Challenge to develop high-precision boring tools based on self-excited vibration theory

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ドリル加工やリーマ加工などに代表されるボーリング加工では，加工中に工具が振動し，加工穴が多角形化する現象が多発している。この現象は，多角形化現象と呼ばれ，この現象が発生した場合，加工穴の真円度を著しく低下させる。本研究では，ボーリング加工の中でも特に，リーマ加工を主たるターゲットとし，多角形化現象を完全に抑制可能な，最適切れ刃角度配置を求めることが第一の目的である。また，リーマには刃数や直径の異なるものがあり，統一的に評価することが難しい問題がある。そこで，本研究では，多角形化現象を抑制可能な角度配置を，統一的に評価できる理論的基準値（以後，基準値と呼ぶ）を決定することを第二の目的としている。令和4年度は，(1)遺伝的アルゴリズムを用いた4枚刃リーマの多角形化現象を最も抑制可能な不等分割刃リーマの理論的最適化，(2)数値計算により最適化された4枚刃リーマの試作と基礎実験，(3)基準値としての準静的特性根の検討と数値計算，(4)7枚刃および8枚刃リーマの最適化の検討開始を主な計画としていた。4枚刃リーマに関しては，令和3年度に作成した遺伝的アルゴリズムを活用し，最適な不等分割刃配置を複数選定し，試作および基礎実験を行った。基礎実験の結果，等分割刃リーマと比較し，極めて良好な真円度形状を得ることができた。基準値に関しては，準静的特性根と特性根の実部最大値の相関を調査した。これらの研究成果を日本機械学会Dynamics and Design Conference 2022で研究発表した。また，7枚刃および8枚刃リーマに関しては，数値計算をスタートし，試験的な実験も実施した。