旋削加工における切削力

旋削加工プロセスの間にどのような切削力が発生しますか?

旋削加工における切削力は多くの場合、最大の力である接線方向の主要な切削力 Fcです。下図1に示すように、旋削加工においてFcは、回転方向に正接して作用する主要な切削力です。Fc、フィードフォース Ffおよびパッシブフォース Fpは旋削加工中に直接測定できる一方、アクティブな力 Faおよび合力 Rは計算によって求められます。アクティブな力とは、主要な切削力 Fcとフィードフォース Ffのベクトル和です。異なるプロセス設定を比較するために使用されることがあります。合力は、主要な切削力 Fc、フィードフォース Ffおよびパッシブフォース Fpのベクトル和のことで、同じく異なるプロセス設定を比較するために用いられます。

どうすれば旋削加工プロセスにおける切削力を測定できますか

旋削加工(特に縦方向の旋削加工)は、幾何学的に定義された刃先を用いた機械加工のモデルケースです。刃先は常に切削に関与するため、さまざまな境界条件の対象となる特定の素材に対する具体的な力を判断し、その特性を評価するために用いられます。

切削力およびその他の力成分の測定を最適化するために、圧電式技術で動作する固定式動力計に工具を固定します。これらの動力計は部分的にモジュール構造となっており、通常は機械工具のタレットヘッドに、適切なアダプタを使用して取り付けられています。この工具はツールホルダと一緒に動力計に取り付けられるため、動力計は工具とタレットヘッドの間に埋め込まれます。こうした構造により、正確かつ高度に動的な力の測定が可能になり、プロセスチェーン内のわずかな変化であっても直ちに定量化することができます。多成分動力計により、旋削加工プロセスによって生じる主要な切削力は、切削力 Fc、フィードフォース Ff、およびパッシブフォース Fpの3つの成分に直接分割されます。

旋削加工プロセスで切削力を測定する際の固定式動力計のメリットは何ですか?

旋削加工プロセスで切削力を測定することは、以下に示すようなさまざまな用途にプラスの効果をもたらします。

  • 実際の切削工程での塑性機械挙動の調査
  • チップの形成およびそれが工程に与える影響の解析
  • 力の進行に伴う摩耗プロセスの特定
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