切削加工 ノート2

2 切削の機構と力学

2.1 切りくず生成
切りくずの形態は以下の4種に分類
・流れ形[flow type]
・せん断形[shear type]
・むしれ形[tewr type]
・き裂形[cutting type]

どの形状になるかは
・被削材[material]
・工具の刃部形状[tool geometry]
・切削条件[cutting condition]
・切削油剤[cutting fluid]

2.2 単純な切削モデルにおける力学的関係

2.2.1 2次元切削と3次元切削
2次元切削→切れ刃のりょう線と主運動の方向が互いに直角
3次元切削→傾斜切削、切れ刃が主運動面に直角ではない

2.2.2 切削における力学的関係
理想化した単純な切削モデルでの場合
a.切削抵抗
b.応力
c.せん断角と比削比
d.せん断歪み
e.速度関係
f.エネルギ ※一般式はP.19～22

3 切削理論

3.1 最大せん断応力説による解 #krystof
切削抵抗の合力Rにつりあう工作物内の合力Rの方向が
せん断における1つの主応力方向と考え、
これとπ/4をなす方向に最大せん断応力発生→せん断

3.2 最大エネルギによる解 #Merchant
切削における切りくずのせん断
→エネルギが最大になる方向に発生

3.3 すべり線場理論による解 #Lee,Shaffer
上の2つの式はせん断面だけを塑性状態と仮定
→すくい面と被削材とにはさまれる部分を塑性領域とした

3.4 すくい面切りくず接触長さを導入した解
上記の理論に含まれる不確定要因を考慮

3.4.1 切削における摩擦の特徴
・接触圧力が非常に高い
・すくい面上の温度が非常に高(700～1200℃)
局部温度[flash temperature]は被削材の溶融点にも達する
・創成された直後の新しい面と、汚れの無い工具面の接触

3.4.2 すくい面上の応力分布
・すくい面上の応力分布→均一に分布
・法線応力は均一とは言い難く、刃先近傍で大

3.4.3 すくい面切りくず接触長さの意義
すくい面の摩擦条件が切りくずに影響を与えせん断角が大へ
→切削抵抗の変化

被削材中にPb,S等の快削添加物[free cutting additives]が介在する場合は
応力集中でせん断力が大きくなる
→すくい面切りくず接触長さは小となる