液体ふん囲気中における切削抵抗の影響(第１報): University of the Ryukyus Repository

Title

液体ふん囲気中における切削抵抗の影響(第１報)

Author(s)

平敷, 兼貴; 屋良, 秀夫

Citation

琉球大学理工学部紀要. 工学篇 = Bulletin of Science &

Engineering Division, University of the Ryukyus.

Engineering(9): 23-27

Issue Date

1975-03-01

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12000/26355

液 体 ふ ん 囲 気 中 に お け る

切 削 抵 抗 の 影 響 ( 第

1

報)

平 敷 兼 貴 *

屋 良 秀 夫 *

The E

f

f

e

c

t

o

f

M

e

t

a

l

C

u

t

t

i

n

g

F

o

r

c

e

u

n

d

e

r

t

h

e

A

tmos

，

p

h

e

r

i

c

F

l

u

i

d

Kenki HESHIKl

，

Hideo

Y

ARA

Summary

The cutting force， the reaction force of the workpiece being cut by tool， needs to investigate of machine rigidity， machinabi1ity， tool life and cutting power etc.

The force involves the three forces; the main cutting force P1， the feed cutting force P2

，

and the thrust cutting force P3 . The main cutting force P1 is maximam value

，

and the cutting power is almost decided by the cutting force Pl， however the deformation of machine tool and workpiece are tightly related to the three forces.

The value of cutting force is changed by rake angle of tool， depth of cut， feed， cutting speed and cutting fluid etc.

ln case of workpiece cutting under the atmosphricf1uid， we made an experiment on the effect of cutting force.

The cutting force had very few effected by various jet pressure. ln short， under jet pressure

，

2 1cg/cm2， the cuttingf1uid had already infi1trated between tool and chip

，

it was because that lubrication and cooling between them were well down.

23

1

.

緒 言 金属切削において工作物の材質，工具の材料とその 形状，および切削条件(切削速度，送り，切込み等〉 その他多くの因子が互いに影響しており，切削現象を 左右するこれらの因子についてあきらかにしようと多 くの研究がなされている。その中でも気体ふん囲気中 における切削現象や，1)切削油剤の使用による構成刃 先の消滅， 二E具寿命の長短， 仕上面の良否， それに 切屑と工具の接触状態等については報告されている 抗は減少するが，必ず発熱現象が伴い，温度の上昇に よる工具の硬度低下が現われ，切削抵抗が増加する傾 向にある。その対策として切削油剤の使用によって工 具寿命と仕上面の向上，それに切削抵抗の増加防止に より，高能率切削が進められている。 2) が，切削油剤jの流量，流速および噴射圧力と切削抵抗 との関係についての報告は多くない。 通常の旋削において切削速度が増加すると，切削抵 受付:1974年10月31日 *琉球大学理工学苦鵬械工学科 本報では切削速度を種々に変化させ，又切削泊弗jの 噴射圧カをかえることにより流量を変化させた場合， 切削抵抗がどのような影響をうけるかについて実験し た結果を報告する。

2

.

実験装置および実験方法 実験装置は図工に示す。本実験に使用した旋盤は池 兵鉄工K K製

ED-18

型高速精密旋盤で，その仕様は 振り 400耐，最大心開距離 9

∞

mm，主軸回転数 63-1600 rpm，出力 5馬力である。被削材は普通炭素鋼

24 平敷・屋良:液体ふん囲気中における切削抵抗の影響〈第工報〉 ( 5)

(

4)

(

3)

(1) Compressed air and regulator (2)Lathe (3) Tool dyoamometer

W

Nozzle (5)Work-piece (6)Straiometer (7) Osci11ograph Fig 1 Cuttiog aod measuriog devices

(

6

)

3)

(S S5C) を用い，その化学分析を表

1

に示す。切削 (150_{， _11}0_，110_{， 31}0_，200_{，0.8) を用いた。切1'1]泊}

工具は超硬合金スローアウェイ形で工具形状は 斉)1は水溶性切開JI油のエマJレジョンタイプで20f告に稀釈 Table 1 Chemical aoalysis and hardoess of work-piec巴

(carbon steel S55C) イ じ 学 成 C 0.52-0.58 したものを用い，口径0.75mmのノズルを刃物台に取り つけ工具逃げ商よ

P

すくい面にかけて噴射されるよう にし，噴射圧カは手動の絞り弁で調節され，圧カ計で 規定の圧カになるようにした。 分 % か た さ HB 285 切削抵抗の狽1胞には旋盤lo::AST式旋削工具動力百十を とりつけ動ひずみ測定器で切断

l

三分カを同時にかつ独 立に測定し，電磁オシログラフに記録させ解析した。 切符j条件は送!l0.1mm/rev. 切込みl.Smmで切削速度

琉球大学理工学部紀要〈工学篇) 25 は25m/minより25m/min間隔で 200m/minまで変

化させて実験した。

3

.

実験結果及考察 (1) 噴射圧力と切削抵抗の関係 噴射圧カを 2，4， 6. 8. 10kg

ん

1112と変化させて 工具逃げ面よりすくい面にかけて噴射させ，そのとき の切削抵抗の変化を表

2

に示す。これより主分カPl. 送

P

分P2，背分カP3の値は噴射圧カにはほとんど 影響がないことがわかる。 Table 2 Relation jet.pressure and cutting force 背

I

~

立ちi?

-if

-l;|

送りゲカ f

_

2

I

I~

分 カ P3

道

主主21

二

'

~~-

i二二

|

二

l

二二

|斗二1

10

I1 2 1

二

1 6 1 8 I

臼

孟恒工」札

2

:

2

古

古

:

2

:

詰

市

[

5

ヨ

主

目

l

自百自出百=日出日

ι

[

日日日

日

日

詰

詰

J

目

:

;

出

:

:

;

l

:

;

:

2

:

出

日

:

J

;

;

;

:

;

j

i

:

:

:

::

;

(2) 乾切削と噴射圧力2kg/cm2のときの噴射切削と の関係 噴射圧力2kg/cm2の場合の噴射切削と乾切削の関係、 を表

3

に示す

Table 3 Relation dry cutting and cutting under jetted fluid

一

主

宍

罰

ミ

主

¥

手抵主抗五「旬

主

主 分 カ Pl 送 り 分 カ P2 背 分 カ P3 乾 切 削 噴 射 切 削 !乾 切 削 噴 射 切 削 噴 射 切 削 25 39.79 36.06 15.98 11.42 17.16 13.95 50 41.03 36.06 15.98 13.70 18.24 13.95 75 42.28 36.06 19.18 13.70 18.24 15.02 100 41.03 34.82 19.18 15.98 18.24 17.16 125 39.79 34.82 18.27 15.98 19.31 17，16 150 38.55 36.06 15.98 15.98 16.09 18.24 175 37.30 37.30 13.70 13.70 16.09 17.16 200 37.30 37，30 13，70 13.70 17.16 16，09

. 26 平敷・屋良:液体ふん囲気中における切削抵抗の影響(第 l報〕 i ) 主 分 力 Pl Iこ切削抵抗は 37.30kgで小さく， 75m/minでピーク 図

2

は主分カPlについて示したもので縦軸に切削 を示しているが，噴射切向JIにおいては100m/minと 抵撒拶，横軸に切削速度m/minを取ったもので，乾 1.26m/minの場合に38.4.2kgでもっとも小さく，それ 切削において切削速度176m/minと.200m/minの場合 以外では36-37kgの値を示している。 50 切 削 40 I 0

ーーー宝一-0-ーーー・

0 - __

_

.

0

-

-

-

-

-紙

l

民 -

---0-一一ー+一_-抗 叫

¥

(.kg)

I

'-ー噴射切削 25 50 75 切 削 速 度 (m/min) 100 125 150 175 200 Fig..2 Main Cutting forcePl ii) 送 り 分 カ P2 図

3

は送り分力P2について示したもので縦軸に切 首JI抵 搬g

，

横軸l乙切削速度 m/minを取ったもので， 乾切削では切削速度176m/minと.200m/minがもっと 30 切 削 抵 抗 10 (kg) 小さく13.70kgで， 76m/minと 100m/minが大きな値 を示している。噴射切削においては.26m/minで小さ く11.42kg，100m/minとユ26m/minで大きく16.98kg を示している。

ゲ--~ー噴射切目

25 50 75 切 削 速 度 Cm/min) l

∞

125 150 175 200 Fig.3 Feed cutting'二forcep2 iii) 背 分 カ P3 図

4

1

ま背分カP3について示したものである。縦軸 に切削抵搬事，横軸lこ切削速度m/minを取ったもの で，乾切削については切削速度160m/minと175m/ minが小さく切削抵抗は16.09kgを示し， 126m/min で19.31kgと一番大きい。その以外ではだいたい同じ 値を示している。噴射切削においては.26m/minと 60m/minで，もっとも小さく13.95kgで切削速度が増 加すると徐々に切削抵抗も増加している。

琉球大学理工学部紀要(工学篇〉 '27 切 首1J 抵 30 20 抗 10 (kg)

L

二 噴 射 切 削 25 50 75 100 125 150 175 200 切 削 速 度 (m/min) Fig. 4 Thrust凶ttingforce P3

4

.

結 論 本報では水溶性切削油のエマノレジョンタイプ (20倍 稀釈)を用いて噴射圧力を加えることにより通常の切 首J1油を滴下させながら切削を行なう過程では困難な逃 げ面よりすくい面にかけて工具と切屑との聞の潤滑と 冷却を強制的に行ないながら噴射切削をして切削抵抗 を減少させようと試み実験した結果を乾切削の場合と 比較検討した。 (1)噴射圧力の変動によって切目J1抵抗はほとんど 影響を受けていない。噴射庄カが2kg/cm2ではすでに 工具と切屑との問における潤滑と冷却が充分であるも のと思われる。 (2) 乾切削においては三分カ〈主分カPl.送 り分カP2. 背分P3)とも切削速度が 175m/min-200m/minの範囲内の高速度域で切削抵抗が小さく良 い結果を示しているが，噴射切削については切削速度 の変化によって三分カの最小値が異なっているため， 切削速度を決めることはできない。しかし切削動力が ほとんど主分カPlによって決定されることより考え ると切削速度は 100m/min附近の中速度域が良い結 果を与えている。 上記(1)より噴射圧力は 2kg/c11I.2以上に高めて 切削する必要はなく . (2)より噴射切削を行なう場 合は切削速度は中速度域での方が良好であることを報 告した。次報では噴射庄カ2kg/c11I.2以下において切首1J 抵抗の変動を調べたいと考えている。 おわりに本実験を行なうにあたり協力した機械工学 科学生当真，福治両君に謝意を表したい。 参 考 文 献 1) 奥島，ほか 3名:機械学会論文集. 31-229 (昭40-9) 2) 篠崎:機械の研究. 14-5 (1962) 3)矢島，ほか2名:機械・金属材料，丸善(昭48 - 3. P .141)