(57)【要約】【課題】  先端工具に第３のガイド部を適切な位置に配置して工具の挙動の不安定な状態を解消し、周期的にあらわれる変形や変位をなくして、加工後の穴内周の表面状態を適切なものとすることができ、加工精度を高められるＢＴＡ加工用先端工具のガイド部配置構造及びガイド部配置方法を提供する。【解決手段】  先端工具１の刃部１０に加わる力の分力をそれぞれ受ける二つのガイド部２１、２２に加え、工具の不安定性を抑える第３のガイド部２３を適切な位置に配設して、加工中の工具の自励振動につながる変位の変動を三つのガイド部で制限することにより、工具全体を安定に動作する状態に維持して、穴断面を多角形とするような不安定状態に陥らず、加工後の穴内面にライフリングマーク等があらわれず、問題のない表面状態として加工精度を高められると共に、追加工や仕上げ作業も不要となり、手間やコストの面でも有利となる。【選択図】  図１
2010155303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置構造において、
前記ガイド部が先端工具外周に三つ配設され、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置となる第１のガイド部と、１８０°±１０°回転した位置となる第２のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２２０°となる角度範囲に配置される第３のガイド部とからなることを
特徴とする深穴加工用先端工具のガイド部配置構造。
【請求項２】
前記請求項１に記載の深穴加工用先端工具のガイド部配置構造において、
前記第３のガイド部が、刃部の切削力を受ける向きに２０５°ないし２０８°回転した位置とされることを
特徴とする深穴加工用先端工具のガイド部配置構造。
【請求項３】
切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置構造において、
前記ガイド部が先端工具外周に三つ配設され、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置となる第１のガイド部と、１８０°±１０°回転した位置となる第２のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２７０°となる角度範囲に配置される第３のガイド部とからなり、
当該第３のガイド部について、
前記角度範囲のいずれかの角度位置に第３のガイド部を配置したと仮定して、配置角度（α3）の値を前記角度範囲内で変化させつつ、先端工具を取付けたボーリングバーにおける定常切削状態からの変位の変動に係る運動方程式をそれぞれ立て、当該運動方程式を基に特性方程式を得て、その特性根ｓ＝σ＋ｊＮを虚部Ｎが所定数以下の各整数付近である場合について求めて、得られる実部σの最大値が各Ｎのいずれについても負となる角度（α3）の範囲を取得し、
当該角度（α3）の範囲内で、第３のガイド部を配置することを
特徴とする深穴加工用先端工具のガイド部配置構造。
【請求項４】
切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置構造において、
前記ガイド部が先端工具外周に三つ配設され、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置となる第１のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１６０°ないし１７９°となる角度範囲に配置される第２のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２００°となる角度範囲に配置される第３のガイド部とからなり、
前記第２のガイド部と第３のガイド部が、前記切れ刃位置から切削力を受ける向きに１８０°回転した位置と、それぞれ等角度間隔をなす配置とされることを
特徴とする深穴加工用先端工具のガイド部配置構造。
【請求項５】
前記請求項４に記載の深穴加工用先端工具のガイド部配置構造において、
前記第２のガイド部と第３のガイド部が、各ガイド部同士の角度間隔を２１°ないし２８°とされることを
特徴とする深穴加工用先端工具のガイド部配置構造。
【請求項６】
切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置構造において、
前記ガイド部が先端工具外周に三つ配設され、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置となる第１のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１６０°ないし１７９°となる角度範囲に配置される第２のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２００°となる角度範囲に配置される第３のガイド部とからなり、
前記第２のガイド部と第３のガイド部が、前記切れ刃位置から切削力を受ける向きに１８０°回転した位置と、それぞれ等角度間隔をなす配置とされ、
前記第２及び第３のガイド部について、
前記各角度範囲のいずれかの角度位置に第２及び第３のガイド部をそれぞれ配置したと仮定して、配置角度（α2、α3）の値を前記角度範囲内で変化させつつ、先端工具を取付けたボーリングバーにおける定常切削状態からの変位の変動に係る運動方程式をそれぞれ立て、当該運動方程式を基に特性方程式を得て、その特性根ｓ＝σ＋ｊＮを虚部Ｎが所定数以下の各整数付近である場合について求めて、得られる実部σの最大値が各Ｎのいずれについても負となる角度（α2、α3）の範囲を取得し、
当該角度（α2、α3）の範囲内で、第２及び第３のガイド部を配置することを
特徴とする深穴加工用先端工具のガイド部配置構造。
【請求項７】
切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置方法において、
前記ガイド部を先端工具外周に三つ配設し、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置に第１のガイド部を、１８０°±１０°回転した位置に第２のガイド部を、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２７０°となる角度範囲に第３のガイド部をそれぞれ配置し、
当該第３のガイド部について、
前記角度範囲のいずれかの角度位置に第３のガイド部を配置したと仮定して、配置角度（α3）の値を前記角度範囲内で変化させつつ、先端工具を取付けたボーリングバーにおける定常切削状態からの変位の変動に係る運動方程式をそれぞれ立て、当該運動方程式を基に特性方程式を得て、その特性根ｓ＝σ＋ｊＮを虚部Ｎが所定数以下の各整数付近である場合について求めて、得られる実部σの最大値が各Ｎのいずれについても負となる角度（α3）の範囲を取得し、
当該角度（α3）の範囲内で、第３のガイド部の配置角度を設定することを
特徴とする深穴加工用先端工具のガイド部配置方法。
【請求項８】
切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置方法において、
前記ガイド部を先端工具外周に三つ配設し、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置に第１のガイド部を、前記切れ刃位置からの回転角度が１６０°ないし１７９°となる角度範囲に第２のガイド部を、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２００°となる角度範囲に第３のガイド部をそれぞれ配置すると共に、
前記第２のガイド部と第３のガイド部を、前記切れ刃位置から切削力を受ける向きに１８０°回転した位置と、それぞれ等角度間隔をなす配置とし、
前記第２及び第３のガイド部について、
前記各角度範囲のいずれかの角度位置に第２及び第３のガイド部をそれぞれ配置したと仮定して、配置角度（α2、α3）の値を前記角度範囲内で変化させつつ、先端工具を取付けたボーリングバーにおける定常切削状態からの変位の変動に係る運動方程式をそれぞれ立て、当該運動方程式を基に特性方程式を得て、その特性根ｓ＝σ＋ｊＮを虚部Ｎが所定数以下の各整数付近である場合について求めて、得られる実部σの最大値が各Ｎのいずれについても負となる角度（α2、α3）の範囲を取得し、
当該角度（α2、α3）の範囲内で、第２及び第３のガイド部の配置角度を設定することを
特徴とする深穴加工用先端工具のガイド部配置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢＴＡ方式等での深穴加工に用いる先端工具におけるガイド部の配置構造及び配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＢＴＡ（Boring Trepanning Association）方式での深穴加工は、ボーリングバーと呼ばれる中空軸に特殊な先端工具を取付け、これらの工具又は被削材を回転させながら、ボーリングバーと被削材との隙間から切削油を高圧注入し、ボーリングバーの中空部分を通して切削屑と油を排出することで、穴あけ加工を行う仕組みである。先端工具には、切削を行う刃部と、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けて支えるガイド部とが取付けられている。こうしたＢＴＡ方式での深穴加工に用いる装置の一例として、特開２００８−６５３２号公報に開示されるものがある。
【特許文献１】特開２００８−６５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＢＴＡ方式での加工用装置は前記特許文献に示される構成となっており、これを用いることで一般的な穴加工に対して比較的大口径の穴で且つ穴径に対し非常に深い穴を加工できるという特徴を有していたが、このＢＴＡ深穴加工においても、一般的なドリルなどによる加工でもみられるように、加工した穴にライフリングマークやスパイラルマーク、又はツールマークと呼ばれる螺旋状の模様（加工痕）が形成されることがあり、この場合、真円度誤差が大きくなるなど製品精度の低下を招き、製品不良の原因となることに加え、真円度の高い穴内周面を得ようとすると研磨やホーニング等の追加工や仕上げ処理が必要となり、手間とコストがかかるという課題を有していた。
【０００４】
このライフリングマーク等の螺旋状の模様については、加工中、先端工具及びボーリングバーが不安定振動を起し、工具の振動が切削量の変動をもたらし、さらにこれが刃部及びガイド部と被削材との接触力の変動につながって、不安定な状態で加工が進行することで、穴横断面が多角形形状になる現象が発生することによると考えられているが、従来は有効な対策がとられていなかった。
【０００５】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、先端工具に第３のガイド部を適切な位置に配置して工具の挙動の不安定な状態を解消し、周期的にあらわれる変形や変位をなくして、加工後の穴内周の表面状態を適切なものとすることができ、加工精度を高められると共に、穴加工全体の作業効率も高められるＢＴＡ加工用先端工具のガイド部配置構造及びガイド部配置方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置構造は、切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置構造において、前記ガイド部が先端工具外周に三つ配設され、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置となる第１のガイド部と、１８０°±１０°回転した位置となる第２のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２２０°となる角度範囲に配置される第３のガイド部とからなるものである。
【０００７】
このように本発明によれば、先端工具の刃部に加わる力の分力をそれぞれ受ける二つのガイド部に加え、工具の不安定性を抑える第３のガイド部を適切な位置に配設して、加工中の工具の自励振動につながる変位の変動をこの第３のガイド部を含む三つのガイド部で制限することにより、工具全体を安定に動作する状態に維持して、穴断面を多角形とするような不安定状態に陥らず、加工後の穴内面にライフリングマーク等があらわれず、問題のない表面状態として加工精度を高められると共に、追加工や仕上げ作業も不要となり、手間やコストの面でも有利となる。
【０００８】
また、本発明に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置構造は必要に応じて、前記第３のガイド部が、刃部の切削力を受ける向きに２０５°ないし２０８°回転した位置とされるものである。
【０００９】
このように本発明によれば、深穴加工で発生が予想されるライフリングマーク等の穴の多角形断面形状パターンのうち、パターン形成に伴う現実的な影響の大きい角形数について不安定状態を抑えられる角度範囲に第３のガイド部を配置することにより、現実的に発生しやすい角形数の多角形断面形状パターンの形成に繋がる不安定状態を三つのガイド部で確実に抑えられ、ライフリングマーク等の形成のない高精度の穴加工が行える。
【００１０】
また、本発明に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置構造は、切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置構造において、前記ガイド部が先端工具外周に三つ配設され、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置となる第１のガイド部と、１８０°±１０°回転した位置となる第２のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２７０°となる角度範囲に配置される第３のガイド部とからなり、当該第３のガイド部について、前記角度範囲のいずれかの角度位置に第３のガイド部を配置したと仮定して、配置角度（α3）の値を前記角度範囲内で変化させつつ、先端工具を取付けたボーリングバーにおける定常切削状態からの変位の変動に係る運動方程式をそれぞれ立て、当該運動方程式を基に特性方程式を得て、その特性根ｓ＝σ＋ｊＮを虚部Ｎが所定数以下の各整数付近である場合について求めて、得られる実部σの最大値が各Ｎのいずれについても負となる角度（α3）の範囲を取得し、当該角度（α3）の範囲内で、第３のガイド部を配置するものである。
【００１１】
このように本発明によれば、深穴加工におけるライフリングマーク等の発生を、いわゆる時間遅れ系によるパターン形成現象と捉えて、加工用工具の変位変動を解析して系の安定性を検証し、特性根の実部σが負の値となって安定と判別できる角度の位置に第３のガイド部を配置することにより、三つのガイド部で切削中の工具の不安定化を防止してライフリングマーク等の形成を抑えられ、加工精度を高められると共に、追加工や仕上げ作業も不要となり、手間やコストの面でも有利となる。
【００１２】
また、本発明に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置構造は、切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置構造において、前記ガイド部が先端工具外周に三つ配設され、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置となる第１のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１６０°ないし１７９°となる角度範囲に配置される第２のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２００°となる角度範囲に配置される第３のガイド部とからなり、前記第２のガイド部と第３のガイド部が、前記切れ刃位置から切削力を受ける向きに１８０°回転した位置と、それぞれ等角度間隔をなす配置とされるものである。
【００１３】
このように本発明によれば、先端工具の刃部に加わる力の分力をそれぞれ受ける二つのガイド部に加え、切削力のうち背分力を分担して受ける第３のガイド部を配設し、この第３のガイド部と共に背分力を受ける第２のガイド部と合せて、適切な位置に配置して、これら二つのガイド部で切削力の分力を分担しつつ工具の不安定性を抑制し、ガイド部全体で加工中の工具の不要な変位の変動を制限することにより、工具全体を安定に動作する状態に維持して、穴断面を多角形とするような不安定状態に陥らず、加工後の穴内面にライフリングマーク等があらわれず、問題のない表面状態として加工精度を高められると共に、追加工や仕上げ作業も不要となり、手間やコストの面でも有利となる。
【００１４】
また、本発明に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置構造は必要に応じて、前記第２のガイド部と第３のガイド部が、各ガイド部同士の角度間隔を２１°ないし２８°とされるものである。
【００１５】
このように本発明によれば、深穴加工で発生が予想されるライフリングマーク等の穴の多角形断面形状パターンのうち、パターン形成に伴う現実的な影響の大きい角形数について不安定状態を抑えられる角度範囲に第２及び第３のガイド部をそれぞれ配置することにより、現実的に発生しやすい角形数の多角形断面形状パターンの形成に繋がる不安定状態を三つのガイド部で確実に抑えられ、ライフリングマーク等の形成のない高精度の穴加工が行える。
【００１６】
また、本発明に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置構造は、切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置構造において、前記ガイド部が先端工具外周に三つ配設され、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置となる第１のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１６０°ないし１７９°となる角度範囲に配置される第２のガイド部と、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２００°となる角度範囲に配置される第３のガイド部とからなり、前記第２のガイド部と第３のガイド部が、前記切れ刃位置から切削力を受ける向きに１８０°回転した位置と、それぞれ等角度間隔をなす配置とされ、前記第２及び第３のガイド部について、前記各角度範囲のいずれかの角度位置に第２及び第３のガイド部をそれぞれ配置したと仮定して、配置角度（α2、α3）の値を前記角度範囲内で変化させつつ、先端工具を取付けたボーリングバーにおける定常切削状態からの変位の変動に係る運動方程式をそれぞれ立て、当該運動方程式を基に特性方程式を得て、その特性根ｓ＝σ＋ｊＮを虚部Ｎが所定数以下の各整数付近である場合について求めて、得られる実部σの最大値が各Ｎのいずれについても負となる角度（α2、α3）の範囲を取得し、当該角度（α2、α3）の範囲内で、第２及び第３のガイド部を配置するものである。
【００１７】
このように本発明によれば、深穴加工におけるライフリングマーク等の発生を、いわゆる時間遅れ系によるパターン形成現象と捉えて、加工用工具の変位変動を解析して系の安定性を検証し、特性根の実部σが負の値となって安定と判別できる位置に第２及び第３のガイド部を配置することにより、第１のガイド部を含めて適切に配置された三つのガイド部で切削中の工具の不安定化を防止してライフリングマーク等の形成を抑えられ、加工精度を高められると共に、追加工や仕上げ作業も不要となり、手間やコストの面でも有利となる。
【００１８】
また、本発明に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置方法は、切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置方法において、前記ガイド部を先端工具外周に三つ配設し、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置に第１のガイド部を、１８０°±１０°回転した位置に第２のガイド部を、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２７０°となる角度範囲に第３のガイド部をそれぞれ配置し、当該第３のガイド部について、前記角度範囲のいずれかの角度位置に第３のガイド部を配置したと仮定して、配置角度（α3）の値を前記角度範囲内で変化させつつ、先端工具を取付けたボーリングバーにおける定常切削状態からの変位の変動に係る運動方程式をそれぞれ立て、当該運動方程式を基に特性方程式を得て、その特性根ｓ＝σ＋ｊＮを虚部Ｎが所定数以下の各整数付近である場合について求めて、得られる実部σの最大値が各Ｎのいずれについても負となる角度（α3）の範囲を取得し、当該角度（α3）の範囲内で、第３のガイド部の配置角度を設定するものである。
【００１９】
このように本発明によれば、深穴加工におけるライフリングマーク等の発生を、いわゆる時間遅れ系によるパターン形成現象と捉えて、三つのガイド部を備えた加工用工具の運動を第３のガイド部の位置を変えつつ解析してこの位置ごとに系の安定性を検証し、特性根の実部σが負の値となって安定と判別できる位置を第３のガイド部の配置位置とすることにより、切削中の工具において三つのガイド部で工具の不安定化を防止してライフリングマーク等の形成を抑えられることとなり、深穴の加工精度の大幅な向上が図れる。
【００２０】
また、本発明に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置方法は、切削油を供給されつつ深穴加工を行うための先端工具における、工具外周で被削材の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部の切削力を受けるガイド部の配置方法において、前記ガイド部を先端工具外周に三つ配設し、刃部に対する位置が、工具回転中心に対する刃部の切れ刃位置を０として、刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置に第１のガイド部を、前記切れ刃位置からの回転角度が１６０°ないし１７９°となる角度範囲に第２のガイド部を、前記切れ刃位置からの回転角度が１８１°ないし２００°となる角度範囲に第３のガイド部をそれぞれ配置すると共に、前記第２のガイド部と第３のガイド部を、前記切れ刃位置から切削力を受ける向きに１８０°回転した位置と、それぞれ等角度間隔をなす配置とし、前記第２及び第３のガイド部について、前記各角度範囲のいずれかの角度位置に第２及び第３のガイド部をそれぞれ配置したと仮定して、配置角度（α2、α3）の値を前記角度範囲内で変化させつつ、先端工具を取付けたボーリングバーにおける定常切削状態からの変位の変動に係る運動方程式をそれぞれ立て、当該運動方程式を基に特性方程式を得て、その特性根ｓ＝σ＋ｊＮを虚部Ｎが所定数以下の各整数付近である場合について求めて、得られる実部σの最大値が各Ｎのいずれについても負となる角度（α2、α3）の範囲を取得し、当該角度（α2、α3）の範囲内で、第２及び第３のガイド部の配置角度を設定するものである。
【００２１】
このように本発明によれば、深穴加工におけるライフリングマーク等の発生を、いわゆる時間遅れ系によるパターン形成現象と捉えて、三つのガイド部を備えた加工用工具の運動を第２及び第３のガイド部の１８０°位置を中心とした開き角を変えつつ解析してこの開き角ごとに系の安定性を検証し、特性根の実部σが負の値となって安定と判別できる開き角をとる位置を第２及び第３のガイド部の配置位置として設定することにより、切削中の工具においては適切に配置された三つのガイド部で工具の不安定化を防止してライフリングマーク等の形成を抑えられることとなり、深穴の加工精度の大幅な向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置構造を図１ないし図７に基づいて説明する。図１は本実施形態に係るガイド部配置構造を用いた先端工具の概略構成図、図２は本実施形態に係るガイド部配置構造でモデル化した先端工具及びボーリングバーの模式図、図３は本実施形態に係るガイド部配置構造の模式図、図４は本実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における３角形付近から５角形付近までの特性根の実部と虚部の変化説明図、図５は本実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における６角形付近から８角形付近までの特性根の実部と虚部の変化説明図、図６は本実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における９角形付近及び１０角形付近の特性根の実部と虚部の変化説明図、図７は本実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における各角形数の実部の準静的における値及び３次までの最大値の第３ガイド部角度に対する各変化説明図である。
【００２３】
前記各図において本実施形態に係るガイド部配置構造は、ボーリングバー４０先端に取付けられて被削材５０に対し相対回転する先端工具１における、工具外周で被削材５０の穴内面と接触するガイド部が、先端工具外周に三つ配設されるものであり、刃部１０に対する位置が、工具回転中心に対する刃部１０の切れ刃１１位置を０として、刃部１０の切削力を受ける向きに９０°回転した位置となる第１のガイド部２１と、１８０°回転した位置となる第２のガイド部２２と、前記第１と第２の各ガイド部２１、２２と異なる位置に配置される第３のガイド部２３とを備える構成である。なお、前記刃部１０は、先端工具１本体と一体に固定もしくは着脱可能に配設され、端部に切れ刃１１を形成されてなる公知の切削部材であり、詳細な説明は省略する。
【００２４】
前記各ガイド部２１、２２、２３は、パッドとして先端工具本体外周部に取付けられ、被削材５０の穴内面と接触して切削油を通す隙間を生じさせつつ刃部１０の切削力を受けるものである。第１及び第２のガイド部２１、２２の工具本体への取付構造は、それぞれ従来公知の一般的な二つのガイド部を有する工具における、切れ刃位置から刃部の切削力を受ける向きに９０°±１０°回転した位置に配置されるガイド部、及び１８０°±１０°回転した位置に配置されるガイド部における各取付構造同様であり、また、第３のガイド部２３の工具本体に対する取付位置以外の取付構造についても、従来公知の工具のガイド部同様であり、詳細な説明は省略する。
【００２５】
前記第３のガイド部２３は、その刃部１０に対する位置が、工具回転中心に対する切れ刃位置を０として、刃部１０の切削力を受ける向きに１８１°ないし２２０°回転した位置となるものであり、先端工具における刃部１０の対面（１８０°）に近い位置に存在していることで、所定の角形数として形成されようとするパターンのうち、偶数角形の各角形数についての安定を確保しつつ、奇数角形の各角形数として形成されようとするパターン同士の打消しによる不安定状態の抑制が図れる。この第３のガイド部２３については、後述する解析により安定性が認められる、切削力を受ける向きに２０５°ないし２０８°回転した位置として配設されるのがより好ましい。
【００２６】
次に、本実施形態に係るガイド部配置構造が、ライフリングマーク発生等の不安定状態を抑える性質を有する点を示すための解析過程について説明する。
ＢＴＡ方式等による深穴加工で、本来円断面形状であるべき切削穴が多角形化するライフリングマーク等の発生は、切削によるパターン形成現象であり、こうした現象は、切削時の変動が刃部１０やガイド部２１、２２、２３を介して時間をおいてフィードバックされる時間遅れによる不安定振動と捉えることができる。本発明では、こうした現象について、解析モデルをたて、数値解析により線形時間遅れ系の特性方程式より特性根を求めて、系の安定判別を行い、不安定振動が発生しにくいガイド部２１、２２、２３の位置関係を検討している。
【００２７】
まず、先端工具１を取付けたボーリングバー４０を梁としたモデル化について説明する。図２に模式図を示す。
先端工具１を取付けたボーリングバー４０について、座標系として、ボーリングバーの始端を原点とし、ボーリングバーに沿ってＺ軸、水平方向にＸ軸、鉛直方向にＹ軸をとり、先端工具を質点として先端に質量を付加した長さＬの梁としてモデル化する。このモデルにおける仮定として、ボーリングバーの始端（Ｚ＝０）は固定端とし、終端（Ｚ＝Ｌ）では先端工具の質量ｍと被削材側から受ける外力のみ考慮し、曲げモーメントは無視する。また、ねじりモーメントは考慮しない。
【００２８】
また、工具各部にかかる力を図３に示す。工具による切削は被削材５０に下穴がある状態で行われるものとする。この切削に際しては、被削材側が時計回りに回転しているものとし、所定の回転速度ωで回転周期Ｔ＝２π／ωとなる。切削に係る仮定としては、刃部の切れ刃とガイド部をなすパッドは長手方向に幅があるため、この幅の範囲で繰り返し被削材の同一位置と接触するが、切れ刃が最初に被削材にあたる部分でのみ切削が行われ、それ以降に切れ刃と被削材が接触する部分では切削は行われないものとする。この切削部分では切削力として主分力Ｐcと背分力Ｑc＝ｂＰcが作用し、切削力は切削面積に比例する。また、２周目以降に刃部が被削材と接触する部分では、垂直抗力Ｎcと摩擦力Ｆc＝μcＮcが作用する。
【００２９】
さらに、各ガイド部のＸ軸（切れ刃位置）から時計回りの角度をαi（ｉ＝１、２、３、・・・）とする。これら各ガイド部では切削は行われず、被削材との接触は線接触（ＸＹ平面で見れば点接触）として、垂直抗力Ｎiと摩擦力Ｆi＝μiＮiが作用する。なお、垂直抗力の特性は線形ばねでモデル化し、摩擦力はクーロン摩擦とする。
これら刃部とガイド部の影響は、それぞれｎc、ｎi回転後まで考慮する。一方、切削における重力の影響は考慮しない。
【００３０】
これまでの仮定を考慮しつつ、モデル化したボーリングバーについて、定常切削状態からの各軸方向への変位の変動をｘ、ｙとして運動方程式を立てると、梁の曲げの運動方程式であるため、バーの縦弾性係数Ｅ、粘性減衰係数ｃ、密度ρ、断面２次モーメントＩ、断面積Ａを用いて、次式で表せる。
【００３１】
【数１】
2010155303.tif 000003
また、境界条件は、始端が固定端であり、先端での曲げモーメントは０であるために、工具に作用する各軸方向の外力ＦX、ＦYを用いて、以下のようになる。なお、各方向の力の変動は前記記号の上側に「＾」を付けて表している。
【００３２】
【数２】
2010155303.tif 000004
切削面積の変動は１回転当りの送りδからδ・ｘ（Ｌ，ｔ）と表すことができ、単位面積当りの切削力（比切削抵抗）Ｋcを用いて、主分力と背分力の変動は次のようになる。ただし、背分力は主分力に対する割合がｂになると考える。
【００３３】
【数３】
2010155303.tif 000005
さらに、２周目以降に刃部が被削材と接触する部分における垂直抗力と摩擦力の変動は、刃の影響としてｎc回転分までの接触を考慮し、また刃と被削材との接触における単位送り長さ当りのばね定数ｋc、動摩擦係数μc、回転の周期ｌを用いて、次のように表せる。
【００３４】
【数４】
2010155303.tif 000006
加えて、ガイド部が被削材と接触する部分における垂直抗力、摩擦力の変動は、所定のガイド部ｉの半径方向変位の変動ｒiが次式
ｒi（ｔ）＝ｘ（Ｌ，ｔ）ｃｏｓαi−ｙ（Ｌ，ｔ）ｓｉｎαi        （５）
で表せることから、ガイド部の影響はｎi回転分までの接触を考慮し、また、ガイド部と被削材との接触における単位長さ当たりのばね定数ｋi、動摩擦係数μiを用いて、
【００３５】
【数５】
2010155303.tif 000007
と表せることとなる。
これらを用いて、工具に作用するＸ、Ｙ各軸方向の外力の変動はそれぞれ次のように表すことができる。
【００３６】
【数６】
2010155303.tif 000008
前記式（４）、式（６）は、ｌ周期前までに削った分が相対的な変位となることを意味しており、それがｎc、ｎi回転後まで時間遅れの項としてフィードバックされることとなり、パターン形成現象の特徴を示している。
【００３７】
続いて、前記運動方程式の固有値解析を経て、特性方程式を得る過程について説明する。
運動方程式に対してτ＝ωｔとする変数変換を施すと次式が得られる。なお、次式におけるｘ、ｙの上のドットはτに関する微分を表す。
【００３８】
【数７】
2010155303.tif 000009
さらに上式に対して、初期値を０としてτに関するLaplace変換を行うと次式を得ることができる。ここでこれ以降の記号上側の「~」はそれぞれの変動のLaplace変換を表し、ｓはLaplace変換変数である。
【００３９】
【数８】
2010155303.tif 000010
Ｘ、Ｙの各変位の変動のLaplace変換は、いずれもＺに関する特性指数が等しく、それをλ（ｓ）とすると次のように表せる。
【００４０】
ρＡω2ｓ2＋ｃωｓ＋ＥＩλ（ｓ）4＝０          （１０）
これより、特性指数λ（ｓ）は次のように表すことができる。
【００４１】
【数９】
2010155303.tif 000011
よって、
【００４２】
【数１０】
2010155303.tif 000012
と表せる。また、前記各境界条件も、同様に変数変換し、Laplace変換を行うことで次式が得られる。
【００４３】
【数１１】
2010155303.tif 000013
ここで、
【００４４】
【数１２】
2010155303.tif 000014
そして、
【００４５】
【数１３】
2010155303.tif 000015
以上から、次式が得られる。
【００４６】
【数１４】
2010155303.tif 000016
ここで、
【００４７】
【数１５】
2010155303.tif 000017
であり、これらの式よりマトリクス表示を行うと、
【００４８】
【数１６】
2010155303.tif 000018
となる行列Ａ（ｓ）が求まる。これより、特性方程式
【００４９】
【数１７】
2010155303.tif 000019
が得られ、その特性根ｓを次式で表せる。
【００５０】
ｓ＝σ＋ｊＮ          （２０）
この特性根ｓを求めることによって、系の安定判別を行うことができる。すなわち、特性方程式を満たす特性根ｓにおける実部σはパターン形成現象の不安定性を示す値となっており、特性根のうち１つでも実部σが正になるものがあれば一様な切削が不安定となる。逆に全ての特性根の実部σが負であれば系は安定となり、パターンは形成されない。特性根の虚部Ｎは、τ＝ωｔの変数変換を行ったため、再変換するとＮωとなる。特性根の虚部は発生する振動の振動数（１回転当りの振動の回数）にあたるので、工具の回転速度がωのとき、発生する振動数は回転速度ωのＮ倍となる。したがってＮは形成される多角形断面のパターンの角形数に相当する。深穴加工におけるライフリングマークは、この角形数が整数値からずれ、このずれが切削しながら進んでいくことにより発生するといえる。
【００５１】
従来の工具におけるガイド部の位置関係は、第１のガイド部の角度α1＝９０°±１０°、第２のガイド部の角度α2＝１８０°±１０°であるが、この場合、完全に系を安定とすることはできず、ライフリングマークが発生してしまうことから、本実施形態ではガイド部を３つとし、考慮すべき全ての角形数において実部が負となるガイド部の位置を見つける。
【００５２】
具体的には、ガイド部２つの場合を基本としてこれらのガイド部の角度α1＝９０°、α2＝１８０°を固定とし、第３のガイド部の角度α3を１８１°〜２７０°の範囲で変動させて解析を行い、安定なガイド位置を見出す。
【００５３】
解析では、第３のガイド部の角度α3の値をその取り得る１８１°から２７０°までの角度範囲で変えながらその各値についてそれぞれ運動方程式を設定し、これから上記のように特性方程式を得、特性方程式を数値的に解いて特性根を求め、特性根の虚部Ｎが整数付近の場合、すなわち角形数付近の場合における実部σの工具回転数変化に対応して変化する値を計算して各Ｎごとのσの最大値を取得する。このσについて、正負を判定して系の安定判別を行うこととなる。なお、虚部Ｎについては、整数値から大きくずれるものは実際に発生するライフリングマークとの比較から現実的なものでないため、整数値に近い範囲の解のみ考慮すれば十分である。
数値解析に用いる基本的な解析条件を以下の表１に示す。
【００５４】
【表１】
2010155303.tif 000020
【００５５】
断面積Ａ、断面２次モーメントＩはボーリングバーの内径ｄ1＝１２．０×１０-3［ｍ］と外径ｄ2＝１７．８×１０-3［ｍ］から計算された値である。送りδは被削材側を１５［Ｈｚ］で回転させ、工具側を１．０［ｍｍ／ｓ］で送ったときの値である。時間遅れを考慮するｎc、ｎiは、実際の工具において、刃の下の部分が１０［ｍｍ］、ガイドの軸方向長さが２０［ｍｍ］であることから決定した。切れ刃の比切削抵抗や２周目以降の切れ刃と被削材の接触剛性は、文献やこれまでの研究を参考にして設定した値を用いている。また粘性減衰係数ｃについては、最も低次の固有振動数に対する減衰比が１．０％程度になるように値を設定しているため、条件によってはｃの値が変化しているところもある。なお、パターン形成の安定判別を行う際に、摩擦自励振動が発生してしまう条件では、そうでない条件の場合と不安定度の大きさが全く異なり、パターン形成の安定判別を行えないが、実際の切削においては、摩擦自励振動が共存すると、その不安定の度合いの大きさから、すぐに発散振動となってしまうこともあり、実際に摩擦自励振動が発生する条件で稼動しているとは到底考えられないことから、本発明の解析では全て摩擦自励振動が発生しない条件で行っている。
【００５６】
また、考慮する角形数については、従来報告されているライフリングマークの角形数が３角形や５角形であること、実際にはガイド部と被削材が線接触ではなく分布接触であることなどを踏まえて１０角形付近までとする。つまり、ここでは１０角形付近までの特性根の実部σ（不安定度）が負であれば、ライフリングマークは発生せず、全て安定であると考える。ここで、まずガイド部２つのみの場合について解析を行ってみると、従来同様の第１のガイド部の角度α1＝９０°、第２のガイド部の角度α2＝１８０°の場合が、不安定性を抑える点では最適であり、角度α2＝１８０°となる第２のガイド部が偶数角形の角形数については安定で、偶数角形のパターン形成を抑える効果のあることがわかるが、奇数角形では不安定な領域をもち、ライフリングマークを完全に抑制することはできないことが解析からも裏付けられた。ただし、偶数角形と共に奇数角形についても、全体的に不安定度を下げるためには、α＝１８０°近辺にガイド部が存在することが好ましい傾向があらわれており、第３のガイド部を配設する場合は、角度α3を１８０°近辺となる１８１°ないし２２０°の範囲内とするのが良好と考えられる。
解析の例として、第３のガイド部の角度α3 ＝１９０°とした場合を説明する。この場合の工具における各方向における３次までの固有振動数を以下の表２に示す。
【００５７】
【表２】
2010155303.tif 000021
【００５８】
この状態での、工具回転数を変化させた場合の３角形付近〜１０角形付近までの特性根の実部σと虚部Ｎの変化を図４ないし図６に示す。横軸は回転数ｆと、対応する角形数の整数値Ｎ0の積を表し、縦軸は上側が実部σ、下側が虚部Ｎの値を表している。各図中の縦方向の点線は、それぞれＸ方向のモードに対応した固有振動数、Ｙ方向のモードに対応した固有振動数を表している。また、同様に横方向の点線は、特性根の実部σ＝０、または虚部Ｎ＝Ｎ0を表している。
【００５９】
虚部Ｎは整数値Ｎ0からの所定微小範囲内のずれのみ着目している。それぞれの角形数における虚部Ｎの整数値Ｎ0からのずれとライフリングマークのピッチとの関係は、ずれが大きくなると、ライフリングマークのピッチが小さくなる傾向にあり、ライフリングマークのピッチがあまり小さすぎるものは現実的ではない。そのため、虚部Ｎが整数値から大きくずれるものは実際に発生するライフリングマークとの関係で現実的ではないといえる。よって、解析では、Ｎが整数付近の場合のみ着目すれば十分であり、Ｎの前記範囲外の解は無視し、他のガイド角度の場合も同様に考える。
【００６０】
図４ないし図６から、偶数角形については、常にσ＜０であり、刃部の対面に第２のガイド部があることからも常に安定であることが確認できる。奇数角形は、どの角形数においても固有振動数付近のピーク以外では不安定度が下がっており、特に７角形や９角形については常にσ＜０で完全に安定となっている。つまり、この条件であれば７角形や９角形のライフリングマークはどの回転数であっても発生しないといえる。これは第２のガイド部と第３のガイド部との間の１０°の間隔が、角形数が７角形や９角形のパターンにおける凸から凸までの短い周期には影響を与えやすいからであると考える。いずれの角形数の場合も、実部σの最大値は３次の固有振動数でのピーク値となっている。
【００６１】
前記同様の手順で、第３のガイド部２３の角度α3の値を変えながらそれぞれ運動方程式を設定し、これから特性方程式を得て特性根を求め、特性根の虚部Ｎが１０以下の整数付近の場合における実部σの工具回転数変化に対応して変化する値を計算して各Ｎごとのσの準静的における値及び３次固有振動数までの最大値を求める。こうしてα3のとり得る各値ごとに求めたσの準静的における値及び３次までの最大値を、横軸を角度α3として各角形数ごとにプロットしたものを図７（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示す。なお、偶数角形については、いずれの場合もσ＜０となって全て安定のため図示を省略する。
【００６２】
図７では、縦軸は特性根の実部σの大きさを、横軸は第３のガイド部２３の取り得る１８０°から２７０°までの角度をそれぞれ示している。図７より、奇数角形については、９角形までの全ての角形数で実部σが負の値となる、すなわち安定している角度範囲としては、２０５°〜２０８°の範囲が挙げられる。偶数角形については全て安定していることから、本実施形態に係るガイド配置の場合、第３のガイド部２３の角度α3＝２０５°〜２０８°とすることによって、不安定状態を抑えて安定化できるといえる。
【００６３】
このように、本実施形態に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置構造は、先端工具１の刃部１０に加わる力の分力をそれぞれ受ける二つのガイド部２１、２２に加え、第３のガイド部２３を配設すると共に、深穴加工におけるライフリングマーク等の発生を、いわゆる時間遅れ系によるパターン形成現象と捉えて、加工用工具の変位変動を解析して系の安定性を検証し、特性根の実部σが負の値となって安定と判別できる角度の位置に第３のガイド部を配置するようにして、加工中の工具の自励振動につながる変位の変動をこの第３のガイド部２３を含む三つのガイド部２１、２２、２３で制限することから、工具全体を安定に動作する状態に維持して、穴断面を多角形とするような不安定状態に陥らず、加工後の穴内面にライフリングマーク等があらわれず、問題のない表面状態として加工精度を高められると共に、追加工や仕上げ作業も不要となり、手間やコストの面でも有利となる。
【００６４】
（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る深穴加工用先端工具のガイド部配置構造を図８ないし図１３に基づいて説明する。図８は本実施形態に係るガイド部配置構造の模式図、図９は本実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における３角形付近から５角形付近までの特性根の実部と虚部の変化説明図、図１０は本実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における６角形付近から８角形付近までの特性根の実部と虚部の変化説明図、図１１は本実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における９角形付近及び１０角形付近の特性根の実部と虚部の変化説明図、図１２は本実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における各角形数の実部の準静的における値の第３ガイド部角度に対する各変化説明図、図１３は本実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における各角形数の実部の３次までの最大値の第３ガイド部角度に対する各変化説明図である。
【００６５】
前記各図において本実施形態に係るガイド部配置構造は、前記第１の実施形態と同様、先端工具１におけるガイド部が先端工具外周に三つ配設される一方、異なる点として、刃部１０の切れ刃１１に対する位置を、第２のガイド部３２は１６０°ないし１７９°回転した位置とされ、第３のガイド部３３は１８１°ないし２００°回転した位置とされ、且つ、第２のガイド部３２と第３のガイド部３３が、切れ刃の切削力を受ける向きに１８０°回転した位置と、それぞれ等角度間隔をなす配置とされる構成を有するものである。なお、前記刃部１０と第１のガイド部３１を含む、第２のガイド部３２と第３のガイド部３３以外の先端工具各部の構成については、前記第１の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００６６】
前記各ガイド部のうち、第２のガイド部３２と第３のガイド部３３は、工具回転中心に対する切れ刃位置から、刃部１０の切削力を受ける向きに１８０°回転した位置に対し、それぞれ等角度間隔をなす配置とされ、各ガイド部３２、３３同士の開き角を２°ないし４０°とされる構成である。これら第２のガイド部３２と第３のガイド部３３が、先端工具における刃部１０の対面（１８０°の位置）に近く且つこの部位について対称となる位置に存在していることで、所定の角形数として形成されようとするパターンのうち、偶数角形の各角形数についての安定を確保しつつ、奇数角形の各角形数として形成されようとするパターン同士の打消しによる不安定状態の抑制が図れる。この第２のガイド部３２と第３のガイド部３３のガイド部同士の開き角は、切れ刃位置から１８０°の位置を中心とする状態はそのままで、後述する解析により安定性が認められる、２１°ないし２８°とされて配置されるのが好ましい。
【００６７】
次に、本実施形態に係るガイド部配置構造が、ライフリングマーク発生等の不安定状態を抑える性質を有する点を示すための解析過程について説明する。
本実施形態においても、前記第１の実施形態同様、ガイド部を３つとし、考慮すべき全ての角形数において実部が負となるガイドの位置を見つける。
【００６８】
具体的には、ガイド部２つの場合を基本としつつ、前記第１の実施形態の場合とは異なり、第１のガイド部の角度α1＝９０°のみ固定とし、第２のガイド部と第３のガイド部の各角度α2、α3を、α2は１６０°〜１７９°の範囲で、またα3は１８１°〜２００°の範囲で、１８０°を中心に等角度間隔を維持する条件でそれぞれ変動させて解析を行い、安定なガイド位置を見出す。
【００６９】
解析では、第２、第３の各ガイド部３２、３３の角度α2、α3の値をその取り得る各角度範囲で互いに対応させつつ変えながらその各値についてそれぞれ運動方程式を設定し、これから前記第１の実施形態同様の特性方程式を得、特性方程式を数値的に解いて特性根を求め、特性根の虚部Ｎが整数付近の場合、すなわち角形数の場合における実部σの工具回転数変化に対応して変化する値を計算して各Ｎごとのσの最大値を取得する。そして、このσについて、正負を判定して系の安定判別を行うこととなる。なお、数値解析に用いる基本的な解析条件や考慮する角形数の範囲は前記第１の実施形態と同じである。
解析の例として、α2＝１７０°、α3 ＝１９０°とした場合を説明する。この場合の工具における各方向における３次までの固有振動数を以下の表３に示す。
【００７０】
【表３】
2010155303.tif 000022
【００７１】
この状態での、工具回転数を変化させた場合の３角形付近〜１０角形付近までの特性根の実部σと虚部Ｎの変化を図９ないし図１１に示す。横軸は回転数ｆと、対応する角形数の整数値Ｎ0の積を表し、縦軸は上側が実部σ、下側が虚部Ｎの値を表している。図中の縦方向の点線は、それぞれＸ方向のモードに対応した固有振動数、Ｙ方向のモードに対応した固有振動数を表している。また、同様に横方向の点線は、特性根の実部σ＝０、または虚部Ｎ＝Ｎ0を表している。
【００７２】
各図から、偶数角形については、常にσ＜０であり、安定であることが確認できる。また奇数角形に関しても、５角形付近以降は完全に安定となり、３角形付近でも３次の固有振動数においてわずかな不安定が存在しているだけである。これは、角形数が９角形のパターンにおける半波長分の角度は２０°であるのに対し、第２のガイド部と第３のガイド部との間も２０°であることから、半波長分ずれている各ガイド部が同じ変動の影響を受けることがなく、９角形のパターン形成を成長させる向きの力を抑えることができ、大きく不安定度を下げられ、同様に５角形や７角形についても半波長に近づいているため、安定となっているものと考えられる。いずれの角形数の場合も、実部σの最大値は３次の固有振動数でのピーク値となっている。
【００７３】
前記同様の手順で、第２、第３のガイド部３２、３３の角度α2、α3の値を一定の対応関係の下に変えながらそれぞれ運動方程式を設定し、これから特性方程式を得て特性根を求め、特性根の虚部Ｎが１０以下の整数付近の場合における実部σの工具回転数変化に対応して変化する値を計算して各Ｎごとのσの準静的における値及び３次までの最大値を求める。こうして対応関係にあるα2、α3のとり得る各値ごとに求めたσの準静的における値及び３次までの最大値を、横軸を開き角α3−α2として各角形数ごとにプロットしたものを図１２、図１３に示す。
【００７４】
図１２及び図１３では、縦軸は特性根の実部σの大きさを、横軸は第２、第３の各ガイド部間の開き角α3−α2のとる４０°までの角度をそれぞれ示している。前記各図より、奇数角形については、９角形までの全ての角形数で開き角を広げるほど実部σ＜０となる場合が増え、安定であるといえる一方、偶数角形では開き角を広げるほどσ＞０となる角形数が出てくる。これらの条件を考慮すると、１０角形までの全ての角形数で実部σが負の値となる、すなわち安定している開き角の範囲としては、２１°〜２８°の範囲が挙げられる。こうして、本実施形態に係るガイド配置の場合、第２、第３の各ガイド部３２、３３間の開き角α3−α2を、各ガイド部３２、３３が１８０°を中心に等角度間隔をなす状態でα3−α2＝２１°〜２８°とすることによって、不安定状態を抑えて安定化できるといえる。
【００７５】
このように本実施形態に係る発明によれば、先端工具２の刃部１０に加わる力の分力をそれぞれ受ける二つのガイド部３１、３２に加え、切削力のうち背分力を分担して受ける第３のガイド部３３を配設すると共に、深穴加工におけるライフリングマーク等の発生を、いわゆる時間遅れ系によるパターン形成現象と捉えて、加工用工具の運動を解析して系の安定性を検証し、特性根の実部σが負の値となって安定と判別できる角度の位置に、第３のガイド部３３並びにこれと同時に背分力を受ける第２のガイド部３２を配置するようにして、これら二つのガイド部３２、３３で切削力の分力を分担しつつ工具の不安定性を抑制し、ガイド部全体で加工中の工具の不要な変位の変動を制限することから、工具全体を安定に動作する状態に維持して、穴断面を多角形とするような不安定状態に陥らず、加工後の穴内面にライフリングマーク等があらわれず、問題のない表面状態として加工精度を高められると共に、追加工や仕上げ作業も不要となり、手間やコストの面でも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガイド部配置構造を用いた先端工具の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るガイド部配置構造でモデル化した先端工具及びボーリングバーの模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るガイド部配置構造の模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における３角形付近から５角形付近までの特性根の実部と虚部の変化説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における６角形付近から８角形付近までの特性根の実部と虚部の変化説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における９角形付近及び１０角形付近の特性根の実部と虚部の変化説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における各角形数の実部の準静的における値及び３次までの最大値の第３ガイド部角度に対する各変化説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るガイド部配置構造の模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における３角形付近から５角形付近までの特性根の実部と虚部の変化説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における６角形付近から８角形付近までの特性根の実部と虚部の変化説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における９角形付近及び１０角形付近の特性根の実部と虚部の変化説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における各角形数の実部の準静的における値の第３ガイド部角度に対する各変化説明図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るガイド部配置構造の解析結果における各角形数の実部の３次までの最大値の第３ガイド部角度に対する各変化説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
１、２        先端工具
１０          刃部
１１          切れ刃
２１、３１    第１のガイド部
２２、３２    第２のガイド部
２３、３３    第３のガイド部
４０          ボーリングバー
５０          被削材
【図１】
2010155303.tif 000023
【図２】
2010155303.tif 000024
【図３】
2010155303.tif 000025
【図４】
2010155303.tif 000026
【図５】
2010155303.tif 000027
【図６】
2010155303.tif 000028
【図７】
2010155303.tif 000029
【図８】
2010155303.tif 000030
【図９】
2010155303.tif 000031
【図１０】
2010155303.tif 000032
【図１１】
2010155303.tif 000033
【図１２】
2010155303.tif 000034
【図１３】
2010155303.tif 000035