JP3451800B2 - 振動切削方法 - Google Patents
振動切削方法Info
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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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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Drilling And Boring (AREA)
Description
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。
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