チタンポケットミーリングにおけるフルードクーラント vs MQLの比較

チタン合金 熱伝導性が低い（Ti-6Al-4Vの場合6.7 W/m·K）ことと化学反応性がポケット加工において特有の課題を生じる 磨き 従来、ヒートシンキングの業界標準としてフロードクーリングが用いられてきたが、環境への懸念やコスト圧力の高まりにより、MQL代替方式への関心が高まっている。ノズル設計や生分解性潤滑剤（例えばエステル系配合剤）に関する最近の進展により、両方式の実用性比較の議論が再燃している。本研究では、産業的に関連性の高い条件下で両方式を体系的に比較検討し、特に切削力学および切削後の冶金的影響に着目して知識ギャップに対処する。

方法論

1. 実験設計

完全要因計画（3×3マトリクス）により、冷却戦略（フルード、MQL、ハイブリッド）と切削条件との関係を検証した。MQLシステムは、6バールの圧力で0.5mmノズルを通じて50mL/hrの霧状潤滑剤（Accu-Lube LB-12）を供給した。

2. データ取得

• 切断力：Kistler 9257B ダイナモメーター

• ツール摩耗：Keyence VHX-7000 デジタル顕微鏡（ISO 3685 標準）

• 熱データ：FLIR A655sc 赤外線カメラ（±2°C 精度）

結果と分析

1.切断力の動態

MQLは摩擦係数が低下したため、平均結果力が低く抑えられた（Fxy = 洪水時の210 N vs. 265 N）。周波数領域の分析により、MQLでの振動振幅が25〜30％小さいことが明らかになった。

2.ツール寿命の比較

すり減り摩耗の進行曲線から、MQLはVBmax = 0.3 mmに達するまでにツール寿命が148分まで延長され、洪水時が112分であった。EDS分析により、MQLで使用したツールには60％少ないチタンの付着が確認された。

議論

MQLの優れた性能は、マイクロドロップレットがツール・チップ界面に浸透するとのトライボロジーモデルと一致しています。ただし、深ポケット（アスペクト比＞5:1）におけるチップ排出の問題が一時的に加工抵抗を15%増加させ、シナリオ固有の限界があることを示しています。産業界での導入にあたっては、これらの知見を冷却液リサイクルインフラコストと比較して検討する必要があります。

まとめ

MQLはチタン合金のポケットミーリングにおいて、工具寿命（32%の改善）および表面仕上げに関して明確な利点を持っています。今後の研究では、高アスペクト比形状へのパルス式MQL供給方法やナノ添加剤を含む潤滑剤について検討する必要があります。