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フ ァ イ ン セ ラ ミ ッ ク ス の 砥 粒 加 工 に お け る 切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー*

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Academic year: 2022

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(1)448 JSPE‑59‑03 '93‑03‑448. 研究論文. フ ァイ ン セ ラ ミッ ク ス の砥 粒 加 工 にお け る 切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー* 上. Chip. Formation. 田. Energy. 隆. 司**. in Grinding,. Takashi The. chip. grinding, following. formation. honing model. a cube and experiments. energy,. 田. Honing. and. UEDA and. which. and superfinishing, is assumed that the. 杉. 忠. Superfinishing. Tadaaki. is consumed. only. 彰**. of Ceramics. SUGITA to make. is investigated theoretically surface of the work material. chips. by. and consists. brittle. fracture. in. experimentally. The of grains in shape of. the brittle fracture takes place at the grain boundary. Work are Al2O3, SiC and Si3N4 which are sintered under atmospheric. materials pressure,. used in and SiO2.. The scratching test is also carried out in order to obtain the chip formation energy of ceramic materials, and the strong relation is observed between the chip formation energy and the energy release. rate. of the. ceramic.. The. chip. formation. pared with that from the scratching test. Key words : chip formation energy, energy ceramic. superfinishing,. scratching. energy release. obtained. rate,. ceramic. from. experiments. grinding,. are. ceramic. com-. honing,. test. る5).と こ ろ が,実 際 の 加 工 現 象 を 扱 う場 合,セ ラ ミッ 1.. 緒. 言. ク ス は 一 般 に 結 晶 粒 子 の 焼 結 集 合 体 で 結 晶 粒 界 に おい 仕 上 な ど の精 密 加. て 性 質 が 大 き く異 な っ て い る こ と,種. 々 の 形 状 を した. 工 法 を と りあ げ,セ. ラ ミ ッ ク ス を 能 率 よ く加 工 す るた. 多 数 の 砥 粒 が 加 工 に 関 与 す る こ と,な. ど か ら この よ う. め の 砥 石 の 選 定,加. 工条 件 の設 定 な どにつ い て詳細 に. 著 者 ら は これ ま で ホ ー ニ ン グ,超. 検 討 を 加 え て き た9〜3).ま た,研. な 単 純 化 し た モ デ ル で は 不 十 分 で あ り,別 の 見 方 に立 つ 新 た な モ デ ル で 検 討 す る 必 要 が あ る.. 削 ・ホ ー ニ ン グ ・超 仕. 上 に お け る セ ラ ミ ッ ク ス の 被 削 性 に つ い て も統 一 的 に 評 価 す る 方 法 に つ い て 検 討 し て き た4).そ ば,効. れ に よれ. ら切 り くず を 生 成 す る た め に 要 す る比 切 り くず 生成 エ. 性 変 形 型 の 切 り くず を 生 成 す. る こ と に な り,良 好 な 加 工 表 面 は 得 られ る が,除 れ る 切 り くず の 量 は極 端 に 減 少 し て し ま う.そ. ネ ル ギ ー 々,chを求 め る こ と に し た.次. 去 さ. 成 エ ネ ル ギ ー を 求 め,先. じ. 加 工 材 料 で も加 工 法 に よ っ て こ の 比 率 が 異 な る た め そ の 被 削 性 に 大 き な 差 を 生 じ る こ と に な る.. つ い て も調 べ て み た.さ. 化 した1個. 粒 を モ デル. 2. 一般に. な わ ち,変. *. 切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー. 原稿 受付. 平 成4年4月. 正 会 員. 金 沢大学工学部(金 沢市 小立野240‑20). ,砥 粒 が 切 り くず を 除 去 す る の に 必 要 な加工. エ ネ ル ギ ー を π と す る と,逃. 形 が 塑 性 内 に と ど ま る か,ま. れ る 摩 擦 エ ネ ル ギ ーus,お. た は き裂 が 発 生 し て 進 展 す る か で 評 価 す る こ と が で き. **. 占 め る割 合 に. イ ヤ モ ン ド工 具 とセ. 状 圧 子 を セ ラ ミ ッ ク ス に 押 し込 ん だ 場 合. の 材 料 の 挙 動 を 調 べ る こ と に よ り定 性 的 に 検 討 され て き て い る.す. 中 でkschの. ら に,ダ. ラ ミ ッ ク ス の 間 の 摩 擦 係 数 に つ い て も検 討 し た.. の 球 状 圧 子 で セ ラ ミ ッ ク ス表 面 を 引 っ か い. た 場 合 や,球. っか き. のkschの 値 の 妥 当 性 に つ い. て 検 討 す る と と も に,ksの. これ ら の 切 り くず 除 去 形 態 の 変 化 は,砥. に,引. 試 験 に よ り材 料 固 有 の 物 性 値 と考 え られ る切 り くず 生. し て,. 一般 の 加 工 は こ の 両 者 の 混 合 し た 状 態 で 行 わ れ,同. の 結 晶 粒 が 砥 粒 の 切 削作 用 に. く と考 え る こ と に よ り,比 加 工 エ ネ ル ギ ー 々,の中 か. 粒 切 れ 刃の 切込 み が小 さい な ど加工 条件. が 過 酷 で な い 場 合 は,塑. ず 加 工 材 料 を 結 晶 粒 の 集 合体. よ っ て 確 率 的 に 粒 界 で 破 壊 し て 切 り くず を 生 成 してゆ. 率 的 な材 料 除去 はぜ い性破 壊 の集 積 に よって行. わ れ る が,砥. そ こ で 本 研 究 で は,ま に モ デ ル 化 し て 考 え,そ. 費 され る エ ネ ル ギ ーucを. 27日. げ面 で の摩 擦 で消費 さ よ び そ れ 以 外 の 切 削 に消. 用 い て,. (1) 80.

(2) 上 田 ・杉 田:フ. と表 す こ と が で き る6).ま た,ucは 生 成 す る た め の エ ネ ル ギ ーuchと る エ ネ ル ギ ーuplに. 449. ァ イ ソ セ ラ ミ ッ ク ス の砥 粒 加 工 に お け る切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー. 実 際 に 切 り くず を 掘 り起 こ し に 使 わ れ. よ り. (2) と表 す こ と が で き る.セ. ラ ミ ッ ク ス加 工 の 場 合,切. り. くず の 大 半 は ぜ い 性 破 壊 に よ っ て 生 じ る と考 え られ る こ と か ら,uchは し,塑. ぜ い性 破 壊 に 必 要 な エ ネ ル ギ ー と. 性 変 形 型 の 切 り くず 生 成 で 消 費 さ れ る エ ネ ル. ギ ー は πpiに含 め る こ とに す る と,式(1),(2)よ. り. (3) と表 す こ と が で き る が,取 め,切. 扱 いを さらに簡 単 にす るた. り くず 生 成 に 寄 与 し な い エ ネ ル ギ ーuplをus. に含 め て 考 え る こ とに す る.す. る と,π. を 生 成 され た. 切 り くず 体 積 で 除 す る こ と に よ り,単 位 体 積 の 切 り く ず を除去 す るた め に必要 なエ ネル ギ ーを表 す比 加 工 エ. Fig.. 1. Model. of workpiece. surface. in honing. ネ ル ギ ー 々,が求 ま り. (4) と な る.こ. こで,kschは. た だ し,. 単 位 体 積 の 切 り くず を 生 成 す. るた め に 必 要 な エ ネ ル ギ ー を 表 す 比 切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー で あ り,ksを. 比 摩 擦 エ ネル ギ ー と呼 ぶ こ とに. その 面積 中 に あ る1辺 碗 の粒 子 の個 数ngは. す る. す な わ ち,セ. (5). ラ ミ ック ス を 破 壊 して 単 位 体 積 の 切 り. くず を 生 成 す る た め に 必 要 な 真 の エ ネ ル ギ ー は 比 加 工. こ の と き,砥. エ ネ ル ギ ー 々,の うち のkschで. す仕事は. あ り,こ. こ で はksか. ら. 石 の 切 削 抵 抗 をEと. す る と,砥 石 の な. 々schを分 け る方 法 を 考 え て み る. 2.1. 切 りくず除去 の確 率 的取 扱 い. した が っ て,1個. の 粒 子 に 加 え られ る仕 事g'は. 切 り くず 除 去 過 程 を 一 種 の 確 率 的 破 壊 現 象 とみ な し て,加 工 材 料 が 切 り くず と し て 除 去 さ れ る 確 率 を 求 め る こ と に す る.こ うこ と に し,他. こ で は,ホ. の2つ. ー ニ ン グ加 工 の 場 合 を 扱. こ こ で,砥. 工 表 面 の 凹 凸 を 考 慮 し,真. の 加 工 法 に 対 し て は 得 られ た 結. 果 を 適 用 す る こ と に す る. い ま,η. 本 の 砥 石 の 内1本. て い る場 合 を 考 え,円. 石 作 業 面 に お け る切 れ 刃 砥 粒 数,お. に砥 石 切 れ 刃 と 接 し て い る. 粒 子 の 割 合 を γで 表 す と*,切 の砥 石 が円 筒面 を 加工 し. 加 工 す る様 子 を 示 す も の が 図1で. れ 刃 に接 して仕 事 を受. け て い る 粒 子 数 は γηgと な る.し. 筒 面 を軸 方 向に展 開 して砥 石 が. た が っ て,実. (6). 状 の粒 子 が 集 積 し て 形 成 さ れ て い る も の と し,こ. と な る. 一方 ,仕 事gが. れ ら の 粒 子 間 の 境 界 を 粒 界 とみ な す.. で 破 壊 す る確 率 が ワ イ ブ ル 確 率 関 数. (2)切. 工 材 料 の 加 工 表 面 は 図1に. 示 す よ うに矩 形. ネ ル ギ ー)を. 受 け た と き粒 界 で 確. *. 率 的 に 破 壊 し て 切 り くず とな る. 図1に. お い て,微. 小 時 間 △Tに. の粒 子 が粒 界. る こ とに よ って粒 界 で破壊 され る粒 子数 は. 子 は粒 界 で 支 持 さ れ て お り,砥 粒 切 れ 刃 に. よ っ て 仕 事(エ. 加 え られ た と き,1個. (7) で与 え られ た とす る と,砥 石 が 時 間 △Tの 間加 工 す. り くず は 粒 界 で の 破 壊 で 生 じ る と し,体 積. の 少 な い 塑 性 変 形 型 の 切 り くず は 無 視 す る. (3)粒. 際 に1. 個 の 粒 子 が 受 け て い る 仕 事9は. あ る.. 解 析 に 先 立 ち 次 の よ う な仮 定 を 置 く こ と に す る. (1)加. よび加. 砥 石 が は く加 工 物. 表面 積 は. 81. 結晶粒 が切 りくず と して除 去 された跡 な ど実 際 の加 工表 面 に は凹 凸が あるが,切 り くず生成 機構 を考 え る うえで は砥 石作業面 の切れ 刃の分 布状 態 との相対 関係 のみが重 要 であ る.そ こで,こ の モデル では加工 表面 は常 に結 晶粒 が一 様 に配列 してい る もの と し,凹 凸の影 響 は γに含 ませて考 え ることにす る..

(3) 450. 精 密 工 学 会 誌59/3/1993 Table. 体 積 に な お す と,切. 削 量 △Dが. 1. Characteristics. of ceramics. 求. ま り,. (8) 一方. ,砥 石 切 込 み 深 さ を4と. す る. と. (9) 式(8),(9)よ. り,. (10) が 得 ら れ る. Table. た だ し,. 2. Experimental. conditions. 砥 石 と加 工 物 と の 接 触 面 積 の 割 合 γ,お よ び 粒 子 の 大 き さ 碗 を 仮 定 す る こ と に よ り,式(6)で. 与 え られ る. gを. 与 え られ る. ワ イ ブ ル 確 率 紙 の 横 軸,式(10)で. F(g)を. 縦 軸 に プ ロ ッ トす る こ と に よ りmとg0を. 定 す る こ とが で き,粒. 決. 子 が 除 去 され る確 率 を 表 す 確 率. 関 数 が 求 ま る. 2.2. 切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー,摩. 切 れ 刃 よ り粒 子 に 仕 事gを. 擦 係数. 加 え た と き,式(7)で. 表 さ れ る 割 合 の 粒 子 が 破 壊 して 切 り くず と な る.す わ ち,破. な. 壊 した 粒 子 に 加 え られ た 仕 事 は 切 り くず 生 成. に 寄 与 し,他. の 仕 事 は 切 り くず 生 成 に 寄 与 で き な か っ. た と ρ 見 方 もで き る.し. た が っ て,全. σ は切 り くず 生 成 に 寄 与 した エ ネ ル ギ ーUcと き な か っ た エ ネ ル ギ ーUsに. よ り,. 消 費 エ ネル ギ ー. (14). 寄与 で. 分 け る こ と が で き,. と な り,摩 擦 係 数 μ を 求 め る こ とが で き る. 超 仕 上 に 対 し て もle=1と. と表 す こ とが で き る.こ. 置 く こ と に よ りホ ー ニ ン. グ の 結 果 を そ の ま ま 適 用 す る こ と が で き る.一. (11) のエ ネ ルギ ー を切 削量 で除 す. 方,研. 削 加 工 に対 し て は 同 様 の 考 え方 を 適 用 す る こ とに よ り. る と,単 位 体 積 の 切 り くず を 生 成 す る た め に 必 要 な 比 切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ーksch,お. (15). よび単 位 体 積 の 切 り. くず を 生 成 す る 際 に 消 費 さ れ る 比 摩 擦 エ ネ ル ギ ーkss. (16). を 求 め る こ と が で き,. (12). (17). (13) で 表 さ れ る*.. こ こで,砥 石 に作 用 す る砥 石 押 付 け力 をFn,砥. と な る.た. 石. だ し,o:加. 速 度,わ:砥. 工 物 回 転 速 度,γ:砥. 石 幅,!:静. 石 回転. 止砥 石切 込 み深 さで. と加 工物 の間 の摩 擦 係数 を μ とす る と,近 似 的 に 一 方 *. 2.3. , F(g)が. 表1に. 大 き くな っ て破 壊 確 率 が 大 き く な れ ば そ れ だ け 大. き な 割 合 の エ ネ ル ギ ー が 切 り くず 生 成 に使 わ れ,摩 擦 エ ネ ル ギ ー の 割 合 が 減 少 す る こ と に な る.こ の こ と は 図5に お い て,4が 大 き くな る とksが 小 さ く な る こ と か ら も 明 ら か で あ る.. 実験 結 果 への 適用 示 す セ ラ ミ ッ ク ス を 表2の. 加 工 し た.砥. 石 の 特 性 値,お. 3,4に 示 す.得 (15),(16)を 82. 加 工 条 件 の も とで. よび 加 工 物 の 形状 を表. られ た 実 験 結 果 に 対 し て 式(6),(10),. 用 い てgお. よ びF(g)を. 求 め,ワ. イ ブル.

(4) 上 田 ・杉 田:フ Table. 3. Characteristics. Table. of wheel,. ァ イ ン セ ラ ミ ック ス の砥 粒 加 工 に お け る切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー. 4. Size. sticks. (a) Grinding. あ る*.い. り くず 生 成 過 程 を 式(7). の形 で 表 す こ と が で き る こ とが わ か る.こ. が 表5で. の 値 は 研 削 で 大 き く,. 仕 上 と小 さ くな っ て い る.ま. (b)の ホ ー ニ ソ グ 加 工 の 場 合,ア F(g)が. れ らの 結 果. よび 勘 を 求 め た結 果 を ま とめ た もの. あ る 。 一 般 に,規. ホー ニ ン グ,超. ずれ の. た いず れの加 工 法 に対 して も実験. 結果 は 直 線 に 載 っ て お り,切. よ り傾 き 規,お. stones. of workpiece. 確 率 紙 に プ ロ ッ トし た 結 果 が 図2で 材料 に 対 し て も,ま. and. 451. 大 き く,窒 化 け い 素,炭. た,図2. (b) Honing. ル ミナ で 破 壊 確 率 化 け い素 の 順 に小 さ. くな っ て お り,炭 化 け い 素 で は 加 工 エ ネ ル ギ ー の 大 部 分 が摩 擦 に 消 費 され て い る こ とが わ か る.一 一 方,図2 (a)の 研 削 は 多 量 の 仕 事 を 加 工 表 面 に 加 え る こ と に よっ て 加 工 能 率 を 向上 さ せ て い る と い え る. これ ら破 壊 確 率 を 用 い て 式(12)よ. り比 切 り くず 生. 成 エ ネ ル ギ ー 々,ch,お よ び 式(14),(17)よ μを 求 め た 結 果 が 表6で. あ る.同. よ り多 少 の 差 は あ る が,オ. り摩 擦 係 数. じ材 料 で も 加 工 法 に. ーダ 的 に は近 い値 と い え. る.こ れ ら の値 の 妥 当 性 は,次. (c). の節 の引 っか き試験 で. Fig.. 2. Superfinishing. Weibull. distribution. function. of g. 求 ま る切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー と比 較 す る こ と に よ っ て検 討 す る こ と に す る. 3.. Table. 5. Values. of Weibull's. parameter. 引 っ か き に よ る切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー. 切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー 々,chは一 種 の 材 料 固 有 の 物 性 値 と も考 え られ る.そ. こで,砥. 粒 切 れ 刃 に よ る切. り くず 生 成 状 態 に 近 い 状 態 で のkschを 引 っ か き試 験 を 行 っ た.こ *. れ に よ り,ダ. 求 め る た め, イ ヤ モ ン ドエ. 4g,γ の 値 につ い て;切 り くず の 大 き さ の 測定 結 果 や 結 晶 粒 の 大 き さ な ど か らD,い ず れ の 材 料 に 対 し て も4g=5μmと した.経 験 に 基 づ き,集 中 度50の 砥 石 で ホ ー ニ ン グ し た SiC,Si3N4の 場 合 を γ=0.05と し,集 中 度100の 砥 石 を用 い たAl2O3で γ=0.1,超 仕 上 で は γ=0.07,研 削 では加工. 具 と の 間 の 摩 擦 係 数 も 同 時 に 求 め る こ と が で き る. 3.1実. 験 方 法. セ ラ ミ ック ス は 加 工 実 験 に供 し た 材 料 と 同 一 ロ ッ ト で 常 圧 焼 結 し たAl2O3,SiC,Si3N4お. 物 回 転 速 度 に対 して 砥 石 回 転 速 度 が 非 常 に 大 き い た め γ=1 と した.. い て い る(表1).実 83. 験 装 置,実. よ びSiO2を. 用. 験 条 件 は 文 献1)と. 同.

(5) 452. 精 密 工 学 会 誌59/3/1993 Table. 6. Values. of ksch and. 一方. p. ,引. っ か き も一 種 の 加 工 と考 え る と,. π に 関 し て2節. と同様 の考 え方 を適用す るこ. と が で き る.そ. こで,uchを. 引 っ か き に おけ. る切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー と し,こ. の と き掘. り起 こ しや 塑 性 変 形 の た め に 費 や され る エ ネ ル ギ ー を 摩 擦 に 費 や さ れ る エ ネ ル ギ ー に含 め てusと. 表す と. (18) と表 す こ と が で き る. こ こ で,摩. 擦 抵 抗 が 押 付 け 力fnに. 比 例す. る と仮定 す る と 様 で あ り,一 定 荷 重 を 加 え た 円 す い 形 ダ イ ヤ モ ン ド丁 具(ロ. ック ウ ェ ル 硬 度 計 用 圧 子,先. ズ 半 径200μm)で,引 接 線 分 力f1,垂 は1mm/sで. 端 角120.,ノ. (19). ー. と 表 す こ と が で き る.た. っか い た と きの 引 っか き抵 抗. 直 分 力fnを. 測 定 し た.引. が っ て,単. っ か き速 度. た. 位 体 積 の 切 り くず を 生 成 す る た め に必 要 な. 比 切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ーkschは. あ る.. 3.2 ksch,μ. (20). の導 出. 距 離 乙、引 っ か い た と き 消 費 さ れ る エ ネ ル ギ ー を π. で 表 さ れ る こ と に な る. 一方 ,摩 擦 係 数 μ は. とす る と,. で 表 され る.こ. の と き,引. 切 り くず の 体 積 は,引 す る とALsと. だ し,μ は 摩 擦 係 数.し. (21). っか きに よっ て除去 され た. っ か き 痕 の 平 均 断 面 積 をAと. で 求 め る こ と が で き る. 3.3. 表 さ れ る こ と か ら,比 加 工 エ ネ ル ギ ー. に 相 当 す る比 引 っ か き エ ネ ル ギ ーksは. 測 定 結 果. 図3(a)は. 引 っ か き抵 抗f1,fnを. で 整 理 し た 結 果 で あ る.図. 引 っか き断 面積 み. に お い て,断. 面 積Aを. 零. に 近 づ け た と き の 引 っ か き 抵 抗fn0,fn0を 求 め,式 で 求 め る こ とが で き る.. (21)か. (b) Specific. chip formation. (a) Scratching. ら μ を 求 め た.そ. の 結 果 を 表6に. energy. resistance. (2) Si C. (1) Al2O3 Fig.. 3. Scratching. test. (3) Si3N, of ceramics 84. with. conical. (4) Si02 diamond. 示 す..

(6) 上 田 ・杉 田:フ. 453. ァ イ ン セ ラ ミ ック ス の 砥 粒 加 工 に お け る切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー. (a)Al203. Fig.. 4. Relation. between. ksch of scratching. 求 め た μ,及 び 図3(a)の. test and. 結 果 を 式(20)に. て んschを求 め た 結 果 が 図3(b)で. Cc. 代 入 し. あ る.図. よ り,A. が変 化 し て も丸 印 で 表 す 計 算 値 は ほ ぼ 一 定 値 と な っ て お り,こ の 平 均 値 を 実 線 で 表 し,比 切 り くず 生 成 エ ネ ルギ ー 々,chと し表6に. 示 す.. 4.. 4.1 kschの 表6に. (b)Sic. 検. 討. 比較. お い て,引. っ か き に よ り求 め た 比 切 り くず 生. 成エ ネ ル ギ ー 々,chと材 料 の エ ネ ル ギ ー 解 放 率Gcと 関係 を 調 べ た 結 果 が 図4で. あ る.両. の. 者 の間 に は線形 関. 係が 成 り立 ち,Gcの. 大 き な 材 料 ほ どkschが 大 き く な. るこ と が わ か る.ま. た,こ. の 関 係 を 使 え ばOcか. ら. んschの値 を 推 定 す る こ と も 可 能 と 考 え ら れ る. 加 工 に お け る んschの値 は,Si3N4の. 研 削の場 合 を除. き,引 っ か き に 近 い 値 が 求 ま っ て い る.加. (c)Si3N4. 工 状態 に. よっ て んsの値 は 大 き く変 化 す る に も か か わ ら ず 引 っ か きのkschに. 近 い 値 が 導 出 で き て お り,2節. での確. 率的 取 扱 い が 妥 当 で あ っ た と考 え る こ とが で き る. 摩 擦 係 数 μ は 引 っ か き の 場 合,材 はな く,0.3に. 料 間 に 大 き な差. 近 い 値 と な っ て い る.こ. れ に 対 し,加. 工 で は 全 体 に 引 っ か き よ り小 さ く な っ て い る. 4.2 ksの. 中 でkschの. 占め る割合. 図5は 一 例 と して ホ ー ニ ン グ に お け る 比 加 工 エ ネ ル ギー 々、お よ び 引 っ か き に お け る 比 引 っ か き エ ネ ル ギー 々,を6お. よ びAで. 整 理 し*,比. 切 り くず 生 成 エ. ネル ギ ーkschと 比 較 し た 結 果 で あ る.引. っか き の 結. 果 は 切 り くず 除 去 の 状 態 で 区 別 し て お り,▲. はぜ い. 性破 壊 に よ り大 量 の 切 り くず が 除 去 され た 場 合 を,△. (d)SiO2. は摩 擦 が 主 体 と な り塑 性 変 形 型 の 少 量 の 切 り くず しか 除 去 さ れ な か った 場 合 を 表 し て い る.図5(a)の Al203の 場 合,引 *. っ か き の ▲ よ り も低 い エ ネ ル ギ ー. 図5の 横 座 標 に お い て,dとAの か きのksと ホ ー ニ ン グ 加 工 のksの に 整 理 し て い る.. 間 に 関 連 は な く,引 っ 値 を 比 較 しや す い よ う. Fig.. 85. 5. Comparison scratching. of ks which test and honing. are. obtained. from.

(7) 454. 精 密 工 学 会 誌59/3/1993. で 切 り くず が 除 去 さ れ て お り,ぜ い 性 破 壊 型 の 切 り く. 生 成 エ ネ ル ギ ー は 引 っ か き 試 験 に よ る値 とオ ー ダ. ず 領 域 で 効 率 的 な 加 工 が 行 わ れ て い る こ と が わ か る.. 的 に近 い 値 と な り,確 率 的 取 扱 い が 妥 当 で あ った. dが. と考 え る こ と が で き る.. 大 き く な る と,kschの. 値 に 近 づ い て い き,摩. 擦. (3)引. に 使 わ れ る エ ネ ル ギ ー が さ ら に 小 さ く な っ て ゆ く. 図5(b)のSiCに. な る と,Al2O3と. は 逆 に,引. っか. に 近 い値 と な り,加 工 に お け る摩 擦 係 数 は これ よ. き の △ よ りもは るか に 大 きな エ ネル ギ ーを消 費 して 加 工 が 行 わ れ て い る.ま. た,kschの. く,エ. 度 が 摩 擦 に 消 費 され て い る.. ネ ル ギ ー の99%程. り も小 さ く な っ て い る.. 値 も極 め て 小 さ. (4)ホ. エ ネ ル ギ ーkschの. む ず か し い と い え る. 図5(c)のSi3N4で. はAl2O3とSiCの. た,δ. さ く,特. 図5(d)のSiO2はAl2O3と. か る.dが. 終 わ り に,本. 同様 ▲ とほ ぼ 同程 度 の. ア ル ミナ,炭. 化 け い素,窒. 業(株),日. 研 究 に協 力 して いた だ いた大 阪大学基. 言. 1)上. 化 け い素 とい った 構 造 用 2)上. 削 ・ホ ー ニ ン グ ・超 仕 上 で 加 工 す る 場 合 に 切 り. っ か き試 験 に よ り切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー を 求 の 結 果 と比 較 検 討 し た.得. ら れ た 結 果 を ま とめ. 6). 順 で 大 き く な り,. エ ネ ル ギ ー 解 放 率 と線 形 関 係 に あ る. (2)研. 文. 献. 機 構,精 密 工 学 会 誌, 54, 6 (1988) 田 隆 司,金 曽 久 佳,杉 田 忠 彰:超. 1138. 仕 上 の 加 工 機 構 に関. 本 機 械 学 会 論 文 集C編,. 57,. 538 (1991). 誌, 5)田. セ ラ ミ ッ ク ス の 比 切 り くず 生 成 エ ネ ル ギ ー. はSiO2,Al2O3,SiC,Si3N4の. 考. 田 隆 司,金 曽 久 佳,松 森 昇,杉 田 忠 彰:フ ァイ ンセ ラ ミッ ク ス の 超 仕 上 加 工 加 工 条 件 と 被 削 性,精 密工 学 会 誌, 57, 7 (1991) 1229. 4)上 田 隆 司,杉 田 忠 彰:フ ァ イ ン セ ラ ミ ッ ク スの 研 削 ・ホー ニ ン グ ・超 仕 上 に お け る被 削 性 の 統 一 的 評 価,精 密工学会. る と次 の よ うに な る. (1)各. 本特殊陶. 3)上. くず を 生 成 す る た め に 必 要 な エ ネ ル ギ ー を 求 め た.ま. め,先. 裏 匡 史 氏,お. 田 隆 司,花 見 真 司,裏 匡 史,山 本 明:フ ァイ ンセ ラ ミ ック ス の ホ ー ニ ン グ加 工 被 削 性 と切 り くず 生成. す る 研 究,日 2154.. し て 切 り くず 除 去 過 程 を 確 率 的 に 取 り扱 う こ と に よ. た,引. 菱 電 機(株)・. 本 グ リー ス(株)に 謝 意 を 表 し ま す.. 参. セ ラ ミックス の加工 表 面 を結 晶粒 の集合 体 に モ デル化. り,研. 度 が 摩 擦 で 消費. よ び 実 験 材 料 の 提 供 を 受 け た(株)ミ ズ ホ,日. 削 性 の 良 い こ とが わ. 大 き く な る とkschに 近 い 値 に 収 束 し て お. 結. 占 め る割 合 が小. はksの99%程. 礎 工 学 部 ・花 見 真 司 氏,三. り,摩 擦 の 占 め る 割 合 が 極 め て 小 さ く な っ て い る. 5.. はkschの. 削. 加工 で. も 摩 擦 に 多 量 の エ ネ ル ギ ー が 使 わ れ て い る.. エ ネ ル ギ ー で 加 工 さ れ て お り,被. にSiCで. うち 比 切 り くず 生 成. され て い る.. が 大 き く な っ て もkschの6〜7倍. 程 度 の エ ネ ル ギ ー が 消 費 さ れ て お り,Si3N4の. 削 性 の よ いSiO2,Al2O3. 占 め る 割 合 が 大 き い が,被. 性 の 悪 いSi3N4,SiCで. 中 間 の状 態 に. れ で も ▲ よ りも大 きな エ ネ ル ギ ー を消 費. し て い る.ま. ー ニ ン グ の 場 合,被. で は 比 加 工 エ ネ ル ギ ーksの. kschの 値 だ け で は 加 工 に お け る材 料 の 被 削 性 の 判 定 が. あ る が,そ. っ か き に よ る ダ イ ヤ モ ン ド工 具 と セ ラ ミッ. ク ス の 間 の 摩 擦 係 数 は い ず れ の 材 料 で も ほ ぼ0.3. 削 ・ホ ー ニ ン グ ・超 仕 上 に お け る 比 切 り くず. 86. 59, 4 (1993)予 定. 中 芳 雄:セ ラ ミ ッ ク ス の 機 械 的 性 質 と 被 加 工 性, ニ ュ ー セ ラ ミ ック ス, 5 (1988) 37.. S. Malkin and N. H. Cook : The Wear of Grinding Wheels, Part 1 - Attritious Wear, ASME, J. Eng. Ind., 11, (1971) 1120..

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