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STRUCTURE AND METHOD OF ARRANGING GUIDE PORTIONS OF TIP TOOL FOR DEEP HOLE BORING

Patent code P10A015707
File No. QP080059
Posted date Aug 31, 2010
Application number P2008-334663
Publication number P2010-155303A
Patent number P4951788
Date of filing Dec 26, 2008
Date of publication of application Jul 15, 2010
Date of registration Mar 23, 2012
Inventor
  • (In Japanese)松崎 健一郎
  • (In Japanese)末岡 淳男
  • (In Japanese)劉 孝宏
  • (In Japanese)森田 英俊
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州大学
  • (In Japanese)独立行政法人国立高等専門学校機構
Title STRUCTURE AND METHOD OF ARRANGING GUIDE PORTIONS OF TIP TOOL FOR DEEP HOLE BORING
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide structure and method of arranging guide portions of a tip tool for BTA (boring trepanning association) boring in which a third guide portion is arranged at an appropriate position in the tip tool to cancel the unstable state of the tool behaviors and eliminate deformation and dislocation appeared periodically, thereby achieving suitable surface condition of the inner periphery of a bore after boring and enhancing boring accuracy.
SOLUTION: In addition to two guide portions 21 and 22 respectively subject to component forces of the force exerted on a blade part 10 of the tip tool 1, the third guide portion 23 suppressing the instability of the tool is arranged at the appropriate position, and the variation of dislocation leading to self-excited vibration of the tool during the boring is restricted by these three guide portions, thereby maintaining the entire tool in a stable operation state. This avoids the unstable state in which the bore cross section is made in a polygonal shape, so that a rifling mark or the like does not appear on the bore internal surface after boring, resulting in the surface condition having no problem. This enhances the boring accuracy and requires neither additional boring nor finishing operation, thus being advantageous in view of time and cost.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置が、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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置を配置される第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】
 
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、切削力の主分力を受ける第1のガイド部、切削力の背分力を受ける第2のガイド部、及び第3のガイド部の三つを配設され、
前記第2のガイド部の刃部に対する、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置が、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180°±10°回転した位置となり、
前記第3のガイド部が、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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置を配置されることを
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】
 
前記請求項1又は2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、工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置を、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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置が、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、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°となる角度範囲のいずれかの角度位置に、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう第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として得られた前記切れ刃位置からの回転角度が205°ないし208°となる角度範囲内に、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう、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5】
 
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、切削力の主分力を受ける第1のガイド部、切削力の背分力を受ける第2のガイド部、及び第3のガイド部の三つを配設され、
前記第2のガイド部の刃部に対する、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置が、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180°±10°回転した位置となり、
前記第3のガイド部について、
前記切れ刃位置からの回転角度が181°ないし270°となる角度範囲のいずれかの角度位置に、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう第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として得られた前記切れ刃位置からの回転角度が205°ないし208°となる角度範囲内に、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう、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方法において、
前記ガイド部を先端工具外周に三つ配設、刃部に対する、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置が、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ように第1のガイド部180°±10°回転した位置となるように第2のガイド部、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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心を位置させるよう第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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう第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)の範囲内に、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう、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、
前記ガイド部として、先端工具外周に、切削力の主分力を受ける第1のガイド部、切削力の背分力を受ける第2のガイド部、及び第3のガイド部の三つを配設
前記第2のガイド部の刃部に対する、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置を、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180°±10°回転した位置とし
前記第3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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心を位置させるよう配置し
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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう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)の範囲内に、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう、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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置が、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°回転した位置になるよう第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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心を位置させるよう第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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心を位置させるよう第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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置が、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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう、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)の範囲内に、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう、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

【請求項9】
 
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、
前記ガイド部として、先端工具外周に、切削力の主分力を受ける第1のガイド部、切削力の背分力を受ける第2のガイド部、及び第3のガイド部の三つを配設し
前記第2のガイド部を、工具回転中心に対する刃部の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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心を位置させるよう配置し
前記第3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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心を位置させるよう配置し、且つ、
前記第2のガイド部と第3のガイド部ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心位置が、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
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、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう、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)の範囲内に、ガイド部の工具回転中心から工具径方向に最も離れた部分の回転方向中心が位置するよう、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
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008334663thum.jpg
State of application right Registered
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