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切削工具の摩耗経過および欠損進展経過の予測を行なう理論開発、および凝着の工具刃先の保護効果を説明するという研究目的に対し、最終年度で定常切削状態における工具被削材界面の状態と工具摩耗および凝着の形成を説明する「凖転位理論」を公表した[1]。
同理論は、摩擦が原子レベルのスティック・スリップであるというトライボロジーの知見を高圧下の新生面である切削界面に適用するものであり、被削材母材が一定速度で移動する場合の界面が転位に類する運動を生じるという概念に、工具/界面/被削材からなる3鎖の最弱リンクモデルを統合させたものである。同理論において、凝着層は界面がスティックし続けて被削材側で破壊した被削材の核が工具面上に留まって成長したものであり、工具摩耗粉は工具側で破壊した工具材の核が被削材とともに持ち去られたものとなる。したがって、工具摩耗は被削材の移動に伴って生じるため、被削材凝着の有無や成長/脱落を判定しなければ工具摩耗は予測できない。
そこで、凝着層形成モデルを、凝着層を含めた5鎖からなる最弱リンクモデルにおいて散逸仕事が最小となる鎖が切れるとして、同理論をステンレス材に適用して、定常切削時における構成凝着層/構成刃先を予測できるとする論文を発表した[2]。
また、凝着層の脱落は、凝着層が付いている状態での界面損傷仕事を考慮しなければならないが、凖転位理論においては定常切削状態の工具被削材界面では凖転位運動による散逸仕事を考慮するだけであるため、新たに損傷仕事を算出した上で凝着層の脱落周波数を予測できるとする論文(凝着層として構成刃先を取り上げた論文)を発表した[3]。
以上の研究から、凝着層の工具切れ刃の保護効果が説明できる。また、(構成)凝着層が工具摩耗の進展速度をへらす機構が分かる。
本研究は摩耗進展速度を減らすための最適な条件を求めるために役立つので、加工産業界に有用と考える。
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