Effect of Graphene Oxides on cutting performance as additive for water-soluble cutting fluid

NC 加工機やマシニングセンタの普及により,より高速かつ高精度な加工が求められている.切削加工におい ては,工具寿命や寸法精度を維持するために切削油剤が不可欠である.切削油剤の役割として,摩擦摩耗を抑制 する潤滑作用や加工熱を逃がす冷却作用が挙げられる.熱伝導率が小さなステンレス鋼やチタン合金などの難削 材の加工においては,工具刃先の温度上昇が生じやすく,工具摩耗が進行し易いため,冷却作用に優れる水溶性 切削液が用いられる.本研究では,水溶性切削液の添加剤として酸化グラフェンを加えることにより,切削性能 の向上を図った. 酸化グラフェンは,炭素 1原子が平面シート状構造を呈するグラフェンに酸素原子が結合した物質であり,水 酸基により水に溶ける性質を持つ.また,カルボキシ基やアミノ基などの官能基修飾により,様々な機能性を付 与できる可能性のある物質である.潤滑液として酸化グラフェンの分散液を用いることにより,酸化グラフェ ンが金属摩擦界面に介在・吸着することによって,摩擦・摩耗が低減することが分かってきている. 本実験では,20倍希釈した水溶性切削液(HI-CHIP NC-21K, タイユ株式会社)に 0.05 wt%の酸化グラフェン を添加した加工液を用いてステンレス鋼(SUS304)の液中エンドミル加工を行った.実験装置の模式図を図 1に 示す.壁面をアクリル板で作製した水槽に被削材を固定し,ステンレス製の底板には,切削力を評価するための 荷重センサを設置した.切削条件については表 1の通りとした.