孔加工工具及其设计方法、制造方法以及评估方法技术

本发明专利技术提供一种简便地对基于松崎‑刘模型的模拟结果进行评估的方法。一种具备多个切削刃的用于形成孔的孔加工工具，其中，在将各切削刃应用于松崎‑刘模型的特性方程式时，将与作为振动频率ω＝0下的特性根的准静态特性根s的虚部最接近的整数值设为N

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】孔加工工具及其设计方法、制造方法以及评估方法
本专利技术涉及孔加工工具及其设计方法、制造方法以及评估方法。该孔加工工具例如适合用于铰孔加工。同样适用于立铣刀加工、钻孔加工等一般的开孔加工。
技术介绍
例如，在铰孔加工中，作为使其孔加工精度降低的一个原因，有加工孔的多边形化。在非专利文献1中提出了该问题的解决方法。在该非专利文献1中，将铰孔加工中的加工孔多边形化现象的发生机制认为是基于时间延迟的自激振动现象。而且，提出了基于所谓的松崎-刘模型的特性方程式。基于其特性根，进行能够对铰刀(孔加工工具)中的自激振动进行抑制的切削刃的配置的模拟。对在该模拟中评估为能够抑制自激振动的铰刀进行证实试验，结果实现了真圆度高的孔加工。现有技术文献专利文献非专利文献1：“与铰孔加工中的加工孔多边形现象相关的基础研究”、日本机械学会论文集、Vol.83、No.852、2017
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在非专利文献1所记载的模拟中，将作为评估对象的铰刀的切削刃的角度的排列代入松崎-刘模型的特性方程式并对其进行分析，作为形成2边形～13边形的孔的评估对象，针对每个边形使振动频率和其特性根对应并进行图表化。然后，对得到的图表进行判断，判断成为评估对象的切削刃的角度的排列的好坏。作为非专利文献1所示的图表的例子，请参照图4、图5。更具体而言，针对作为模拟的结果而得到的2边形～13边形的图表，观察其特性根的最大值(实部)。然后，认为在铰孔加工时，表现出特性根的最大值超过零的多边形的影响。特性根的值越大，其影响也表现得越强。因此，对关于2边形～13边形的全部图表进行仔细观察，将各特性根的值为零以下、或者接近零的切削刃的角度的排列判断为良品。换言之，对于成为评估对象的切削刃的角度的排列，必须逐个进行上述的评估作业，因此花费工夫。用于解决问题的手段因此，本专利技术的专利技术人们研究了简便地对基于松崎-刘模型的模拟结果进行评估的方法。其结果，注意到在图4、图5中绘制的图表的曲线都是平缓的。因此，认为振动频率ω为零时的值(图中的纵轴的值)反映了其最大值。此外，若将振动频率ω设为零，则松崎-刘模型的特性方程式被简化(能够忽略包含ω的项)，因此运算速度也提高。这样，将振动频率ω＝0时的特性根命名为准静态特性根。通过运算对所有的边形确定该准静态特性根，根据其中的最大值来评估成为评估对象的切削刃的角度的排列的好坏。然而，为了仅根据通过运算得到的数值(振动频率ω＝0下的特性根)来判断其好坏，要求判断的人熟练。另外，难以客观地掌握其良好与否的程度。因此，专利技术人们对成为准静态特性根的值的评估基准的内容进行了研究。研究的结果是，在准静态特性根中着眼于实部的最大值σMAX(最大实部)。而且，以某一角度的排列所配置的切削刃的最大实部RσMAX为基准，对其与作为评估对象的切削刃的角度的排列的最大实部TσMAX进行比较。特别是发现，在将切削刃的角度的排列设为等间隔的情况作为基准时，在其最大实部RσMAX和评估对象的最大实部TσMAX的差与试验结果之间出现强的相关关系。在此，试验结果是指通过具备评估对象的切削刃的角度排列的铰刀来执行实际的铰孔加工时的真圆度。在实施例中，以铰刀(6刃)为例，将以等间隔排列的切削刃作为基准孔加工工具，使用松崎-刘模型的特性方程式对其准静态特性根的最大实部RσMAX进行运算。另外，评估对象(具有各种切削刃的角度排列)的准静态特性根的最大实部TσMAX也同样地进行运算。然后，对两者之差(最大实部TσMAX-最大实部RσMAX)进行运算。将该差称为QCR值(QCR：Quasi-staticcharacterisiticroot)。另一方面，对基准孔加工工具和评估对象孔加工工具执行铰孔加工，测定所得到的孔的真圆度。而且，测定出的真圆度与已述的QCR值的关系如图8所示。根据图8的结果可知，在QCR值与真圆度之间存在高的相关关系。根据以上的见解，规定本专利技术的第一方面如下。即，一种孔加工工具，其是具备多个切削刃的用于形成孔的孔加工工具，其中，在将各切削刃应用于松崎-刘模型的特性方程式时，将与作为振动频率ω＝0下的特性根的准静态特性根s的虚部最接近的整数值设为N0，将满足3≤N0≤2n+1(n为切削刃数)的所述准静态特性根s中的最大的实部设为最大实部σMAX时，所述孔加工工具的最大实部TσMAX相对于基准孔加工工具的最大实部RσMAX在规定的阈值的范围内。由于这样规定的第一方面的孔加工工具的最大实部TσMAX相对于基准孔加工工具的最大实部RσMAX处于规定的阈值的范围内，因此根据图8的关系可知，能够进行确保高的真圆度的孔加工。另外，根据这样规定的第一方面的孔加工工具，由于在与基准孔加工工具的比较中评估最大实部，因此该评估客观。另外，本专利技术的第二方面规定如下。即，第一方面所规定的孔加工工具，其中，在所述特性方程式中，准静态特性根对应2～13边形，所述基准孔加工工具以等间距配置有所述切削刃，对象孔加工工具的所述最大实部TσMAX与基准孔加工工具的所述最大实部RσMAX之差的绝对值为0.075以上。其中，TσMAX≤RσMAX。这样规定的第二方面的孔加工工具更具体地反映了图8的结果，如果使用具备该特性的孔加工工具，则能够在穿设的孔中确保高的真圆度。此外，将准静态特性根限定为13边形以下的原因在于，超过13边形的情况可以说是接近圆，因此，即使产生这种情况，也不会对实际的孔加工造成大的影响。另一方面，在反映了14边形以上时，若由此得到的准静态特性根的最大实部变大，则尽管在实际的孔加工中几乎没有影响，但作为QCR值，有可能成为大的值。本专利技术的第三方面规定如下。即，在第二方面所规定的孔加工工具中，对象孔加工工具的所述最大实部TσMAX与基准孔加工工具的所述最大实部RσMAX之差的绝对值为0.10以上。这样规定的第三方面所规定的孔加工工具进一步具体地反映了图8的结果，如果使用具备该特性的孔加工工具，则能够在穿设的孔中确保更高的真圆度。本专利技术的第四方面规定如下。即，在第二方面所规定的孔加工工具中，对象孔加工工具的所述最大实部TσMAX与基准孔加工工具的所述最大实部RσMAX之差的绝对值为0.125以上。这样规定的第四方面的孔加工工具更进一步反映了图8的结果，如果使用具备该特性的孔加工工具，则能够在穿设的孔中确保更高的真圆度。本专利技术的第五方面规定如下。即，在第二至第四方面所规定的孔加工工具中，所述切削刃数n为6。这样规定的第五方面的孔加工工具更进一步反映了图8的结果，如果使用具备该特性的孔加工工具，则能够在穿设的孔中确保更高的真圆度。本专利技术的第六方面规定如下。即，在第二至第五方面所规定的孔加工工具中，切削刃i和向逆旋转方向相邻的切削刃i+1之间的分割角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孔加工工具，其是具备多个切削刃的用于形成孔的孔加工工具，其中，/n在将各切削刃应用于松崎-刘模型的运动方程式时，将与作为振动频率ω＝0下的特性根的准静态特性根s的虚部最接近的整数值设为N

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181031 JP 2018-2061891.一种孔加工工具，其是具备多个切削刃的用于形成孔的孔加工工具，其中，
在将各切削刃应用于松崎-刘模型的运动方程式时，将与作为振动频率ω＝0下的特性根的准静态特性根s的虚部最接近的整数值设为N0，
将满足3≤N0≤2n+1(n为切削刃数)的所述准静态特性根s中的最大的实部设为最大实部σMAX时，
所述孔加工工具的最大实部TσMAX相对于基准孔加工工具的最大实部RσMAX在规定的阈值的范围内。


2.一种孔加工工具，其中，
在所述运动方程式中，准静态特性根对应2～13边形，
所述基准孔加工工具以等间距配置有所述各切削刃，
对象孔加工工具的所述最大实部TσMAX与基准孔加工工具的所述最大实部RσMAX之差的绝对值为0.075以上，其中，TσMAX≤RσMAX。


3.根据权利要求2所述的孔加工工具，其中，所述差的绝对值为0.10以上


4.根据权利要求2所述的孔加工工具，其中，所述差的绝对值为0.125以上。


5.根据权利要求2～4所述的孔加工工具，其中，所述切削刃数n为6。


6.根据权利要求2～5所述的加工工具，其中，切削刃i与向逆旋转方向和其相邻的切削刃i+1之间的分割角αi被在孔加工工具整周上观察时的大小关系、与切削刃i+1的棱边宽度tmi+1或刃带宽度ti+1被在孔加工工具整周方向上观察时的大小关系一致。


7.根据权利要求6所述的加工工具，其中，所述分割角αi被在所述孔加工工具整周上观察时的该分割角的比(α1：α2：……：αn)、与所述棱边宽度被在所述孔加工工具整周上观察时的该棱边宽度的比(tm2：tm3：……：tmn：tm1)或所述刃带宽度被在所述孔加工部整周上观察时的该刃带宽度的比(t2：t3：……：tn：t1)一致。


8.根据权利要求6或7所述的加工工具，其中，所述切削刃的棱边部分被硬质皮膜覆盖。


9.根据权利要求1～8中任一项所述的加工工具，其中，所述孔加工工具用于铰孔加工。


10.一种孔加工工具的设计方法，其是具备多个切削刃的用于形成孔的孔加工工具的设计方法，其中，
将作为对象加工工具而任意选择的角度的所述多个切削刃应用于松崎-刘模型的特性方程式，将与作为频率ω＝0下的特性根的准静态特性根s的虚部最接近的整数值确定为N0，
确定满足3≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：松崎健一郎，刘孝宏，塚本惠三，
申请(专利权)人：株式会社艾亚宝，国立大学法人鹿儿岛大学，国立大学法人大分大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP