| 研究概要 |
木材切削における工具-切屑-被削母材から成る切削系の温度(切削温度)を明らかにするため,実用切削速度に比べてはるかに低い500mm/分でミズメの二次元縦切削を行ったときの,工具,切屑,母材の側面の温度分布をサーモグラフィ装置で熱画像として測定することを試み,それぞれの切削条件における工具,切屑,母材の温度上昇および温度分布を切削型の観点から検討した。また,物質移動を考慮した二次元非定常熱伝導基礎式を切削系に適用し,木材と工具の摩擦のみを熱源とした場合の,実用切削速度における工具刃先の温度上昇を,数値解析によって求めることを試みた。得られた主要な結果は以下の通りである。
1.工具温度は,切削開始直後に切削条件に応じた上昇を示した後,流れ型と縮み型では緩やかに上昇してから,刃先近くに中心をもつ同心円状の定常分布になったが,折れ型では切屑の破壊に対応した周期的な変動を示し,最高温度点もすくい面上を移動した。
2.切屑の温度は,流れ型と縮み型では長さ方向で比較的一様で,刃先からやや離れたすくい面との接触部に最高点が現れたが,折れ型ではすくい面と強く摩擦する,切屑の折損部のみが顕著な上昇を示した。とくに,縮み型ではいわゆるせん断面を境にして切屑の温度上昇が著しく,最高で30℃以上の温度上昇が観察された。
3.仕上面の温度上昇は流れ型と折れ型ではわずかであるが,縮み型では10℃近くに達し,とくに逃げ角が5°以下の場合に顕著であった。
4.数値計算から,刃先の1面のみの摩擦によって,工具は800℃近くの温度上昇を示すこと,最高温度点は刃先からわずかに離れた摩擦面に現れること,最高温度は摩擦速度の平方根に比例すること,工具の温度分布は工具の熱定数および摩擦応力分布に強く依存することなどが明らかになった。
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