はじめに
環境保護（特に、二酸化炭素排出量削減）や高齢化，グローバル化への対応など多くの社会課題の解決に向け，低燃費の航空機や自動車，機能的で安全安心な医療・生体用部品等が求められている。革新的な製品・部品では，例えば，航空機や自動車の軽量化・高効率化にみられるように，チタン合金やニッケル基超耐熱合金などの切削困難な材料の使用量が増加しており、難削材のさらなる高効率な切削に向けた技術開発が不可欠となっでいる。ではどうすればよいか、やり尽くした感がある難削材切削加工技術の中で（今、高圧クーラントがプレークスルーのための技術として注目されている。高圧クーラントには、表1に示すように切りくずの破砕・折断作用，冷却促進作用，洗浄促進作用の三つの基本作用があり，それから派生する多くの効果が図１の良好な切削状態をもたらす。これらの効果の中には，切りくず処理やバリ取りなどの切削における悪問題の解決につながるものが含まれている。これが高圧クーラントの際立った特徴であり，活用のための主要な判断要因のひとつとなっている.さて，自動車部品の加工ラインでは，不確定要素を極力排除すべく技術開発が進められてきた。不確定要素となる厄介なトラブルは多々あるが，その最たるものが，切りくずとバリに関連するものである。これらトラブルには効果的な解決策が少なく，抜本的な解決を諦め，加工能率を犠性にする。あるいは、バリ取りなどのように後処理を徹底することが多い。このような状況に対し、高圧クーラントは，例えば，切りくず詰まりがなく，しかも高能率な深穴ドリル切削を実現するなど，従来の切削の常識を超える加工を提供する。以下では，工具摩耗の低減と切りくず処理に注目し、これらに対する高圧クーラントの顕著な効
果について解説する。ところで，工作機械用の高圧クーラント装置の圧力は，通常，7 MPaである。中途半端な圧力のように思われるが、ポンドインチ系であれば1,000 psiに相当し、非常にきりのよい値である。しかし、7 MPaの圧力では切りくずを十分に破砕・折断できない場合が多く，これにより高圧クーラントは利用価値がないと判断されたことが少なからずあったのではないかと推察する。本稿では，切りくず処理に効果的に作用する30 MPaまでの高圧クーラントを対象に事例を紹介する。さて，本論に入る前に，今回初めて切削加工における高圧クーラントの利用技術に関心をもたれた読者には，理解を助けるため旋削での事例動画，例えば，参考文献（1）の視聴を強く推奨する.

高圧クーラントによる高能率ドリル加工
切りくずのトラブルによって切削能率を上げることができない加工法のひとつが、ドリルによる深穴加工である。切りくずをトラブルなく排出するためドリルを頻繁に引き戻すステップ加工(ペッキングサイクル)が深穴加工の基本戦略となっているが、この非効率なステップ加工を使用する代わりに高圧クーラントを用いて深穴を一気にドリル切削する動画が2011年頃より見られるようになった。参考文献(11)と(12)は、まさにその頃の動画であり，高圧クーラントは，通常（低圧）の内部給油と同様に、ドリルの油穴を通してドリル先端に送られる。表2に，それらの加工の特徴を示す。前者は穴径6 mm,深さ432 mm, [深さＬと穴径Ｄの比Ｌ/Ｄ＝７２の貫通穴を41秒で,後者は穴径8 mm,深さ75 mm, L/D = 9.4の貫通穴を４秒で穿孔することが可能となり，従来法に対し前者は４倍，後者は15倍の加工能率を実現している。上記のような加工の映像は大変説得力があり，高圧クーランドは難削材の深穴加工にも適用されるようになった。図9はHASTELLOY C-22の真空ボルトの中心に直径1.5 mm, 深さ72 mmの小径深穴を加工するときの模式図である。工具メーカの標準ドリルの薄長が最大55 mmであったため、両端から穿孔し貫通穴とした[13].切削速度28.3 m/min (6,000 min '),ドリルの送り速度0.02 mm/rev,クーラント圧力20 MPaの条件でステップ加工を使用しない穿孔が可能となり，極めて削りにくい材料のため手動で慎重にドリルを送っていた従来の作業に対し、10倍の生産性を実現した。その様子は動画で見ることができ，ドリル先端の2カ所にある直径0.15 mmの油穴から20 MPaの噴流が飛び出す様子も確認でき(14)
高圧クーラントによる切りくず処理
難削材にはチップブレーカで切りくずを適度な長さに折断できないものが多い。強いせん断変形を受けた炭素鋼の切りくずが比較的脆いのと対照的に，ニッケル基超耐熱合金やチタン合金，ステンレス鋼などの切りくずは強いせん断を受けても強度が高く粘り強いからである。このような難削材に対し、10 MPa以上の高圧クーラントの水撃が有効に作用し、切りくずを効果的に破砕・折断することができる。一例として，図10にクーラント圧力1, 7, 20 MPaにおけるチタン合金Ti- 6Al-4Vの最長切りくず長さと切削速度の関係を示す.切込みと送り速度は，それぞれ0.85 mm, 0.14 mm/revである。切りくずはクーラント圧力の増加に伴い確実に細分化されるようになるが、7 MPaでは切りくずの細分化が不十分であり、切りくずに起因するトラブルを完全になくすためには，切りくず長さが確実に50 mm以下となる20 MPa程度の圧力が必要であろう.一方、炭素量が0.12％以下と非常に少ない熱間圧延鋼板SPHCのようなありふれた材料も，そのねばさゆえに、切りくず処理が難しい材料である。図11は，参考文献(6)に掲載した切りくず形状とクーラント圧力の関係を示す図に，SPHCを含めた自前の複数の実験結果を新たに追加したものである。なお、縦軸の切りくず形状分類番号は右の添え図に対応するものであり，ここでは， 6番から9番の切りくず形状を適切な形状とする.同図では，クーラント圧力の増加に伴い，切りくずが破砕・折断され、切削トラブルが生じにくい適切な形状に変化する傾向が明確に示されている.クーラント圧力が15～20 MPaになれば，多くの被削材において切りくずはほぼ適正な形状になる。ただし切りくず形状は切削条件によって大きく変化するので、確実に切りくず形状を適正なも国12のとするには，テストカットで最適な圧力を確認し、圧力不足のないように装置導入を図ることが大切である.上述のように，難削材の切りくず処理に対しては20～30 MPaの超高圧クーラント装置が不可欠となることが多いが、その利用を拡大するためには工作機械や加工ラインの構成上も，面積的にも小型化を図らなくてはならない。小型工作機械向けの30 MPaの最新高圧クーラント装置の投影床面積は1,180 mm × 850 mmであり，従来機種に比べ非常にコンパクトな省スペース仕様を実現している.
#とめ
自動車産業では，1990年代，エンジン工場を中心に，圧縮空気でオイルミストを切削点に噴射するMQL (Minimum Quantity Lubrication)切削加工技術をフラッドクーラントに代えて導入した。MQL切削は，コスト削減と環境問題(40%程度の大幅な電力の削減とひいては二酸化炭素排出量削減）を同時に解決する重要な切削加工技術となり，ミストコレクタが不可欠であるとはいえ，クリーンな加工技術として受け入れられることになった.これに対し，高圧クーラントは，MQLと真逆の切削加工技術とみなされることがある。そのため、他の切削加工法では代替不可能な高圧クーラントの効果を正しく評価することが極めて重要である。図12に，切削加工における高圧クーラントの利用技術に関する論文で、科学技術データベースWeb of Scienceに登録された論文数を示す。1991年の最初の論文からの登録数はわずかに116編しかないが、そのうち2015年から2019年までの5年間の登録数が58編と半数を占めており。本格的な研究が世界的に行われるようになったのは最近のことである。今後，多くの成果が発表され、新たな切削加工技術の開発が進むことを期待したい. ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 6 ) (7) ( 8 ) (9) (10) (11) (12) (13) (14) wear during turning operation of AISI316 austenitic stainless steel, Wear, 302, 1201 (2013) https://www.youtube.com/watch?v=60052AWpRkk (2020年1月12日確認) https://www.youtube.com/watch?v=0Byx0F-yXgc (2020年1月12日復設)億永秀夫：小径深穴加工のための高圧クーラント活用技術、機械と工具, 2019年10月号, 14 (2019) https://www.youtube.com/watch?v=kVzJoQ_m4iw (2020年1月12日確認)