T's 韓国日記

もう桜も終わりました。気持ちよく仕事をして気持ちよく遊びましょう

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79.エンドミル_その2(硬度と弾性係数)

さて前回は被切削材に合った切削速度を使用する、と言うところまでは判りました。今回使用する被切削材は木です。木の適正切削速度なんてどこを見ても載っていませんよね。そこで、この切削速度を推定します。一般的に硬いものは遅く、柔らかい物は早く切削できることから、今ある金属の物理特性と同じレベルの木の物理特性があれば判断できそうです。

そこで、どの物理特性にしようかということですが、現存存在する数値でないといけません。いろいろ考えていて思い出しましたが、そうです、いつかアメリカの輸入材を扱っている協会のHPに木の特性が載っていました。

アメリカ広葉樹輸出協会(AHEC) です。ここのTOPページの右横にに、アメリカ広葉樹の樹種紹介ということで、広葉樹21種類について、特徴、加工性能、物理特性等いろいろ載っていますので、他にも非常に参考になると思います。その中に数値として載っているのが、弾力係数(MPa)と硬度(N)です。弾力係数は多分弾性係数と思います。問題は硬度です。硬度はご存じと思いますが、測定の仕方によりいろんな尺度があります。Wikipedia日本語で調べてみると、一番有名なのがビッカース(Vickers)硬さ、その他にブリネル(Brinell)、ロックウェル(Rockwell)、ショア(Shore)、ヌープ(Knoop)、モース(Mohs)等があります。わけわかんないですね、こんなにいっぱいあると。

何れの場合も、単位に(N)と言う物はありません。硬度の表示は数値の後に全て人の名前が付いただけなんです。そこで木の硬度の定義をいろいろ調べていてやっと見つけました。実は先のHPの中に用語集というのがあり、そこに硬度の説明が載っているのをやっと見つけましたので、そのまま紹介します。
「摩擦やくぼみに対する木材の強さを言う。直径11.3mmの鋼球を半径分まで木材表面に押し込むのに必要な荷重をニュートン(N)で表示する。」
とあります。やったー!!!

で実はこのやり方に一番近い硬度がブリネル硬度なんです。今度はWikibedia英語版です。 Brinell Scale

これは、硬い鋼球を被切削剤の上から押しつけ、その結果できた穴の直径から硬さを計算すると言う物です。測定時のイメージと計算式をWikibedia から抜粋します。
イメージ 2イメージ 1

また、同じページにBHのサンプル数値も載っていましたので以下に掲載します。
イメージ 3
ちなみに、木材のところに分数が出てきますが、関係ありませんのでここでは無視して下さい。
上記を木の硬度定義と同じ条件とすると、D=11.3及びd=11.3mmとすれば良いことになり、その結果から加重を計算したのが以下の表です。表の一番左の黄色の列が定義を統一した硬度荷重 P(kgf)です。
イメージ 4

また上の表には先のAHECで調べた木材の数値および、他の手段で調べた弾性係数も併記しています。
さあ、これで物理量である硬度と弾性係数の二つの項目で金属と木材が同じ土俵に乗りました。

続く

参考資料:
(1) Wikibedia日本語「硬度」の項
(2) Wikipedia英語 「Brinell Scale」の項
(3)(株)ミスミの技術情報:http://misumi.jp/cp/gizyutsu/jis_4.html (弾性係数を使用)
(4) 電気工学ハンドブック 電気学会発行(弾性係数を使用)

閉じる コメント(8)

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アルミなら分かりますが 金属の硬さの木は無いでしょう

2008/8/9(土) 午後 5:41 koubou-yuu 返信する

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雄さん、ん? 言っている意味がわかりません。金属の硬さの木は私も無いと思いますよ。

2008/8/9(土) 午後 8:57 [ toshim ] 返信する

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木は 同じ木でも 切った場所による強度の違いが大きいので
均一な金属と同じ土俵は あくまでも目安ですね♪

2008/8/9(土) 午後 9:31 [ 香芽 ] 返信する

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香芽さん、そうですね、春材と秋材でも違うし、心材と辺材でも違いますからね。

2008/8/9(土) 午後 10:19 [ toshim ] 返信する

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好奇心旺盛なトシさんらしい面白い研究をはじめましたね。
材の硬度の数値化とエンドミルの適正回転数、なんてこれはもう工業学術研究です。
katsuさんのレポートを見ましたが、エンドミルなかなかいい様ですね。
どんな研究結果が出るか楽しみに見させてもらいます。(結果しか理解できないかもしれないけれど・・・)

2008/8/9(土) 午後 11:13 [ noh*ho*_*ukuok* ] 返信する

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いらっしゃい、のほほんさん
どんな結果になるんでしょうね。でも私は持っていても使ったことも無いものですからどうなりますやら。あと1,2回で終わらせるつもりですので、もうちょっとお付き合いお願いします。

2008/8/10(日) 午前 7:29 [ toshim ] 返信する

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エンドミルにももちろんいろいろな種類とグレードがあるでしょうが、私が使ったエンドミルははじめこそ快適でしたがすぐに切れなくなってしまい、今はもう使っていません。径12mmの2枚刃ですが、同じくらいの木工用のビットより切れやむのが早かったです。それに再研磨がしにくいのも難点かな。 削除

2008/8/10(日) 午前 8:43 [ 木工房オーツー:大江進 ] 返信する

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大江さん、おはようございます。今新しくエントリーしましたのでご覧下さい。
情報ありがとうございます。刃径12mmということですので、今回の私のアウトプットでは、5〜6000回転以下での使用が必要となりますが、使っていたのは、ルータでしょうか?、それともドリル盤でしょうか?

2008/8/11(月) 午前 11:43 [ toshim ] 返信する

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