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■ 寄稿・論文・報文・解説
環境負荷の低減と高能率加工を追求する「ＭＱＬ加工について（２）」マシニング事業
コーティング・マシナリー������������� ����������（�）�� �������������������������������������
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〈キーワード〉MQL加工・切りくず排出・TiAlNコーティング・湿式加工・ミスト供給装置・切削油剤

機械工具事業部／サーモテック部

安岡 学��������������

機械工具事業部／マシナリー技術二部

清 都 俊 之 ����������������

環境負荷の低減と高能率加工を追求する「MQL加工について（2）」要

1.ＭＱＬ加工システム

旨※1

NACHIは、環境問題の高まりから、「エコ＆ＥＣＯ」

NACHIは、「MQL加工」の研究を進めるなかで、ドライ加工を指向した加工技術ののコンセプトの下、コーティングの各々のコア技術をあわせ機械、工具、開発を行なってきた。

もつつよみを活かし、「MQL加工」を適用した加工

その中でも、とくに注目されている「ＭＱＬ加工」にシステムを開発している。

ついて、機械、工具、コーティング技術をあわせもつ

現在、「MQL加工」を適用した具体的な商品には、つよみを活かし、環境性の向上とともに、加工能率深穴加工の加工能率を飛躍的に向上する「MQLの向上、加工品質の向上をめざした研究を行なってパワーロングドリル＆MQLパワーセル」、ブローチ加きた。

工のコスト低減と加工精度向上を実現する「セミドラ※2※3※4

今般、深穴ドリル加工、ブローチ加工、転造加工

イブローチ＆高速ブローチ盤」、
このほか、転造加工などそれぞれに適合した機械や工具を新たに開発し、の工具寿命と加工精度を向上する「MQL対応フォー「MQL加工」の効果を最大限に活かす加工システ

ミングラック＆NC転造盤」がある。

ムを商品化した。

※5

それぞれが、「MQL加工」の効果を最大限に引出すため、各加工メカニズムを研究し、そのメカニズ

Abstract
Since the rising numbers of environmental issues, NACHI has been developing the cutting
tools for dry process under the concept of"Economy and Ecology."
Among the dry machining methods, the MQL
machining method has been drawing a specialattention. Utilizing our strength of machine,
tool and coating technologies together, wehave been studying how to improve the environmental impact, machining efficiency andquality of machined products with MQL machining.
Recently we have developed new machines andtools that are severally suitable for deep-hole
drilling, broaching and roll forming and marketed the machining system that utilizes theMQL machining method to the maximum level.

ムにあった工夫を工具形状、コーティング、機械に施している。
前報（ＭＱＬ加工について Vol.3 A3）では、MQLが切削に及ぼす基本的な効果について紹介した。
本報は、MQLの基本的な事象ならびに作用について、ひき続いて紹介し、考察する。

図1．ＭＱＬパワーセルＤＨ５２４
1���ＭＱＬパワーロングドリルによる高能率深穴加工（ MQLにより切りくず排出性向上）
切削加工におけるクーラントやコーティングの作用ている。すなわち、後者の方がドリル溝内に切りくずと切削油剤の効果として、前報で記したように、潤が詰まりやすく排出性が悪い。これは、（ b）の主軸滑と冷却効果の他に切りくず排出の機能が重要での負荷電力値にも端的に現れており、湿式加工のある。

場合、加工の後半9秒を過ぎた辺りから主軸負荷がしかし、最近、切削機能で新たな作用が認められてきた。図2はＭＱＬパワーロングドリルにより、直径上昇し、切りくずの排出性が悪化していることがわかる。の20倍の深穴をMQL加工した場合と湿式加工し深穴加工の場合、切りくず排出性が工具寿命をた場合の比較である。とくに着目したいのが（c）に示支配し、（ a）に示すように、切りくず排出性に優れるす切りくず形状の違いである。MQL加工の場合は、MQL加工の方が、長寿命で安定した加工が得られ小さくカールした短い切りくずが生成されているのにる結果となった。

カールせずに伸びた切りくずとなっ
対し、湿式では、
2000

穴 2000あけ
個 2000数︵個 2000︶
01529
1230
5195
MQL加工

水溶性クーラント加工（a）MQLパワーロングドリルの性能

4MQL加工

4

主 3軸
負荷 2
トル 1
ク0

水溶性クーラント加工

主 3軸
負荷 2
トル 1
ク0369

MQL加工

01503（秒）ドリル加工時の動力比較（b）

12691215（秒）

水溶性クーラント加工（c）切りくず形状
図2．MQLパワーロングドリルの試験結果

NACHI-BUSINESS news

Vol.

6 A22

環境負荷の低減と高能率加工を追求する「MQL加工について（2）」（MQLパワーロングドリルによる20Dの深穴ノンステップ加工が可能）
より、直径の20倍の深穴加工を可能とした。最近では、

この現象は、図3に示す切りくず生成の模式図から、以下のように考察される。

再研削時のコーディングの重ね塗り回数を制御する

切削工学の一般論では、切削油剤を用いた方がため、ドリル先端にのみコーディングする方法になっ摩擦係数は低くなるので、切りくずの接触長さは短ている。

くなる。いま、切り込みをt 1とした時のせん断角がφ

深穴加工のニーズは果てしなく、従来のガンドリの場合に、切りくずはt 2の厚みで生成される。一般

ル工程のMQLドリル加工化も検討されており、技術的に、摩擦係数が小さくなるとせん断角は大きくなり、的には直径の30倍を越える深穴加工も可能となっφ′となって切りくず厚み t′2は薄くなる。MQL加工のてきている。

場合は、切りくずのカール状態から判断して、湿式切刃加工に比べて摩擦係数の小さな状態が起きていると推察される。この現象は、レビンダー効果と密接な関係にある。MQLのミストがせん断エネルギーを減切りくず少させ、これが、せん断角の変化になって現れ、切りくずが小さくカールし分断されたものと考えられている。
MQLパワーロングドリルにおいては、切りくず排出
加工ワーク性を上げる溝形状設計と切りくず排出を阻害するコーティングのマクロパーティクルを極小化する技術に

図3．切削現象に見る切りくず形成

3. ブローチ加工におけるＭＱＬ加工の効果（ブローチ加工は直線的な二次元切削）
ブローチ加工は図4に示すとおり、 かんな を連続的にかけるような加ドリルの切削状態とは様相が工法である。直線的な二次元切削であり、※6異なる。インターナルブローチで鋼を加工する場合、すくい角が10〜15°と比較的鋭利であり、切削速度もブローチ
Broach3〜10m/minと非常に遅い。また、一刃の切り込み量は0.02mm〜0.05mmと薄切り切削を行なう。

被加工物
Workドリルとの切削機構の違いを分かりやすくシミュレーションにより説明する。

図4．
ブローチおよびその加工法

3

（シミュレーションによる切りくず解析）
ブローチ加工における切りくずの様相をシミュレー

以上の理由により、従来の湿式加工をMQL加工ションにより比較した結果を図5、図6に示す。MQLドに代替しても、ブローチ加工の場合では、加工性はリルにおいては、MQL加工により摩擦係数が減少あまり変わらない。すなわち、MQLブローチ加工では、することを切りくず形状の違いから推察した。同様コストを従来の湿式加工の高能率性を損なわずに、にブローチ加工のシミュレーションでも、摩擦係数を抑え加工精度を満足させることが可能になっている。

極端に変化させ、切りくず生成の違いを検証した。

ドリル加工と同様、また、ブローチ加工においても、図5、図6を見ても明らかなように、摩擦係数を大き切りくず処理は重要な問題である。切削速度が遅く変化させても、切りくずの出方に大きな差は見られいため、切れ刃への被削材の凝着は避けがたく、構ない。厳密には、せん断角は摩擦係数の小さい方成刃先の生成と切りくず残存が問題になる。このため、が大きくなり、また、切りくずの接触長さも短くなって

M Q L 加 工に使用するブローチには、耐 摩 耗 性、いる。MQLドリル加工の場合、図7に示すとおり、切断熱性と潤滑性に加え、耐凝着性の改善のためり込み量がブローチ加工より大きく、摩擦係数の差TiAlN系皮膜を被覆している。

がすくい面での摩擦力の差となるため、切りくず長さとカール径に差が見られる。
切りくずμ ＝0.1

刃先μ ＝0.5

加工ワーク

図5．摩擦係数の違いによる切りくず形成時の温度比較

μ ＝0.5μ ＝0.1

図6．摩擦係数の違いによる切りくず形成時の工具刃先応力分布の比較
切りくず

μ ＝0.1μ ＝0.5
図7．
ドリルの切削条件での切りくず形成の比較

NACHI-BUSINESS newsVol.

6 A24環境負荷の低減と高能率加工を追求する「MQL加工について（2）」（ ブローチ形状での改善）（ ブローチ加工の高速化）

図8右の写真は、ねじれ刃溝をもつブローチである。

図10は、NACHIが開発したMQL対応高速ブロ

これは、ブローチの刃を傾けることによって、刃先がーチ盤である。MQL加工をさらに効果的にするため被削物に一度に接触しないようにすることにより断には、凝着を起こしにくい切削速度で加工すること続切削を回避し、切削荷重変動を軽減して、切削が肝要である。前報の図2にも示したが、二次元切性を高めている。また、図9右に示すとおり、切りくず削においては、切削速度50m/mim以上が、凝着をはねじのようになるため、ブローチは溝から離脱しや起こしにくい切削速度領域となる。前述の、ねじれすくなる。従来の軸直角溝ブローチの切りくずは、刃溝ブローチやTiAlN系皮膜のコーティングにより、ブローチ刃溝に残存しな
図9左に示すとおりであり、高速加工でも十分な耐熱性・耐摩耗性を具備したがら切削している。

ブローチとすることにより、高速MQLブローチ加工が可能になった。この高速MQL加工により、図11に示すような、加工コスト低減を達成することができる。

（形式Hi−5010）
特長

軸直角刃溝ブローチ（従来刃溝）・切 削 速 度： 1〜80m／min
・最大引抜力： 50kN
・ストロ ーク： 1000mm
・タ イ プ：カッター移動式・駆 動 方 式： ボールねじ＋サーボモーター
・所要床面積： 1100×1700
・MQL＆湿式に対応

ねじれ刃溝ブローチ

図8．ねじれ刃溝ブローチ

軸直角刃溝ブローチ

ねじれ刃溝ブローチ
図10．新しい高速ブローチ盤

図9．ねじれ刃溝ブローチの切りくず

12

ワーク１ヶ当たり加工単価

108

加 工 条 件 V＝5m／min
・ブローチ盤： NBV−5−10SA・給 油 装 置： エコブースタ（ブルーベ）
・切 削 油： 合成エステル油
・給 油 量： 2cc／h・ノズル×4ノズル
・被 削 材： S48C（220〜270HB）・切 削 長： 40mm
・切 込 量：φ0.06mm／刃・ブ ロ ー チ： FAXG2＋CA0456420

油性5m／min
設備イニシャルコスト

水溶性5m／min
工具コスト

MQL5m／min
クーラントコスト

高速MQL
60m／min
エネルギーコスト

図11．高速MQL加工によるコストダウン

4. 転造加工への展開（ 転造におけるMQLの効果）
前述の2事例は、
ＭＱＬ加工の切削現象としての効果についてであり、いずれも切りくずの形成過程
ＭＱＬパワーロンにおいて特色を有している。即ち、フォーミングラック

グドリルによる深穴加工では、切りくず排出性に注目し、ブローチ加工では、ＭＱＬ採用による切削油剤の削減と高速化に注目して、切削性能を向上することができた。これらは、いずれも切りくず形成の際、刃先直前で被削材が温度上昇することによって、剪断強度が低下するためではないかと考えられる。
一方、転造加工においてもMQLの効果が見られる。図１２のＮＣ転造盤を用いてMQL加工による試NC転造盤験をした結果を図１３に示す。ＭＱＬ対応のフォーミン

PFM-610E

転造加工例

図12．NC転造盤PFM−610E

グラックを用いることによりラックの寿命が50％向上した。
このように、MQL加工は、従来の湿式加工法とコストパフォーマンスが有利になることは明比較して、白である。
また、前述のMQLパワーセルや高速ブローチ盤、ラック寿命比較
寿命50％増100％

NC転造盤など、MQL加工を前提とした工作機械は、従来の湿式加工法で使用する切削油剤、すなわちクーラントの循環供給装置が不用で、小さなミスト供給装置だけでよいので、機械がコンパクトで省エネルギーとなっている。

NACHI-BUSINESS news

油性

水溶性
従来工具

MQL

MQL
対応工具
PAT.P

図13．転造加工におけるMQLの効果

Vol.

6 A2

6

���「エコ＆ＥＣＯ」の展開
ＭＱＬ加工について、2回にわたり切削現象を主それぞれの加工法における切削現象のMQLの（1）」に解説を試みた。とくに前報「ＭＱＬ加工についてコー効果はさまざまである。NACHIは、機械、工具、で記した、引っ張り試験における切削油剤を塗布しティング技術という加工システムのコア技術を合わた場合と塗布しない場合の亀裂発生の差は、切削せもつつよみを活かし、環境変化や高精度化・高能現象の本質的な部分であり、今後解明していく必率化のニーズに対応して進化する生産技術の向上要がある。また、コーティング膜の作用についても、さに貢献していきたい。

らに研究・開発を進める必要がある。
切削油剤を用いた湿式切削は、必ずしも定常潤滑状態とは言い難いが、ＭＱＬ加工の場合は疑似的な境界潤滑状態であると考えられる。本報で示したMQL加工の試験結果や効果は、切削加工の高能率を可能にする技術として注目される。

用語解説

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※1 エコ＆ECO
エコノミー＆エコロジー。

安岡 学・清都俊之：環境負荷の低減と高能率加工を追求する「MQL加工について」
NACHI-BUSINESS news Vol.3 A3、May／2004※2 MQLパワーロングドリル
深穴のMQL加工（微少ミスト加工）に最適な形状とコーティングを施した、先端コーティング超硬ロングドリル。
※3 MQLパワーセル
クランクシャフトの油穴に特化した、MQL加工対応のコラムトラバース型横形マシニングセンタ。
※4 セミドライブローチ
ブローチ加工のMQL（セミドライ加工）を可能にした、コーティングブローチ
カッタ。
※5 MQL対応フォーミングラック
歯車の転造加工のMQL加工を可能にした、コーティングフォーミングラック。
※6 すくい角工具の切れ刃面と加工物の角度。

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〈発行〉 2005年2月1日
株式会社 不二越 開発本部 開発企画部
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