端面加工における切削速度と AE 信号の関係

回転速度一定制御による端面加工であるため，加工する場所により切削速度が異 なる．切削速度は，外周から中心に向かって加工を行うことで小さくなる．図3.2は，

A1070を被削材の外周から中心へ切込み深さ20 nm の加工時のAE平均値電圧の波

形を示したものである．図3.2（a）は，安定切削状態のときのAE平均値電圧の波形 で（b）は不安定切削状態のAE平均値電圧の波形である．AE平均値電圧の波形は，

エンベロープ信号波形をローパスフィルタ処理したものである．図3.2（a）のような 安定切削状態では，その他の実験条件においても，加工方向，被削材に関係なく切

Tool

Cutting speed V

Feed speed f 3.3 μm/rev 2.5, 5, 10, 20 μm/rev Facing

(from the outside toward the center)

AE sensor attachment position Sampling frequency AE amplification

factor AE　high-pass

filter

Tool side

Workpiece φ12.7mm Pure aluminum (A1070) 30 , 60 , 120 m/min

(Spindle speed constant 750, 1500, 3000 min^-1)

Cutting direction Turning

Depth of cut　a 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 2.0, 5.0, 10.0 μm

2 MHz 70 dB

A single crystal diamond cutting tool，

Rake angle 0 °, Clearance angle 7 °, Corner radius 0.2, 0.5 mm

100 kHz

(The outer circumference)

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削速度が大きいほど AE 平均値電圧も大きくなり，増加傾向にあることがわかる．

これは，切削速度が大きくなると，被削材のせん断変形の速度，ひずみ速度，工具 と被削材および切りくずの摩擦，切りくずの破断と衝突などの AE 信号が多く検出 されたからと考えられる．

図3.2（a）は切削速度の減少とともになめらかにAE平均値が減少しているのに対 して，（b）は，外径8 mmのところで急な変動がみられた．このような変動はいく つかの実験でも確認された．図 3.3 は，端面加工時の被削材の表面の写真を示す．

図3.3の（a）は，図3.2（a）のようにAE平均値電圧が安定切削状態のときに観察 された表面である．図3.3（b）は，AE平均値電圧の急激な変動が多くみられたとき の表面であり，表面がくすんでいた．図3.4は，加工時の切りくず排出の様子の一例 を示したものである．図3.4（a）は，切りくずは被削材に絡まっているが，切りくず がスムーズに排出されている．（b）は，切りくずが刃先に停滞しており加工中に排 出される切りくずにより表面が擦られている．このようなときに図 3.3（b）のよう に加工面がくすんだものと考えられる．このように端面加工において，安定切削状 態のときに切削速度とAE信号はよい相関があることがわかり，AE平均値電圧の変 化により不安定な切削状態にあることを判断可能である．

Fig. 3.2 Relationship between AE mean values and cutting edge position (cutting speed) for stable and unstable cutting states (A1070, f = 10 μm/rev).

0 50 100 150 200 250

0 2 4 6 8 10 12 14

AE mean value, mV

Cutting edge position, mm

平均値922

-50 0

0 10 20

30 40

50 60

70

Cutting speed，m/min

Outside Center

(b) Unstable cutting state

(a) Stable cutting state

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(a) Stable cutting state. (b) Unstable cutting state.

Fig. 3.3 Workpiece surfaces during facing operation.

(a) Stable cutting state. (b) Unstable cutting state.

Fig. 3.4 Example of chip discharge during facing operation.

Tooltip

Workpiece Workpiece

Chip Chip

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