第第22章切削理論章切削理論 · 第第22章切削理論章切削理論 2．2 切くずに対する力の作用 f : 工具すくい面に垂直な圧力 μf : すくい面に沿って生ずる摩擦力

第2章　切削理論第第22章　切削理論章　切削理論

2．切りくず生成の機構

2．1　切くずの基本的形態

2．1．1　切りくずの分類

流れ型 flow type 良好、一般的

せん断型 shear type 中間タイプ

むしり型 tear type 粘い材料

亀裂型 crack type 脆い材料

•　切削される材料、切削条件（速度、切込み、工具の角度、

　特にすくい角、潤滑油）によって変化する。

•　流れ型切くずを生成しながら切削するとよい。

→　仕上げ面粗さ、工具摩耗が小

加工学特論 (Advanced Manufacturing Technology)


切くずの4形態

むしり型亀裂型

流れ型せん断型0.5 mm以下



2．1．2　流れ形切くず

•　切くずは工具のすくい面を流れるように連続して排出

•　せん断応力により生成

•　連続的なすべり破壊

•　切削抵抗はほぼ一定

•　振動は少なく，仕上面は良好



2．1．3　せん断形切くず

•　一定間隔のせん断すべりによる切くず排出

•　切くずはバラバラ

•　流れ形とむしり形の中間

•　切削抵抗は不連続なせん断のため変動

•　不連続なせん断に応じて仕上面に凹凸



2．1．4　むしり形切くず

•　材料が工具の前面に付着　d

•　斜め下方に亀裂　a-a’

•　せん断すべり b-c

•　亀裂とせん断の作用による切くず排出

•　切削抵抗は流れ形やせん断形より増大

•　切削抵抗は変動

•　仕上面にはむしりの跡

•　残留応力が大きい　⇒　経年変化

•　精密工作には不適当粘い材料



脆い材料

2．1．5　亀裂型切くず

•　亀裂による切くず排出

•　切削抵抗の変動

•　仕上面に凹凸

•　精密加工には不適当



2．2　切くずに対する力の作用

F :　工具すくい面に垂直な圧力

μF :　すくい面に沿って生ずる摩擦力

R :　切削抵抗（FとμFの合力）

R’:　Rの反力

τ：　せん断面（A-B）上のせん断応力

σ：　A-C面上に働く引張応力

•　A-B方向にせん断破壊：　τ＞τC，σ<σC　⇒　流れ形，せん断形切くず

•　A-C方向に引張破壊：　τ＜τC，σ>σC　⇒　むしり形，亀裂型切くず



2．3　切くず内の応力と変形

光弾性実験（弾性限度内の応力）



すべり線場解析（塑性変形の応力条件，材料の流れの性質）



2．4　切削条件による切くずの形態の変化

2．4．1　工作物材質による変化

・　靭性（粘り強く，衝撃にあっても割れにくい）のある材料

例）　鋼，銅合金，アルミニウムなど

切削条件による（流れ形，せん断形，むしり形）

引張に対して強い，せん断による破壊

・　脆性材料（たたいたり，曲げたりすると折れる）

例）　鋳鉄

亀裂型切くず

引張に対して弱い



2．4．2　切削条件による変化すくい角

•　すくい角：大　⇒　R’　上向き，　τ：大，　σ：小　⇒　流れ形切くず

•　切り取り厚さ：大　⇒　A-B　増加　⇒　τ：小，σ：大　⇒　むしり形

切り取り厚さ



2．5　構成刃先 (built-up edge, BUD)

金属を切削するさいに切くずと工具すくい面との間の高い圧力と大きな摩擦抵抗及び切削熱とによって，切くずの一部が加工硬化して刃先前方に堆積し，刃先に先行してこれがあたかも切れ刃のような作用をして被削材を切削する．

1秒前後





構成刃先の硬さ

加工硬化している



構成刃先の利点と欠点

利点

•　非常に硬いため刃先を保護する働きがある（ようにみえる）．

欠点

•　刃先が鋭くないため，仕上面が粗くなる．

•　構成刃先の切れ刃は工具の刃先より下方にあるため，切り込みが大きくなる．　⇒　精度低下

•　加工硬化を受けた構成刃先の破片は機械部品の相手金属を摩耗．

•　脱落時に仕上面に傷



•　構成刃先が発生しやすい材料

靭性（粘り強い）または延性（延ばしやすい）があり加工硬化しやすい材料

炭素鋼，アルミニウム，黄銅

•　構成刃先を発生させない方法

1,　すくい角を30度以上にする

2,　刃先部分を高温（工作物材料の再結晶温度以上）にする

a,　切削速度を上げる

b,　すくい角を小さくする

c,　切込みを大きくする

3，　極圧油を切削材に使う（低速のとき）



•　再結晶 (recrystallization)　変形をうけた材料における新しい，歪のない結晶粒の発生を再結晶という．

•　冷間加工 (cold-work)　再結晶温度以下における変形

•　熱間加工 (hot-work)　再結晶温度以上における変形

図　冷間加工したニッケルの再結晶と結晶粒成長（170倍）

(a)　冷間加工(b)　一部再結晶(c)　完全に再結晶(d)　結晶粒成長後


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