昨今、切削加工の分野では環境問題や作業者への健康配慮また火災予防などの点から従来の切削油を使ったウェット加工から、ごく少量使用しミスト状にして噴霧するセミドライ加工、あるいは全く使用しないドライ加工へと移行する動きが出ております。一方ドライ加工にくらべウェット加工の優位点はワーク及び刃具の冷却性能また潤滑性が優れている点にあると思われます。数年前よりドライ加工の一種である冷風切削が盛んに工作機械メーカーを中心として発表されていますが、なかなか切削加工現場に浸透していかないのは第一にワークの冷却性に所期の効果が発揮できないことと、第二にNC旋盤等自動機に搭載が困難であること、第三に設備がかなり高価なことなどがあげられると思われます。一般に各種鋼材の高速切削をした場合数百度の切削温度になるためそれを冷風でおさえるのは、現状ではかなり困難と思われます。そこで対象材質をプラスチックにかえてその可能性を検証したいと、思います。

　従来プラスチック加工といえば射出成形がすぐに連想され切削加工の市場は限られたものでありました。ところが量産型生産の代名詞である射出成形品は中国をはじめとした東南アジア諸国での生産に移行して国内での生産は減少傾向にあると思われます。携帯電話に代表されるように従来にくらべ商品サイクルが日を追って短くなってきておりモデルならびにテストロットでの需要が急激にのびてきています。また最終ロットでも数百個どまりといった工業部品も増加傾向にあります。また小物部品においてはとくに寸法精度の向上が望まれてきております。このようなことからプラスチックの切削加工の需要は増えこそすれ減少に転ずることはないと思われます。

　プラスチックを切削加工するうえで金属切削との決定的な違いは、寸法の不安定さにあります。おしなべてプラスチックの線膨張係数は、金属の約10倍あり加工直後と納品時でかなりばらつきがでてきてしまいます。
その為出荷時の検査を室温24度C前後にコントロールした部屋でおこなったり、加工現場自体を温度コントロールして精度を維持しなくてはならないケースもあります。プラスチック材は金属と異なり融点が数十度から200度ぐらいといったものもありかなり低い温度で軟化がはじまります。また放熱性も悪く局部的加熱を起こしやすくしています。これが加工精度のばらつきをおこしたり加工ひずみの大きな原因のひとつになっていると思われます。そこで今回冷風切削加工の実験をマイナス30度Cの冷風を安定的に供給するUFCOLD研究所のUFCOOLERを使っておこないたいと思います。

　既存の工場内で得られる圧縮空気を使って内蔵ドライヤを経由して乾燥空気を得、熱交換機のなかで再度の除湿と冷却エアーを生成し低温エアー用配管パイプを経由して外部に超低温エアー（マイナス30度）を放出するものであります。
従来低温エアーを得るものとして切削現場で使われているものにエアーを過流状態にし外周部と中心部の気圧の差から低温エアーと暖温エアーを分離して低温エアーのみをワークに吹き付けているものが主流でありましたが原理上暖温エアーを排気あるいは別ホースで外部に逃がす必要があり加工ポイントの冷却を妨げる原因となりかねません。またNC旋盤等自動機に手軽に組み込むことは困難でありました。その点UFCOOLERは低温エアーのみ生成するのと特殊低温エアー用ホースを使って既存のNC旋盤等にも組み込みやすくなっています。

実験場所
大阪府立産業技術総合研究所

実験風景

切削条件（外周加工）
MC901材
切り込み　2.5mm
周速　　　90m
送り　　　0.1mm/rev
突切り時回転数295 RPM

切削工具
サンドビッグ　PCLNR2020K12
タンガロイ　　TH10 CNGG120408R-P
ハイス突切りバイト

作業手順（作業前に室温測定）
20φ×500Lの素材を別図1のように加工
1.ドライ切削にて製作
2.上記製作直後に各寸法をマイクロメーターにて測定
3.同時にタッチセンサー
（SATO SK-200MC,MC-K100(スタイラス使用）により表面温度測定
4.冷風切削にて製作
5.上記ドライ切削に同じ
6.上記ドライ切削に同じ
7.3日後再度各部測定（所内恒温室に安置及び測定）

切削条件（MC901,POM)
外周部（10φエンドミル）及びポケット加工（超硬エンドミル10φ）
切り込み深さ2.5mm×5回
切削速度60m(2000rpm）
送り量　0.07mm/刃

穴あけ
回転数900rpm（19φハイステーパードリル）
送り量0.1mm/rev

切削工具
ハイスエンドミル10φ　2枚刃
超硬エンドミル10φ　　2枚刃

作業手順
10t×200×300の素材をはじめに10t×200×150
2枚に切断（ドライ切削、冷風切削用各一枚）
1.ドライ切削にて下記の作業を行う。
1-1.外周部を10mmのエンドミルにて180×50になるように
側面切削（別図2中の1〜2、3〜4）
1-2.厚み加工（180×30×5）を10mmのエンドミルで行う。
1-3.穴あけ加工19mmのテーパードリルで3箇所あける
1-4.上記2箇所の穴間を10mm超硬エンドミルにてポケット加工
1-5.上記切削直後に各部寸法をノギスにて測定
1-6.同時にタッチセンサーにより表面温度測定

2.冷風切削にて上記作業を同様に行う。