木材縦切削における切削エネルギー及び切り屑変形機構の解明

• Project/Area Number: 10760104
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 林産学
• Research Institution: Hokkaido University of Education
• Principal Investigator: 大矢 智 北海道教育大学, 教育学部・札幌校, 講師 (70281863)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1999: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 1998: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 縦切削 / 先割れ / 破壊力学 / 切削エネルギー / 分離エネルギー / 弾性ひずみエネルギー

Research Abstract

今年度は、被削材にスギ及びスプルースを用いて、主にプレッシャーバー(以下、バーと略す)の効果について検討した。結果は以下の通りである。
1.前年度に引き続き、切削エネルギーを摩擦や変形に関与するものに分離し、基礎的なデータを収集した。
その結果、バーを設定しなかった場合、切り込み量が大きくなるほど、弾性変形に関するエネルギーは切削角の影響を受けた。一方、摩擦に関するエネルギーは、切り込み量や切削角にはあまり影響されなかった。
バーを設定した場合、摩擦エネルギーと塑性変形に関するエネルギーの和が全体の90%以上となった。なお、両者の大きさを比較した場合、切り屑の抑制が大きくなると思われるバーの設定条件ほど、塑性変形に関するエネルギーの割合が大きい傾向が見られた。
2.切り屑を単板と見なし、バーの効果を単板押し下げ量に相当した力に換算し得ると仮定し、バーが先割れ抑制へ及ぼす影響を理論的に検討した。解析に先立ち、基礎的資料を得るため、バーにかかる力の大きさや向きを測定した。その結果、切り込み量が大きくなると、急激にバーにかかる力が大きくなり、力の向きと切削方向がなす角度が小さくなった。切削過程を簡略化したモデルに、この結果を当てはめ、先割れの進展を予測したところ、比較的良い一致が見られた。