JP3451800B2 - 振動切削方法 - Google Patents
振動切削方法Info
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- chip
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
- B23B29/04—Tool holders for a single cutting tool
- B23B29/12—Special arrangements on tool holders
- B23B29/125—Vibratory toolholders
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turning (AREA)
- Drilling And Boring (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動切削方法に関
する。特に、二つの切削刃具の位相をずらすように改良
したものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の振動切削装置としては、切削刃物
に強制的な振動を与えて、切削抵抗を減少させ、加工精
度を向上させる等の効果を上げるもの（特公平１−９２
００１号）や切削抵抗の減少の効果と共に切屑を分断す
るもの（特公平７−２４９６５号）が知られている。そ
の適用範囲は、ドリルやミルのように、工作機械の主軸
に装着され回転して被加工物を切削するもの、旋盤、平
削り盤等のように回転する円柱状の被加工物に切削バイ
トを押し当てて切削加工するものがある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述した振動切削装置
としては、例えば、図４に示す振動切削バイトのよう
に、バイトホルダ０１にＬ字型の切込み０２を長さ方向
に入れて二股状とし、一方の二股部分にチップ０３を保
持する先端部を構成する一方、切込み０２に圧電素子０
４を挿入したものがある。 【０００４】圧電素子０４は、通電により切込み０２の
厚さ方向に振動を生じる。その振動は、バイトホルダ０
１の曲げ剛性ｋ、バイトホルダ０１の先端部分の質量ｍ
に応じて、チップ０３に伝達される。従って、圧電素子
０４に通電して振動させることにより、チップ０３を保
持するバイトホルダ０１に曲げを生じて、図中矢印で示
す方向にチップ０３が振動することとなる。 【０００５】このようにチップ０３に強制的な振動を与
えることにより、切削抵抗を減少させ、工具寿命が延び
ると共に、切屑を分断して切屑処理も容易とする。しか
し、このような振動切削バイトでは、チップ０３に強制
的な振動を与えるために、圧電素子０４又は超音波発振
器等の起振装置を必要とし、更に、この圧電素子０４等
を電気的に制御する付属機器も必要とする。 【０００６】そこで、上記起振装置を必要としない振動
切削装置が開発されている（特公平７−２４９６５
号）。その構造を振動切削バイトに応用すると、例え
ば、図５に示すものが考えられる。この振動切削バイト
は、バイトホルダ０５にＬ字型の切込み０６を長さ方向
に入れて二股状とすると共に一方の二股部分に可動子０
７を挿入し、スプリング０８で可動子０７を軸方向に押
圧したものである。そして、他方の二股部分にはチップ
０９を保持する先端部分を構成し、その先端部分の後面
凹部に可動子０７が接触するようになっている。 【０００７】従って、チップ０９に発生する切削抵抗に
より、チップ０９を保持するバイトホルダ０５が撓む一
方、可動子０７がスプリング０８で押されてバイトホル
ダ０５の先端部分と接触することにより振動する。この
振動は、スプリング０８のバネ定数ｋ1、バイトホルダ
０５の曲げ剛性ｋ2、可動子０７の質量ｍ1、バイトホル
ダ０５の先端部分の質量ｍ2に応じて、チップ０９に伝
達され、チップ０９が図中矢印で示すように振動する。 【０００８】しかし、上述した振動切削装置で、チップ
０１，０９により加工を継続して行うと、前回の加工に
おけるチップ０１，０９の軌跡と、今回のチップ０１，
０９の軌跡が一致して、チップ０１，０９の振動の周期
に相当する波形跡がワークに成形される不都合がある。
そこで、そのような波形跡が成形されないようにするに
は、例えば、図３に旋盤の場合を示すように、１周前の
チップ先端の軌跡ｐと今回のチップ先端の軌跡ｑが一致
しないようにチップの回転方向の位相を変動させれば良
い。 【０００９】ところが、このようにチップの回転方向の
位相を大きくすると、表面粗さが大きくなり、切削荷重
が大となる不具合も新たに発生する。本発明は、上記従
来技術に鑑みて成されたものであり、振動切削における
表面粗さを良好とすることのできる振動切削方法を提供
することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明は、二つの切削刃具の切削方向に沿った間隔が、振
動周期の１／２に相当する距離とし、一方の切削刃具に
より山形の周期となった部分は他方の切削刃具により谷
形の周期となるため、均一な切削加工が可能となり、表
面精度が向上する。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面に示
す実施例を参照して詳細な説明する。 【００１２】〔実施例１〕図１〜３に本発明の一実施例
を示す。本実施例は、円筒の内周削りに適用したもので
ある。同図に示すように、バイトホルダ１には、二つの
チップ２，３が取り付けられている。二つのチップ２，
３は、回転する円筒状のワーク４の内周面に沿って切削
加工する。つまり、二つのチップ２，３の切削方向は、
回転する円筒状のワーク４の内周面に沿った円周方向で
ある。 【００１３】バイトホルダ１には、図示しない圧電素子
又は超音波発振器等の起振装置を内蔵し、二つのチップ
２，３に対して強制的な振動を与え、それぞれの切削抵
抗を減少させることができる。また、このようなバイト
ホルダに代えて、チップ２，３に発生する切削抵抗を利
用して受動的に振動する振動切削バイトを用いる様にし
ても良い。ここで、二つのチップ２，３の切削方向に沿
った距離は、振動周期ａの１／２に相当する間隔に設定
されている。 【００１４】従って、各チップ２，３をワーク４の内周
面に沿って切削加工させると共に強制的な振動を与える
と、チップ２で山形の周期となった部分は、チップ３で
谷形の周期となる。そのため、本実施例では、図２中に
実線でチップ２，３の軌跡を示すように送りの距離を、
同図中に破線で示す従来の送りの距離の１／２に低減す
ることができ、その結果、表面粗さを１／２とし、チッ
プ１個当たりの切削荷重を１／２に減少することができ
る。 【００１５】このように、二つのチップ２，３を振動周
期ａの１／２に相当する距離だけずらすと、各チップ
２，３による切削の位相がずれるため、均一な切削加工
が可能となるが、必ずしも、二つのチップ２，３の間隔
は振動周期ａの１／２に限られない。即ち、二つのチッ
プ２，３の間隔が振動周期ａに相当する長さに一致しな
いようにすれば、例えば、振動周期ａの１／４、１／
６、１／８、…とすれば、相当な表面精度の向上が期待
できる。 【００１６】更に、３個以上のチップを追加する場合で
あっても、各チップ間の間隔が、振動周期ａに相当する
長さに一致しないようにすれば、十分な表面精度の向上
が期待できる。具体的な切削条件を示す。 【００１７】ワークの回転速度を８００ｒｐｍ〜１２０
０ｒｐｍ、切削速度１７０〜２５５ｍ／ｍｉｎ、切込み
深さ０．５ｍｍ、送り距離０．０５〜０．０７５ｍｍ、
振動周波数５００〜１５００Ｈｚ、振動振巾は送り方向
（送り距離）×（０．８〜２）＝０．０４〜０．１５ｍ
ｍである。現在、振動周波数８４０Ｈｚ、振動振巾０．
１１ｍｍの実績では、表面粗さが３．１３μｍを達成し
ている。尚、この条件は、図５に示す様な自励振動型の
振動切削バイトに適用し、Ｉ1，Ｉ2，Ｋ1，Ｋ2を調整し
て得られたものである。 【００１８】 【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では二つの切削刃具の切削方向に沿っ
た間隔が、振動周期の１／２に相当する距離とし、一方
の切削刃具により山形の周期となった部分は他方の切削
刃具により谷形の周期となるため、均一な切削加工が可
能となり、表面精度が向上する。
する。特に、二つの切削刃具の位相をずらすように改良
したものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の振動切削装置としては、切削刃物
に強制的な振動を与えて、切削抵抗を減少させ、加工精
度を向上させる等の効果を上げるもの（特公平１−９２
００１号）や切削抵抗の減少の効果と共に切屑を分断す
るもの（特公平７−２４９６５号）が知られている。そ
の適用範囲は、ドリルやミルのように、工作機械の主軸
に装着され回転して被加工物を切削するもの、旋盤、平
削り盤等のように回転する円柱状の被加工物に切削バイ
トを押し当てて切削加工するものがある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述した振動切削装置
としては、例えば、図４に示す振動切削バイトのよう
に、バイトホルダ０１にＬ字型の切込み０２を長さ方向
に入れて二股状とし、一方の二股部分にチップ０３を保
持する先端部を構成する一方、切込み０２に圧電素子０
４を挿入したものがある。 【０００４】圧電素子０４は、通電により切込み０２の
厚さ方向に振動を生じる。その振動は、バイトホルダ０
１の曲げ剛性ｋ、バイトホルダ０１の先端部分の質量ｍ
に応じて、チップ０３に伝達される。従って、圧電素子
０４に通電して振動させることにより、チップ０３を保
持するバイトホルダ０１に曲げを生じて、図中矢印で示
す方向にチップ０３が振動することとなる。 【０００５】このようにチップ０３に強制的な振動を与
えることにより、切削抵抗を減少させ、工具寿命が延び
ると共に、切屑を分断して切屑処理も容易とする。しか
し、このような振動切削バイトでは、チップ０３に強制
的な振動を与えるために、圧電素子０４又は超音波発振
器等の起振装置を必要とし、更に、この圧電素子０４等
を電気的に制御する付属機器も必要とする。 【０００６】そこで、上記起振装置を必要としない振動
切削装置が開発されている（特公平７−２４９６５
号）。その構造を振動切削バイトに応用すると、例え
ば、図５に示すものが考えられる。この振動切削バイト
は、バイトホルダ０５にＬ字型の切込み０６を長さ方向
に入れて二股状とすると共に一方の二股部分に可動子０
７を挿入し、スプリング０８で可動子０７を軸方向に押
圧したものである。そして、他方の二股部分にはチップ
０９を保持する先端部分を構成し、その先端部分の後面
凹部に可動子０７が接触するようになっている。 【０００７】従って、チップ０９に発生する切削抵抗に
より、チップ０９を保持するバイトホルダ０５が撓む一
方、可動子０７がスプリング０８で押されてバイトホル
ダ０５の先端部分と接触することにより振動する。この
振動は、スプリング０８のバネ定数ｋ1、バイトホルダ
０５の曲げ剛性ｋ2、可動子０７の質量ｍ1、バイトホル
ダ０５の先端部分の質量ｍ2に応じて、チップ０９に伝
達され、チップ０９が図中矢印で示すように振動する。 【０００８】しかし、上述した振動切削装置で、チップ
０１，０９により加工を継続して行うと、前回の加工に
おけるチップ０１，０９の軌跡と、今回のチップ０１，
０９の軌跡が一致して、チップ０１，０９の振動の周期
に相当する波形跡がワークに成形される不都合がある。
そこで、そのような波形跡が成形されないようにするに
は、例えば、図３に旋盤の場合を示すように、１周前の
チップ先端の軌跡ｐと今回のチップ先端の軌跡ｑが一致
しないようにチップの回転方向の位相を変動させれば良
い。 【０００９】ところが、このようにチップの回転方向の
位相を大きくすると、表面粗さが大きくなり、切削荷重
が大となる不具合も新たに発生する。本発明は、上記従
来技術に鑑みて成されたものであり、振動切削における
表面粗さを良好とすることのできる振動切削方法を提供
することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明は、二つの切削刃具の切削方向に沿った間隔が、振
動周期の１／２に相当する距離とし、一方の切削刃具に
より山形の周期となった部分は他方の切削刃具により谷
形の周期となるため、均一な切削加工が可能となり、表
面精度が向上する。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面に示
す実施例を参照して詳細な説明する。 【００１２】〔実施例１〕図１〜３に本発明の一実施例
を示す。本実施例は、円筒の内周削りに適用したもので
ある。同図に示すように、バイトホルダ１には、二つの
チップ２，３が取り付けられている。二つのチップ２，
３は、回転する円筒状のワーク４の内周面に沿って切削
加工する。つまり、二つのチップ２，３の切削方向は、
回転する円筒状のワーク４の内周面に沿った円周方向で
ある。 【００１３】バイトホルダ１には、図示しない圧電素子
又は超音波発振器等の起振装置を内蔵し、二つのチップ
２，３に対して強制的な振動を与え、それぞれの切削抵
抗を減少させることができる。また、このようなバイト
ホルダに代えて、チップ２，３に発生する切削抵抗を利
用して受動的に振動する振動切削バイトを用いる様にし
ても良い。ここで、二つのチップ２，３の切削方向に沿
った距離は、振動周期ａの１／２に相当する間隔に設定
されている。 【００１４】従って、各チップ２，３をワーク４の内周
面に沿って切削加工させると共に強制的な振動を与える
と、チップ２で山形の周期となった部分は、チップ３で
谷形の周期となる。そのため、本実施例では、図２中に
実線でチップ２，３の軌跡を示すように送りの距離を、
同図中に破線で示す従来の送りの距離の１／２に低減す
ることができ、その結果、表面粗さを１／２とし、チッ
プ１個当たりの切削荷重を１／２に減少することができ
る。 【００１５】このように、二つのチップ２，３を振動周
期ａの１／２に相当する距離だけずらすと、各チップ
２，３による切削の位相がずれるため、均一な切削加工
が可能となるが、必ずしも、二つのチップ２，３の間隔
は振動周期ａの１／２に限られない。即ち、二つのチッ
プ２，３の間隔が振動周期ａに相当する長さに一致しな
いようにすれば、例えば、振動周期ａの１／４、１／
６、１／８、…とすれば、相当な表面精度の向上が期待
できる。 【００１６】更に、３個以上のチップを追加する場合で
あっても、各チップ間の間隔が、振動周期ａに相当する
長さに一致しないようにすれば、十分な表面精度の向上
が期待できる。具体的な切削条件を示す。 【００１７】ワークの回転速度を８００ｒｐｍ〜１２０
０ｒｐｍ、切削速度１７０〜２５５ｍ／ｍｉｎ、切込み
深さ０．５ｍｍ、送り距離０．０５〜０．０７５ｍｍ、
振動周波数５００〜１５００Ｈｚ、振動振巾は送り方向
（送り距離）×（０．８〜２）＝０．０４〜０．１５ｍ
ｍである。現在、振動周波数８４０Ｈｚ、振動振巾０．
１１ｍｍの実績では、表面粗さが３．１３μｍを達成し
ている。尚、この条件は、図５に示す様な自励振動型の
振動切削バイトに適用し、Ｉ1，Ｉ2，Ｋ1，Ｋ2を調整し
て得られたものである。 【００１８】 【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では二つの切削刃具の切削方向に沿っ
た間隔が、振動周期の１／２に相当する距離とし、一方
の切削刃具により山形の周期となった部分は他方の切削
刃具により谷形の周期となるため、均一な切削加工が可
能となり、表面精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における振動切削装置の正面
図である。 【図２】本発明の一実施例における振動切削の軌跡を示
す説明図である。 【図３】従来の振動切削の軌跡を示す説明図である。 【図４】圧電素子を使用した従来の振動切削装置の正面
図である。 【図５】受動的な振動切削装置の説明図である。 【符号の説明】 １ バイトホルダ ２，３ チップ ４ ワーク
図である。 【図２】本発明の一実施例における振動切削の軌跡を示
す説明図である。 【図３】従来の振動切削の軌跡を示す説明図である。 【図４】圧電素子を使用した従来の振動切削装置の正面
図である。 【図５】受動的な振動切削装置の説明図である。 【符号の説明】 １ バイトホルダ ２，３ チップ ４ ワーク
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 二つの切削刃具の切削方向に沿った間隔
が、振動周期の１／２に相当する距離とし、一方の切削
刃具により山形の周期となった部分は他方の切削刃具に
より谷形の周期となることを特徴とする振動切削方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18400595A JP3451800B2 (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 振動切削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18400595A JP3451800B2 (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 振動切削方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0929502A JPH0929502A (ja) | 1997-02-04 |
| JP3451800B2 true JP3451800B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=16145664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18400595A Expired - Fee Related JP3451800B2 (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 振動切削方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3451800B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018181447A1 (ja) | 2017-03-29 | 2018-10-04 | シチズン時計株式会社 | 工作機械の制御装置および工作機械 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009297820A (ja) * | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Hitachi Ltd | 切削工具及びそれを備えた切削加工機械 |
| DE102009027870A1 (de) * | 2009-07-21 | 2011-01-27 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren zum Drehen eines Werkstückes und Drehwerkzeug |
| EP3213848A4 (en) * | 2014-10-28 | 2018-07-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Numerical control device |
| JP7516035B2 (ja) * | 2019-12-10 | 2024-07-16 | シチズン時計株式会社 | 加工装置、加工方法および切削工具 |
-
1995
- 1995-07-20 JP JP18400595A patent/JP3451800B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018181447A1 (ja) | 2017-03-29 | 2018-10-04 | シチズン時計株式会社 | 工作機械の制御装置および工作機械 |
| CN110475637A (zh) * | 2017-03-29 | 2019-11-19 | 西铁城时计株式会社 | 机床的控制装置以及机床 |
| KR20190134697A (ko) | 2017-03-29 | 2019-12-04 | 시티즌 도케이 가부시키가이샤 | 공작 기계의 제어 장치 및 공작 기계 |
| JPWO2018181447A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2020-02-06 | シチズン時計株式会社 | 工作機械の制御装置および工作機械 |
| CN110475637B (zh) * | 2017-03-29 | 2021-05-04 | 西铁城时计株式会社 | 机床的控制装置以及机床 |
| US11253924B2 (en) | 2017-03-29 | 2022-02-22 | Citizen Watch Co., Ltd. | Control device for machine tool and machine tool |
| JP7046919B2 (ja) | 2017-03-29 | 2022-04-04 | シチズン時計株式会社 | 工作機械の制御装置および工作機械 |
| TWI789382B (zh) * | 2017-03-29 | 2023-01-11 | 日商西鐵城時計股份有限公司 | 工具機的控制裝置以及工具機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0929502A (ja) | 1997-02-04 |
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Legal Events
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
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