JPH0618272Y2

JPH0618272Y2 - 迅速被削性試験装置

Info

Publication number: JPH0618272Y2
Application number: JP1988139936U
Authority: JP
Inventors: 重男山本; 宏興中島
Original assignee: 科学技術庁金属材料技術研究所長
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2003-10-28
Also published as: JPH0260852U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、迅速被削性試験装置に関するものである。
さらに詳しくは、この考案は、生産工程、研究開発の現
場において迅速、簡便に、かつ精度よく材料の被削性を
評価することのできる迅速被削性試験装置に関するもの
である。

（従来の技術とその課題）機械部品などに用いられる材料の被削性（削られ易さ）
の評価は、部品作製のための加工時間や加工精度、生産
性の検討や、加工・生産の計画に欠かせないものであ
る。このような材料の被削性の評価については、（ア）工具寿命曲線（イ）被削率の二つの観点からこれまでなされてきている。

しかしながら、このいずれの場合にも、多くの被削材料
試料を必要とし、しかも多大な試験時間を必要としても
いた。すなわち、（ア）工具寿命曲線の場合には、旋盤
を用いて各切削速度で工具交換しなければならない工具
摩耗幅（工具寿命）に達するまでの時間を求めるもの
で、通常は、６０分間あるいは１００分間切削加工を続
行できる切削速度を求めるために用いられている評価方
法である。このため、その評価は効率的ではない。

また、（イ）被削率の場合には、切削速度６０ｍ／min
において、基準材料と切削材料とを一定時間切削し、基
準材料の工具摩耗幅を１００とした比率で表している。
基準材料は、鋼の切削ではＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）規
格のＢ１１１２鋼（ＪＩＳではＳＵＭ２１がこれに相
当）が定められているが、これは一般的には入手し難い
鋼種である。このように、簡便に被削性を評価できるも
のではない。

この考案は、以上の通りの事情を踏まえてなされたもの
であり、従来の被削性評価のための方法の欠点を解消
し、迅速に、簡便に、精度よく被削性を評価することの
できる新しい手段を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）この考案は、上記の課題を解決するために、手動弓鋸刃
を着脱自在とし、作動する該鋸刃の切削速度を可変とす
る周波数調整装置と、鋸刃を上方へ吊り上げて鋸刃に加
わる荷重を可変とする荷重調整装置とを有し、被削試料
の一端を固定する試料取付部と該取付部を支持する基台
部とからなり、試料取付部の側部に切削抵抗主分力計測
用のロードセルと、鋸刃直下の底部に背分力計測用のロ
ードセルとを有する工具動力計を備えてなることを特徴
とする迅速被削性試験装置を提供する。

また同時に、この考案は、この試験装置に備える工具動
力計、および試料保持台についても提示するものであ
る。

この試験装置は、金切鋸盤を基本としたものであり、小
さな被削試料を用いて短時間に標準材（これは任意のも
のであってよい）に比較しての被削性を容易に求めるこ
とができるという特徴がある。

被削性の評価は次のように行うことができる。

上記の構成からなるこの考案の装置を用いて、まず、一
定の切削条件における標準材の切削に要した時間
（Ｓ_ｔ）を測定し、次いで被削試料の切削時間（Ｘ_ｔ）
を求め、その比率（Ｓ_ｔ／Ｘ_ｔ）×１００を算出する。

あるいはまた、切削時間比に代えて、標準材および被削
試料の切削終了までの切削回数Ｓ_ＮおよびＸ_Ｎとの切削
回数比率（Ｓ_Ｎ／Ｘ_Ｎ）×１００を評価に用いてもよ
い。この場合、標準材と被削試料の形状が同一であるこ
とが望ましいが、異なる場合でもあらかじめその切削条
件における切削時間比率あるいは切削回数比率が求めら
れていれば係数処理を行うことで標準材に対する被削性
を推定することができる。

なお、鋸刃の切れ味が変化した場合には、相対的に標準
材の切削時間（Ｓ_ｔ）や切削回数（Ｓ_Ｎ）も増加するた
め、切削時間比率や切削回数比率におよぼす影響は小さ
い。

この考案の被削性試験装置の作用としては、次の点が特
徴である。

１）手動弓鋸刃（ハンドソー）を着脱自在に取付けられ
る。

２）鋸刃に加わる荷重を調整できる。たとえば、鋸刃の
逃げ面方向に２５kgf程度まで。

３）切削速度を可変とすることができる。たとえば、最
高４０m/min程度まで。

さらにまた、実施例に示した構成とすることにより、４）切削抵抗が測定できる。

５）切削中に切りくずが生成しつつある切削部を採取で
きる。

この点は、切削機構の解明、検討のための重要な機能で
ある。

このような機能・作用のこの考案の迅速被削性試験装置
は、次の点において極めて有用である。

すなわち、まず、機械部品の切削加工工程においては所
定の材料の中に熱処理や組成の異なる材料が混入するこ
とがある。このため、切削中のフライスやホブなどの高
価な切削工具を著しく摩耗させたり損傷させたりする場
合がある。たとえば鉛快削鋼を素材としている切削工程
に非快削鋼（普通鋼）が混入したために切削工具の摩耗
が増大し、寸法精度・仕上面の劣る不良部品が続出した
りする。

このような事態を防止するために、機械部品素材の出荷
あるいは受入れの際に、この考案の装置を用いて素材の
端を切削することで、その被削性を迅速に、かつ容易に
評価することができる。

また研究開発において試作した素材の小片をこの考案の
装置によって簡便に被削性評価し、そのデータをフィー
ドバックすることが可能となる。

さらには、この考案の試験装置は、鋸刃切削と類似した
切削形態をもつブローチ加工、フライス加工、ホブ加工
等の方法についてのシミュレート試験としても利用する
ことができる。

（実施例）次にこの考案の実施例を示し、さらに詳しく説明する。

第１図は、この考案の迅速被削性試験装置の一例を示し
たものである。第１図（ａ）は側面図、第１図（ｂ）は
正面図である。

この装置においては、手動弓鋸刃（１）を中間支え
（２）を介してソーフレーム（１５）に着脱自在に取付
けている。この場合、取付張力は、たとえば３０kgf-cm
のトルクレンチを用いて一定とすることができる。

鋸刃（１）に加わる荷重を制御するために、ソーフレー
ムガイド（１８）をワイヤ（１０）によって吊り上げる
状態としている。これによってソーフレームガイド（１
８）の重さを制御する。ワイヤ（１０）は、２個の滑車
（９）を介して、重り（１１）に接続している。この重
り（１１）を変えることによってワイヤ（１０）の吊り
上げ程度も変わり、鋸刃（１）に加わる荷重の調整が可
能となる。ワイヤコントローラー（８）は、ソーフレー
ムガイド（１８）が昇降することによって滑車（９）か
らワイヤ（１０）がはずれないようにしている。このワ
イヤコントローラー（８）は、２個のベアリングを有し
ている。ソーフレームガイド（１８）が上昇した場合、
このワイヤコントローラー（８）はピン（１６）を中心
として矢印（１７）の方向に移動し、ワイヤコントロー
ラー（８）には左上方から引張力が作用してワイヤ（１
０）は滑車（９）よりはずれやすい状態となるが、ワイ
ヤコントローラー（８）のベアリングを介してワイヤ
（１０）は、滑車（９）の真下側に引寄せられる。この
ため、ワイヤ（１０）は滑車（９）からはずれることは
ない。

ソーフレーム（１５）には磁石（３）（４）を取付けて
おり、この間の通過時間を非接触型の固定センサ（５）
によって検知し、デジタルメーター（６）に切削速度と
して表示させる。たとえば、ソーフレーム（１５）の移
動距離を１６０mmとする場合には、移動距離の中央から
左右５０mmずつ寄ったところに磁石（３）（４）を取付
けてもよい。

鋸刃（１）の切削速度は鋸盤の機構から正弦曲線であ
り、切削速度の測定は正弦曲線の等速運動に近い部分に
ついて行っていることになる。切削速度は、デジタルメ
ーター（６）を見ながら、インバーター連結の周波数調
整ダイヤル（７）によって設定および変更する。

第１図（ｂ）に示したように、さらにこの装置は、被削
試料固定用の万力（１２）とレバー（１３）とを有して
もいる。

たとえばこのような構成によって、手動弓鋸刃を着脱自
在とし、切削速度、鋸刃荷重ともに可変調整可能な迅速
被削性試験装置が実現される。

第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、この装置に配備すること
のできる切削抵抗測定用の工具動力計を例示したもので
ある。この工具動力計は、上記の万力（１２）に挟持す
るものとなっている。その構造は、第２図（ａ）（ｃ）
から明らかなように、試料取付部（イ）と、その下部の
基台部（ロ）とからなり、この両者（イ）（ロ）は、硬
質ゴム等の弾性部材（２１）（２２）とによって相互に
半固定している。試料取付部（イ）の側部には水平方向
の切削抵抗主分力計測用のロードセル（２３）を、また
その底部の鋸刃直下には背分力計測用のロードセル（２
４）とを配置している。

切削抵抗測定用の被削試料は、試料取付部（イ）の穴部
（２５）にその一端を挿入して固定することができる。
この固定のための締付は、ネジ穴（２６）に組み込んだ
ボルトによって行う。

鋸刃は、第２図（ｂ）の矢印（２７）の位置を往復しな
がら、第２図（ｃ）の矢印（２８）の方向に降下して被
削試料を切削する。

被削試料に加わる主分力（鋸刃のすくい面に加わる力）
は、ロードセル（２３）によって測定し、背分力（鋸刃
の逃げ面に加わる力）はロードセル（２４）によって測
定することになる。なお、被削性試験に先立ってロード
セル（２３）（２４）に加わる歪量と荷重との関連を求
めておく。このような切削抵抗分力の挙動は切りくず生
成機構の解明あるいは鋸刃の摩耗状態との関連で重要で
ある。

第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第１図（ｂ）に示
した万力（１２）に固定して用いる切削部観察用の被削
試料保持台を例示したものである。

この試料保持台では第３図（ａ）（ｂ）に示したよう
に、鋸刃（３１）が矢印（３２）の方向に往復動し、方
向（３３）に下降する状態において、被削試料（３４）
を切削溝部に固定する二重押圧水平スライド部（３５）
によって固定している。

この二重押圧水平スライド部（３５）には、その下部に
おいて垂直スライド部（３６）が嵌入している。ボルト
（３７）はこの垂直スライド部（３６）に当接し、水平
スライド部（３５）の押圧方向に傾斜面を持つこの垂直
スライド部（３６）の表面（α）において水平スライド
部（３５）を押圧している。

また、水平スライド部（３５）には、切削部の鋸刃（３
１）に装着するテーパーレバー（３８）のテーパー
（イ）（ロ）（ハ）に連動して移動し、水平スライド部
（３５）もスライドさせるベアリング部（３９）を連結
している。

水平スライド部（３５）を垂直スライド部（３６）を介
して押圧するボルト（３７）は、その締付が強すぎるこ
とのないようにトルクレンチによって調整する。強すぎ
る場合には、次に述べる機構が作動しなくなる。

すなわち、このような構成においては、切削中第１図
（ｂ）に示した状態で切削に関与せずに固定されている
レバー（１３）の止金をはずすと、ピン（１４）を中心
に回転して第３図（ａ）（ｂ）に示したテーパーレバー
（３８）の状態となる。

このテーパーレバー（３８）は、ソーフレーム（１５）
と一緒に移動するため、テーパーの大きさ（イ）（ロ）
（ハ）によって、第３図（ｂ）（ｃ）（ｄ）のように被
削試料（３４）の固定状態を変化させる。

ベアリング部（３９）はこのテーパーの大きさ（イ）
（ロ）（ハ）に連動して移動する。するとこれに連結す
る二重押圧水平スライド部（３５）の内側水平スライド
部（３５ａ）を移動させ、端面（β）において外側水平
スライド部（３５ｂ）の内面に当接させる。

傾斜面でこの水平スライド部（３５）に接している垂直
スライド部（３６）は、第３図（ｃ）（ｄ）に示したよ
うに矢印（４０）の方向に移動する。このため、水平ス
ライド部（３５）は、被削試料（３４）を押圧する力を
失う。

このため、被削試料（３４）は、鋸刃（３１）と同一速
度で移動する。この段階で試験装置の運転を停止する
と、切削が急停止した状態での切削状態が得られる。切
りくず生成状態の観察が可能となる。

次の表１は、上記の第１図（ａ）（ｂ）に示した装置を
用いて材料の被削性を切削回数比率として求めたもので
ある。

この場合、切削断面の形状は、２５mm幅×１０mm厚とし
た。標準材としては快削鋼（ＪＩＳＳＵＭ２４Ｌ）を用
いた。比較のために従来法によって得られる被削率も示
した。切削回数比率は従来法の被削率の傾向とよく一致
し、簡便な装置と方法によって、充分に信頼できる評価
データが得られることが確かめられる。

また、第４図は、第２図に示した工具動力計を備えたこ
の考案の迅速被削性試験装置を用いた場合の切削抵抗主
分力と背分力を示したロードセルペンレコーダーの記録
を例示したものである。

パターン（０１）は主分力を、パターン（０２）は背分
力を示している。従来の評価法では全く観察することの
できないデータが得られることがわかる。

（考案の効果）以上詳しく説明した通り、この考案により、簡便で迅
速、かつ精度のよい被削性評価が可能となる。加工・生
産および研究開発における材料評価のための有用な手段
が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は、この考案の装置例を示した側面
図および正面図である。第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、
工具動力計を例示した正面図、平面図および断面図であ
る。第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は試料保持台を例示し
たもので、第３図（ａ）は平面図、その他は側面図であ
る。第４図は、工具動力計のペンレコーダーのパターン例を
示した図である。１……鋸刃２……中間支え３，４……磁石５……固定センサ６……デジタルメーター７……周波数調整ダイヤル８……ワイヤコントローラー９……滑車１０……ワイヤ１１……重り１２……万力１３……レバー１４……ピン１５……ソーフレーム１６……ピン１８……ソーフレームガイド２１，２２……弾性部材２３，２４……ロードセル２５……穴部２６……ネジ穴３１……鋸刃３４……被削試料３５……二重押圧水平スライド部３５ａ……内側水平スライド部３５ｂ……外側水平スライド部３６……垂直スライド部３７……ボルト３８……テーパーレバー３９……ベアリング部

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】手動弓鋸刃を着脱自在とし、作動する該鋸
刃の切削速度を可変とする周波数調整装置と、鋸刃を上
方へ吊り上げて鋸刃に加わる荷重を可変とする荷重調整
装置とを有し、被削試料の一端を固定する試料取付部と該取付部を支持
する基台部とからなり、試料取付部の側部に切削抵抗主
分力計測用のロードセルと、鋸刃直下の底部に背分力計
測用のロードセルとを有する工具動力計を備えてなるこ
とを特徴とする迅速被削性試験装置。
【請求項２】被削試料を切削溝部に固定する押圧水平ス
ライド部と、該スライド部を切削部に装着したテーパー
レバーのテーパーに連動して移動させるベアリング部
と、スライド部を押圧するボルト端部に当接し、スライ
ド部押圧方向に傾斜面を有してスライド部下部に嵌入し
ている押圧およびその解除自在な垂直スライド部とを有
する、被削試料と鋸刃とを同一速度で移動させる切削急
停止状態観察用の試料保持台を備えてなる請求項（１）
記載の迅速被削性試験装置。