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２．ドリル　

その４

今回はビビリ現象という事で書き込みをしたいと思います。

 バランスカットのドリルでもビビルのですか?て聞こえそうですが、条件によってはビビリが生じます。

 ツイスト(ねじれ)ドリルは基本的に『弱剛性のバランスカット式穴明け工具』で下穴の無い状態で安定した穴明けが出来るように製作されていると思います(メーカーさんに聞いた訳ではありませんが?･･･)｡

１、除去加工時に発生するビビリって何でしょう?
　 基本的には振動と考え その振幅また周期等の度合いにより切削面また刃物そして機械･作業者への悪影響有りと判断するものをビビリと表現させて頂きます｡
※故意に振動を利用する場合は除きます｡

２､ ドリルのビビリ現象及びその推測原因
　加工条件
･ 直立ボール盤使用
･ 被削材高剛性
･ 特記以外標準ツイストドリル(長さ含む)使用
･ シンニング有り
･ 自動送りでの加工
･ 切削液使用
とします｡

１） 切削開始時のビビリ現象　（対策案へ戻る）

　　　　　　　
　　　
原因＝ 通常ならチゼル部でスラスト方向に圧縮を受けているのですが左図の通りｾﾝﾀｰ穴がある為求心作用がおこし難く不安定となり微細な振動をラジアル またスラスト方向に発生させているのが原因だと思います｡

２）皿ビス等のザグリ加工時のビビリによる切削面の粗さ不良　（対策案へ戻る）
　
　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　
原因＝ 前記　２、の　1)　に同じ。

３） 極端なロングドリル使用(例えばD/L=30以上?)使用時のビビリ　
　　　　　　（対策案へ戻る）

　　　　　　

原因＝ 加工時のスラスト力に負けてド リルが弓状に反って先端部にかかる負荷が一定以上上がらない｡
※ドリル先端の伸び縮みが激しい

４） 加工結果＝おむすび(三角穴)　（対策案へ戻る）
※刃先だけ表現しました。

　　　　　　　
　
原因＝ 一定のビビリを動力源とした回転中心部の三角移動が原因の筈です､ドリル1回転毎に中心部が一つ の三角形をつくりその 繰り返しが通称言われるおむすび（三角穴）になるかと思います｡
３角穴は左アニメの赤○が期待する穴とすると３カ所は大きく３カ所が小さくなりそれなりに真円度及び穴寸法精度が低下します。
※数学者に言わせますと4角穴も出来るそうです｡

３､ 対策案
1) 上記２、1)への対策例
原因が正しいとするならスラスト方向の負荷を増やし安定させ切れ刃部の跳ねるのを抑えればよいですね｡
a､ 1回転当たりの送り量を増やす｡
ビビリが増幅するようならすぐ止めて下さい､刃先の破損する確率が高くなります｡
b､ 逃げ角の2番角を小さくし接触長さ（面積）を大きくしする｡
（対策案の４）のaへ戻る）つまりリード角(切れ刃の切削方向)に近づけるという事です｡

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上図アニメのように切れ刃が鋭利ですとスラスト方向に負荷が余りかからない状態になります。この状態では刃先と被削材と負荷のバランスが不安定になりやすく、刃先が食い込んだりあるいは一定以上の負荷になると刃先が跳ね上がるという現象がおきます。 　　　 その連続が通称言われるビビリとなるかとおもいます。

対策としては

　　　　　　　　
上図のように刃先の逃げ（２番ともいいます）面が被削材にある程度接触するようにした状態で適度にスラスト方向に負荷をかけ、刃先が食い込んだり跳ねたりしないようにします。

上記のような対策すればビビリは激減し、ドリルが穴明けの貫通時に引っ張られる事が無くなります。
c､ 回転数が調整出来るようでしたら下記のように刃物回転数を小刻みに減増させる｡
ｲ 切削開始後振幅が増加した または増えると予測出来たら
ﾛ 回転数を瞬時に変化(下げ)させ 1度ﾋﾞﾋﾞﾘを抑えるようにし
ﾊ 収まりそうになったら再度通常の回転にするようにします。
後は上記 ｲ からのﾊの繰り返しをしながら

センタ穴が無くなるまで加工し、ビビリが収まったら本来の回転数で穴明けします。
※つまりビビリが発生するには何だかの原因があり徐々にまた瞬時に振幅が増加すると考えれば、その元の条件を狂わせる一つ方法としてとして回転数を変化させるという訳です。

d､ 中心部に負荷が掛からない主原因はｾﾝﾀ穴ですからｾﾝﾀ穴を浅くします。

　　　　　　　　　

※これが1番簡単な対策かと考えますし､わたしこの手を使います。

２） 上記２、２）への対策例
a､　前記２、1)への対策案 b を遂行して下さい｡
b､　急ぐ場合は 前記２、1)への対策案 c でもよいでしょう｡但し 仕上がり面にビビリ痕が残らない所で切り上げるようにして下さいね｡

３） 上記２、３）への対策例
a､ 穴が深い場合ドリルの長さを短いﾄﾞﾘﾙから順番に加工する様にして下さい｡
※この説明はビビリ対策を前提にしています。穴の曲がりも押さえる場合は必ずセンター穴を明けてからの加工にしてください。
　　　　　　　　下アニメ参照

　　　　　　

長さを変える事によりロングドリルの反りを前加工の穴が抑えてくれますので安定した押し込み力を保つ事が出来ます｡
※使用する刃物数が増えますが穴精度も上がります｡

４） 上記２、４）への対策例
a､ 基本的には先端部がビビっている場合に発生しますので上記対策案 ３､ １） b を行ってみて下さい｡
b､ 上記 a､でも直らない場合はチゼル部(刃先先端部)の求心性がラジアル方向の変動に耐えられない程に弱いと考えらえますのでシンニング加工を止めて下さい｡
※この場合は穴精度を優先しｽﾗｽﾄ荷重が増えるの仕方ないとします。

以上簡単でしたが、ビビリの現象と考えられる原因そして対策を説明しましたが以外にも色々なビビリ現象が事があるかと思います｡

その場合は(ドリル以外の刃物 例えばバイトとか)いかに振動をさせないか、また振動(ビビリ)発生は仕方無いとし、いかに被害を少なくするかを前提に考えれば殆ど解決するかと思います｡

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