木材切削における切屑破壊形態と切削音の超音波域特性の関係

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切削音の超音波域特性に及ぼす切屑破壊音の影響を明らかにする目的から、割裂、曲げおよびせん断の各モデル破壊試験を行い、その破壊音の超音波域特性と、縦切削時の代表的な切屑形態である流れ型、折れ型、縮み型、連断型、むしれ型の各切屑型生成時における切削音の超音波域特性との対応を検討した。その結果、木材のモデル破壊試験における割裂・曲げ破壊試験では、割裂破壊時に比較的小さな振幅レベルの音が多数発生し、この時の超音波域の周波数特性は100kHzまでほぼ一定の音圧レベルを示す。また、曲げ破壊時には極めて高い振幅レベルの音が発生し、この時の超音波域の周波数特性は割裂破壊時と同様に100kHzまでほぼ一定の音圧レベルを示す。せん断破壊試験では、検出されるせん断破壊音の周波数特性は、せん断破壊に伴う力の開放によって励起される振動放射音の影響によって可聴域の音圧レベルが高くなるが、周波数が高くなるにつれて音圧レベルが減少する傾向を示し、超音波域におけるせん断破壊音の音圧レベルは低い。以上の各種破壊音の周波数特性に対し切削試験で得られた各種切屑型での切削音の周波数特性を各切屑型の主な破壊形態で対応させると両者の周波数特性がよく一致する。さらに、超仕上げかんな盤等の実用機械での切削速度に近い1m/sにおいて被削材の繊維傾斜角を0〜180°変化させた切削実験での切屑型変化に伴う切屑破壊形態変化と切削音の超音波域特性変化が上述の結果とも良く一致することから、切削音の超音波域特性は切屑破壊音の影響を大きく受けることが明らかとなった。したがって、切削音の超音波域特性は切屑の破壊状態、ひいては切屑型と密接な関係をもつと考えられる。