• 締切済み
※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:二次元切削における切削抵抗)

二次元切削における切削抵抗とは?

このQ&Aのポイント
  • 二次元切削において、微小切り込みを行った際の切削抵抗についての研究を行っています。A5052を1μm~30μm切削した際には、切削抵抗の背分力が負の向き(工具側)に向かうことが確認されました。一方、チタンを切削した際には1μm切削した段階では背分力が最初は正の向き(被削材側)となりますが、徐々に0に近づき30μm切削した段階では再び負の値になるという結果が得られました。
  • この切削抵抗の挙動について、正しいかどうかについて資料を探しましたが、詳細な記述は見つかりませんでした。現在は行き詰まっており、解決に向けてお力添えいただけると幸いです。
  • 今後は、さらに詳しい研究を行い、切削抵抗の背分力がなぜこのような挙動を示すのかを解明していきたいと考えています。

みんなの回答

noname#230359
noname#230359
回答No.1

結論を先に言いますと、正しい現象です。 背分力が工具側に出るのは、熱膨張係数の関係です。切り込みが浅いうちは、切削熱も低く「食い込み勝手」になります。アルミは特に熱膨張係数が高いので、ワークが加工熱で膨張するので工具を押し返します。アルミはよくヒートシンクなどに使われるので、そんなはずはないと思われ勝ちですが、安価で加工がしやすい理由でヒートシンクに使われているだけです。銀や胴の方がヒートシンクには向いています。工具の前逃げ面に接触痕(フランク磨耗)が確認できると思います。このような工具を押し返す力が大きく働く状態で加工することを、「バニシング加工」と呼びます。表面粗さはよくなっていると思います。ただし、大きな残留加工応力が残るので用途によっては、バニシングはNGになることがあります。衝突型加速器トリスタンの部品加工を手掛けたことがありましたが、バニシング加工ですと電子がよく飛びませんでした。チタンの熱膨張係数も調べて見て下さい。チタンは粘りが強く食い込み勝手になりやすいような気もします。 >「食い込み勝手」…は、ワーク内部にバイト刃先が食い込んで行くような挙動を起こすことです。 掬い角を強く取ると、起こり易くなります。チタンの熱伝達係数はどのくらいですか?…多分、切削熱がワーク内部に溜め込まれたところで、チタンの膨張が始まり、最初は背分力がゼロで、食い込み勝手になっていたものが、刃先の前逃げ面が、チタンの膨張で押されるようになり、工具側への背分力が検出されるように変化して行ったのではないでしょうか? >抵抗値はどこの値を取るのが適切な方法といえるのでしょうか? これはちょっと分かりません。そのような実験はしたことがないので、評価の方法が分かりません。温度計(測温抵抗体とか、赤外線センサー)を付けて、温度の上昇変化と背分力がゼロから負に変る瞬間を監視してみたらどうでしょう?あと、構成刃先が生じると、切れが悪くなり、益々加熱して行くかも知れません。構成刃先とは、掬い面にワークの一部が溶けて張り付いてしまう現象です。 >それでは、食い込み勝手というのは切削しながらも弾性回復によって >ワークが膨らんでいるから食い込んでいるように見えることでしょうか? 「ワークが膨らんでいるから食い込んでいるように見える」とはちょっと違うと思います。掬い角を正に強く取ると起こります。掬い角を負にすると生じません。クサビが食い込んで行くような現象かも知れません。 熱伝達係数(熱伝導率?)とも関係していると思います。 銅を、同じ形状のバイトで削っても、背分力はほとんど発生しません。 バイトの前逃げ角にもよります。銅でも、前逃げ角を極端に弱くすると背分力が発生してバニシング加工ができます。チタンの熱膨張係数がアルミに比べて低いので、チタンの加工では背分力が小さかったのだと思います。 構成刃先の有無はどうでしたか?アルミは特に、構成刃先を起こし易いです。 >温度の計測をできるような器具が無いようなので… 白金の針を貼り付けて、その針と同じ値の抵抗3本を用意して 白金と抵抗3本で、ブリッジ回路を作り、電流の変化を監視すれば、 温度変化を監視することはできます。放射温度計(赤外線)を借りてくるのも手かと思います。 >逃げ角が少ないと起こるということでしょうか? そうですね。 >アルミの方は凝着が重なってできた切りくずが >出てきてこれを構成刃先と言っていいものかもわからないのですが・・・。 加工後のバイトの掬い面を観察したときに、 アルミが溶けて張り付いていれば、構成刃先です。 「凝着が重なってできた切りくず」と言うのは、 かなり怪しいです。構成刃先ができている可能性が高いです。

noname#230358
質問者

お礼

丁寧な回答ありがとうございます。 現象としては正しいと聞き安心いたしました。 原因としてどのような事が起こっているのかよくわかったのですが 何点かわからないことがあり、お聞きしたいのですが まず「食い込み勝手」という単語聴いたことがなく 調べたのですがなかったのですが教えてもらえませんでしょうか? そして、チタンの方が熱膨張係数がA5052より3倍ほど小さかったのですが これが原因でチタンは切込みを増やすと正から負の方向に 背分力が変わっていくのでしょうか? あと、このように正から負へと抵抗が変わっていくときは 抵抗値はどこの値を取るのが適切な方法といえるのでしょうか? わからないことが多く質問が多くなりましたがよろしくお願いいたします。 追記ありがとうございます。 それでは、食い込み勝手というのは切削しながらも弾性回復によって ワークが膨らんでいるから食い込んでいるように見えることでしょうか? チタンの熱膨張係数はおよそ8.9x10^ー6になります。ちなみにA5052は23.8x10^-6になります。 たぶん研究室にそのような温度の計測をできるような器具が無いようなので 温度の計測はできないと思われます・・・ それでは、よろしくおねがいいたします。   追記ありがとうございます。 「ワークが膨らんでいるから食い込んでいるように見える」とはちょっと違うと思います。掬い角を正に強く取ると起こります。掬い角を負にすると生じません。クサビが食い込んで行くような現象かも知れません。 逃げ角が少ないと起こるということでしょうか? >熱伝達係数(熱伝導率?)とも関係していると思います。 銅を、同じ形状のバイトで削っても、背分力はほとんど発生しません。 バイトの前逃げ角にもよります。銅でも、前逃げ角を極端に弱くすると背分力が発生してバニシング加工ができます。チタンの熱膨張係数がアルミに比べて低いので、チタンの加工では背分力が小さかったのだと思います。 構成刃先の有無はどうでしたか?アルミは特に、構成刃先を起こし易いです。 熱伝導率もA5052より3倍程度チタンが少ないのでその影響で背分力が小さくなりそうですね。 アルミの方は凝着が重なってできた切りくずが 出てきてこれを構成刃先と言っていいものかもわからないのですが・・・。 それではよろしくお願いします。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

関連するQ&A

  • チタン合金の二次元切削における切削抵抗

    現在大学の研究で二次元切削における 微小切り込みの研究を行っているのですが チタン合金を切削したときに1μm切削したときは 背分力が最初は正の向き(被削材側)に出るのですが 徐々に0に近づき30μm切削したときには 背分力が最初は正なのですが0に近づきその後負の側(工具側) の値になるという結果が出たのですがこれは正しいのでしょうか? あと、このように正から負へと抵抗が変わっていくときは 抵抗値はどこの値を取るのが適切な方法といえるのでしょうか? どうぞよろしくお願いします。

  • 切削抵抗とは?

    率直に「切削抵抗」とはなんでしょう? 1番切削抵抗が加わる方向の主分力。送りに対する抵抗力の送り分力。工具を押し返す力の背分力。と説明はありますが。 なぜ切削抵抗を減らすとよいのでしょうか? 超音波切削は何故切削抵抗が減るのでしょうか? あまりにも抽象的ですが、宜しくお願いします。  

  • 切削・研削加工におけるμ単位除去原理

    切削加工において金属系SKD11・SS・S45C・SCMをよく加工するのですが、 超硬工具(CBN工具・ダイヤ等では試した事なし)でμ単位での微小 単位で切込を行った場合、なめて思い通りに寸法に仕上がらない・切削 出来ない現象が起きます。(座面・側面) 上記のような、現象はなぜ起きるのでしょうか? 自分としては下記のようなことが要因なのではと思うのですが、 御教授頂ければ幸いです。 ●超硬工具はすくい角が正だから? ●CBN・ダイヤ切削工具はすくい角が負だからμ単位で切削出来る? ●研削加工も同様、すくい角が負であるからμ単位で研削出来る? ●研削加工は砥石周速度が切削加工より10倍程度速く加工する為、  刃物(砥石)が固く作用するから? ●切削加工の背分力<研削加工の背分力 何か関係している? ●切削・研削加工にも厳密には弾性領域と塑性領域があるのは知っています。

  • S55Cの旋削の切削抵抗について

    大学の研究でMQL法に替わる新しいセミドライ加工方法の研究をしています。 今回簡単なシステムが出来上がったので、その効果を調べるため、S55Cの旋削において湿式・セミドライ・ドライで切削抵抗について調べています。 今のところ湿式・ドライにおける主分力・背分力を計測し終えたのですが、以下の切削条件ではどちらの切削抵抗もほとんど変わりませんでした。 切削条件は以下のようなものです。 ・チップ:CVDコーティングの旋削用チップ ・1.切削速度:150m/min、切り込み量:1.5m、送り:0.2mm/rev  2.切削速度:100m/min、切り込み量:0.1m、送り:0.2mm/rev  3.切削速度:75m/min、切り込み量:0.1m、送り:0.2mm/rev 湿式・ドライに違いがなければ今回作ったセミドライ方法の効果を確かめることができないので、湿式・ドライにある程度の違いが出るような切削条件を探しているのですがなかなか見つかりません。 どなたか何かアドバイスをいただけないでしょうか。 どうぞよろしくお願いいたします。

  • 切削加工について

    前回も似たようなことで、載せたのですが、高精度切削加工を実現するための条件として、工作機械の高精度化以外に工具、加工現象に起因する条件があり、工具に対する条件を調べてます。 それで、切削加工によるたわみがあげられて、対策として切削抵抗の背分力の現象がありました。 切削抵抗の背分力の減少させるためには、旋盤加工の場合工具の形、刃形はどのようなものがいいのですか???切削抵抗、力を加える方向は変えられるのですよね?何でもいいので教えてください。 お願いします。

  • 切削動力  合成抵抗と理論値について

    材料S45C、超鋼スローアウェイバイトにて切削動力実験を行いました。回転数を変えていく実験で送り速度が0.17、切り込み量が2mmです。その結果、 下記のような値がでました。 回転数 主分力 送り分力 背分力 380 300  60   70 555 300  50   60 715 310  60   60 1020 330  70   60 1500 340  80   60 そこで合成抵抗と理論値を求めようとしたところ計算結果がおかしくなってしまいます。詳しい求め方を教えてください。 よろしくお願いします。

  • 切削と表面粗さについて

    旋盤による切削加工とその表面粗さの関係について調べているのですが 1)幾何学的に求められる粗さ(理想粗さ)について 2)旋盤の回転速度と表面粗さの関係について 3)切削力(主分力、背分力、送り分力)と表面粗さとの関係 について、教えていただけますでしょうか?切削工作物はS45C、工具はスローアウェイチップ、回転数は83r/min~1800r/min、切り込みは1mm、送りは0.2mm/rev 参考となるサイト、図書などももしご存知でしたら教えてください。お願いします。 1800r/minから83r/minの任意の回転数でその他の条件は一緒で切削をして表面粗さを計測した結果、83r/minが一番粗くなく、200から300r/minで最大粗さとなりそれ以上では粗さは小さくなりました。この原因、理由として考えられるのはどのようなことでしょうか??

  • 旋盤加工について

    前回も似たようなことで、載せたのですが、高精度切削加工を実現するための条件として、工作機械の高精度化以外に工具、加工現象に起因する条件があり、工具に対する条件を調べてます。 それで、切削加工によるたわみがあげられて、対策として切削抵抗の背分力の現象がありました。 切削抵抗の背分力の減少させるためには、旋盤加工の場合工具の形、刃形はどのようなものがいいのですか???切削抵抗、力を加える方向は変えられるのですよね? 本でそのテーマを調べているのですが、刃の形状はどんなのだ?と聞かれて答えられないのです。 旋盤加工の場合は、バイトを使いますよね?!力の向きを変えられる刃形はどんな工具になるのですか?

  • Ti-6AI-4V, SUSの切削条件?

    はじめまして。 私は韓国で切削工具の営業をやっています。 私が最近、航空機の部品を生産している会社を訪問しました。 その際、生産部の担当者から下記の内容に関して質問されました。 Ti-6AI-4VとSUSの切削条件の質問でした 上記の被削材の切削条件 ENDMILL、インサト、タップ、ドリルの(回転数、送り速度、切込量、推薦切削工具)を教えて下さい。 もしPDFハァイルがあれば、教えて下さい。 宜しくお願い致します。

  • 難削材,新素材の加工方法

    難削材(チタン,インコネル,SUS630等)を加工するにはどのような仕様のマシニングセンタを使用するのが良いでしょうか? 例えば主軸剛性,回転数,スピンドルスルークーラント,切削油の選定など教えてください. また,また,切削工具,切削条件なども教えてください.