(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の突き出し量で固定される外径と同芯の穴を有する軸状の本体シャンク部と、突き出し端に切削チップを保持するヘッド部を有し、前記本体シャンク部の開口穴に嵌合し、かつその開口穴に挿入され、該開口穴の底部とピン又はネジで固定されるシャフト部とを備えた防振ボーリングバーであって、前記ヘッド部にシャフトを介してねじり運動の自由度を持たせることにより、切削加工時発生する曲げ振動をねじり振動へ誘導して曲げ振動を抑制することを特徴とする防振ボーリングバー。
【請求項２】
前記本体シャンク部の穴内径面に接するように装着されたスリーブ部品を備え、前記スリーブ部品が突起を介して前記シャフト部と弾性的に嵌合される構造により、前記ねじり振動を吸収することを特徴とする請求項１に記載の防振ボーリングバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  旋盤等の工作機械に付帯する切削工具で中ぐり加工に使われるボーリングバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  旋盤等で穴加工の際用いられるボーリングバーは穴径が細く、長い程加工時にビビリ振動が発生し易くなる。このビビリ振動が発生すると、ワーク加工面の仕上げ精度を低下させる。このため回転数や切り込み量、送り等の切削条件を、下げざるを得なくなる。それにより作業能率が著しく低下し、甚だしい時にはビビリ振動が激しくて加工出来なくなることもある。【０００３】  そこでこのような場合はボーリングバー本体の剛性を上げるため、本体に超硬合金材を用いるとか、振動吸収材料を取り付けて動吸振器としてボーリングバーの振動を吸収する方法で、ビビリ振動の発生を防いだボーリングバーが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−９６１６１
【０００５】
【特許文献２】特開平７−２９０３０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  ボーリングバーによる深穴の加工は、ビビリ振動が発生しやすく、特に本体径の７倍を超える深穴加工を精度良く、能率的に加工することは切削加工業界の永年の課題である。そのためビビリ振動の発生を抑えた、防振ボーリングバーが開発されてきた。図２に示す特許文献１のように動吸振器を利用したもの、図３に示す特許文献２のように本体にＣＦＲＰ材料を利用するもの、又、図４に示す様に、本体を超硬一体にしたものがある。それらのボーリングバーは材料費や特殊構造製作費に費用がかかり高価なものとなる。【０００７】  本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、簡単な構造で、ビビリ振動を抑え、加工精度と加工能率を向上させた、安価なボーリングバー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】
【０００８】  上記問題を解決するため、本発明のボーリングバーでは、所定の突き出し量で固定される外径と同心の穴を有する軸状の鋼製本体シャンク部分と、突き出し端に切削チップを保持するヘッド部を有していて、本体シャンク開口穴に嵌合し、かつシャンク穴に挿入され穴底部とピン又はネジで固定されるシャフト部分がある。これによりヘッドはねじれ運動の自由度を有する。シャフト部分は穴内径よりも細く、したがってその空間にシャフト外径面とシャンク穴内径面に接する鋼と鉛で造られた筒状のスリーブ部品を装着する。スリーブ部品はシャフトに弾性的に固定されシャンク内径とは摩擦接触している。
以上の３個の主要な部品からなるボーリングバーにおいて、本体シャンクの曲げ剛性（あるいは固有振動数）に対して、シャフトのねじり剛性（あるいはねじり振動数）をある一定の比になるように各部寸法を設計する事により、ビビリ振動の元となる本体シャンクに作用する切削主分力等による曲げ振動要因を、ヘッドを有するシャフトのねじり振動要因に容易に転嫁させ、ねじり振動を誘導して本体シャンクの曲げ振動を抑制するものである。
シャンク部の１次の曲げ振動の固有角振動数は次式で表される。
0005120681.tif 000002
ここに、Ｅはヤング率、Ｉは断面二次モーメント、ρは密度，Ａは断面積、Ｌは突き出量である。
一方、ヘッドを有するシャフトの１次のねじり振動の固有角振動数は次式で表される。
0005120681.tif 000003
ここに、Ｇは横弾性係数、ＩＰは断面二次極モーメント、ρｔは密度、ｌはシャフトの長さ、ＪＨはヘッド部の慣性モーメントである。
これらの比が実験的に得られた最適値λ０に一致するよう次の設計基準式に基づいて各部の寸法を決定するものである。
0005120681.tif 000004
この式を変形すれば、曲げ剛性ＥＩとねじり剛性ＧＩＰとの剛性比による設計基準式に直すことができる。その時の最適値をμ０で表すと、
0005120681.tif 000005
【０００９】  又、スリーブ部品はシャフトに弾性的に固定されシャンク内径とは摩擦接触しており、誘発されたねじり振動は、スリーブの外周とシャンク穴内径との摩擦およびそれ自体の質量により、ねじり振動に抗した動きをする動吸振器として働き、減衰される。【００１０】  その上、３個の部品からなる簡単な構造のため、従来対応しにくかった小径加工用のボーリングバーにも対応し易く、したがって安価なものとなる。
【発明の効果】
【００１１】  以上に述べたように、本発明に係るボーリングバーは、切削時に発生するビビリ振動の要因である曲げ振動をねじり振動へ誘導し、そのねじり振動を動吸振器により減衰させることによってビビリ振動を抑制する。その結果、特に３０ｍｍ以下の穴加工においては、本体シャンク径の７倍までの深穴を切削速度１４０ｍから１９０ｍで、切り込み量０．１〜０．４ｍｍ、送り０．２ｍｍでもビビリ振動を発生させることなく、加工精度を維持した切削ができる。この事は高価な防振ボーリングバーと大差のない効果が期待出来ることを意味している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の図面であって、全体の外観と一部破断面を表している。
【図２】複雑な構造の動吸振器を取り付けて防振した例。
【図３】防振材料のＣＦＲＰを利用した防振例。
【図４】本体シャンクを超硬材にして、剛性を上げて防振しようとする例。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】    図１に基づき説明する。
図１の本ボーリングバーは鋼製本体シャンク２が旋盤等の工作機械のツールポストと称する工具保持具により、必要な加工穴の長さに充分に対応できる突き出し長さで固定される。この時、刃先チップの高さも回転中心高さにセットされる。荒加工時は切り込み量が多くなるため、切削速度は低めに設定され回転数は下げられる。仕上げ加工時は指定された面粗さを保つためと寸法精度を得るため、切り込み量を少なめに設定して加工を進める。刃先チップ５を介して加工の切削分力を受け、鋼製本体シャンクの曲げ剛性に対してある比率で低いねじり剛性を持ったシャフト１がピン４により本体シャンクに固定されている。これにより本体シャンクに作用する分力をシャフトの回転分力へと誘導する。切削分力の機械的仕事がねじり応力に転換されシャフトにねじり振動を誘発する。このシャフトのねじり振動が、突起を介してシャフトと弾性的に嵌合し外周に鉛を配して質量を増した筒状のスリーブ３の受動的吸振性能により振動エネルギーが吸収される。この事により鋼製の本体シャンクの曲げ振動は抑えられ、ビビリ振動が抑制される。
【産業上の利用可能性】
【００１４】    本発明の防振ボーリングバーは安価に製作でき、切削加工業に容易に導入する事が可能である。
【符号の説明】
【００１５】    １  ヘッドを有するシャフト
２  本体シャンク
３  スリーブ（動吸振器）
４  ピン
５  切削チップ
【要約】
【課題】通常、ボーリングバー本体シャンク直径の、７倍程度の深さの穴加工になるとビビリ振動が発生し易く、特に内径３０ｍｍ以下の穴加工は難しくなる。
そのために色々な防振工具が開発されてきたが、構造が複雑な物や高価な材料を利用した物が多く、極めて高価であり安価な工具が求められている。
【解決手段】ボーリングバー本体シャンクと、切り刃と一体となったシャフト、スリーブの３点からなる簡単な構造で、切削時の曲げ振動をねじり振動に換える事により、本体シャンクの振動を抑え、発生したねじり振動を動吸振器により抑制しようとするものである。
【選択図】図１【図１】
0005120681.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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