第1章 ベルト研削におけるAE特性
第2節 ベルト研削のAEと研削性能に及ぼす 研削圧力と研削方向の影響
実験
1.1 研削装置とAE計測法
木実験の研削装置と AE信号計測の概略をFig.11に示すc 研削装 置には前節と同様のプラテン方式の小型ベルトサンダを 用 いた。 研 削中の AE信号は， 研削荷重用金属平板の側面に瞬間接着剤によっ て固定した共振周波数11任1Z の AE センサによって検出したc こ の 検出信号をプリアンプで20dB増幅し， さらにディスクリミネータ
において20dB増幅するとともにバンドパスフィルタを通したc こ
の信号に対し設定したしき い値(0.2V)による弁別出力をデュアルカ
ウンタに入力し， 研削時間 10 秒間における リ ングダウン総数を測 定することによって AE計数率を求めた。 なお? 被削材と荷重用金 属平板は両面テープで固定した。
1.2 被削材， 研磨ベル ト と 研削条件
被削材にはスブルース気乾材(含水率14.6%， 比重0.45， 平均年輪 幅2.6mm)を供試し， 長さ100mm(L)x幅45mm(R) X厚さ20mm(T)の 縦研削用と? 長さ100mm(R) x幅45mm (L) X厚さ20mm(T)の横研削 用を用意した。 研磨ベノレトにはベルト長さ915mm， ベルト幅100mm
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-- -島
の溶融アルミナ砥粒のものを使用し， 粒度は#40， 岸80， 岸240の 3種 類とした。 研削条件については， 研削速度を840m/minに一定とし?
研削陀力は， 縦研削では15， 30， 45， 75 gf/cm2の4 条件 ， 横研削で は15， 75gf/cm2 の2条件に変化させ， それぞれ柾目面研削を120分 間行ったc 実験では， 各研向Ij条件における研削能率および研磨ベル トの厚さ減少量を前節と同様の方法で測定したc また， 研削時間に 伴うAE計数率の変化についてもヲ 前節と同様の方法で測定したc
2 結果と考察
2.1 縦研削の研削性能とAE
粒度#40， 岸80， 岸240の各研磨ベルトを用いた縦研削における研削 能率の研削時間に伴う変化を研削圧力をノベラメータとしてFig.1 2 に 示すp いずれの粒度および研削圧力においても? 研削能率は研自IJ初 期に大きく低下し， その後研削時間の経過とともに漸減した。 また，
研削能率は， 粒度の小さい研磨ベルトほど砥粒切込み量が増加する ため高くなり， 一方， 研荷Ij圧力が増加すると被削材への砥粒切込み 量や砥粒の有効切れ刃密度が増大するため高い値を示した。 なお，
研削時間10分における研削能率(RIO)に対する所定研削時間後の研 削能率(R)の比(孔恨10)の経時変化を比較してみると(Fig.13) ， 研削圧 力の影響は明確には認められないが， 粒度の大きな研磨ベルトほど
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その低下割合が大きく， これは粒度の大きな研磨ベルトほど目づま りを起こしやすいためと考えられる。
研磨ベルトの厚さ滅少量は， 研削過程における砥粒の摩耗， ある いは目こぼれや目つぶれの進行を表すが， Fig.14のように， これは 研削初期に急激に増加し? その後研自lJ時間の経過とともにその増加 率が緩やかに なった。 また? ベルト厚さ減少量は粒度の小さいもの
ほど大きな値を示し， 砥粒の摩耗や目こぼれなどの進行が顕著なこ とを示すが， 研削圧力の増大に対しては 増加傾向を示すものの， そ の影響は研削能率への影響に比べると小さいことがわかる。
一方， AE計数率は， Fig.15のように， いずれの粒度および研削圧 力においても研削時間の経過とともに初期に比較的大きく低減し，
その後次第に定常値に近づく傾向を呈し， この傾向は前述の研削能 率の研削時間に伴う変化と類似した。 この AE計数率の低減は， 前
節の結果と同傑に， 本実験の研削圧力範囲においても砥粒の摩耗や 目づまりの進行， すなわち砥粒切れ刃に 加わる圧力の低減による砥 粒切込み量の減少によるものと考えられる。
また， AE計数率は， 研削圧力が増大するといずれの粒度の研磨 ベルトにおいても明確な増加傾向を示し， これはヲ AEの発生が砥 粒の切れ刃密度と砥粒切込み量に密接に関係するため， この両者を
支配する研削圧力に大きな影響を受けるものと考えられる。
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回--さらに， AE計数率は粒度の大きい研磨ベルトほど高い値を示し ており， これは， AEの発生が砥粒切れ刃密度に強く支配されるこ とを表しているc したがって， 砥粒粒度の変化に対しては， AE計 数率は砥粒切込み量に支配される研削能率とは相反する傾向を示す と考えられるc
2.2 横研削の研削性能とAE
横研削における研削能率， 研磨ベルトの厚さ滅少量およびAE計 数率の研削時間に伴う変化を縦研削の同条件の場合と比較してFigs
16 � 18に示す。 図のように， 横研削の場合も， 研削能率および研
磨ベノレトの厚さ減少量の研削時間に伴う変化は縦研削と同様の傾向 を示すが， AE計数率の研削時間に伴う変化については， 縦研削に 比べ研削時間に伴う低下害IJ合が小さい。
横研削の研削能率は縦研削に比べるといずれの粒度および研削圧 力においても高い値を示している。 野田(1981)ÓJ)によると， 縦研削 では， 砥粒切れ刃が繊維と平行方向に作用する結果， 整った溝状の 研削条痕を生成し， 加工面の細胞は縦方向の圧縮とせん断すべりで
破壊し， 切り屑は折れ型と縮み型の連なった長い形状となる。 一方?
横研削では砥粒切れ刃が繊維に直交方向に作用する結果， 両側が鋸 歯状を呈する 研削溝となり， 砥粒切れ刃は細胞に対し横圧縮と曲げ
による変形と破壊を付与することが報告されている。 したがって，
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前者の縦研削は刃物による縦切削の切り屑生成形態に近く， 後者の
横研削は切れ刃前面では横切削， 側面では木口切削の切り屑生成形 態に近いといえる。 上述の研削能率の結果は， 後者の研削作用によ
る切り屑生成が顕著なことを示唆しているc
AE計数率 も同様に横研削が縦研削に比べ高くなっており， 研削 能率の傾向と一致している。 横研削における顕著な AEの発生は，
研削量の違し\ (大きさ)に加え? 刃物による木材切削過程における AE研究 12)・10)で報告されているように， AE発生が活発な横切削およ び木口切削の切り屑生成機構も深く関与していると推察されるc
2.3 A Eによる研削状態認識の可能性
縦研削の各研削圧力における研削能率と AE計数率の関係を研削 時間10分および120分のものについてFig.19に示す。 いずれの粒度 の研磨ベルトにおいても， これらの聞には有意な正の相関関係が認 められたc この結果より， ベルト研削においては， 研削圧力に伴う 研削能率の変化をAEによって認識しうる可能性が示唆されるc
3 摘要
本節では， 小型ベルトサンダを用いた木材の定荷重ベノレト研削過 程の AEと研削性能に及ぼす研削圧力と研削方向の影響を検討し，
以下の結果を得たc
開--( 1 )縦研削において， AE計数率はいずれの粒度および研削圧力に おいても研削時間の経過とともに初期に比較的大きく低減し? その 後次第に定常値に近づく傾向を呈し7 この傾向は研削能率の研削時 間に伴う変化と類似した。 また， いずれの粒度の研磨ベルトにおい ても， 研削圧力の増加に伴い AE言i-数率は明確な増加傾向を示し，
これは砥粒の切れ刃密度と砥粒切込み量の増加によると考えられる。
らに， 低粒粒度の変化に対しては， AE計数率は粒度が大なる程，
研削能率は粒度が小なる程それぞれ大きくなった。 これは， AE計 数率が砥粒切れ刃密度に， 研削能率が砥粒切込み量に支配されるた めと考えられる円
(2)横研削の研削能率， AE計数率とも縦研削に比べ大きい。 この 横研南IJにおける顕著な AEの発生は? 研削量の違し\ (大きさ)に加え，
横研自iJにおける切り屑生成機構が深く関与していると推察される。
(3)各研削圧力における研削能率と AE計数率の間に有意な正の 相関関係が認められた。 したがって司 ベルト研削においては? 研削 圧力に伴う研円lJ能率の変化を AEによって認識しうる可能性が示唆
れる。
...-⑥ ⑤ ⑦ ②
Preamplifier
④〈 ⑤
Discrimina torDual counter
⑥ ⑥
(1) Testing apparatus and measuring system