JPH0747754B2

JPH0747754B2 - 不水溶性金属加工用切削油剤

Info

Publication number: JPH0747754B2
Application number: JP1121739A
Authority: JP
Inventors: 昌弘野田; 靖彦山中; 肇小野; 芳雄佐々木
Original assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Yushiro Inc
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH02300295A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、金属加工に用いられる不水溶性切削油剤、特
に歯車の切削加工に好適な油剤に関する。本発明は、本
油剤を使用する分野及び金属を加工する分野等において
利用される。

〔従来の技術〕

従来の金属加工用切削油剤としては、鉱物油、油脂及び
合成潤滑剤等の潤滑基油に、仕上げ面を良くするという
点から抗溶着性の優れている硫黄系、塩素系の極圧添加
剤を添加した油剤が使用されてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、最近は加工の能率を高めるために、切削速度の
高速化や送り速度の向上が図られるようになり、工具へ
の負荷が益々大きくなってきている。このような背景か
ら切削油剤に求められる要求は一段と厳しいものになっ
てきている。特に、歯車の切削等においては、ホブ盤や
歯車形削り盤等の歯切り盤によって製作され、しかもこ
の加工は断続切削であり、工具の摩耗が進行し易い。

以上より、従来よりも更に優れた性能をもつ油剤が望ま
れている。

切削油剤に求められる主要な性能は、（１）工具寿命を
延長できること（工具摩耗の防止）、（２）良好な仕上
げ面が得られることである。

しかし、上記の様な添加剤を工具の摩耗防止の観点から
評価すると、工具の逃げ面摩耗に対して有効であるが、
すくい面摩耗を促進すると言う問題がある。

本発明は、上記問題点を解消するものであり、工具の逃
げ面摩耗のみならずすくい面摩耗をも同時に抑制するこ
とができ、従来にない特性をもつ不水溶性金属加工用切
削油剤を提供することを目的とする。特に、本油剤は、
ホブ切り加工等の歯車の切削加工において有用なもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究した
結果、潤滑基油に対して、（イ）ほう酸カリウム、
（ロ）りん酸トリエステル及び亜りん酸トリエステルの
少なくとも１種類の化合物、並びに（ハ）硫化脂肪油及
び硫化脂肪酸エステルのうちの少なくとも１種類の硫黄
系添加剤を組み合わせて添加した油剤が、逃げ面摩耗と
すくい面摩耗を同時に抑制できることを新たに見出し
て、本発明を完成したものである。

本発明の不水溶性金属加工用切削油剤は、鉱物油、油脂
及び合成潤滑剤等から選ばれた少なくとも１種以上を含
む潤滑基油50〜98.3重量％に、（イ）ほう酸カリウム0.1〜20重量％、（ロ）下記の一般式（Ｉ）で示されるリン酸トリエス
テル及び下記の一般式（II）で示される亜りん酸トリエ
ステルから選ばれた少なくとも１種類の化合物0.5〜10
重量％、並びに（ハ）硫化脂肪油及び硫化脂肪酸エステルから選ばれ
た少なくとも１種類の硫黄系添加剤１〜20重量％を含有
するとともに、塩素系添加剤を含有せずに、更に、以下の実施例に示す舞ツール方式による測定条件
により測定した場合の、使用工具の最大逃げ面摩耗幅が
153〜174μｍであり、且つ最大すくい面摩耗深さが７〜
12μｍであることを特徴とする。

(RO)₃Ｐ＝Ｏ（Ｉ） (RO)₃Ｐ（II）（ただし、式中のＲは炭素原子数が４〜24までのアルキ
ル基、アルケニル基、アリール基又は炭素原子数が７か
ら24までのアラルキル基、アルキルアリール基を示
す。）前記潤滑基油は、鉱物油、油脂及び合成潤滑剤から選ば
れる１種以上を含むものであればよく、一般に使用され
る潤滑基油であればよい。更に、この潤滑基油には、他
の潤滑補助成分を含んでもよい。鉱油としては、灯油、
軽油、スピンドル油、マシン油、タービン油、シリンダ
ー油、流動パラフィン等を、油脂としては、牛脂、豚
脂、ナタネ油、ヤシ油、パーム油、ヌカ油、これらの水
素添加物等を例示できる。合成潤滑剤とは、潤滑性をも
つものを広くいい、いわゆる油性向上剤をも含む。この
合成潤滑剤としては前記油脂から得られる脂肪酸、この
脂肪酸とアルコールのエステル、ポリブテン等のポリオ
レフィン、ポリエチレングリコール、ポリオールエステ
ル等のポリオール、ポリエーテル若しくはポリエステ
ル、又は高級アルコール等を用いることができる。この
脂肪酸としてはラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン
酸等を、アルコールとしては炭素原子数が１〜22の１価
アルコール、エチレングリコール等の２価アルコール、
トリメチロールプロパン等の多価アルコール等を例示す
ることができる。

前記ほう酸カリウムとは、ほう素とカリウムを含むもの
であればよく、正ほう酸塩でもその縮合酸塩でもよく、
更にその水和物でもよい。このほう酸カリウムとして
は、例えばほう素：カリウムの比が1:1〜1:4.5の水和ほ
う酸カリウムを挙げることができる。ほう酸カリウムは
他の成分との併用においてすくい面磨耗を顕著に防止す
る効果を有する。

この粒子径は特に限定されないが、基油中での分散安定
性を考慮すると、平均粒径が１μｍ以下のものが好まし
い。ほう酸カリウムの添加量は0.1〜20重量％（以下、
単に％という）、特に好ましいのは0.5〜５％である。
この添加量が0.1％未満ではすくい面摩耗の防止効果が
十分でなく、20％を越えると効果が向上しないばかりで
はなく、逃げ面摩耗の防止効果を低下させることがある
ので好ましくない。0.5〜５％では、十分な効果を確保
でき、かつ経済的でもある。

前記りん酸トリエステル又は亜りん酸トリエステルは前
記一般式で示され、かつこれを構成するアルキル基は前
記のように所定の炭素数をもつものである。これらのり
ん酸エステル等は逃げ面摩耗を防止する効果を有してい
るが、その効果は他の成分との併用において相乗的に発
揮される。

このりん酸トリエステルの具体例を示すとすれば、トリ
オクチルホスフェート、トリ−２−エチルヘキシルホス
フェート、トリオレイルホスフェート、トリクレジルホ
スフェート、トリフェニルホスフェート又はトリキシレ
ニルホスフェート等を挙げることができる。また、亜り
ん酸トリエステルの具体例を示すとすれば、トリオクチ
ルホスファイト、トリ−２−エチルヘキシルホスファイ
ト、トリフェニルホスファイト、トリクレジルホスファ
イト等を挙げることができる。

また、本発明においては、前記リン酸エステル及び亜り
ん酸エステルの一方でもよいし、その両方を含んでもよ
いし、更に上記例示の種々の化合物を１種でも、２種以
上含んでもよい。

りん酸エステル等の添加量は、0.5〜10％、特に好まし
いのは0.5〜５％である。これが0.5％未満では逃げ面摩
耗の防止効果を満足することができないし、10％を越え
ても効果がそれほど向上しないので不経済である。これ
が0.5〜５％では、十分な効果を確保でき、かつ経済的
でもある。

前記硫黄系添加剤は、硫化脂肪油及び硫化脂肪酸エステ
ルの一方を含んでもよいし、両方を含んでもよい。この
硫黄系添加剤は、逃げ面摩耗を防止する効果を有し、こ
の効果はりん酸エステルとの併用において相乗的に発揮
される。

またこの脂肪油又は脂肪酸エステルの具体的な種々の化
合物の１種でもよいし、２種以上を組み合わせてもよ
い。この硫化脂肪油又は硫化脂肪酸エステルとしては、
豚脂、牛脂、菜種油、大豆油等の油脂類、オレイン酸、
リノール酸、前記の油脂類から抽出された脂肪酸等の不
飽和脂肪酸等のエステル化物である脂肪酸エステルを、
常法にしたがって硫化することによって得ることができ
る。この硫化物の硫黄の付加量は２〜20％が好ましく、
特に好ましいのは５〜10％である。この２％未満では、
硫黄系添加剤の添加量が多くなり不経済だからであり、
20％を越えると硫化物が不安定になり硫黄が析出するか
らである。特に、これが５〜10％の場合は前記不都合が
なく、十分な効果を得ることができかつ経済的でもあ
る。

この硫黄系添加剤の添加量は、１〜20％、特に好ましい
のは２〜５％である。これが１％未満では逃げ面摩耗の
防止効果が十分でなく、また、20％を越えても効果がそ
れほど向上しないばかりか、すくい面摩耗を増大させる
恐れがあるので好ましくない。特に、これが２〜５％の
場合は前記不都合がなく、十分な効果を得ることができ
かつ経済的でもある。

本切削油剤には、上記必須成分の他、不水溶性切削油剤
に一般的に使用されている、油性向上剤、極圧添加剤、
防錆剤、酸化防止剤及び消泡剤等を必要に応じて併用す
ることができる。ただし、硫黄系や塩素系の極圧剤を多
用することは工具磨耗を促進する可能性があるので、十
分吟味して適用するのが好ましい。

〔実施例〕

以下、実施例、比較例及び従来例によって本発明を具体
的に説明する。

（１）組成物第１表に本発明の実施例、比較例及び従来例の切削油の
組成を示す。尚、この表中の実施例等における成分の含
有量を示す数値は重量％である。

表中の使用した化合物において、ほう酸カリウムは、化
学式KB₃O₅・H₂Oの水和物で、その平均粒径は0.5μｍで
あり、第１硫化脂肪油は硫黄分が10％の硫化豚脂であ
り、第２硫化脂肪油は硫黄分が８％の硫化菜種油であ
り、硫化脂肪酸エステルは硫黄分が10％の豚脂脂肪酸メ
チルエステルの硫化物であり、鉱油はJIS K 2001に規定
されている工業用潤滑油粘度分類のISO VG 32に相当す
るパラフィン系鉱油であり、塩素化パラフィンは塩素含
有量が40％、平均炭素数が24である。

（２）性能試験前記角切削油を用いて、以下の実験条件により性能試験
を行った。この性能としては逃げ面摩耗及びすくい面摩
耗の程度を評価した。歯切り加工用油剤の実験的性能評
価は舞ツール方式で行われるのが通例になっているの
で、本実施例等においても舞ツール方式により以下の実
験条件による切削実験を行い、その工具摩耗の測定結果
（逃げ面摩耗幅、すくい面摩耗深さ）を第２表に示し
た。

実験条件；工具材質:SKH55、TiNコーティング（HV1600）工具形状：すくい角;8°、逃げ角;12° 被削材材質:SCM415（HB200）切削速度:115.3m/分送り速度:1.13mm/分切込み量:1.21mm 切削長:12.5m 切削方向：アップカット給油量:4l/分（３）実用試験実施例No.18及び従来例No.3の組成物を用いて、ミッシ
ョンギア（セカンドギア）のホブ切り加工において、以
下の加工条件にて実用試験を行った。その結果は、逃げ
面摩耗幅（最大）が実施例18では134μｍ、従来例３で
は348μｍ、すくい面摩耗深さ（最大）が前者では98μ
ｍ、後者では156μｍであった。

加工条件；使用機械：樫藤株式会社製ホブ盤（KS300）加工物：ミッションギア（セカンドギア）加工物材質;SCr20 工具:3条逆巻きホブ工具材質:M34、TiNコーティング切削条件：切削速度;109m/分送り速度;2.4mm/rev 切削方向；コンベンショナルカット切込み回数;1回シフト量;2.25mm/回加工個数;1250個（４）性能評価第１表及び第２表に示すように、ほう酸カリウム（0.
5、３％）、所定のりん化合物（0.5、３％）及び所定の
硫化物（２、５％）を組み合わせた組成物の場合（実施
例No.1〜20）は、いずれも、最大逃げ面摩耗幅が153〜1
74μｍ、最大すくい面摩耗深さが７〜12μｍであり、従
来例１〜３の203〜240μｍ（前者）、35〜53μｍ（後
者）と比べて、両性能が著しく優れる。また、これらの
実施例は、りん化合物と硫化物の組合せ（比較例３）と
比べると、特に耐すくい面摩耗性が約４〜７倍と著しく
改善され、ほう酸カリウムとりん化合物の組合せ（比較
例４）と比べると、特に耐逃げ面摩耗性が約1.3〜1.5倍
と著しく改善される。

尚、各りん化合物等の添加効果及び組合せ効果が判るよ
うに、３％のほう酸化合物（Ｋ）、３％のトリクレジル
ホスフェート（Ｐ）、５％の第１硫化脂肪油（Ｓ）を各
々配合する組成物を取り出してその評価結果を比較して
図に示した。

この結果によれば、逃げ面摩耗幅は、各々の単独の場合
（比較例１、２、従来例１）よりも、そのうちの２つの
組合せの方（比較例３、４）が減少しており、組合せの
効果が出ている。更に、３成分の組合せの場合（実施例
20）は更に、その摩耗幅が減少しており、その組合せ効
果が大きいことを示している。

また、すくい面摩耗深さは、ほう酸カリウムを含まない
場合（従来例１、比較例２、３）は著しく大きい、比較
例３のように逃げ面摩耗幅を著しく減少させてもすくい
面摩耗深さが著しく大きくなるので、性能のバランスが
著しく悪い。しかし、この比較例３にほう酸カリウムを
添加して３成分の組合せとする（実施例20）と、このす
くい面摩耗深さを著しく減少して、その組合せ効果に極
めて優れることが判明した。

以上より、前記３成分を組み合わせると逃げ面摩耗のみ
ならずすくい面摩耗も著しく減少させることができ、両
者の性能バランスに極めて優れる。このことは、前記の
ように実施例20の場合のみならず他の実施例１〜19につ
いても同様である。

更に、りん酸トリエステル（例えば実施例１、２）と亜
りん酸トリエステル（実施例13、14）の場合は両性能と
もにあまり差がなく、いずれも良好である。また、硫化
物の種類をかえても（例えば実施例３、７、10）も同様
にほとんど差がなく、何れも良好な性能を示した。

また、前記の実用試験の結果に示すように、実施例18
は、従来例３と比較して逃げ面摩耗幅が2.6倍小さく、
すくい面摩耗深さも1.6倍小さく、実用性能においても
実施例は著しく優れることが判明した。

なお、本発明においては、上記具体的実施例に示すもの
に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々
変更した実施例とすることができる。即ち、各成分の添
加割合も前記具体的数字以外の種々の割合とすることが
できる。また、２種類のりん化合物、３種類の硫化物間
ではほとんど性能が変わらないという前記結果からいっ
ても、各種類の化合物を２種以上組み合わせて使用して
も良好な性能を示すことは明らかである。硫化物の硫黄
分の割合、硫化方法等も種々選択できる。更に、前記性
能試験としては歯切り加工油剤用の過酷な試験を行った
が、使用分野としてはこれに限らず、特に過酷でない分
野においては、更に摩耗量が少ない。

〔発明の効果〕

本発明の不水溶性金属加工用切削油剤は、前記のよう
に、工具の逃げ面摩耗とすくい面摩耗の両方を抑制する
ことができ、従来の切削油剤では達成が困難な要求特性
を満足するものである。本切削油剤は、特に歯車の切削
加工に好適なものである。

更に、本切削油剤はほう酸カリウムを含むので接触摩耗
を緩和させる効果もあり、そのため工具寿命が延長され
るので、加工性能が向上し、また塩素系極圧添加剤を必
須としないので、この点からも工具の低摩耗に好都合で
ある。

【図面の簡単な説明】

図は各組成成分と逃げ面摩耗幅又はすくい面摩耗深さの
関係を示し、組成成分の組合せ効果を比較説明するグラ
フである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 137:04 135:06） (Ｃ１０Ｍ 163/00 125:26 137:02 137:04 159:08）Ｃ１０Ｎ 10:02 20:00 Ｚ 30:06 40:22 (72)発明者小野肇神奈川県高座郡寒川町田端1580番地ユシロ化学工業株式会社内 (72)発明者佐々木芳雄愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭62−199692（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−227990（ＪＰ，Ａ) 特公昭33−8648（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉱物油、油脂及び合成潤滑剤等から選ばれ
た少なくとも１種以上を含む潤滑基油50〜98.3重量％
に、（イ）ほう酸カリウム0.1〜20重量％、（ロ）下記の一般式（Ｉ）で示されるりん酸トリエス
テル及び下記の一般式（II）で示される亜りん酸トリエ
ステルから選ばれた少なくとも１種類の化合物0.5〜10
重量％、並びに（ハ）硫化脂肪油及び硫化脂肪酸エステルから選ばれ
た少なくとも１種類の硫黄系添加剤１〜20重量％を含有
するとともに、塩素系添加剤を含有せずに、更に、以下に示す舞ツール方式による測定条件により測
定した場合の、使用工具の最大逃げ面摩耗幅が153〜174
μｍであり、且つ最大すくい面摩耗深さが７〜12μｍで
あることを特徴とする不水溶性金属加工用切削油剤。 (RO)₃Ｐ＝Ｏ（Ｉ） (RO)₃Ｐ（II）（ただし、式中のＲは炭素原子数が４〜24までのアルキ
ル基、アルケニル基、アリール基又は炭素原子数が７か
ら24までのアラルキル基、アルキルアリール基を示
す。）〔舞ツール方式による測定条件〕工具材質:SKH55、TiNコーティング（HV1600）工具形状：すくい角;8°、逃げ角;12° 被削材材質:SCM415（HB200）切削速度:115.3m/分送り速度:1.13mm/分切込み量:1.21mm 切削長:12.5m 切削方向：アップカット給油量:4l/分