脆性材料の延性モード切削における工具刃先温度に関する研究

脆性材料延性切削刀尖温度研究

• 批准号: 10750093
• 负责人: 佐藤 昌彦
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Toyama Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750093/
• 关键词: 微小切削; 温度測定; 放射温度計; 光ファイバ; ダイヤモンド; 工具刃先温度; 脆性材料; 延性モード; ダイヤモンド工具

製作した微小切削実験装置およびInSb素子とMCT素子を2層化した光ファイバ型2色熱放射温度計を用い,硬脆材料の微小切削におけるダイヤモンド工具の刃先温度を測定した.使用した切削工具は頂角136°のビッカース圧子形状の単結晶ダイヤモンド,被削材はAl_2O_3,Si_3N_4,ZrO_2である.切削速度は960m/min,切込みは0.5〜2μmとした.それぞれの被削材に対して角すい面をすくい面として切削実験を行った結果,切取り厚さが約1μmの時,工具刃先温度は,Al_2O_3,Si_3N_4の場合で約200℃,ZrO_2の場合で約220℃であった.ただし切取り厚さが1μmでは脆性モードと延性モードが混在しており,延性モード切削は切削の初期においてのみ観察された.そこで切削条痕と測定波形を対応させて亀裂や微小なチッピングが生じていない延性モード箇所に相当する工具刃先温度を測定波形から求めたところ,Al_2O_3,Si_3N_4の場合で約170℃,ZrO_2の場合で約180℃となった.延性モードの場合の方が脆性モードの場合よりも温度が低いという結果が得られた.切削抵抗を測定した結果,Al_2O_3,ZrO_2,Si_3N_4の順に大きく,工具磨耗もこの順に大きかった.工具磨耗が生じて以降は延性モード切削は実現されず,刃先形状の影響は大きいといえる.切りくずに関しては流れ型切りくずは収集,観察できず,切削条痕を観察したところ,延性モード部においては,切りくずが生成されるよりは盛り上がりとなって材料除去が行われていた.ダイヤモンド工具の稜線をすくい面とした場合では,角すい面の場合と比べて切削抵抗は小さく温度も低かったが,その差はわずかであった.今後はより安定した延性モード切削状況を実現するとともに,工具磨耗による刃先形状の変化が微小切削形態や工具刃先温度に及ぼす影響について検討を進める.

To manufacture micro-cutting equipment and measure the cutting edge temperature of micro-cutting tools for hard and brittle materials. Using the cutting tool, the top angle is 136° and the crystal shape is simple. The material to be cut is Al_2O_3, Si_3N_4, ZrO_2. Cutting speed: 960m/min, cutting speed: 0.5 ~ 2μm. When the cutting thickness is about 1μm, the temperature of the cutting edge is about 200℃ for Al_2O_3 and Si_3N_4 and about 220 ℃ for ZrO_2. The thickness of the cut is as low as 1μm, the brittle cut is as ductile as the hard cut, and the hard cut is as thick as 1 μ m. The cutting striations were measured at about 170℃ for Al_2O_3 and Si_3N_4 and at about 180℃ for ZrO_2. Ductile and brittle in the case where the temperature is low and the result is poor. The cutting resistance of Al_2O_3, ZrO_2, Si_3N_4 and tool wear were measured. Tool wear is caused to reduce ductility. Cutting performance is affected by cutting edge shape. Cut inside, cut inside, cut The edge of the tool is in the middle of the case, the angle is in the middle of the case, the cutting resistance is lower than the temperature, the difference is in the case. In the future, the stability and ductility of the cutting condition will be realized, and the tool wear, the shape of the cutting edge, the micro-cutting morphology, the temperature of the cutting edge and the influence of the cutting temperature will be discussed.