I
はじめに
木材の研削加工における研磨ベルトの研削能力の低下および寿命の主な要因としては,研削中に発生する目づまりによるものと考えられている。これまでにも目づまりの防止や除去対策については,色々と検討されてきたが，いまだ決定的な防止・除去対策が確立されていないのが現状である（1-4）。筆者は，これまで目づまりの除去対策の一つの試みとして,研削が終了した使用済みの既に目づまりが発生した研磨ベルトを用いて超音波洗浄を行った結果，目づまり除去効果が発揮されることを知った( 5, 6)。本報告では,研磨ベルトの超音波洗浄処理による目づまり除去効果の有用性を実験的に確かめる目的から,実木表側から木裏側へ研削した。際に木材の研削加工を行い,超音波洗浄が研磨ベルトの研削能力の改善にどの程度の影響を及ぼすかについて検討した。実験では定圧研削加工(３時間)を実施し，一定問隔の研削時間毎に研磨ペルトの超音波洗浄処理を915mmである。 Kazutoshi HAMAMOTO (Coll. of Bioresource Sci., Nihon Univ., Kanagawa 252-8510) Wood sanding ability improvement using ultrasonic cleaning for material loading on abrasive belt行い,この間における研磨ベルトの研削性能について洗浄処理と無洗浄との比較検討を行った。
実験方法
II
1.研削装置装置は，図−1に示す既報（ 7, 8 ）と同一のプラテンタイプの小型ベルトサンダー (下村電友社製, SRE-047型)を供試して，定圧研削実験を行った。なお,研削加工条件は，研磨ベルト周速度122.8m/min，研削圧力52g/cm²一定である。 2.供試加工材および研磨ベルト加工材はホオノキ(Magnolia  obovata,密度0.44g/cm³,平均含水率7.8%）の気乾材で，研削面（44×44mm）は木口面とし，研磨ベルトはアルミナ質（A砥粒）で，粒度はP80, P100,  P120,  P150およびP240の5種類を使用した。基材は耐水性研磨布で，研磨ベルト寸法幅100mm，周長3.超音波洗浄装置装置は，図−2に示す既報（5,6）と同じアメリカ製(BRANSON-URTRASONIC, DHA-1000型)の湿式卓上型超音波洗浄機(電源100ボルト,周波数45KHz,内径寸法410mm,長さ360mm,深さ255mm)で洗浄水には水道水を用いた。洗浄に際しては，研磨ベルト2本を洗浄する毎に洗浄水を取り替えた。洗浄後の研磨ベルトは, 2日間室内で自然乾燥した後に供試した。 4.測定方法 実験では，上記の研削加工条件下で 180分間(3時間)の定圧研削実験を実施し,研磨ベルトを30分間毎に15分間の計6回の超音波洗浄処理を行い，この間おける処理研磨ベルトの研削性能である研削量,研削両粗さおよび砥粒損耗量をそれぞれ測定し,無洗浄研磨ベルトとの比較を行った。研削量の測定は,研削前後における加工材の重量を上皿籠子天秤により測定し，研削能率（g/min）および界積研削量(g)の両者を求めた。研削面粗さは，触針式粗さ計（(株)東京精密製，サーフコム130型)により，加工面の研削方向に対し、直角方向(評価長さ5mm,カットオフ値0.8mm)の算術平均粗さRa ( μ m)を測定した。研磨ベルトの砥粒損耗量は,研磨ベルトの作業表面の中央部の10個所について，その厚さをマイクロメータ(1/100 mm)で測定し，その砥粒高さの減少から砥粒界積損耗量（mm）を求めた。なお,研磨ベルトの目づまり発生状態や洗浄による目づまり除去の程度は，目視および写真観察を行った。
Ⅲ　実験結果および考察
1.研削量測定例として，研磨ペルト粒度P80およびP240における超音波洗浄処理(以下洗浄処理)および無洗浄の両研磨ベルトでの,研削加工時間の経過に伴う研削量(研削能率，累積研削量)の変化の測定結果を図−3および図−4にそれぞれ示す。研削能率の変化は,これまで一般の研磨布紙加工で見られると同様,洗浄処理および無洗浄の両研磨ベルトとも，研削初期に研削能率の低下が大きく，その後は研削能率が徐々に低下していく定常期間が最終研削時間まで継続している。この場合，研磨ベルトの研削初期の切れ味の劣化は，研磨ベルト粒度（P）の大きく（砥粒の細かく）なるにつれて大きい傾向を示す。また，界積研削量の時間的特性は,洗浄処理および無洗浄の両研磨ベルトとも研削時間の経過に伴って増加している。ただ，この増加率は,研磨ベルト粒度が大きくなるにつれて低下する傾向を示している。測定例からも明確のように,洗浄処理研磨ベルトが無洗浄のそれに比べて高い研削量を示しており,洗浄処理による研削能力の改善(回復)効果が認められる。これらの結果は，図−5に示す研磨ベルトの最終研削時間（3時間)における研磨ベルト粒度と異積研削量との関係からも明らかである。例えば，洗浄処理効果の最も大きい研磨ベルト粒度P100では，無洗浄のそれに比べて約2倍強の値を示している。このことは，洗浄処理により研磨ベルトに発生した目づまりが除去されたことを意味し,洗浄処理が研磨ベルトの寿命延長に効果的であることを示唆している。ただ，研磨ベルト粒度と界積研削量の関係から，研磨ベルト粒度が大きくなるにつれて，洗浄効果が次第に少なくなる傾向を示している。 2.研削面粗さ　全ての研磨ベルト粒度における洗浄処理および無洗浄の両研磨ベルトの研削面組さの経時変化をそれぞれ図−6と図−7に示す。研削面粗さの変化は,洗浄処理と無洗浄の両研磨ベルトとも,上記の研削能率の時間的推移と類似の傾向を示しており，研削初期にやや粗さ値の低下が大きく，その後は比較的変化の少ない定常期間が最終まで継続している。しかし、その変化は研削能率の経時変化に比べてかなり緩慢である。研削面組さを洗浄処理(図−6)と無洗浄(図−7)の両研磨ペルトを比較すると,両図のように研磨ベルト粒度によりその程度が異なり，P100， P120およびP150の3種類については,洗浄処理研磨ベルトが無洗浄のそれよりも研削初期および定常期を通じて高い研削面粗さ値を示している。これに対し、研磨ベルト粒度P80およびP240の南研磨ベルトについては，洗浄処理と無洗浄の間に研削面粗さ値の違いがほとんど見られない。この研削両粗さと研磨ペルト粒度との関係については，今後，さらに研磨ベルト粒度の種類を増やして実験を行っていく計画である。両洗浄間に差異の無い研磨ペルト粒度は別として,洗浄処理の場合に無洗浄より高い研削面粗さ値を示す理由としては，超音波洗浄により研磨ベルトの砥粒間隙(チップポケット)に詰まった目づまりが除去される結果,研削使用前の切り層の収容能力の大きい砥粒間隙に近づくものと予想される。このことは，既報（５）の「での研磨ベルトの作業表面粗さの測定結果からも,洗浄処理の研磨ベルトの作業表面粗さが無洗浄のそれよりも常に高い粗さ値を示したことからも解釈できる。これらのことが,研磨ベルトを構成するそれぞれの砥粒切れ刃の加工材への貫入深さを促進させ,この切込み深さの増加が深い研削条痕を生成し,研削面組さ値が大きくなり,その結果として研削量の増加をもたらしたも
のと推察される。
3.祇粒累積損耗量 研磨ペルトの砥粒累積損耗量の経時変化の測定例を図−8に，また，最終研削時間における研磨ベルト粒度と砥粒累積損耗量との関係を図−9に示す。班粒累積損耗量の研削時間の経過に伴う変化は,洗浄処理および無洗浄の両研磨ベルトとも，これまでの研削加工で認められているように,概ね研削初期にその増加率の大きい初期損耗期間とその後の増加率の少ない定常損耗期間の両期間（9）に区別され，この両期間は前述の研削能率および研削面粗さの経時変化のそれとほぼ対応している。次に,洗浄処理および無洗浄の両研磨ベルトの砥粒累積損耗量の差異を見ると図−9のように，研磨ベルト粒度により砥粒累積損耗量の違いはあるが,全ての研磨ベルトとも洗浄処理の研磨ベルトが無洗浄に比べて常に高い砥粒界積損耗量を示している。この結果は，洗浄処理により目づまりが除去されるため、砥粒切れ刃の自生作用（自生発刃）の機会がより活発に行われている証左であり,このことが研削条旗の深さの増加や研削量を向上させている要因の裏付けと考察される。
IVまとめ
研磨ベルトの研削性能を大きく左右すると考えられる目づまりの除去が,研磨ベルトの研削能力の改善にどの程度の影響を及ぼすかについて調べた。実験では，定圧研削加工中に一定間隔の研削時間毎に研磨ベルトの超音波洗浄処理を行い,この時の研磨ベルトの研削性能について測定し,無洗浄の研磨ベルトのそれと比較検討した。その結果,研削加工中での超音波洗浄による研磨ベルトの目づまり除去は，無洗浄の研磨ベルトに比べ，研削量の向上など研磨ベルトの研削性能に好結果をもたらし，研削能力の改善（回復）に有効性のあることを実験的に確認することができた。このことは，研削能力の改善による研磨ベルトの寿命延長効果は勿論のこと,加工精度の向上にもつながるものと考えられる。最後に，本研究の実験に協力された当時本学部学生,小松岳徳君，伊藤優太君，棒林光二君および久保園好己君にお礼申し上げます。