Fundamental Study on the Peripheral Milling Process of Planing Lumber
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(2) な 縁 取 り研 削 条 件 を 追 究 し た. (1)縁. 取 り 研 削 の た め ラ ン ドの 幅 が 増 大 す る と,切. 削 面 の 品 質 は 低 下 す る.と. くに軟. 材 で は そ の 低 下 が 著 し い. (2)切. 削 面 の 品 質 を 低 下 せ し め る 主 要 欠 点 の う ち,逆. 生 頻 度 は,1刃. あ た り送 り量(!),切. す る 関 係 を 有 す る た め,各 で は,.R‑64mm,θ (3)本. り代(α)に. 一56.,a==1mmの. と き,特. の 精 度 に よ り ノ≧1.3mmで4枚. (4)縁. 羽 立 ち,目. 対 し,そ. 違 い の発. れ ぞ れ が 互 に相 反. 因 子 に は 樹 種 別 に 面 仕 上 げ に 対 す る 適 正 値 が 存 在 す る.実 種 な 樹 種 を 除 きf・‑1〜2mmで. 実 験 に お け る 周 刃 先 の そ ろ い 精 度 は,前. あ っ て,こ. 幅,あ. 削 角(θ),削. 目 ぼ れ,毛. 験例. あ る.. 章 の 実 験 結 果 よ り高 く2勇。‑5〜7.5μ. で. 刃 の 高 速 度 送 りが 可 能 で あ る.. 取 り 研 削 せ る 回 転 鉋 の 耐 久 性 を 一 般 の 回 転 鉋 の そ れ と 比 較 す る と,ラ. る い は 刃 先 の 研 ぎ 落 し 量 の 大 小 に よ り,0.2〜3.3倍. に 変 化 す る.こ. ン ドの. れ を 縁 取 り研 削. 条 件 と の 関 係 に お い て 表 現 す る と次 式 で 与 え ら れ る.. LM',LOM';縁 長,ne;切. 取 り研 削 せ る 回 転 鉋 お よ び1枚. 削 有 効 刃 数,ABZ〃;縁. グ ラ イ ン デ ィ ン グ の 誤 差,研. 刃 回 転 鉋 の1回. の 研 ぎ 直 し で 切 削 し う る材. 取 り研 削 し な い 鉋 刃 の 摩 耗 量,dRg,αg,θg;縁. 取 り研 削. 削 逃 げ 角 お よび 切 削 角. 上 式 は 多 刃 フ ラ イ ス と し て の 回 転 鉋 の 耐 久 性 の 向 上 を 計 る に は,縁. 取 り研 削 の 前 工 程 で. 行 な うグ ラ イ ン デ ィ ン グ 精 度 を μ 単 位 に ま で 高 め る 必 要 の あ る こ と を 示 し て い る.. 結 回転 鉋 は プ レー ナ,モ 能 は 直接,間. ウル ダを は じめ 主要 木 工 機 械 に 広 く利 用 さ れ て お り,そ. 接,木 工 場 の生 産 能 率,加. 上 で は,回. 語 の切削性. 工 品 の 仕上 げ 品 質 に 影 響 す る と こ ろが 大 きい.以. 転 鉋 で一 般 に行 な われ て い る材 送 り方 向 が木 材繊 維 走 行 に 平 行 な 縦 切 削 を 対 象. と して,回 転 鉋 刃 に よ る木 材 の 削 り機 構,切. 削抵 抗,切. 削 面 の ア ラサ お よび 多 刃 工 具 と し. て の 回転 鉋 の 切 削性 能 の基 本 的 問 題 に つ い て,理 論 的 あ る いは 実 験 的 研 究 を行 な って き た. 得 られ た 結果 の主 な る もの は 以下 の とお りで あ る, 1削 (1)回. り機 構 転 鉋 刃 に よ る切 り屑 の生 成 機 構 は,刃. 角(η)と 切 込 量 ①. 先 運 動 の軌 跡 に と もな う木 材 の 繊 維 傾 斜. の変 化 に支 配 され る.こ れ を鉋 刃 に よ る木 材 の 二 次 元 直 線 切 削 に お い. て ほ ゴ定 説 化 され て い る"切 "流 れ 型"か ら"折 れ 型"に. り屑生 成 型"の. 名称 を 用 い て記 す るな らば,上. ,下 向 き切 削 で は"連 断 型","折. 化 す る.(2)上. れ 型"を へ て"流 れ 型"に. 変. 向 き切 削 で は 折 れ 型 にお け る先 割 れ が 前 方 に延 び,次 回 あ るい は数 回 先 の. 予 定 切 込 量 に相 当す る部 分 の材 を一 度 に切 削 破 壊 す る た め,1刃 り,こ の不 規 則 性 は 削 り代(α)よ れ に 対 し,下. 向 き切 削 で は. りも1刃 あ た り送 り量(f)の. ご との切 削 が 不 規 則 で あ 大 な る とき に 著 しい.こ. 向 き切 削 で は 連 断 型 と折 れ 型 にお け る切 削 破 壊 が1刃. の切 込 量 の 内方 に 向 っ.
(3) て行 な われ るた め,切. り屑 は 刃 先 運 動 の 軌 跡 に そ い 比 較 的 規 則 正 し く行 なわ れ る・(3)高. 速 度 撮 影 に よ る観 察 結 果 か ら η,'に 対 す る流 れ 型 領 域 図 を 作 成 す る と,そ の範 囲 は 同 条 件 の鉋 刃 で 求 め た低 速 直 線 切 削 に お け るそ れ よ りも広 く,こ 切 削 の 一 つ の 効 果 と考 え られ る.(4)刃. る部 分 は ナ イ フマ ー ク と して 切 削 面 を 形 づ くるが,切 ぼれ)が 生 じな い た め に は,刃. れ は 回 転 鉋 刃 に お け る高 速 度. 先 運 動 の軌 跡 の うち トロ コイ ド曲線 の底 面 に あ た 削 面 に 先 割 れ に よる切 削 破 壊(逆. 目. 先 の ナ イ フ マー ク形 成 中に お け る ηげ の 組 合 せ が 流 れ 型. 領 域 か らは ず れ な い こ とが 必 要 で あ る.さ. らに,逆. 目切 削 の場 合 を考 慮 に入 れ て,切 削 面. に 逆 目ぼ れ が 発 生 し ない 範 囲 で の ノ の最 大 値 を解 析 す る と,次 式 が得 られ る.. (+…. こ こ に,Rは. … 上 向 き 切 削,一. … … 下 向 き 切 削). 刃 先 回 転 半 径,σ は 流 れ 型 領 域 の広 さ(tT,q),切. 目角 度(ζ 。)お よび 木 材 の 材 料 的 性 質@)の. 削 面 に 対 す る繊 維 走 行 の逆. 関数 で あ る.上 式 は 切 り屑 の 生 成 機 構 を きわ. め て単 純 化 した 解 析 式 に 過 ぎ な い が,少. くと も切 削 条 件 選 定 に お け るfの. 連 か ら決 め られ な けれ ば な らな い こ とを 示 して い る.(5)上. 値 は,Rと. の関. 向 き切 削 に お い て,刃 先 に チ. ッ プ・ブ レー カ を近 接 せ しめ る と切 り屑生 成 型 が 変 化 し,先 割 れ の発 生 を,し た が って 切 削 面 に お け る逆 目ぼ れ の 発 生 を さけ うる.(6)上. 向 き切 削 で は,刃 先 が 材 面 に接 触 し切 込 み. を 開 始 す る まで に,切 削 面 表 層 繊 維 を 圧 迫 しつ つ そ の面 上 をす べ って通 過 す る.こ の す べ り現 象 は 刃 先 が摩 耗 す るほ ど顕 著 とな り,切. の刃先. 削 面 に 毛羽 立 ち あ るい は 早 晩材 ご との. 凹 凸(目 違 い)を 誘 起 せ しめ る主 要 原 因 で あ る と考 え られ る. 2切 (1)回. 削抵 抗 転 鉋 刃 に 加 わ る切 削 抵 抗 は,上. 波 形 は 大 小 の ピー クを 描 く.刃. 記 の削 り機 構 に した が い 瞬 間 的 に 変 動 し,そ の. 先 回 転 円 の 円 周方 向 抵抗 波 形 は,上 向 き切 削 で は,と. ノ の大 な る とき ピー クの 変 動 が 甚 しい.下 向 き切 削 で は,ピ. ー ク の変 動 は比 較 的 少 な いが,. 衝 撃 切 削 の た め ピ ー クの高 さは 同 条 件 の上 向 き切 削 よ り大 で あ る.こ お よび α の大 な る に した が い増 大 す るが,そ. の増 加 率 はRに. 向 か ら引張 り方 向 に 変化 す る.ラ. の ピ ー ク の高 さは ∫. よ って 異 な る.ま た,上 向. き切 削 に お い て チ ッ プ ・ブ レー カを 刃 先 に近 接 せ し め る と,と る.材 送 りに対 し垂 直方 向抵 抗 波 形 は,尖 鋭 な刃 先 で は,切. くに そ の増 加 率 が 著 し くな. 削 中 に そ の作 用方 向 が圧 縮 方. ン ドを 有 す る刃 先 で は 全 期 間 で 圧 縮 力が 作 用 し,と くに. 上 向 き切 削 で は ラ ン ドに よ る ピー クの 高 さ の増 加 が 顕 著 で あ る ・(2)周 め る面 積(切. 削仕 事 量)は,瞬. の瞬 間 分 力 は,R,f,α 式 を 導 い た.. くに. 方向抵抗波形 の占. 間 周 方 向 分 力 の 切 削 孤 長 に つ い て の積 分 値 で あ り,ま た こ. の 関数 で あ る.こ の 関 係 か ら,面 積 平 均 切 削 抵 抗Puを. 解 析 して 次.
(4) こ こ に,11,Bはt,η. に よ る切 削 抵 抗 の変 化 を 木 材 繊 維 走 行 に平 行 な 二次 元 直線 切 削 に. 換 算 す る 修 正 項 に し て,そ. の 第1項. がt,第2項. 材 料 的性質 に よ って 異 な る 値qa‑…. が. η に 関 す る も の で あ る.9,bは. 一・(1̲￠R),D・. ・2R,…. は 木 材 の雛. 走 そiに平 行 な. 二 次 元 直 線 切 削 にお け る 比 切 削 抵 抗ks。 に 関 す る も ので,ks。‑c・tM一εで あ る.上 R,α,!の. 組 合 せ の異 な る条 件 下 で の切 削 抵 抗 を 相 互 に 比 較 し,被. 切 削 抵 抗ks。 を 求 め うる・Sitkaspruce(含 上 向 き,下 向 き切 削 と もks。‑0.23砺 3切. 水 率12%,比. 木材 の. 式から. 削 材 と鉋 刃 に 固有 の比. 重0.40)に. つ い て の 測 定 例 で は,. 一〇57であ る.. 削面 の ア ラ サ. 回 転鉋 の 切 削 面 に は,刃 先 運 動 の 軌 跡 か ら きめ られ る幾 何 学 的 ア ラサ に,鉋. 刃の切削作. 用 に よ り破 壊 な い し 変 形 を うけ た 木 材 組 織 の 呈 す る凹 凸(組 織 ア ラサ)が 入 りま じ って あ らわ れ る.ま. た,そ の断 面 波 形 は切 削 面 の繊 維 走 行 に 平 行 方 向(送. り方 向)と. これ に 直 角. 方 向 で は全 く性 状 を 異 にす る. (1)送. り方 向 にお け る 断 面 波 形 は,fの. 形 づ くる 小 凹 凸(組 織 ア ラ サ)か 両 者 の識 別 が 困 難 とな る.こ. 大 な る ときは,ナ. ら構 成 され るが,/の. イ フ マー クの 凹 凸 と これ を. 小 な る に した が い 前者 は小 とな り. の 波 形 を 解 析 す る と,ナ イ フ マ ー クの 中央 矢 高 は刃 先 の 切 削. 運 動 の軌 跡 か ら求 め た 理 論 値 とほぼ 一 致 し,組 織 ア ラサ は/の に 増 加 す る.ま た 最 大 高 さは!の. 大 な るに した が い ゆ るや か. 小 な るに つ れ て 低 下 す るが,あ. さが 組 織 ア ラサ に 支 配 され るに い た るた め,ほ ぼ 一 定 値 を示 す.こ. る限 界 値 以 下 で は最 大 高 の!の. 限 界値 は ナ ・fフ. マー クの 可 視 限 度 に 相 当す る も ので,切 削 条 件 選 定 にお け る ノ の下 限 を示 す.(2)直 向 断 面 波 形 は 組 織 ア ラサ に 支 配 され る.こ と,鋭. 角方. の 断 面 波 形 か ら区 画 ア ラサ 度 数 分 布 を 求 め る. 利 な 鉋 刃 に よ る切 削 面 で は 木 材 の 組 織 構 造 か ら推 定 され る純 粋 な組 織 ア ラサ の分 布. 形 に ほ ぼ 近 似 し樹 種 的 特 性 が あ らわ れ て い るが,摩 形 が くず れ る.(3)切. 耗 した 鉋 刃 に よ る切 削 面 で は この分 布. 削 の 継 続 に と もな う断 面 波 形 の 変 化 を 上 向 き切 削 につ い て測 定 す る. と,送 り方 向 で は 刃先 の摩 耗 に と もな い 前 記 の 刃 先 の す べ り現 象 が 顕 著 とな り,ナ ィ フマ ー クの底 面が 隆起 して そ の 凹 凸 は平 坦 化 され る.し た が って,刃 先 摩 耗 に とも な う最 大 高 さ の変 化 は,こ. の ナ イ フマ ー クの 凹 凸 の 減 少 と組 織 ア ラサ の 増 加 の 両 者 の 和 か ら決 め られ. る.直 角方 向 で は,最 大 高 さは 切 削 継 続 期 間 の 初 期 に 急 増 し,つ て面 ア ラサ の安 定 期 間が 存 在 し,さ. い で そ の増 加 率 が 減 少 し. らに切 削 を継 続 す る と刃 先 の す べ り現 象 に よ る毛 羽 立. ちお よび 目違 い の発 生 が 著 し く,面 ア ラサ は再 び増 加 す る. 4回. 転 鉋 の切 削 性 能. (1)回. 転 鉋 は も とも と多 周 刃 に よ る量 産 用切 削 工 具 で あ り,そ. の 性 能 を発 揮 す るに は. 各 周 刃 先 を きわ め て高 い精 度 で 同一 円 周上 に そ ろ え る必 要 の あ る こ とは い うまで もな い. い ま回 転 鉋 の 〃,箇の 周 刃 が 切 削 面 に ナ イ フ マー クを 形 成 して い る と き,そ の平 均 回転 半径 をRと. す る と,㎝ 番 目 の刃 先 に よ るナ イ フマ ー ク幅 の 平 均 ナ イ フ マー ク幅 に 対 す る誤 差.
(5) (de.)は,そ. の 刃 先 と両 側 の 刃 先 の 回 転 半 径 のRに. 対 す る 誤 差Am‑1,d。. 日d。+1か. ら,. 幾 何 学 的 に 次 式 で 与 え ら れ る.. 上 式 に お い て,∫ に は 切 削 面 品 質 か ら の適 正 値 が あ り,国. 産 主 要 樹 種 に つ い て の試 験 結果. で は,特 殊 の 樹 種 を 除 き ノー1〜2mm,ま たde。tは 切 削 面 の仕 上 げ 精 度 か ら制 限 されde. 一・O.25〜0.5mmで あ る.こ の関 係 か ら多刃 切 削 を行 な うに 必 要 な 周 刃 先 の そ ろい 精 度 を 計 算 し,あ るい は 逆 に,周 刃 先 の そ ろ い 精 度 に 研 削 技 術 上 の 制 限 が あ る場 合 は,回. 転鉋 ヘ. ッ ドの 直 径,刃 数 の 設 計 資 料 が え られ る. (2)高. 速 度 鋼 鉋 刃 お よび 超 硬 合 金 鉋 刃 を 用 い,R‑64mm,4枚. (グ ラ イデ ィング 〜 ホ ー ニ ング)に つ い て 実験 し,適 前 者 で は 平 均8μ,後 者 で は平 均13μ 4枚 刃 切 削 が,す. 刃 回 転 鉋 の縁 取 り研 削. 正 研 削 条 件 お よびZ㎝ を求 め る と,. で あ る.こ の 周 刃先 の そ ろ い精 度 に よ り前 者 で は2〜. なわ ち縁 取 り研 削 し な い一 般 の1枚 刃 回転 鉋 の2〜4倍. の高 速度 送 りが. ほx"可 能 で あ る.後 者 で は そ ろ い精 度 が 不 足 す るほ か,切 刃 の仕 上 げ 精度 が 劣 る.(3)縁 取 り研 削 で は刃 先 の 尖鋭 部 分 が ホ ー ニ ング で削 り落 され て ラ ン ドが形 成 され るが,ラ の 幅 が 過 大 に な る と切 削 面 の 品 質 が低 下 す る.ラ ン ドの 幅 は,縁 ンデ ィング 精 度 に 支 配 され,ラ 小 の 差(dRg)を る.(4)ラ. ンド. 取 り研 削 に お け るグ ライ. ン ドの 幅 を 小 な ら しめ るに は 各 周 刃 先 回 転 半 径 の 最 大 ・最. 一 定 限度 以 下(供 試 回 転 鉋 で は50μ. ン ドが 過 大 な と きは,回. 以 下)に. 研 削 す る こ とが 必 要 で あ. 転 鉋 の 耐 久 性(鉋 刃 研 ぎ上 げ よ り再 研 削 を必 要 とす る. まで に 切 削 し うる材 長)も また低 下 す る.い ま,縁 取 り研 削 せ る回 転 鉋 の 耐 久 性(LM')の 一 般 の1枚 刃 回 転 鉋 の耐 久 性(LOM')に 対 す る比 率 を 縁 取 り研 削 に よる刃 先 形 成 の幾 何 学 的 関 係 か ら解 析 す る と,次 式 の よ うにIRgが. こ こに,dPV.は. 縁 取 り研 削 し ない 鉋 刃 が 使 用 に耐 え得 な くな った と き の刃 先 摩 耗 量,αgと. 09は 鉋 刃 の 逃 げ 角 と切 削 角 で あ る.実 0.01mmに. 支 配 的 因 子で あ る こ とが わ か る.. 際 に,高. 速 度 鋼 鉋 刃 を 供 試 し・wを0・5mmか. 変 化 せ しめ て上 記 の耐 久性 比 率 を 測 定 す る と,0.2倍. ら. か ら3倍 以 上 に 向 上 せ し. め 得 る こ とが わ か った. 以 上 の 結 果 は,回 転鉋 は 高 精 度 の 縁 取 り研 削 を 行 な う こ とに よ り,は 具 と して の 切 削 能 率 と耐 久 性 の 得 られ る こ とを 示 す.. じめ て量 産 加 工 々.
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