金属を削ってさまざまな形に加工するうえで、切削油は必要不可欠です。
しかし、切削油の作用を把握している方は少ないのではないでしょうか。「どれを使えばいいのかな？」と種類によって使用する場面も変わります。
この記事では、切削油とは何か、切削油の作用や種類などを紹介しています。既にご存知の方も復習になるようにまとめましたので、ぜひ最後までご覧ください。
目次
切削油とは？|どのタイミングでどのように使うのか？
切削油とは、金属加工を行う際に使用する潤滑油です。
主に「NC工作機械」を使う際に活用されます。「NC工作機械」とは除去加工と呼ばれる、金属を目的の形に仕上げる際に使われる機械です。
主に、金属を加工、切削するタイミングで加工物に直接かけて使用します。加工される金属と工具の隙間に油の膜を張り、金属同士の摩耗を低減する効果を持っています。
また、金属加工時には高熱になりますが、熱を抑える効果もあるため「クーラント液」とも呼ばれています。
切削油の3つの作用を解説
以下3つが作用します。
- 潤滑作用
- 冷却作用
- 反溶着作用
3つの作用は、効率のよい生産を求められる「NC工作機械」において欠かせない存在です。
金属加工を行ううえでは、金属の不要な部分は「切りくず」として除去します。除去する際に、金属は熱を持ち高温となります。温度が高くなると加工される金属が膨張し、工作精度が悪くなり、完成度に大きく影響を及ぼすのです。
したがって、金属加工では熱をいかに小さくするかが重要です。
潤滑作用|工具の摩耗を減少させる
加工物と工具の間に浸透し、潤滑します。わずかな隙間にも浸透し、摩耗を低減させる作用があるのです。
潤滑作用のメリットは以下の通りです。
- 工具と加工物との間の摩耗を減らし、工具の寿命が伸びる
- 切削時の抵抗が小さくなり、少しの力で加工できる
- 構成刃先の発生を防ぎ、仕上がりが綺麗になる
構成刃先とは、作業中に削れた金属の粉が工具の刃先に付着し刃先の一部となる現象です。構成刃先が起こると、刃先が歪な形になり完成度が低下してしまいます。
冷却作用|金属の切断面の熱を吸収
切削油には高熱を吸収し、冷却する作用があります。金属加工中には600〜1000℃の熱が発生し、非常に高温となります。
熱を取り除くメリットは以下の通りです。
- 工具の熱による変形を抑え、寿命を伸ばす
- 高速での生産が可能になる
- 加工物の変形を防ぎ、精度を高める
以上のように、高熱は加工物だけでなく工具にもダメージがあるため、熱を除くと多くの利点があります。
反溶着作用|工具の溶着を防ぐ
工具と加工物が熱によって引っ付くのを防ぎます。切削時、加工物は熱を持ち、工具に引っ付く恐れがあります。工具に溶着すると正常に作業が行えなくなり、完成品にバラツキが発生する可能性があるでしょう。
溶着を防ぐメリットは以下の通りです。
- 溶着を防ぎ、加工品の精度の低下を防ぐ
- 構成刃先の発生を防ぎ、加工面の仕上がりが綺麗になる
先ほどご紹介した構成刃先も溶着によって発生します。
切削油の種類やその用途を解説
切削油は主に2つに分けられます。
- 不水溶性切削油剤：潤滑目的で使用する
- 水溶性切削油剤：冷却目的で使用する
ここから、2種類の違いを紹介します。
不水溶性切削油剤
不水溶性切削油剤の主成分は油であり、潤滑のために使われる場合がほとんどです。潤滑油として効果が高く、精密な仕上がりが求められる場合に多く活用されています。
また、原液のまま使用するため「ストレートオイル」とも呼ばれ、次に紹介する水溶性に比べて劣化しにくい特徴があります。しかし、主成分が油のため、火事の危険性もあり、無人で稼働する機械の場合は注意が必要です。
不水溶性切削油剤は大きく2つに分けられます。
- 活性系
- 不活性系
活性系は加工物の精度をより高める作用があり、不活性系は工具の寿命を向上させる強みを持っています。
水溶性切削油剤
水溶性切削油は、水と油を混ぜ合わせた切削油です。冷却効果が非常に高く、高速加工など熱を持ちやすい作業に用いられます。
使う際には水で薄めて使用します。火事の危険性が少なく、無人の機械でも安心して利用できます。しかし、バクテリアが繁殖し劣化する恐れがあるため、頻繁なメンテナンスが必要です。
水溶性切削油剤は3種類に分けられます。
- エマルション：、汎用性が高い特徴がある。水と油、界面活性剤で作られている。
- ソリューブル：冷却性と浸透性に優れている。水と油、界面活性剤、可溶性物質で作られている。
- ソリューション：冷却性と耐久性が高い特徴がある。水と可溶性物質で作られている。
以上のように、水溶性には必ず水が含まれている点が特徴的です。
切削油の選び方をご紹介|あなたが選ぶべき切削油は？
切削油を選ぶうえで、不水溶性と水溶性の特性を理解することは重要です。上述の特徴のとおり、潤滑性や反溶着性を重視する場合は不水溶性、冷却性を重視する場合は水溶性を選ぶのがおすすめです。
ご自身が作成したいモノ、または使用する機械などを参照しながら選ぶ必要があります。
切削油の使用上の注意
切削油を使う際の注意点は、種類によって大きく変わります。上記でも少し触れましたが、不水溶性は潤滑性が高い反面、主成分が油なので引火の恐れがあるため、無人機などで使う場合は要注意です。
対して、水溶性は冷却性が高く、水が含まれているため火事のリスクは小さくなります。しかし、劣化しやすく頻繁な交換が必要です。
切削油の供給方法
切削油は2つの供給方法で使われています。
- 外部供給方式
- 内部供給方式
切削油を最適に使用するためには、確実な供給が必要です。工具と加工物の間に適切に届けるために、2つの方式それぞれで違う特徴を持ちます。
ここでは、2つの供給方法について解説していきます。
外部供給方式
外部供給方式は外側に取り付けられている「クーラントホース」から切削油を届ける方式です。
切削油を届ける方法の中で最も一般的です。クーラントホースは自由自在に動かせるため、かけるポジションを手で簡単に決められます。
また、「シャワークーラント方式」は実際に削る場所だけでなく加工物全体にかけ、削られた鉄粉を落とすために活用されます。
内部供給方式
内部供給方式は、工具の中心や内側から噴射してかける方式です。内部供給方式には2種類のパターンが存在します。
- センタースルー 工具の先端から吹きかける
- サイドスルー 主軸のまわりから吹きかける
外部供給方式にくらべて高圧なため、正確な吹きかけができます。行き届きにくい深部にもしっかり浸透させられます。
切削油の代用が可能なオイル
切削油の代用として、サラダ油はよく挙げられます。サラダ油は200℃ほどまでであれば燃焼もせず潤滑性も持ち合わせてるため、一応の代用は可能です。
しかし、専門の油ではないためおすすめはできません。一般の方が使用する場合は水で薄める水溶性がおすすめです。
切削油を理解して、正しく使用しよう！
切削油は金属加工を行ううえで必ずと言っていいほど必要です。スムーズな作業はもちろん、仕上がりや工具の寿命にも直結します。
作業において非常に便利なアイテムですが、取り扱いには注意しましょう。特に不水溶性は油が多く含まれており火事の恐れもあるため必ず火元は断つようにしてください。
切削油を活用して快適な金属加工を行いましょう！