシートを作製する方法は、特に限定されないが、例えば、金属箔の少なくとも片面に単層又は複数層の樹脂組成物層を直接形成する方法や、予め作製した樹脂シートと金属箔とを熱によるラミネート法などで貼り合わせる方法が挙げられる。金属箔の少なくとも片面に単層又は複数層の樹脂組成物層を直接形成する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂組成物を適宜融解させて液状にしたのち、支持体としての金属箔上に、液状にした樹脂組成物を１回又は複数回、塗布、冷却、固化させて単層又は複数層の樹脂組成物層を形成する方法が挙げられる。また、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散させて液状にしたのち、支持体としての金属箔上に、液状にした樹脂組成物を１回又は複数回、塗布、乾燥、冷却、固化させて、単層又は複数層の樹脂組成物層を形成する方法も挙げられる。液状の樹脂組成物層を支持体としての金属箔上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。例えば、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散し、バーコーターやグラビアロール、ダイなどを用いて塗布するコーティング法などで樹脂組成物層を形成する方法や、樹脂組成物をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用して、適宜加熱溶融して混合し、ロール法やカーテンコート法などで樹脂組成物層を形成する方法が挙げられる。一方、樹脂シートと金属箔とを熱によるラミネート法で貼り合わせる方法としては、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。
【００７９】
本実施の第二の形態のエントリーシートを作製する際、金属箔と樹脂シートとの間に接着層を形成してもよい。本実施の第二の形態のエントリーシートは、金属箔と樹脂シートとの間に接着層を形成するのが、金属箔と樹脂シートとの密着性を良くすることができるので好ましい。なお、本明細書では、金属箔と樹脂シートとの密着性を良くするために用いる化合物の層を接着層と定義する。接着層に使用できる樹脂は特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることができる。また、これらを併用してもよい。好ましい熱可塑性樹脂としてはウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂及びそれらの共重合体が挙げられる。また、好ましい熱硬化性樹脂としては、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、シアネート樹脂が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂がより好ましい。接着層の厚みとしては、０．００１〜０．５ｍｍが好ましい。これは、金属箔と樹脂シートとの密着性を良くするのに、この範囲で十分な接着効果が得られるからである。また、接着層を形成する方法も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。例えば、上記した樹脂を溶媒に溶解もしくは分散し、バーコーターやグラビアロール、ダイなどを用いて塗布するコーティング法などで接着層を形成する方法や、上記した樹脂をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用して、適宜加熱溶融して混合し、ロール法やカーテンコート法などで接着層を形成する方法が挙げられる。また、本実施の第二の形態に用いる金属箔として、金属箔に接着層がコーティングされた市販品を用いても差し支えない。
【００８０】
本実施の第二の形態のエントリーシートを用いた切削加工方法において、エントリーシートと被切削加工材である金属とを密着させる方法は特に限定されず、例えば、エントリーシートと被切削加工材である金属とを、クリップや治具で物理的に固定する方法、被切削加工材である金属と接する樹脂シート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）を形成したエントリーシートを用いる方法が挙げられる。なお、本明細書では、被切削加工材の金属とエントリーシート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。なかでも、被切削加工材である金属と接する樹脂シート表面又は金属箔表面に粘着層を形成したエントリーシートを用いるのが、治具などによる固定の必要がないので、好ましい。従って、本実施の第二の形態のエントリーシートは、被切削加工材である金属と接する樹脂シート表面又は金属箔表面に粘着層を形成したものが好ましい。粘着層の成分は特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることができる。また、これらを併用してもよい。好ましい熱可塑性樹脂としてはウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂及びそれらの共重合体が挙げられる。好ましい熱硬化性樹脂としては、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、シアネート樹脂が挙げられる。なかでも、被切削加工材である金属への糊残りがなく、常温にて容易に粘着できる特性があることから、アクリル系粘着剤がより好ましい。さらに、アクリル系粘着剤の中でも、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）が特に好ましい。ここで、本明細書におけるアクリル系粘着剤は、特に断りのない限り、ポリ（メタ）アクリル酸エステルとタッキファイヤーを主成分とする組成物のことを指す。さらに、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添加することもできる。
【００８１】
粘着層をエントリーシート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。例えば、ロール法やカーテンコート法、スプレー噴出法などで形成する方法、ロールやＴ−ダイ押出機等を使用して形成する方法などが挙げられる。該粘着層の厚みは、特に限定されるものではなく、金属の曲率や樹脂シート及びエントリーシートの構成により最適な厚みを、適宜、選択できる。
【００８２】
本実施の第二の形態のエントリーシートを構成する樹脂シート層、金属箔、接着層、粘着層などの各層の厚みは、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、エントリーシートを、エントリーシートに対して垂直方向から切断する。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、エントリーシートを構成する各層の厚みを測定する。その際、１視野に対して、５箇所の厚みを測定し、その平均値を各層の厚みとする。
【００８３】
本実施の第二の形態のエントリーシートを用いることができる切削加工対象は金属のみに限定されるものではなく、金属と繊維強化複合材とが接するように重ねあわされた材料でああってもよい。本実施の第二の形態のエントリーシートは、例えば、金属とＣＦＲＰなどの繊維強化複合材料とが接するように重ねあわされた材料の共孔あけ加工にも適用できる。重ね合わせる様態としては、特に限定されることはない。具体的には、金属と繊維強化複合材とを、治具を用いて重ね合わせて固定する方法や、金属と繊維強化複合材とを、接着層を介して重ね合わせて固定する方法などが挙げられる。一般的に、例えば、チタン合金とＣＦＲＰとの最適な孔あけ条件は大きく異なることが知られている。例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、チタン合金の孔あけでは、ドリルの温度上昇を抑え、ドリルの刃の摩耗を抑制するため、低速回転で高速送り量が適している。特に、熱に弱いダイヤモンドコートドリルにおいて、このような孔あけ条件が必要とされている。一方、ＣＦＲＰの孔あけは、高速回転で低速送り量が適している。このような、相反する孔あけ条件に対して、実際の加工現場では、チタン合金とＣＦＲＰの境で孔あけ条件を変えたり、中庸をとった同一条件で孔あけ加工している。また、ドリルの温度上昇を防ぐため、航空機用途のチタン合金の孔あけ加工時に、切削油をかけながら加工する方法も採られる。その中で、特に、炭素繊維にマトリクス樹脂を含浸させたプリプレグを１枚又は２枚以上積層し、加熱成型又は加熱加圧成型して製造されるＣＦＲＰのような炭素繊維複合材料を、摩耗が進行したドリルで加工する場合、炭素繊維を押し切る状態で切削することになるため、積層されたプリプレグ間の層間剥離が発生しやすくなり、結果としてドリルが貫通する出口部に炭素繊維の毛羽立ちが発生しやすくなる欠点がある。しかし、本実施の第二の形態のエントリーシートを用いることで、例えば、金属の切削加工時のドリル摩耗が抑制されることにより、ドリル摩耗によって加工孔の品質に影響が出やすい炭素繊維複合材料の切削加工の制約を大きく緩和できる効果がある。
【００８４】
本実施の第二の形態のエントリーシートを用いた切削加工方法は、切削加工時の切削工具進入面に、本実施の第二の形態のエントリーシートを配置して切削加工を行うことが好ましい。その際、樹脂シートを含むエントリーシートを使用する場合は、切削加工する最表面に、該エントリーシートの樹脂シート面が切削工具進入面になるように配置し、エントリーシートの樹脂シート面から、切削加工を行うのが好ましい。また、金属と繊維強化複合材とを共孔あけ加工する際は、金属と繊維強化複合材とを重ねた状態での最表面に、該エントリーシートの樹脂シート面が切削工具進入面になるように配置し、エントリーシートの樹脂シート面から、切削加工を行うのが好ましい。一方、樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えるエントリーシートを使用する場合は、切削加工する表面に、該エントリーシートの金属箔の面が接するように配置し、エントリーシートの最表面から切削加工を行うのが好ましい。また、金属と繊維強化複合材とを共孔あけ加工する際は、金属と繊維強化複合材とを重ねた状態での最表面に、該エントリーシートの金属箔の面が接するように配置し、エントリーシートの最表面から切削加工を行うのが好ましい。さらに、繊維強化複合材及び／又は金属の切削加工を行う際、ガス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のが、特に好ましい。
【００８５】
本発明者らは、例えば、ドリルを用いた孔あけ加工に対して樹脂シートを含むエントリーシートを用いる効果について、次のように考えている。樹脂シートを含むエントリーシートを用いることで、ドリルの溝表面を含めたドリル表面と加工孔内との潤滑性がいずれも高まり、ドリルの刃が切削する難削金属中の難削粒子の排出が容易化され、ドリルの刃との擦過頻度と度合いが軽減できるため、結果としてドリルの刃の摩耗が低減されると考えている。即ち、難削粒子とドリルの刃とが擦過すると、アブレシブ摩耗がおきるため、これを減らすことは、ドリルの刃の摩耗低減につながる。なお、この作用原理は、切削工具全般に通じる。このため、特に、航空機用途などの高強度な金属の切削加工において、本実施の第二の形態は、顕著な効果を発現する。なぜなら、航空機用途などの金属では、強度を上げるため、より硬度の高い金属が含有される傾向にあり、このような金属の切削加工において、切削工具の摩耗低減に寄与する本実施の第二の形態のエントリーシートは、いままでにない有効な解決手段になる。
【００８６】
本実施の第三の形態は、上述のエントリーシートを用いて繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工することを特徴とする切削加工方法である。
本実施の第三の形態は、繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工する際、ガス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を行うことが好ましい。
【００８７】
本実施の第三の形態において、切削加工対象である金属は、一般的に構造材として用いられている金属であれば特に限定されるものではない。そのような金属として、特に限定されないが、例えば、航空機の機体構造用材料に用いられる金属材料が挙げられる。その中で、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金、低合金鋼、ステンレス鋼、耐熱合金のような、強度の高い金属が、本実施の第三の形態の切削加工方法が適用できる切削加工対象の金属として好ましい。これは、強度の高い金属ほど、切削加工時の摩擦熱による温度上昇の程度が大きいため、バリの発生量が多くなりやすく、本実施の第三の形態の切削加工方法が効果的だからである。切削加工対象の金属は、１種単独でもよく、２種以上組み合わせてもよい。また、前記した金属の中で、チタン合金が、本実施の第三の形態の切削加工方法が適用できる切削加工対象の金属としてより好ましい。さらに、チタン合金の中でも、チタン、アルミニウム及びバナジウムからなるより強度の高いＴｉ−６Ａｌ―４Ｖが特に好ましい。チタン合金は、アルミニウム合金に比べて引っ張り強さは２倍も強く、耐食、耐熱性も優れた材料であるが、硬度が高く、さらに熱伝導率が小さいため、摩擦熱による温度上昇によるバリの発生量が極端に多くなりやすい特徴がある。このため、従来の技術ではチタン合金を孔あけ加工する際に、切削工具に大きな負荷がかかるため、加工条件や切削工具の形状などを改良する必要があるが、本実施の第三の形態の切削加工方法では、加工条件や切削工具の形状を工夫しなくても、切削加工できる。
【００８８】
本実施の第三の形態の切削加工方法が適用できる切削加工対象は金属のみに限定されるものではなく、繊維強化複合材であってもよく、金属と繊維強化複合材とを組み合わせた材料でもよく、金属と繊維強化複合材とが接するように重ねあわされた材料であってもよい。本実施の第三の形態の切削加工方法は、例えば、金属とＣＦＲＰなどの炭素繊維複合材料とが接するように重ねあわされた材料の共孔あけ加工にも適用できる。重ね合わせる様態としては、特に限定されることはない。具体的には、金属と繊維強化複合材とを、治具を用いて重ね合わせて固定する方法や、金属と繊維強化複合材とを、接着層を介して重ね合わせて固定する方法などが挙げられる。一般的に、例えば、チタン合金とＣＦＲＰとの最適な孔あけ条件は大きく異なることが知られている。例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、チタン合金の孔あけでは、ドリルの温度上昇を抑え、ドリルの刃の摩耗を抑制するため、低速回転で高速送り量が適している。特に、熱に弱いダイヤモンドコートドリルにおいて、このような孔あけ条件が必要とされている。一方、ＣＦＲＰの孔あけは、高速回転で低速送り量が適している。このような、相反する孔あけ条件に対して、実際の加工現場では、チタン合金とＣＦＲＰとの境で孔あけ条件を変えたり、中庸をとった同一条件で孔あけ加工している。また、ドリルの温度上昇を防ぐため、航空機用途のチタン合金の孔あけ加工時に、切削油をかけながら加工する方法も採られる。その中で、特に、炭素繊維にマトリクス樹脂を含浸させたプリプレグを１枚又は２枚以上積層し、加熱成型又は加熱加圧成型して製造されるＣＦＲＰのような炭素繊維複合材料を、摩耗が進行したドリルで加工する場合、炭素繊維を押し切る状態で切削することになるため、積層されたプリプレグ間の層間剥離が発生しやすくなり、結果としてドリルが貫通する出口部に炭素繊維の毛羽立ちが発生しやすくなる欠点がある。しかし、本実施の第三の形態の切削加工方法を用いることで、金属切削時の加工箇所及び／切削工具の温度上昇が低減されるため、金属由来のバリの量が減少し、また、ドリルへの負荷が低減し、ドリル摩耗が抑制されることにより、ドリル摩耗によって加工孔の品質に影響が出やすい炭素繊維複合材料の切削加工の制約を大きく緩和できる効果がある。
本実施の第三の形態の切削加工方法において、前記切削加工される対象が、金属と繊維強化複合材とが接するように重ねあわされた材料であり、繊維強化複合材が金属よりも切削工具進入側になるように配置して切削加工することが好ましい。このような場合に本実施の第三の形態の切削加工方法の効果がより顕著に発現する。
【００８９】
本実施の第三の形態の切削加工方法が適用できる切削加工の種類は特に限定されるものではなく、例えば、貫通孔、非貫通孔を形成する孔あけ、切削、切断などが挙げられる。また、切削加工の際に使用できる切削工具の種類も特に限定されるものではなく、例えば、ドリル、ルータ、フライス、エンドミル、サイドカッターなどが挙げられる。また、これらの切削工具は、一般的な材質の切削工具であっても、硬度を高めて摩耗を抑制する目的で切削工具の刃先に、チタンやダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボンなどのコーティング膜を形成した特殊な切削工具であってもよい。これは、本実施の第三の形態の切削加工方法が、ガス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繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工する場合、一般的な材質の切削工具を用いた加工、切削工具の刃先にチタンやダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボンなどのコーティング膜を形成した特殊な切削工具を用いた加工のいずれの加工においても、ガス冷加工によるバリの低減効果があるからである。
【００９０】
本実施の第三の形態の切削加工方法を用いた孔あけ加工に使用できるドリルは、一般的に使用されるものであれば、ドリルの径、材質、形状及び表面被膜の有無について、特に限定されるものではない。例えば、ドリルの径は１ｍｍφ以上１０ｍｍφ以下であることが好ましく、航空機用基材の孔あけ加工に多く用いられている２ｍｍφ以上７ｍｍφ以下であることがより好ましい。また、ドリルの材質としては、硬質の金属炭化物の粉末を焼結して作られる超硬合金であることが好ましい。このような超硬合金としては、特に限定されないが、例えば、炭化タングステンと結合剤であるコバルトとを混合して焼結した金属が挙げられる。このような超硬合金には、使用目的に応じて材料特性をさらに向上させるため、炭化チタンや炭化タンタルなどが添加されることもある。一方、ドリルの形状は、孔あけ加工の条件や被加工材の種類や形状などにより、適宜選択できる。ドリルの形状としては、特に限定されないが、例えば、ドリルの先端角、溝のねじれ角、切れ刃の数などが挙げられる。ドリルの表面被膜は、孔あけ加工の条件や被加工材の種類や形状などにより、適宜選択することができる。好ましい表面被膜の種類としては、特に限定されないが、例えば、ダイヤモンドコート、ダイヤモンドライクコート、セラミックスコートなどが挙げられる。
【００９１】
本実施の第三の形態の切削加工方法において、ガス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繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工する場合について、以下に詳しく説明する。本実施の第三の形態において、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は、ガスを切削加工箇所及び／又は切削工具にガスを供給できる方法であれば、特に限定されるものではない。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、本実施の第三の形態の切削加工方法において使用できる。そのなかで、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が、簡便で好適である。
【００９２】
また、切削加工箇所及び／又は切削工具にガスを供給するための装置も特に限定されるものではない。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装置としては、圧縮比１．１未満まで昇圧する送風機であるファン、圧縮比１．１以上２．０未満まで昇圧する送風機であるブロア、圧縮比２．０以上まで昇圧する圧縮機であるコンプレッサーが好ましい装置として挙げられる。その中でも、安定した温度及び量のガスを供給できることから、コンプレッサーが特に好ましい。即ち、本実施の第三の形態において、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好ましい方法は、前記したファン、ブロア、コンプレッサーを用いて、切削加工箇所及び／又は、切削工具にガスを供給する方法である。なかでも、コンプレッサーを用いて、切削加工箇所及び／又は切削工具にガスを供給する方法が特に好ましい方法である。
【００９３】
切削加工箇所／又は切削工具付近のガスを吸引するための装置も、特に限定されるものではなく、工業的に使われる減圧装置であれば、本実施の第三の形態の切削加工方法に使用できる。
【００９４】
上記したように本実施の第三の形態の切削加工方法では、切削加工箇所及び／又は切削工具に対して、所定の温度のガスを、所定のガス量を安定的に供給できる方法が好ましいが、その際、切削加工箇所及び／又は切削工具に対して、局所的にガスを供給することが特に好ましい。このような方法として、特に限定されないが、例えば、ガスを供給する装置のガス出口に、ノズルを装着させて行う方法が挙げられる。このとき、ノズル先端の断面積は、７ｍｍ2〜２０００ｍｍ2が好ましく、２０ｍｍ2〜１０００ｍｍ2がより好ましく、２０ｍｍ2〜６００ｍｍ2が特に好ましい。ノズル先端の断面積が７ｍｍ2以上の場合、供給可能なガス量が十分であるため、又は、ガスによって適切な範囲を冷却できるため、本実施の第三の形態の冷却効果を十分に発揮することができる。一方、ノズル先端の断面積が２０００ｍｍ2以下の場合、ガスによって冷却できる範囲が広くなりすぎず、局所的な冷却が可能となり、本実施の第三の形態の冷却効果を十分に発揮することができる。なお、本実施の形態において、ガスを供給する装置のガス出口とは、装置本体のガス出口だけではなく、切削加工箇所近辺まで延長した、配管やホース類のガス出口も含む。
【００９５】
本実施の第三の形態において、切削加工箇所及び／又は切削工具にガスを供給する際の、ガスを供給する装置のガス出口と切削加工箇所及び／又は切削工具との距離は、特に限定されないが、１００ｍｍ〜５００ｍｍが好ましく、１５０ｍｍ〜５００ｍｍがさらに好ましく、２００ｍｍ〜４００ｍｍが特に好ましい。ガスを供給する装置のガス出口と切削加工箇所及び／又は切削工具との距離が１００ｍｍ以上であると、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリル孔あけ加工中の切削屑がガスを供給する装置のガス出口と接触してしまう危険を低減することができる。一方、ガスを供給する装置のガス出口と切削加工箇所及び／又は切削工具との距離が５００ｍｍ以下であると、局所的な冷却ができ、本実施の第三の形態の冷却効果を十分に発揮できる。
【００９６】
本実施の第三の形態において、切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスの種類は、特に限定されず、例えば、空気、窒素、不活性ガスなどを使用することができる。この中で、空気が、実用的であるので好ましい。
【００９７】
本実施の第三の形態において、切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスの温度は、特に限定されないが、３０℃以下が好ましく、−５０〜３０℃がより好ましく、−１５〜２５℃がさらに好ましい。該ガスの温度が３０℃以下の場合、切削加工時の切削加工箇所及び／又は切削工具の温度上昇を低減する効果が発現し、本実施の第三の形態の効果を十分に発揮することができる。一方、該ガスの温度が−５０℃以上であると、極端な冷却により被切削加工材や切削工具の表面に結露が生じてしまうことを抑制でき、被切削加工材が錆びることを抑制できる。
【００９８】
本実施の第三の形態において、切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスの量は、特に限定されないが、５〜３００Ｌ/ｍｉｎが好ましく、５０〜２５０Ｌ/ｍｉｎがより好ましく、８０〜２００Ｌ/ｍｉｎがさらに好ましい。該ガスの量が５Ｌ/ｍｉｎ以上の場合、切削加工時の切削加工箇所及び／又は切削工具の温度上昇を低減する効果が発現し、本実施の第三の形態の効果を十分に発揮することができる。一方、該ガスの量が３００Ｌ/ｍｉｎ以下であると、ガスの供給に対する応力が発生し難いため、例えば、ドリル孔あけ加工の場合、ドリルの求芯性が低下することを抑制でき、正確なドリル孔あけ加工が容易になる。
【００９９】
本実施の第三の形態において、切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスに含まれる水分の量は特に限定されないが、２０ｇ／ｍ3以下が好ましく、１５ｇ／ｍ3以下がさらに好ましく、１０ｇ／ｍ3以下が特に好ましい。該ガスに含まれる水分の量の下限は特に限定されないが、例えば、０．５ｇ／ｍ3である。供給するガスに含まれる水分の量が２０ｇ／ｍ3以下であると、切削加工後に被切削加工材の加工孔周辺での水分の残存量を低減できるため、被切削加工材のサビや劣化を抑制でき、加工孔の品質を向上させることができる。
【０１００】
本実施の第三の形態において、切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスに含まれる水分の量を測定する方法は、一般的な測定方法であれば特に限定されない。具体的には、乾湿度計を用いてガスの相対湿度と温度を求め、露点計を用いてガス中の露点温度（水分量）を測定する方法などが挙げられる。
【０１０１】
本実施の第三の形態において、切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスに含まれる油分の量は特に限定されないが、１０ｍｇ／ｍ3以下が好ましく、８ｍｇ／ｍ3以下がさらに好ましく、５ｍｇ／ｍ3以下が特に好ましい。供給するガスに含まれる油分の量が１０ｍｇ／ｍ3以下であると、切削加工後に被切削加工材の加工孔周辺での油分の残存量を低減できるため、洗浄工程が不要となる。また、洗浄しない場合でも、被切削加工材が油分によって浸食されることを抑制でき、加工孔の品質を維持することができる。
【０１０２】
本実施の第三の形態において、切削加工箇所及び／又は切削工具に供給するガスに含まれる油分の量を測定する方法は、一般的な測定方法であれば特に限定されない。具体的には、パーティクルカウンター（微粒子計数器）を用いて、ガス中の油分の微粒子数を測定する方法や、ガス品質測定用の検知管（油分量）（６０２ＳＰ、光明理化学工業製）を用いて測定する方法などが挙げられる。
【０１０３】
本実施の第三の形態において、切削加工する材料の切削加工箇所及び／又は切削工具に対してガスを供給する方向は、特に限定されるものではない。例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルの進入面の側から切削加工箇所及び／又は切削工具に対してガスを供給してもよく、あるいは、ドリルの出口面の側から切削加工箇所及び／又は切削工具に対してガスを供給してもよい。また、切削加工箇所が被切削加工材の端部であれば、被切削加工材の横方向からガスを供給してもよい。その中で、切削加工箇所及び／又は切削工具を直接冷却することができるドリル進入面の側からガスを供給することが、切削加工箇所周辺を効果的に冷却できるので、より好ましい。
【０１０４】
上記したように、本実施の第三の形態の切削加工方法は、ガス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を行うことが好ましい。その際、上記エントリーシートを併用して切削加工を行うことが好ましい。これは、ガス冷却による切削加工箇所周辺のバリの量が低減できる効果だけではなく、エントリーシートを用いることによって、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルへの負荷を低減させ、ドリルの摩耗を抑制する効果も得られるからである。以下に、本実施の第三の形態の切削加工方法において、好適に使用できるエントリーシートについて具体的に説明する。
【０１０５】
本実施の第三の形態の切削加工方法において使用できるエントリーシートは、上述したエントリーシートである。例えば、金属箔を含むエントリーシート、樹脂シートを含むエントリーシート、金属箔及び樹脂シートを含むエントリーシートが好ましいエントリーシートとして挙げられる。その理由は、金属箔は工具先端の食い付き性を向上させる作用があること、樹脂シートは、構成成分である樹脂組成物が、潤滑性を向上させる作用があることによる。上記した中で、金属箔と樹脂シートとを積層した層状構造を含むエントリーシートが、工具先端の食い付き性の向上、潤滑性の向上といった点から、より好ましい。
【０１０６】
切削加工の際、エントリーシートは切削加工する材料における切削工具の進入面と出口面とに配置することができるが、進入面に配置することがより好ましい。その際、樹脂シートを含むエントリーシートを使用する場合は、切削加工する最表面に、該エントリーシートの樹脂シート面が切削工具進入面になるように配置し、エントリーシートの樹脂シート面から、切削加工を行うのが好ましい。また、金属箔を含むエントリーシートを使用する場合は、切削加工する最表面に、該エントリーシートの金属箔面が切削工具進入面になるように配置し、エントリーシートの金属箔面から、切削加工を行うのが好ましい。さらに、金属と繊維強化複合材とを共孔あけ加工する際は、金属と繊維強化複合材とを重ねた状態での最表面に、該エントリーシートの樹脂シート面が切削工具進入面になるように配置し、エントリーシートの樹脂シート面から、切削加工を行うのが好ましい。一方、樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えたエントリーシートを使用する場合は、切削加工する表面に、該エントリーシートの金属箔の面が接するように配置し、エントリーシートの最表面から切削加工を行うのが好ましい。また、金属と繊維強化複合材とを共孔あけ加工する際は、金属と繊維強化複合材とを重ねた状態での最表面に、該エントリーシートの金属箔の面が接するように配置し、エントリーシートの最表面から切削加工を行うのが好ましい。
【０１０７】
本実施の第三の形態のエントリーシートを用いた切削加工方法において、エントリーシートと被切削加工材（例えば、金属）とを密着させる方法は特に限定されず、例えば、エントリーシートと被切削加工材（例えば、金属）とを、クリップや治具で物理的に固定する方法、被切削加工材（例えば、金属）と接する樹脂シート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）を形成したエントリーシートを用いる方法が挙げられる。なお、本明細書では、被切削加工材（例えば、金属）とエントリーシート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。中でも、被切削加工材（例えば、金属）と接する樹脂シート表面又は金属箔表面に粘着層を形成したエントリーシートを用いるのが、治具などによる固定の必要がないので、好ましい。従って、本実施の第三の形態に用いるエントリーシートは、被切削加工材（例えば、金属）と接する樹脂シート表面又は金属箔表面に粘着層を形成したエントリーシートが好ましい。粘着層の成分は特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることができる。また、これらを併用してもよい。好ましい熱可塑性樹脂としてはウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂及びそれらの共重合体が挙げられる。好ましい熱硬化性樹脂としては、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、シアネート樹脂が挙げられる。中でも、被切削加工材（例えば、金属）への糊残りがなく、常温にて容易に粘着できる特性があることから、アクリル系粘着剤がより好ましい。さらに、アクリル系粘着剤の中でも、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）が特に好ましい。ここで、本明細書におけるアクリル系粘着剤は、特に断りのない限り、ポリ（メタ）アクリル酸エステルとタッキファイヤーを主成分とする組成物のことを指す。さらに、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添加することもできる。
【０１０８】
粘着層をエントリーシート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。例えば、ロール法やカーテンコート法、スプレー噴出法などで形成する方法、ロールやＴ−ダイ押出機等を使用して形成する方法などが挙げられる。該粘着層の厚みは、特に限定されるものではなく、被切削加工材（例えば、金属）の曲率や樹脂シート及びエントリーシートの構成により最適な厚みを、適宜、選択できる。
【０１０９】
以下に、本実施の第三の形態の切削加工方法において好適なエントリーシート及びその製造方法について述べる。
【０１１０】
＜金属箔を含むエントリーシート＞
本実施の第三の形態において、金属箔を含むエントリーシートに使用できる金属箔の厚さは特に限定されないが、０．０５〜０．５ｍｍが好ましく、０．０５〜０．３ｍｍがより好ましい。金属箔の厚さが０．０５ｍｍ以上の場合、エントリーシート製造時や孔あけ加工時のハンドリング性が向上する。一方、金属箔の厚さが０．５ｍｍ以下であると、切削加工時に発生する切削屑の排出が容易になる。
【０１１１】
本実施の第三の形態において、金属箔を含むエントリーシートに使用できる金属箔の種類は、特に限定されないが、アルミニウム箔が好ましい。これは、金属箔としてアルミニウム箔を用いた場合、アルミニウム箔は被切削材と比較して、適度な柔らかさを有するため、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、回転してドリルが侵入してくる際に、ドリルの芯ブレを抑制する効果があり、その結果、設定座標に対して正確な孔をあけることができるからである。また、回転したドリルの芯ブレを抑制することにより、ドリルの移動距離や被切削材との接触面積が小さくなることで、ドリルの摩耗を低減する効果もある。
【０１１２】
金属箔としてアルミニウム箔を用いる場合のアルミニウム純度は特に限定されないが、純度９５％以上であることが好ましい。これは、金属箔に高純度のアルミニウム箔を使うことで、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、アルミニウム箔に含まれる不純物によるドリルの欠けや局所的な摩耗などを低減させ、ドリルへの切削負荷を低減できるからである。このようなアルミニウム箔としては、特に限定されないが、例えば、ＪＩＳ−Ｈ４１６０に規定される、５０５２、３００４、３００３、１Ｎ３０、１Ｎ９９、１０５０、１０７０、１０８５、１１００、８０２１などが挙げられる。
【０１１３】
本実施の第三の形態において、金属箔を含むエントリーシートの製造方法は、特に限定されず、金属箔の一般的な製造方法が使用できる。
【０１１４】
＜樹脂シートを含むエントリーシート＞
本実施の第三の形態において好適に使用できる、樹脂シートを含むエントリーシートの製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂組成物を適宜融解させて液状にしたのち、支持体に塗布、冷却、固化させて樹脂組成物層を形成し、その後、支持体を除去又は剥離して、樹脂シートを含むエントリーシートを製造する方法が挙げられる。また、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散させて液状にしたのち、支持体に塗布、乾燥、冷却、固化させて、樹脂組成物層を形成し、その後、支持体を除去又は剥離して、樹脂シートを含むエントリーシートを製造する方法も挙げられる。その際、支持体は、特に限定されるものではなく、金属箔やフィルム、金属ロールなどを適宜用いることができる。液状の樹脂組成物層を支持体上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。例えば、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散し、バーコーターやグラビアロール、ダイなどを用いて塗布するコーティング法などで、支持体上に樹脂組成物層を形成する方法や、樹脂組成物をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用して、適宜加熱溶融して混合し、ロール法やカーテンコート法などで、支持体上に樹脂組成物層を形成する方法が挙げられる。また、前記した支持体上に樹脂組成物層を形成する方法以外に、樹脂組成物をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用して、適宜加熱溶融して混合し、樹脂組成物をロールやＴ−ダイ押出機等を使用し、支持体を用いないで、所望の厚みの樹脂組成物層に形成して樹脂シートとする方法なども使用できる。
【０１１５】
上述したとおり、エントリーシートに含まれる樹脂シートに用いられる樹脂組成物の成分としては、水溶性樹脂や非水溶性樹脂が用いられるが、本実施の第三の形態の切削加工方法に使用できるエントリーシートにおいても、水溶性樹脂や非水溶性樹脂を、樹脂組成物の成分として使用することができる。これらの樹脂は、潤滑性向上成分として切削加工時の潤滑性を向上させる役割や、樹脂シート形成成分として加工性を向上させる役割がある。中でも、水溶性樹脂は、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を向上させる効果がある。また、水溶性樹脂を樹脂組成物の成分とした樹脂シートは、その表面硬度が適度な柔らかさであるため、工具の加工負荷を低減させる効果もある。さらに、加工後に加工孔に付着した樹脂成分を容易に除去することも可能である。一方、非水溶性樹脂を樹脂組成物の成分として用いた樹脂シートは、水溶性樹脂を用いた樹脂シートよりもよりも、樹脂シートの表面硬度が硬いため、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルの食い付き性が良く、設計通りの位置に孔をあけられる特徴がある。また、樹脂シートの剛性が高いため、ハンドリング性にも優れる。
【０１１６】
本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートにおいて、樹脂シートの樹脂組成物の成分として好ましい水溶性樹脂のひとつのカテゴリーは、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である。このような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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンオキサイド、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、ポリアルキレングリコール類、ポリアルキレングリコールのエステル類、ポリアルキレングリコールのエーテル類、ポリグリセリンモノステアレート類、ポリオキシエチレンプロピレン共重合体及びそれらの誘導体が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種を選択して用いることができる。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、樹脂組成物の成分としてより好ましい。
【０１１７】
本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートにおいて、樹脂シートの樹脂組成物の成分として好ましい水溶性樹脂のもうひとつのカテゴリーは、セルロース誘導体である。なお、本実施の第三の形態において、「セルロース」とは、多数のβ−グルコースがグリコシド結合によって結合した高分子化合物であって、セルロースのグルコース環における２位、３位、６位の炭素原子に結合している水酸基が無置換であるものを意味する。また、「セルロースに含まれる水酸基」とは、セルロースのグルコース環における２位、３位、６位の炭素原子に結合している水酸基を指す。前記したセルロース誘導体としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースが挙げられる。一般的に、ヒドロキシエチルセルロースは、セルロース｛Ｈ−（Ｃ6Ｈ10Ｏ5）n−ＯＨ｝に含まれる水酸基の水素原子の少なくとも一部が、〔−（ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ）m−Ｈ〕により置換された化合物（但しｎ、ｍは１以上の整数）であり、その水に対する溶解度は、２５℃、１気圧において少なくとも０．０５ｇ／Ｌである。このようなヒドロキシエチルセルロースは、例えば、セルロースにエチレンオキサイドを付加させて合成される。
【０１１８】
一方、カルボキシメチルセルロースは、セルロース｛Ｈ−（Ｃ6Ｈ10Ｏ5）n−ＯＨ｝に含まれる水酸基の水素原子の少なくとも一部が、カルボキシメチル基〔−ＣＨ2−ＣＯＯＨ〕により置換された化合物（但しｎは１以上の整数）であり、その水に対する溶解度は、２５℃、１気圧において少なくとも０．０５ｇ／Ｌである。また、前記カルボキシメチル基中のカルボキシ基の一部がナトリウム塩であってもよい。カルボキシメチルセルロースは、例えばセルロースに、クロロ酢酸を付加させて得ることができる。
【０１１９】
本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートにおいて、樹脂シートの樹脂組成物の成分として用いることができる非水溶性樹脂は、特に限定されるものではない。本実施の第三の形態において、非水溶性樹脂は、樹脂シート形成成分、潤滑性向上成分などとして用いられる。樹脂シート形成成分として用いられる好ましい非水溶性樹脂としては、特に限定されないが、例えばウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂及びそれらの共重合体やフェノール樹脂、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、エポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂を挙げることができる。また、これらのうち少なくとも１種を選択して樹脂成分として使用できる。一方、潤滑性向上成分として用いられる好ましい非水溶性樹脂としては、変性ポリアミド、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、ポリエチレンワックスなどで例示される脂肪族炭化水素系化合物；オレインアルコールなどで例示される高級脂肪族アルコール；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を挙げることができる。これらのうち、少なくとも１種を選択して潤滑性向上成分として使用できる。さらに、本実施の第三の形態に用いるエントリーシートにおいては、シート形成成分と潤滑性向上成分とを併用することもできる。
【０１２０】
本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートにおける樹脂シートの厚みは、加工対象となる金属の種類や厚み、切削加工に用いる切削工具の種類や切削方法、孔あけ加工する際に使用するドリル径などを考慮して、適宜選択される。樹脂シートの厚みは、好ましくは０．１〜２０ｍｍの範囲であり、より好ましくは０．２〜１０ｍｍの範囲であり、さらに好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲である。樹脂シートの厚みが、０．１ｍｍ以上であると、十分な切削応力低減が得られ、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルへの負荷が小さくなり、ドリル折損が生じ難い。一方、樹脂シートの厚みが２０ｍｍ以下であると、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルへの樹脂組成物の巻き付きが低減し、樹脂シートに亀裂などが生じ難い。特に、目的とする切削加工において、樹脂シートの厚みが上記範囲内であると、樹脂組成物が切削粉のバインダーの役割をすることを抑制でき、切削粉が切削加工箇所にとどまることが回避されるため、切削加工箇所周辺の温度の上昇を抑制でき、切削加工対象（例えば、金属）の溶着を抑制できる。即ち、切削加工対象や切削方法に応じて、樹脂シートの構成や樹脂組成物の成分、樹脂シートの厚みを適正化することで、潤滑性と、加工溝を通じた切削粉の排出を最適化できる。以上のように、本実施の第三の形態においては、樹脂シートの総厚みを適宜制御することが好ましく、薄い樹脂シートを複数枚重ねて使用することもできる。
【０１２１】
本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートの樹脂シートは、単層の樹脂組成物層からなる構造であっても、複数層の樹脂組成物層からなる構造であってもよいが、特性及び作業性向上の理由から、２種類以上の樹脂組成物層を積層させた層状構造を含むことが好ましい。本実施の第三の形態に用いるエントリーシートにおける樹脂組成物層の組み合わせは、特に限定されないが、加工時の潤滑性を向上させる役割がある水溶性樹脂や潤滑性向上成分としての非水溶性樹脂からなる樹脂組成層、位置精度を向上させる役割や剛性を向上させる役割がある樹脂シート成分としての非水溶性樹脂からなる樹脂組成物層を、適宜組み合わせることが、高い加工精度、長い加工寿命、良好なハンドリング性の点で、好ましい。
【０１２２】
本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートにおいて、複数の樹脂組成物層を積層させた層状構造を含む樹脂シートを製造する方法は、特に限定されないが、例えば、予め作製した単層又は複数層の樹脂組成物層からなる樹脂シートの少なくとも片面にさらに樹脂組成物層を直接形成する方法が挙げられる。樹脂シートの片面に樹脂組成物層を形成する方法は特に限定されるものではなく、例えば、樹脂組成物を適宜融解させて液状にしたのち、支持体としての樹脂シート上に、液状にした樹脂組成物を塗布、冷却、固化させて樹脂組成物層を形成する方法が挙げられる。また、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散させて液状にしたのち、支持体としての樹脂シート上に、液状にした樹脂組成物を塗布、乾燥、冷却、固化させて、樹脂組成物層を形成する方法も挙げられる。液状の樹脂組成物層を支持体としての樹脂シート上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。例えば、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散し、バーコーターやグラビアロール、ダイなどを用いて塗布するコーティング法などで樹脂組成物層を形成する方法や、樹脂組成物をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用して、適宜加熱溶融して混合し、ロール法やカーテンコート法などで樹脂組成物層を形成する方法が挙げられる。
【０１２３】
複数の樹脂組成物層を積層させた層状構造を含む樹脂シートを製造する別の方法として、単層又は複数層の樹脂組成物層からなる樹脂シートを、複数枚重ねて、樹脂を用いて貼り合わせる方法や熱によるラミネート法で貼り合わせる方法なども挙げられる。樹脂を用いて貼り合わせる方法や熱によるラミネート法は、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。
【０１２４】
本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートにおいて、樹脂シートの樹脂組成物に対して、必要に応じて添加剤を配合することができる。添加剤の種類は、特に限定されないが、例えば、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、可塑剤、柔軟剤、熱安定化剤、着色剤を使用できる。
【０１２５】
この中で、固体潤滑剤は、エントリーシートの潤滑性を向上させ、切削工具の加工寿命を延ばす効果があるので、本実施の第三の形態に用いるエントリーシートにおいて、樹脂シートを形成する樹脂組成物は固体潤滑剤を含む樹脂組成物であるのが好ましい。固体潤滑剤の種類は、潤滑性を有する固体であれば、特に限定されるものではない。例えば、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、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどが好ましい。その中で、黒鉛が適度な硬度を有するので好ましく、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、鱗辺状黒鉛を好適に用いることができる。なかでも、鱗片状黒鉛は、その形状や粒径により効果的に摩耗低減の向上を図ることができるので特に好ましい。これらの黒鉛は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。
【０１２６】
本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートにおいて、固体潤滑剤を樹脂組成物と組み合わせて使用する効果は、次のように説明できる。例えば、ドリル孔あけ加工において、樹脂組成物及び固体潤滑剤は、ドリルの表面や溝、及び被切削加工材の加工孔の側面に付着することで潤滑性を示す。その際、固体潤滑剤は、樹脂組成物に比べて、温度変化に伴う、体積及び硬度の変化が小さいため、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリル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、固体潤滑剤は、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルと被加工材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、ドリルの磨耗を抑制する効果がある。
【０１２７】
エントリーシートに用いることができる固体潤滑剤の中で黒鉛が好ましい理由について述べる。前記した固体潤滑剤の硬度が小さいと、ベアリング効果に乏しく、潤滑性が低下してしまうことがある。一方、固体潤滑剤の硬度が大きいと、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリル先端の摩耗促進やドリル先端の欠けなどの問題が生じる可能性がある。このため、固体潤滑剤としては、適度な硬度を有する黒鉛が好ましい。
【０１２８】
固体潤滑剤の使用量は、樹脂組成物１００重量部に対して、合計で５重量部〜２００重量部用いるのが好ましく、１０重量部〜１００重量部用いるのがより好ましく、２０重量部〜１００重量部用いるのが特に好ましい。固体潤滑剤の使用量が５重量部以上の場合、樹脂組成物に対する固体潤滑剤量が十分ため、固体潤滑剤による潤滑効果が十分に発現する。一方、固体潤滑剤の使用量が２００重量部以下の場合は、経済的合理性があり、製造上有利となる。
【０１２９】
本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートを使用する際、被切削加工材（例えば、金属）は平面とは限らず、曲面の場合もある。そのため、本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートには曲面追従性（柔軟性）が求められる場合もある。本実施の第三の形態に用いる樹脂シートを含むエントリーシートは、曲面追従性を付与する目的で、樹脂シートの樹脂組成物中に必要に応じて可塑剤や柔軟剤を配合することが好ましい。可塑剤や柔軟剤としては、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、トリメット酸エステル、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好ましい。これらの可塑剤、柔軟剤を配合することにより、被切削加工材（例えば、金属）曲面にエントリーシートを配置した際、樹脂シートへの応力や歪みが軽減され、樹脂シートの割れを抑制することができる。
【０１３０】
＜金属箔及び樹脂シートを含むエントリーシート＞
本実施の第三の形態の切削加工方法においては、上述した金属箔又は樹脂シートを含むエントリーシートが好適に使用できるが、以下に記す、樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えるエントリーシートがより好ましい。これは、樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えるエントリーシートを用いると、金属箔の剛性によって、例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルの求芯性が向上し、設計通りの位置に孔をあけることができるからである。また、切削加工対象（例えば、金属）と樹脂シートとの間に金属箔を配置することで、熱溶融した樹脂シートの樹脂組成物が加工孔の上部及び内部に固着することを防ぐ効果もある。中でも、樹脂シートの両面に金属箔を備えた３層構造を含むエントリーシートが、樹脂シートの潤滑性を十分に発揮することができるので、特に好ましい。例えば、ドリル孔あけ加工を行う場合、ドリルの進入面の最表層に金属箔が配置されていると、切削加工対象（例えば、金属）を切削加工する際、切削加工対象（例えば、金属）の切り屑がドリルに巻き付き、回転する切り屑により、樹脂シートが抉られることを抑制できる。その結果、潤滑性を十分に発揮でき、ドリルの摩耗低減効果が向上する。
【０１３１】
上記した、樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えるエントリーシートを構成する金属箔と樹脂シートとは、上記した金属箔を含むエントリーシートの項、ならびに、樹脂シートを含むエントリーシートの項で説明した金属箔、樹脂シートを使用できる。また樹脂シートに添加できる成分も同じものが使用できる。
【０１３２】
本実施の第三の形態において、樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えるエントリーシートを作製する方法は、特に限定されないが、例えば、金属箔の少なくとも片面に単層又は複数層の樹脂組成物層を直接形成する方法や、予め作製した樹脂シートと金属箔とを熱によるラミネート法などで貼り合わせる方法が挙げられる。金属箔の少なくとも片面に単層又は複数層の樹脂組成物層を直接形成する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂組成物を適宜融解させて液状にしたのち、支持体としての金属箔上に、液状にした樹脂組成物を１回又は複数回、塗布、冷却、固化させて単層又は複数層の樹脂組成物層を形成する方法が挙げられる。また、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散させて液状にしたのち、支持体としての金属箔上に、液状にした樹脂組成物を１回又は複数回、塗布、乾燥、冷却、固化させて、単層又は複数層の樹脂組成物層を形成する方法も挙げられる。液状の樹脂組成物層を支持体としての金属箔上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。例えば、樹脂組成物を溶媒に溶解もしくは分散し、バーコーターやグラビアロール、ダイなどを用いて塗布するコーティング法などで樹脂組成物層を形成する方法や、樹脂組成物をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用して、適宜加熱溶融して混合し、ロール法やカーテンコート法などで樹脂組成物層を形成する方法が挙げられる。一方、樹脂シートと金属箔とを熱によるラミネート法で貼り合わせる方法としては、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。
【０１３３】
本実施の第三の形態において、樹脂シートの少なくとも片面に金属箔を備えるエントリーシートを作製する際、金属箔と樹脂シートとの間に接着層を形成してもよい。本実施の第三の形態に用いるエントリーシートは、金属箔と樹脂シートとの間に接着層を形成するのが、金属箔と樹脂シートとの密着性を良くすることができるので好ましい。なお、本明細書では、金属箔と樹脂シートとの密着性を良くするために用いる化合物の層を接着層と定義する。接着層に使用できる樹脂は特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることができる。また、これらを併用してもよい。好ましい熱可塑性樹脂としてはウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂及びそれらの共重合体が挙げられる。また、好ましい熱硬化性樹脂としては、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、シアネート樹脂が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂がより好ましい。接着層の厚みとしては、０．００１〜０．５ｍｍが好ましい。これは、金属箔と樹脂シートの密着性を良くするのに、この範囲で十分な接着効果が得られるからである。また、接着層を形成する方法も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。例えば、上記した樹脂を溶媒に溶解もしくは分散し、バーコーターやグラビアロール、ダイなどを用いて塗布するコーティング法などで接着層を形成する方法や、上記した樹脂をロールやニーダー、又は他の混練手段を使用して、適宜加熱溶融して混合し、ロール法やカーテンコート法などで接着層を形成する方法が挙げられる。また、本実施の第三の形態に用いる金属箔として、金属箔に接着層がコーティングされた市販品を用いても差し支えない。
【０１３４】
本実施の形態の貫通孔は、上述の切削加工方法によって形成された貫通孔である。上述の切削加工方法で、例えば、ドリル孔あけ加工することにより、形成された貫通孔の出口部のバリの高さの最大値は０．３ｍｍもしくは０．２ｍｍ以下、平均値は０．１ｍｍ以下もしくは０．０８ｍｍ以下、標準偏差は０．１ｍｍ以下もしくは０．０５ｍｍ以下とすることができる。さらに、このバリの高さは、ドリルの切れ刃が完全になくならない限り、ドリル一本あたりの累積加工孔数が増加しても極端な増加は見られない特徴がある。
【０１３５】
エントリーシートを構成する樹脂シート層、金属箔、接着層、粘着層などの各層の厚みは、次のようにして測定できる。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、エントリーシートを、エントリーシートに対して垂直方向から切断する。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、エントリーシートを構成する各層の厚みを測定する。その際、１視野に対して、５箇所の厚みを測定し、その平均値を各層の厚みとする。
【０１３６】
本実施の形態の繊維強化複合材の製造方法は、上述の切削加工方法によって繊維強化複合材を切削加工する工程を含む。また、本実施の形態の金属の製造方法は、上述の切削加工方法によって金属を切削加工する工程を含む。
【実施例】
【０１３７】
以下に実施例及び比較例を示し、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。
【０１３８】
表１−１に、実施例１−１〜１−９のエントリーシートの製造に用いた樹脂成分等、実施例１−１〜１−９及び比較例１−１〜１−５で孔あけ加工した材料、評価に用いた装置等の仕様を示す。
【０１３９】
【表１−１】
0006533552.tif 000002
【０１４０】
＜エントリーシートの作製例＞
（シート１−Ａの作製）
ポリエチレングリコール・ジメチルテレフタレート重縮合物（パオゲンＰＰ−１５、第一工業製薬株式会社製）３０重量部、ポリオキシエチレンモノステアレート（ノニオンＳ−４０、日本油脂株式会社製）７０重量部を、双方ニーダーを使用し、温度１５０℃の窒素雰囲気中で混錬して混錬物を得た。得られた混錬物を押出機にて成形することにより、厚み０．２ｍｍの樹脂シートであるシート１−Ａを作成した。
（シート１−Ｂの作製）
ポリエチレングリコール・ジメチルテレフタレート重縮合物（パオゲンＰＰ−１５、第一工業製薬株式会社製）２０重量部、ポリエチレンオキサイド（アルトップＭＧ１５０、明成化学工業株式会社製）２０重量部、ポリオキシエチレンモノステアレート（ノニオンＳ−４０、日本油脂株式会社製）６０重量部、黒鉛（Ｘ−１００、伊藤黒鉛工業株式会社）５０重量部を、双方ニーダーを用いて、温度１５０℃の窒素雰囲気中で混錬して混錬物を得た。得られた混錬物を押出機にて成形することにより、厚み０．２ｍｍの樹脂シートを作成した。これとは別に、厚み０．１５ｍｍのアルミニウム箔（１Ｎ３０−Ｈ１８、三菱アルミニウム株式会社製）の片面に、接着層として厚み０．０１ｍｍのポリエステル系樹脂層（バイロナールＭＤ−１２００、東洋紡績株式会社製）を形成したものを準備した。この接着層を形成したアルミニウム箔上に、上記作成した樹脂シートを５枚重ね、ラミネート装置（ＯＨＬ―２４００、株式会社オー・エヌ・シー製）を用いて、１５０℃の温度で熱ラミネートして、積層一体化し、シート１−Ｂを作製した。
（シート１−Ｃの作製）
ポリエチレングリコール・ジメチルテレフタレート重縮合物（パオゲンＰＰ−１５、第一工業製薬株式会社製）２０重量部、ポリエチレンオキサイド（アルトップＭＧ１５０、明成化学工業株式会社製）２０重量部、ポリオキシエチレンモノステアレート（ノニオンＳ−４０、日本油脂株式会社製）６０重量部を、双方ニーダーを用いて、温度１５０℃の窒素雰囲気中で混錬して混錬物を得た。得られた混錬物を押出機にて成形することにより、厚み０．２ｍｍの樹脂シートを作成した。これとは別に、厚み０．１５ｍｍのアルミニウム箔（１Ｎ３０−Ｈ１８、三菱アルミニウム株式会社製）の片面に、接着層として厚み０．０１ｍｍのポリエステル系樹脂層（バイロナールＭＤ−１２００、東洋紡績株式会社製）を形成したものを準備した。この接着層を形成したアルミニウム箔上に、上記作成した樹脂シートを５枚重ね、さらに最上部に同様のアルミニウム箔を積層した。このとき、樹脂シートとアルミニウム箔表面の接着層とが接するように配置し、ラミネート装置（ＯＨＬ―２４００、株式会社オー・エヌ・シー製）を用いて、１５０℃の温度で熱ラミネートして、積層一体化し、シート１−Ｃを作製した。
（シート１−Ｄの作製）
ポリエチレングリコール・ジメチルテレフタレート重縮合物（パオゲンＰＰ−１５、第一工業製薬株式会社製）２０重量部、ポリエチレンオキサイド（アルトップＭＧ１５０、明成化学工業株式会社製）２０重量部、ポリオキシエチレンモノステアレート（ノニオンＳ−４０、日本油脂株式会社製）６０重量部、黒鉛（Ｘ−１００、伊藤黒鉛工業株式会社）５０重量部を、双方ニーダーを用いて、温度１５０℃の窒素雰囲気中で混錬して混錬物を得た。得られた混錬物を押出機にて成形することにより、厚み０．２ｍｍの樹脂シートを作成した。これとは別に、厚み０．１５ｍｍのアルミニウム箔（１Ｎ３０−Ｈ１８、三菱アルミニウム株式会社製）の片面に、接着層として厚み０．０１ｍｍのポリエステル系樹脂層（バイロナールＭＤ−１２００、東洋紡績株式会社製）を形成したものを準備した。この接着層を形成したアルミニウム箔上に、上記作成した樹脂シートを５枚重ね、さらに最上部に同様のアルミニウム箔を積層した。このとき、樹脂シートとアルミニウム箔表面の接着層とが接するように配置し、ラミネート装置（ＯＨＬ―２４００、株式会社オー・エヌ・シー製）を用いて、１５０℃の温度で熱ラミネートして、積層一体化し、シート１−Ｄを作製した。
（シート１−Ｅについて）
厚み０．１５ｍｍのアルミニウム箔（１Ｎ３０−Ｈ１８、三菱アルミニウム株式会社製）をシート１−Ｅとした。
【０１４１】
＜実施例１−１〜１−９＞
上記のようにして作製した各シートを、被切削加工材料の切削工具（超硬合金ドリル）進入面に治具にて固定した。実施例１−２〜１−９については、被切削加工材料の切削加工面にエントリーシートのアルミニウム箔が接するように配置した。超硬合金ドリルによる切削加工条件は、回転数が５，０００ｒｐｍ、送り速度が５００ｍｍ／ｍｉｎで、その他は表１−２に示す条件で孔あけ加工を行った。実施例１−１については、スラスト力、切削トルク、ドリルの摩耗量、孔の内径、孔の内径推移について評価した。当該評価結果を表１−３に示した。実施例１−２〜１−９については、孔の内壁粗さ、ドリルの摩耗量について評価した。当該評価結果を表１−４に示した。
【０１４２】
＜比較例１−１〜１−６＞
被切削加工材料の切削加工面にシートを配置しなかった以外は、実施例１−１〜１−６と同様にして孔あけ加工をおこなった。孔あけ条件は、表１−２に記載した。実施例１−１と同様にして、比較例１−１については、スラスト力、切削トルク、ドリルの摩耗量、孔の内径、孔の内径推移について評価した。当該評価結果を表１−３に示した。比較例１−２〜１−６については、孔の内壁粗さ、ドリルの摩耗量について評価した。当該評価結果を表１−４に示した。
【０１４３】
【表１−２】
0006533552.tif 000003
【０１４４】
【表１−３】
0006533552.tif 000004
【０１４５】
【表１−４】
0006533552.tif 000005
【０１４６】
表１−３の実施例１−１及び比較例１−１の結果を、評価項目ごとに図１−１から図１−４に示す。切削加工する際に実施例１−１に挙げた樹脂シートを被切削加工材料のドリル進入面に配置することで、ドリルの垂直方向にかかる切削応力（スラスト力）が最大値において１０％前後低減していることが確認された。また、切削加工する際に実施例１−１に挙げた樹脂シートを被切削加工材料のドリル進入面に配置することで、ドリルの回転方向にかかる切削応力（切削トルク）が５０％前後低減することが確認された。さらに、切削加工する際に実施例１−１に挙げた樹脂シートを被切削加工材料のドリル進入面に配置することで、これら垂直方向、回転方向にかかる切削応力が低減し、ドリルに対する負荷が低減し、ドリル摩耗が３０％以上低減されることが確認された。このことは、加工孔の出口側のバリ（毛羽）低減、ＣＦＲＰ層間剥離の低減に寄与することが推測される。
【０１４７】
また、切削加工する際に実施例１−１に挙げた樹脂シートを被切削加工材料のドリル進入面に配置することで、ドリルの進行方向に対する孔の内径の均一性ならびに、切削加工孔数を増加した際の孔の内径の均一性に優れていることが確認された。これから、樹脂シートを被切削加工材料のドリル進入面に配置することで、ドリル摩耗が低減されることによって、均一で高品質な孔をあけるのが可能であることが判った。このことは、ＣＦＲＰを、ボルトやリベットなどの締結要素を用いて構造体に固定する際、締結要素を無理な力で押し込まなくてすむため、ＣＦＲＰ層間剥離の低減に寄与することが推測される。
【０１４８】
表１−４の実施例１−２〜１−９及び比較例１−２〜１−６の結果を、評価項目ごとに図１−５から図１−７に示す。切削加工する際に実施例１−２〜１−８に挙げた樹脂シートを被切削加工材料のドリル進入面に配置することで、孔の内壁粗さが小さくなり、かつドリルの摩耗量も小さくなることが確認された。また、実施例１−９に挙げたアルミニウム箔単体を用いた場合でも、同様に内壁粗さが小さくなり、かつドリルの摩耗量も小さくなることが確認された。これら、孔の内壁粗さを小さくすることで、ＣＦＲＰにおける切削加工される孔の品質が向上し、さらにドリル摩耗量を小さくすることでドリル一本あたりに切削加工できる孔数を延ばすことができた。
【０１４９】
＜評価方法＞
１）スラスト力及び切削トルクの測定
スラスト力及び切削トルクは、被切削加工材料（ＣＦＲＰ）の試験片ホルダーの下に設置した共和電業（株）６分力動力計で計測した。ＣＦＲＰ試験片へのドリルの貫通時の６分力計に作用する３軸方向の力及び３軸方向のモーメントを計測し、ＡＤ変換器を通して、パーソナルコンピューターにデータを格納し、ドリルの軸に対する軸方向抵抗と軸方向トルクとをそれぞれスラスト力及び切削トルクとして計測した。
【０１５０】
２）ドリルの摩耗量の測定
レーザー顕微鏡（キーエンス（株）製）によりドリル側面の画像を取得し、画像上でドリル刃先の逃げ面における摩耗断面積を計測し、それにドリルの逃げ面摩耗長さを乗じることで、摩耗体積を算出した。
【０１５１】
３）孔の内径の測定
ＣＦＲＰの孔内径は、内径用の電気マイクロメーターを用いて、標準試験片との偏差から1・mの分解能で計測した。孔内径は、ドリル孔あけ加工における、入口部、中央部及び出口部で異なるため、１２．５ｍｍの板厚において、入口から３ｍｍ、入口から６．３ｍｍ、入口から９．５ｍｍの深さの位置において内径を測定し、それらを入口部、中央部及び出口部の内径と定義し、計測した。
【０１５２】
表２−１に、実施例２−１〜２−９及び比較例２−１〜２−３に用いた樹脂成分、固体潤滑剤、金属箔、被切削加工材料、切削工具等の仕様を示した。
【０１５３】
【表２−１】
0006533552.tif 000006
【０１５４】
＜ドリル磨耗量の評価方法＞
実施例２−１〜２−９及び比較例２−１〜２−３のドリル磨耗量は、次のようにして評価した。
（１）ドリル先端切れ刃残面積
ドリル先端部に付着した切削加工屑などの汚れを取り除いた後、Ｖ−ＬＡＳＥＲ顕微鏡（ＶＫ―９６００、株式会社キーエンス製）を用いて、孔あけ加工後のドリル先端を撮影した。次に、解析ソフト（ＶＫ＿Ａｎａｌｙｚｅｒ  バージョン１．２．０．２、株式会社キーエンス製）を用いて、ドリルの先端方向から観察した際の、ドリル切れ刃の２番面及び３番面における摩耗しなかった部分の面積を算出し、これをドリル先端切れ刃残面積とした。
（２）新品ドリルに対する切れ刃残量
新品ドリルに対する切れ刃残量は、新品のドリル先端切れ刃の面積を１００とした際の、切削加工後のドリル切れ刃の磨耗しなかった部分の面積の残存割合とした。
【０１５５】
＜エントリーシートの作製例＞
（シート２−Ａの作製）
ポリエチレンオキサイド（アルトップＭＧ１５０、明成工業株式会社製）４０重量部、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ４０００Ｓ、三洋化学株式会社製）５０重量部、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール共重合体（ブラウノンＰ１７４、青木油脂工業株式会社製）１０重量部を、双方ニーダーを用いて、温度１５０℃の窒素雰囲気中で混錬して混錬物を得た。得られた混錬物を押出機にて成形することにより、厚み０．２ｍｍの樹脂シートを作成した。この樹脂シートを５枚重ねて、ラミネート装置（ＯＨＬ―２４００、株式会社オー・エヌ・シー製）を用いて、１５０℃の温度で熱ラミネートして、積層一体化し、エントリーシートであるシート２−Ａを作製した。
（シート２−Ｂの作製）
ポリエチレンオキサイド（アルトップＭＧ１５０、明成工業株式会社製）４０重量部、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ４０００Ｓ、三洋化学株式会社製）５０重量部、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール共重合体（ブラウノンＰ１７４、青木油脂工業株式会社製）１０重量部を、双方ニーダーを用いて、温度１５０℃の窒素雰囲気中で混錬して混錬物を得た。得られた混錬物を押出機にて成形することにより、厚み０．２ｍｍの樹脂シートを作成した。これとは別に、厚み０．１５ｍｍのアルミニウム箔（１Ｎ３０−Ｈ１８、三菱アルミニウム株式会社製）の片面に、接着層として厚み０．０１ｍｍのポリエステル系樹脂層（バイロナールＭＤ−１２００、東洋紡績株式会社製）を形成したものを準備した。この接着層を形成したアルミニウム箔上に、上記作成した樹脂シートを５枚重ね、さらに最上部に同様のアルミニウム箔を積層した。このとき、樹脂シートとアルミニウム箔表面の接着層とが接するように配置し、ラミネート装置（ＯＨＬ―２４００、株式会社オー・エヌ・シー製）を用いて、１５０℃の温度で熱ラミネートして、積層一体化し、エントリーシートであるシート２−Ｂを作製した。
（シート２−Ｃの作製）
ポリエチレンオキサイド（アルトップＭＧ１５０、明成工業株式会社製）１０重量部、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ４０００Ｓ、三洋化学株式会社製）４０重量部、黒鉛（Ｘ−１００、伊藤黒鉛工業株式会社）５０重量部を、双方ニーダーを用いて、温度１５０℃の窒素雰囲気中で混錬して混錬物を得た。得られた混錬物を押出機にて成形することにより、厚み０．２ｍｍの樹脂シートを作成した。これとは別に、厚み０．１５ｍｍのアルミニウム箔（１Ｎ３０−Ｈ１８、三菱アルミニウム株式会社製）の片面に、接着層として厚み０．０１ｍｍのポリエステル系樹脂層（バイロナールＭＤ−１２００、東洋紡績株式会社製）を形成したものを準備した。この接着層を形成したアルミニウム箔上に、上記作成した樹脂シートを５枚重ね、さらに最上部に同様のアルミニウム箔を積層した。このとき、樹脂シートとアルミニウム箔表面の接着層とが接するように配置し、ラミネート装置（ＯＨＬ―２４００、株式会社オー・エヌ・シー製）を用いて、１５０℃の温度で熱ラミネートして、積層一体化し、エントリーシートであるシート２−Ｃを作製した。
（シート２−Ｄの作製）
ポリエチレンオキサイド（アルトップＭＧ１５０、明成工業株式会社製）１０重量部、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ４０００Ｓ、三洋化学株式会社製）４０重量部、黒鉛（Ｘ−１００、伊藤黒鉛工業株式会社）５０重量部を、双方ニーダーを用いて、温度１５０℃の窒素雰囲気中で混錬して混錬物を得た。得られた混錬物を押出機にて成形することにより、厚み０．２ｍｍの樹脂シートを作成した。これとは別に、厚み０．１５ｍｍのアルミニウム箔（１Ｎ３０−Ｈ１８、三菱アルミニウム株式会社製）の片面に、接着層として厚み０．０１ｍｍのポリエステル系樹脂層（バイロナールＭＤ−１２００、東洋紡績株式会社製）を形成したものを準備した。この接着層を形成したアルミニウム箔上に、上記作成した樹脂シートを１５枚重ね、さらに最上部に同様のアルミニウム箔を積層した。このとき、樹脂シートとアルミニウム箔表面の接着層とが接するように配置し、ラミネート装置（ＯＨＬ―２４００、株式会社オー・エヌ・シー製）を用いて、１５０℃の温度で熱ラミネートして、積層一体化し、エントリーシートであるシート２−Ｄを作製した。
【０１５６】
＜実施例２−１〜２−９＞
上記のようにして作製した各エントリーシートを、被切削加工材料の切削工具（超硬合金ドリル）進入面に治具にて固定して、表２−２に示す条件で孔あけ加工を行った。なお、実施例２−２〜２−９については、被切削加工材料の切削加工面にエントリーシートのアルミニウム箔が接するように配置した。孔あけ加工後のドリルの摩耗量について評価した。該評価結果を表２−３に示した。また、実施例２−５〜２−７については、コンプレッサーで圧縮した２５℃の空気を、ノズル先端部の断面積が３１．７ｍｍ2のノズルを用いて、切削加工箇所から３００ｍｍ離れた位置から、１５５Ｌ／ｍｉｎで切削加工箇所に供給しながら切削加工（空冷切削加工）した。なお、実施例２−９では、切削加工対象であるチタン合金板及び炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が接するように重ねあわされており、ＣＦＲＰがチタン合金板よりも切削工具進入側になるように配置して切削加工を行った。
【０１５７】
＜比較例２−１〜２−２＞
被切削加工材の切削加工面にエントリーシートを配置しなかった以外は、実施例２−３〜２−４と同様にして孔あけ加工をおこなった。孔あけ条件は、表２−２に記載した。実施例２−３〜２−４と同様にして、ドリルの磨耗量の評価を行った。該評価結果を表２−３に示した。
【０１５８】
＜比較例２−３＞
被切削加工材の切削加工面にエントリーシートを配置しなかったこと、また、切削油を用いて加工（切削油加工）を行った以外は、実施例２−４と同様にして孔あけ加工をおこなった。孔あけ条件は、表２−２に記載した。実施例２−４と同様にして、ドリルの磨耗量の評価を行った。該評価結果を表２−３に示した。なお、ここで、切削油加工とは、切削加工する際、切削油をドリル及び孔あけ加工箇所に１８Ｌ／ｍｉｎの流量で、供給し続けながら行う切削加工とした。
【０１５９】
【表２−２】
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【０１６０】
【表２−３】
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【０１６１】
表２−２の実施例２−１〜２−９及び比較例２−１〜２−３における孔あけ加工後のドリル先端写真を図２−１〜２−３に示した。また、新品のドリル切れ刃の面積を１００とした際のドリル切れ刃の残量を図４に示した。孔あけ加工する際、実施例２−１〜２−９に挙げた樹脂シートからなるエントリーシートを用いることで、切れ刃残量は６４〜９８％と、樹脂シートを用いない場合の５〜５１％に比べて大きいことがわかった。これらの数値から、実施例２−１〜２−９に挙げた樹脂シートからなるエントリーシートは、ドリル摩耗抑制に大きな効果があることがわかった。
【０１６２】
表３−１に、実施例３−１〜３−４及び比較例３−１〜３−２に用いた樹脂成分、固体潤滑剤、金属箔、被切削加工材料、切削工具等の仕様を示した。
【０１６３】
【表３−１】
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【０１６４】
また、実施例３−１〜３−４及び比較例３−１〜３−２において、ドリル出口側における切削加工孔周囲のバリの高さ、ドリル磨耗量（ドリル先端切れ刃残面積、新品ドリルに対する切れ刃残量）は、次のようにして評価した。
（１）ドリル出口側における切削加工孔周囲のバリ高さ
切削加工後の貫通孔のドリル出口面を、Ｖ−ＬＡＳＥＲ顕微鏡（ＶＫ−９７００、株式会社キーエンス製）を用いて、撮影した。撮影したデータを解析ソフト（ＶＫ＿Ａｎａｌｙｚｅｒ  バージョン１．２．０．２、株式会社キーエンス製）を用いて、ドリル出口側における切削加工孔周囲のバリの高さを計測した。この時、ランダムに選んだ１０箇所でバリの高さを測定し、最大値、平均値、標準偏差を求めた。
（２）ドリル先端切れ刃残面積
ドリル先端部に付着した切削加工屑などの汚れを取り除いた後、Ｖ−ＬＡＳＥＲ顕微鏡（ＶＫ―９６００、株式会社キーエンス製）を用いて、孔あけ加工後のドリル先端を撮影した。次に、解析ソフト（ＶＫ＿Ａｎａｌｙｚｅｒ  バージョン１．２．０．２、株式会社キーエンス製）を用いて、ドリルの先端方向から観察した際の、ドリル切れ刃の２番面及び３番面における摩耗しなかった部分の面積を算出し、これをドリル先端切れ刃残面積とした。
（３）新品ドリルに対する切れ刃残量
新品ドリルに対する切れ刃残量は、新品のドリル先端切れ刃の面積を１００とした際の、切削加工後のドリル切れ刃の磨耗しなかった部分の面積の残存割合とした。
【０１６５】
＜参考例３−１＞
厚み３．０ｍｍのチタン合金板（航空機用途同等材（ＴＩ６ＡＬ４ＶＥＬＩ））を、直径６ｍｍのドリル（先端角度：１２０°、ねじれ角度：４０°、表面コーティングなし）を用いて、連続して、１本あたり１００孔の条件で孔あけ加工を行った。その際、コンプレッサーで圧縮した２５℃の空気を、ノズル先端部の断面積が３１．７ｍｍ2のノズルを用いて、孔あけ加工箇所から３００ｍｍ離れた位置から、１５５Ｌ／ｍｉｎで、孔あけ加工箇所に供給しながら孔あけ加工（空冷孔あけ加工）した。表３−２に示す加工条件で孔あけ加工を行い、孔あけ加工後のチタン合金板のドリル出口側における孔あけ加工孔周囲のバリの高さの最大値を、孔あけ加工孔数ごとに測定した。該測定結果を表３−３に示した。また、１０、５０、１００孔目におけるバリの高さの最大値、平均値、標準偏差を表３−４に示した。
【０１６６】
＜実施例３−２＞
ポリエチレンオキサイド（アルトップＭＧ１５０、明成工業株式会社製）１０重量部、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ４０００Ｓ、三洋化学株式会社製）４０重量部、黒鉛（Ｘ−１００、伊藤黒鉛工業株式会社）５０重量部を、双方ニーダーを使用し、温度１５０℃の窒素雰囲気中で混錬して混錬物を得た。得られた混錬物を押出機にて成形することにより、厚み０．２ｍｍの樹脂シートを作成した。これとは別に、厚み０．１５ｍｍのアルミニウム箔（１Ｎ３０−Ｈ１８、三菱アルミニウム株式会社製）の片面に、接着層として厚み０．０１ｍｍのポリエステル系樹脂層（バイロナールＭＤ−１２００、東洋紡績株式会社製）を形成したものを準備した。この接着層を形成したアルミニウム箔上に、上記作成した樹脂シートを５枚重ねて、さらに最上部に同様のアルミニウム箔を積層した。この時、樹脂シートとアルミニウム箔表面の接着層とが接するように配置し、ラミネート装置（ＯＨＬ―２４００、株式会社オー・エヌ・シー製）を用いて、１５０℃の温度で熱ラミネートして、積層一体化し、エントリーシートであるシート３−Ａを作製した。
得られたシート３−Ａをチタン合金板のドリル進入面に配置し、参考例３−１と同じ条件で孔あけ加工を行い、孔あけ加工後のチタン合金板のドリル出口側における孔あけ加工孔周囲のバリの高さの最大値を、孔あけ加工孔数ごとに測定した。該測定結果を表３−３に示した。また、１０、５０、１００孔目におけるバリの高さの最大値、平均値、標準偏差を表３−４に示した。さらに、１００孔加工後のドリルの摩耗量について評価した結果を表３−５に示した。
【０１６７】
＜実施例３−３＞
実施例３−２と同様に、シート３−Ａを作製した。得られたシート３−Ａを、厚み３．０ｍｍのチタン合金板（航空機用途同等材（ＴＩ６ＡＬ４ＶＥＬＩ））のドリル進入面に配置した。該シート３−Ａを配置したチタン合金板を、直径６ｍｍのドリル（先端角度：１２０°、ねじれ角度：４０°、表面コーティングなし）を用いて、連続して、１本あたり１００孔の条件で孔あけ加工した。その際、コンプレッサーで圧縮した−３．５℃の空気を、ノズル先端部の断面積が３１．７ｍｍ2のノズルを用いて、孔あけ加工箇所から３００ｍｍ離れた位置から、１５５Ｌ／ｍｉｎで、孔あけ加工箇所に供給しながら孔あけ加工（空冷孔あけ加工）した。表３−２に示す加工条件で孔あけ加工を行い、孔あけ加工後のチタン合金板のドリル出口側における孔あけ加工孔周囲のバリの高さの最大値を、孔あけ加工孔数ごとに測定した。該測定結果を表３に示した。また、１０、５０、１００孔目におけるバリの高さの最大値、平均値、標準偏差を表３−４に示した。
【０１６８】
＜実施例３−４＞
実施例３−２と同様に、シート３−Ａを作製した。得られたシート３−Ａを、厚み３．０ｍｍのチタン合金板（航空機用途同等材（ＴＩ６ＡＬ４ＶＥＬＩ））のドリル進入面に配置した。該シート３−Ａを配置したチタン合金板を、直径６ｍｍのドリル（先端角度：１２０°、ねじれ角度：４０°、表面コーティングなし）を用いて、連続して、１本あたり１００孔の条件で孔あけ加工した。その際、コンプレッサーで圧縮した−２５．５℃の空気を、ノズル先端部の断面積が３１．７ｍｍ2のノズルを用いて、孔あけ加工箇所から３００ｍｍ離れた位置から、１５５Ｌ／ｍｉｎで、孔あけ加工箇所に供給しながら孔あけ加工（空冷孔あけ加工）した。表３−２に示す加工条件で孔あけ加工を行い、孔あけ加工後のチタン合金板のドリル出口側における加工孔周囲のバリの高さの最大値を、孔あけ加工孔数ごとに測定した。該測定結果を表３−３に示した。また、１０、５０、１００孔目におけるバリの高さの最大値、平均値、標準偏差を表３−４に示した。
【０１６９】
＜比較例３−１＞
厚み３．０ｍｍのチタン合金板（航空機用途同等材（ＴＩ６ＡＬ４ＶＥＬＩ））を孔あけ加工する際、孔あけ加工箇所に対して空気を供給しなかった以外は、参考例３−１と同様にして孔あけ加工を行った。孔あけ加工後のチタン合金板のドリル出口側における孔あけ加工孔周囲のバリの高さの最大値を、孔あけ加工孔数ごとに測定した。該測定結果を表３−３に示した。また、１０、５０、１００孔目におけるバリの高さの最大値、平均値、標準偏差を表３−４に示した。さらに、１００孔加工後のドリルの摩耗量について評価した結果を表３−５に示した。
【０１７０】
＜比較例３−２＞
厚み３．０ｍｍのチタン合金板（航空機用途同等材（ＴＩ６ＡＬ４ＶＥＬＩ））を加工する際、孔あけ加工箇所に対して空気を供給するかわりに、切削油（ＳＯＬＥＸ  ＳＭ−７０、ＳＯＴＡＮＩ  ＯＩＬ．  ＣＯ．，ＬＴＤ製）を供給しながら、参考例３−１と同様にして孔あけ加工した。孔あけ加工後のチタン合金板のドリル出口側における孔あけ加工孔周囲のバリの高さの最大値を、孔あけ加工孔数ごとに測定した。該測定結果を表３−３に示した。また、１０、５０、１００孔目におけるバリの高さの最大値、平均値、標準偏差を表３−４に示した。さらに、１００孔加工後のドリルの摩耗量について評価した結果を表３−５に示した。
【０１７１】
【表３−２】
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【０１７２】
【表３−３】
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【０１７３】
【表３−４】
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【０１７４】
【表３−５】
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【０１７５】
参考例３−１、実施例３−２〜３−４、比較例３−１〜３−２における加工後のチタン合金板のドリル出口側における孔あけ加工孔周囲のバリの写真を図３−１に、計測したバリの高さを表３−３及び図３−２に示した。また、実施例３−２、比較例３−１、比較例３−２における孔あけ加工後のドリル先端写真を図３−３に示した。参考例３−１より、孔あけ加工する際、ガスで冷却しながら孔あけ加工を行うことで、チタン合金板のドリル出口側における孔あけ加工孔周囲のバリの高さが低減していることがわかった。また、実施例３−２より、ガスで冷却しながら孔あけ加工する際、さらにドリル進入面にエントリーシートを配置して加工すると、バリの高さがさらに低減することがわかった。一方、ガスによる冷却を行わないで孔あけ加工した比較例３−１では、バリの高さが１０００μｍを超えてしまった。これは、ガスによる冷却を行いながら孔あけ加工した場合と比較して最大で２０倍の数値であった。これらのことから、ガスによる冷却を行いながら孔あけ加工することによって、孔あけ加工時のチタン合金板の蓄熱が低減され、結果としてドリル出口側における加工孔周辺の金属が延びることなく、貫通孔が形成されていることがわかった。
【０１７６】
一方、比較例３−２のように切削油を用いた場合は、ガスによる冷却を行う孔あけ加工と同様に、チタン板合金のドリル出口のバリは抑制された。ただし、ガスによる冷却を行う孔あけ加工と比較して、バリ高さの標準偏差が大きくなることがわかった。さらに、孔あけ加工後はチタン合金板が切削油で汚染されているため、溶剤による洗浄が必須であった。
【０１７７】
さらに、実施例３−２よりガスによる冷却と併用してエントリーシートを用いた場合は、チタン板合金のドリル出口のバリが抑制されるとともに、ドリルの摩耗抑制の効果もあることがわかった。これは、エントリーシートの樹脂組成物が有する潤滑性によるものであると考えられる。詳細には、樹脂組成物が存在することで、ドリルの溝表面を含めたドリル表面と加工孔内との潤滑性がいずれも高まり、ドリルの刃が切削する難削金属中の難削粒子の排出が容易化され、ドリルの刃との擦過頻度と度合いが軽減できるため、結果としてドリルの刃の摩耗が低減されると考えられる。比較例３−２より、単純に切削油を使用した場合は、潤滑効果に乏しいため、ドリル先端の摩耗が進行してしまうことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１７８】
本発明のエントリーシートを用いて繊維強化複合材（例えば、ＣＦＲＰ）を切削加工（例えば、孔あけ加工）する方法は、従来の機械加工ではこれらの難削材では良好な孔品質が得られなかったのに比して、良好な孔品質が得られ、しかも加工ドリルの寿命を延ばすことが可能である。そのため、最近航空機の構造材料として注目されているＣＦＲＰに有効に適用できるため、ＣＦＲＰへの利用拡大が期待され、産業上の利用可能性が極めて高い。
【０１７９】
また、本発明のエントリーシートを用いて金属を切削加工（例えば、孔あけ加工）する方法は、従来の機械加工ではこれらの難削材において１本あたりのドリルの加工可能な孔数が少なかったのに比して、ドリルの寿命を延ばすことができる。また、従来の湿式加工では、被加工材の汚染や清掃工程の負荷などにより生産性が低下してしまうが、本発明では、エントリーシートを用いて加工することで乾式加工が可能となり、加工コストを低減することができるため、産業上の利用可能性が極めて高い。
【０１８０】
さらに、本発明の切削加工方法を用いて繊維強化複合材及び／又は金属を切削加工（例えば、孔あけ加工）する方法は、従来の湿式切削加工と比較して、生産性の向上に繋がる。従来の湿式加工では、被加工材の汚染や清掃工程の負荷などによる生産性が低下してしまうが、本発明の切削加工方法は、ガス冷却加工或いはガス冷却加工とエントリーシートを併用することで乾式加工が可能となり、加工コストを低減することができるため、産業上の利用可能性が極めて高い。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図１−４】
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【図１−５】
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【図１−６】
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【図１−７】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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