水溶性ミストクーラント供給装置クールテックMシリーズ,Sシリーズ導入事例 | MQLセミドライ加工ガイド | ジュンツウネット21

水溶性ミストクーラント供給装置クールテックMシリーズ,Sシリーズ導入事例  2006/12

クール・テック株式会社

1.水溶性ミスト加工への転換の背景

京都議定書の批准やISO14001取得などの影響で社会的に環境対策が重要視され,製造現場で使用している切削液や切削油が製造現場の環境を悪くしている原因として取り上げられる中で,切削液の削減と改善の要望が出されていた。
その手段として注目されたのがドライ加工&セミドライ加工(MQL)であり,さまざまな方法が検討され,実用化されてきた。

しかし,採用する現場サイドでは,環境対策の目的のみで従来の切削液による加工からドライ/セミドライ加工へ変更するには,改善としての説得力に欠けていたのも事実で,加工能率や工具寿命の向上など,生産性の改善につながる効果が期待されていた。

そのような中で,従来多く使用されていた油性のミストを使うMQL加工に対して,水溶性ミストでのMQL加工は,環境対策と能率向上の両方を可能にする加工方法として近年特に注目されている。

クールテックの水溶性ミスト発生装置は,建設機械やトラックの部品などの重切削加工分野において,従来の2倍以上の切削速度での加工が可能になって生産性向上に寄与しているという実績がある。

2.製品説明

クールテックの水溶性ミスト発生装置は,水溶性ミスト液を高圧で空気と混合し,配管内を搬送する方式で,床置き型のMシリーズと機上搭載型のSシリーズがある。

Mシリーズは床置き型で,横型マシニングセンターなど1軸対応のM-1(1ポンプ)と,複合旋盤など複数軸の機械対応のM-2(2ポンプ)がある。

M-1(1ポンプ)
写真1 M-1(1ポンプ)
 
M-2(2ポンプ)
写真2 M-2(2ポンプ)

Sシリーズは,ミスト装置と切削工具までの配管経路が長くなる工作機械,たとえば大型の門型マシニングセンターなどで,Mシリーズのような床置きでは対応できない場合に,工作機械の主軸に近いところに搭載する小型のミスト装置で,配管経路を短くすることが可能である。
Sシリーズは,機上搭載型ミスト装置(M-1s)と,M-1sにミスト液を補充するための補充タンク(S-1s)で構成されている。

M-1s(機上搭載機)
写真3 M-1s(機上搭載機)
 
S-1s(補充タンク)
写真4 S-1s(補充タンク)

ミスト液は,専用のミスト液原液(クールミスト100)を20~30倍に希釈したものを用いる。
 希釈率は機械の配管経路や刃具のサイズ,被削材などによって最適な条件が異なる。

3.水溶性ミスト加工の特長

クールテックの水溶性ミスト発生装置は,希釈した専用クーラント液(クールミスト)をミスト化し,工作機械のクーラントとして使用するシステムで,従来の液体クーラントや油性ミストと比べて高速・高送り加工と工具寿命で大幅な効率アップが期待できる技術である。

クールテック水溶性ミストの特長

水溶性ミストは高推力の空気圧(0.3~0.5MPa)で実際に加工している切削点の工具と被削材の隙間に入り込み,切削に必要な潤滑・冷却・切粉排出を効果的に行う。(図1
 特に,水溶性ミストは瞬時に気化することで,切削点での発熱を抑える効果に秀でている。
 そのため,水溶性ミストは発熱量が多くなる重切削や切削液が届きにくい深穴加工などで特に高い効果が期待できる。

切削点拡大イメージ
図1 切削点拡大イメージ

油性/水溶性クーラントとの比較

クーラント液の場合,高圧クーラントでも,高速で回転する工具/ワークの切削点には遠心力の影響でなかなか到達しない。
 更に,切削点の発熱はクーラント液との熱伝導で間接的に冷却するので,ミストに比べ大幅に劣る。

油性ミストとの比較

油性ミストの場合,吐出量が水溶性に比べて少なく,また気化熱での冷却もないため,冷却効果が殆ど得られない。(弊社製品での比較)

水溶性ミスト
(時間当たり約1200ccの吐出量)

VS

油性ミスト
(時間当たり約20ccの吐出量)

<経済的効果>

  • ミストが加工点まで届くことによる高い潤滑効果で切削抵抗が低減される。
  • 発熱自体が少なく,更に気化熱による高い冷却効果で,温度上昇が低減される。
  • 高推力の空気圧により切屑排出を補助している。
  • 加工時間の低減
  • 工具寿命の延長
  • 消費電力の低減

<環境への配慮>

  • 噴出された水溶性ミストは,大半が加工熱で蒸発するため,廃液の処理が不要なだけでなく,加工物や機械への付着も殆どない。
  • 専用ミスト液はPRTR法の対象となる有害物質を含まないため,人体への影響が殆どない。
  • 冷却効果が高く,しかも水溶性なので発火する心配が殆どない。
  • 機外に飛び散って床を濡らす心配がない。
  • 産廃費用の削減
  • 洗浄工程の簡略化
  • 有害物質の排除
  • 火災・悪臭の改善
  • 作業環境の改善
  • ISO14001への対応

4.加工能率向上の事例

<大径ドリルの改善>

加工機械 横型マシニングセンター
被削材 S45C
使用ドリル  超鋼ソリッドドリルφ15.5mm

 
従来のクーラントでの条件
周速  V=80m/min (回転数
N=1640min-1
送り f=0.2mm/min-1 (F=328mm/min)
能率
100

クーラント加工の切粉

クーラント加工の切粉は排出途中で冷やされるので,長くつながった白色の切粉となる。

 
ミスト加工での条件
周速  V=115m/min (回転数
N=2360min-1
送り f=0.3mm/min-1 (F=708mm/min)
能率
216

ミスト加工の切粉

ミスト加工の切粉は排出途中では冷やされないので,短いテンパーカラーの切粉になる。

<小径ドリルの深穴加工の改善>

 CNC複合旋盤でφ5mmの小径超硬ロングドリルを使用し,ミスト加工を実施。
その結果,
  周速:V=57m/min (回転数 N=3600min-1),
  送り:f=0.25mm/min-1の加工条件で
  深さ:170mm(切削長/穴径=34D)を 約11秒で加工した。

小径ドリルの深穴加工   深青色の切粉

深青色の切粉がロングドリルのフルートより軽快に排出される。

フジBC技研
○フジBC技研
MQLセミドライ加工用ミスト装置,MQL用油剤,MQL専用工具
http://www.fuji-bc.com/mql/

田中インポートグループ
○田中インポートグループ
混入油除去機,切削液,脱脂洗浄液,MQL装置など
http://www.semi-drycut.com

クール・テック
○クール・テック
MQL装置,MQL専用ミスト液 http://www.cooltech.jp/


○ユシロ化学工業
http://www.yushiro.co.jp/

フックスジャパン
○フックスジャパン
金属加工油剤・グリース・自動車用潤滑剤,防錆剤,生分解性潤滑剤
https://www.fuchs.com/jp/ja/

出光興産
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最終更新日:2019年5月27日