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近年，加工の高速化が産業界で強く要求されています． この要求に答えるため，工作機械のスピンドルや送り機構の高速化は目覚しいです． ここで，どこまで切削加工速度を高速化できるのか？ 切削速度を高速化すればするほど，良いのか？ などは不明です． それは，超高速切削過程での切削現象に不明な点が多いからです． 現状の切削理論をそのまま適用できのか，不明であるということです．

FEM切削シミュレーションにより，現状では実現困難な 高速・超高速切削速度域の切削現象を研究していますが，やはり 実際に切削を行い，実験的に検討することは非常に重要です．

そこで，高速・超高速切削過程を実現できる切削試験機を開発し， 高速・超高速切削速度領域での切削物理現象の解明も行っています．

ここで本研究では，切削速度が被削材の塑性波伝播速度を 超える切削速度域を超高速切削速度と定義していまい． 一般の鋼やアルミニウム合金では，その密度と加工硬化特性に依存しますが， 概ね切削過程での塑性せん断域の塑性波伝播速度は， 概ね200m/s～300m/s（12000m/min～18000m/s，つまり時速720km～1080km）です． 一方，鉛は密度が重く，またほとんど加工硬化しないので，塑性波伝播 速度は，鋼やアルミニウム合金よりかなり低速で，概ね20m/s～60m/sで あると考えられます． 本研究では，"被削材の塑性波伝播速度に対する切削速度"をキーパラメーターと しているので， 鉛であれば，比較的容易に超高速切削過程を実現できます．

ところで，切削速度200m/s～300m/sを実現するためには， 旋盤型であれば，被削材あるいは工具を 非常に高速に回転させる必要があります． 例えば，直径300 mmの被削材で切削速度200 m/sを実現させるためには， 旋盤型の試験機であれば，12700 rpm以上の高回転で回転させる必要があります． この時，回転体の危険速度の問題，遠心力の問題など， 実験室で容易に実現することは難しいです． 特に剛性が低い，鉛などは高速回転させると遠心力で塑性変形してしまいます．

そこで，工具あるいは被削材を圧縮空気で加速させる，空気銃型の 試験機を設計開発しています． 空気銃型の試験機では，比較的容易に高速飛翔を実現できること， 機構が簡単であること， 鉛などの低剛性の試験片を試験できるなどの特徴があります．

切削速度(飛翔速度）は，加速圧力と加速距離に依存します． 実験室レベルでは，1.0MPaまでの圧縮空気を利用します． もっと高速に加速させる場合には，二段式高速ガス銃などが利用できますが， 現状では，1.0MPaまでの圧縮空気で試験機を開発しています．

最初に開発した高速切削試験機です．２本の平行に設置したスライドレール上 に工具と被削材を設置し，それぞれを圧縮空気で互いにすれ違う様に 加速させます． 工具と被削材の相対速度が切削速度となります．

切削速度は，光センサの他，加速度の波形を時間積分して算出します． 本試験機では，鉛を被削材として，切削速度65 m/sまでの高速切削試験を 行いました．

切削速度の増加に伴い，せん断角は上昇し，切削力も増加する． 仕上げ面は切削速度が40 m/s程度を超えると縮緬状に変化する， などの結果が得られました．

初号機ではベアリングの性能上，切削速度65 m/sが限界だったので，もっと高速で， もっと詳細な切削物理現象を計測できるように，２号機を開発しました．

これは，微小な切削工具を飛翔容器（カプセル）に入れ， 微小工具内蔵飛翔容器を圧縮空気で加速させます．

被削材は加工チャンバ内に設置しています． 切削雰囲気（大気，真空，特定ガス）の影響も考慮できるように， 切削系は大気と隔離した環境にしてあります．

加速距離は3mで，大気中で切削速度150m/sを実現しています． 真空中であれば空気抵抗が無いので，切削速度250m/sを実現できます． 切りくずは，切削機構や切削現象を解析する上で非常に重要です． そこで試験機では，切削終了後の切りくずを微小工具内蔵飛翔容器に格納し， 無傷で回収できる機構を持っています．

切削速度150m/sは，鉛にとって超高速切削域， アルミニウム合金では高速切削速度域となります． これまでのアルミニウム合金と鉛の高速・超高速切削試験により， 切削速度を高速化すると，おもしろい現象があることが得られています． 今後は，さらに高速化を目指します．