チップ形成

チップ形成は、のこぎり、旋盤、フライスカッターなどの工具を使用して、機械的手段で材料を切断するプロセスの一部です。

切削片形成に関する正式な研究は、第二次世界大戦前後から奨励され、特に新しい高速度鋼カッターによる金属切削において、より高速で強力な切削機械の使用が増加しました。この分野における先駆的な研究は、キビマ（1952年）とフランツ（1958年）によって行われました。^{[1] [2]}

切りくずの形成は通常、フランツによって開発された3元モデルに従って説明されます。このモデルは工作機械設計の分野で最もよく知られていますが、木工などの応用分野では、切りくずの形成を通常よりも詳細に説明するための語彙が必要な場合にも使用されます。^{[3] [4]}

最初の3種類のチップは、ノーマン・フランツ博士によるオリジナルの特性評価です。形成されるチップの種類^[5]は、工具と材料の両方の多くの要因に依存します。一般的に、主な要因は、工具の端面によって形成される角度と、これが表面に対して提示される角度です。

切削工具の鋭さは、通常、チップの種類を定義するものではなく、チップの品質と、種類間の明確な区別によって決まります。鈍い工具は、大きくて裂けた、形成方法によって異なる、劣化したチップを生成し、多くの場合、この方法が変化する部分には品質の悪い表面を残します。

タイプ I のチップは、工具の上向きのくさび作用が材料の表面に対して垂直な引張強度を超えたために、材料が刃先の前で割れたときに形成されます。したがって、個々の繊維は強力であるものの、比較的簡単にてこ作用で分離される可能性がある木材などの繊維質材料では特に重要です。タイプ I のチップは、一般的に、浅い切削角度の工具で切削した場合に形成されます。

タイプ I のチップは、長く連続した切りくずを形成する可能性があり、そのサイズは切断の長さによってのみ制限されます。

これは木くずの理想的なチップ形成であり、^[4]特に口が細かく調整された よく調整されたかんなで作られたものの場合に当てはまります。

タイプ II のチップは、工具角度のくさびによってせん断力が生じた際に形成されます。材料は、工具の刃の頂点から斜め上方、表面に向かって前方へと向かう短い角度の平面に沿って破損します。材料はこの線に沿って変形し、上向きにカールしたチップを形成します。これらのチップは、通常、中間の切削角度から形成されます。

タイプ II のチップは、金属などの延性材料に形成されることがあります。

タイプ II のチップは、長く連続した切りくずを形成することもあります。

タイプ III のチップは、90° に近い比較的鈍角の切削角度の前方で、材料の圧縮破壊を形成します。一部の弱いまたは非延性の材料では、通常は細かい粉塵として許容できるチップを形成することがありますが、代わりにランダムな「スノープラウ」効果が発生し、廃棄物がツールの前方に集まり、適切に形成されたチップとして決定的に除去されないことがよくあります。

このタイプのチップは、ルーターによって形成されます。また、木工用スクレーパーによっても形成されますが、適切に研いで使用すると、非常に薄いタイプ III チップが形成されるため、よく形成されたタイプ II チップのように見えます。廃棄チップは十分に薄いため、圧縮破壊体積はタイプ II の明確に定義されたせん断面として機能するのに十分小さくなります。

このタイプは後にウィリアム・マッケンジー（1960）によって特徴づけられました。^[i]