びびり振動のまとめ

切削加工中に発生する都合の悪い振動を「びびり振動」と簡単に呼称してしまう場合があります．
しかしながら，「びびり振動の分類」に記載しているように，びびり振動には再生びびりや強制びびりなど発生機構が異なる複数の種類があります．
それらを網羅的に書いてある書籍があるかというと，「びびり振動関連の書籍のオススメ」に記載したように英語の本はありますが，日本語の本は絶版しています．
学術論文や解説論文があるにはありますが，やはり紙面が限られており，ゼロから勉強するのには使いにくいかと考えます．

旋削加工での再生びびりについては，「旋削加工での再生びびりにおける安定限界線図の作成方法」に，解説論文の行間を埋めるようなことを記載しています．
「旋削加工での再生びびりにおける安定限界線図のグラフ作成（計算機能あり）」では，実際に数値を入れて計算することができます．
再生びびりと強制びびりの両方を対象としたときに，主軸回転数を選択する考え方については「旋削加工におけるびびり振動の回避方法に関する考察」に記載しています．

びびり振動対策としては，基本的には，周波数応答や剛性を調査して，周波数応答や剛性を調整するか，切削条件を変えることがなされます．
まず「質量と剛性，減衰による周波数応答への影響」には，周波数応答を決める基本要素について記載しています．

理論値ではありますが，剛性や固有振動数を予測するための道具を用意しています．
旋削工具であれば，「四角柱片持ち梁の剛性と固有振動数（計算機能あり）」が使えます．
旋削加工での工作物や，転削工具であれば，「丸棒片持ち梁の剛性と固有振動数（計算機能あり）」が使えます．
より複雑な工具であれば，「多段段付き片持ち梁の剛性」や，「段付き丸棒片持ち梁の固有振動数計算（計算機能あり）」，「任意断面を持つ段付き片持ち梁の固有振動数計算（計算機能あり）」が使えます．

特に転削加工ではツールホルダと切削工具の両方の影響が入るため計算が複雑になりがちです．
「ツールホルダの剛性比較」や「ツールホルダ剛性と工具剛性の比較」が多少は参考になるかと考えます．
エンドミルにおいては，「刃数による断面二次モーメントの異方性への影響」，「エンドミルの相当直径」，「L/Dと剛性の関係」が参考になるはずです．
複数の構造体によって形成される剛性を評価する場合には，「剛性とコンプライアンスの使い分け」や「RCSA(Receptance Coupling Substructure Analysis)による振動解析」を考慮すると便利な場面があります．

他には切削加工がそもそも安定しているのかどうかの検討が必要です．
それには基本的な考え方としては「切削抵抗と，工具と工作物の剛性」が使えます．
また，フライス加工であれば，「同時切削刃数の計算方法」と「エンドミルによる切削加工が安定する軸方向切込み深さ」が使えます．

切削加工を実施する以前の問題として，転削工具ではセッティング段階の問題として工具の振れの影響が考えられます．
この振れには「刃振れ」と「不釣り合い」が考えられます．
刃振れには「ソリッド工具と刃先交換式工具における側刃振れの違い」が役立つと考えます．
不釣り合いには「不釣り合いの物理的な理解」，「回転体の固有振動数と自動調心性」が役立つと考えます．

そもそも，対策を考えるにはどういった種類の振動が発生しているのか，を把握する必要もあります．
振動自体を測定するときには，センサの選定や設置，測定条件の設定をちゃんと検討しないと，測定対象の振動が正常に測定できないことも考えられます．
選定については，「振動（変位・速度・加速度）の測定方法一覧」や，「変位，速度および加速度の測定に関して」，「計測・信号処理システムの測定分解能と周波数帯域の考え方」があります．
設置については，「測定機の設置位置による影響」があります．
測定条件の設定については，「サンプリング周波数以上でのエイリアシング」があります．

あとは，上記した周波数応答を測定することも重要で，インパルス試験やハンマリング試験，タップテストと呼ばれるような試験を実施することになります．
それについては「モード解析関連の書籍のオススメ」に記載してある書籍を読めばわかると考えます．