JP3500434B2 - Vibration cutting method and vibration cutting device - Google Patents
Vibration cutting method and vibration cutting deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、振動切削加工方法お
よび振動切削加工装置に関し、特に、切削加工を行なう
際に、切削工具と被削材との間に、切削方向の振動と切
屑流出方向の振動とを重畳した振動を与えることによっ
て被削性を著しく向上させることが可能となる振動切削
加工方法および振動切削加工装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration cutting method and a vibration cutting apparatus, and more particularly to vibration in a cutting direction and a chip outflow direction between a cutting tool and a work material during cutting. The present invention relates to a vibration cutting method and a vibration cutting apparatus that can significantly improve machinability by applying a vibration that is superimposed on the vibration of.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、工具刃先に単振動を付加し、
振動１周期ごとに断続的な切削を行なう振動切削は知ら
れている。この振動切削については、「精密加工振動切
削」（実教出版株式会社 隅部淳一郎著）などに記載さ
れている。この文献には、振動切削における工具の振動
方向には主に次の３種類のものがあることが記されてい
る。すなわち、切削方向と同方向の主分力方向，送り分
力方向，背分力方向の３種類である。2. Description of the Related Art Conventionally, simple vibration is applied to a tool edge,
Vibration cutting is known in which intermittent cutting is performed for each cycle of vibration. This vibration cutting is described in "Precision Machining Vibration Cutting" (written by Junichiro Sumie, Jikkyo Publishing Co., Ltd.). In this document, it is noted that there are mainly the following three kinds of tool vibration directions in vibration cutting. That is, there are three types of main component force direction, feed component force direction, and back component force direction that are the same as the cutting direction.
【０００３】図１９は、上記の３種類の振動方向を併記
した切削工具２１と被削材２４とを部分的に示す斜視図
である。従来の振動切削では、図１９に示される３種類
の方向（，，）のうち１方向にのみ切削工具２１
を振動させながら切削を行なっていた。このように切削
工具２１に振動を与えながら切削を行なうことによっ
て、次のような効果を奏する。すなわち、切削工具２１
のすくい面における構成刃先の形成を効果的に阻止でき
る、切削工具２１の刃先までの切削油剤の浸透を可能に
するといった効果を奏する。それにより、通常切削の場
合よりも切削抵抗を低減することが可能となる。FIG. 19 is a perspective view partially showing the cutting tool 21 and the work material 24 in which the above-mentioned three kinds of vibration directions are also shown. In the conventional vibration cutting, the cutting tool 21 is used only in one of the three directions (,,) shown in FIG.
It was cutting while vibrating. By performing the cutting while applying the vibration to the cutting tool 21, the following effects are achieved. That is, the cutting tool 21
It is possible to effectively prevent the formation of the constituent cutting edge on the rake face and to allow the cutting fluid to penetrate to the cutting edge of the cutting tool 21. This makes it possible to reduce the cutting resistance as compared with the case of normal cutting.
【０００４】しかし、上記の３種類の振動切削のうち、
送り分力方向振動切削や背分力方向振動切削を用いるこ
とは、特別な場合以外には好ましくないと一般的に考え
られてきた。それは、この２つの手法には、次のような
決定的な欠点があったからである。まず送り分力方向振
動切削の場合について図１９を用いて説明する。送り分
力方向振動切削は、図１９に示される方向に切削工具
を振動させて行なわれる。そのため、工具刃先の鋭利化
などの利点は有するが、自己摩擦加熱作用によって切刃
の損耗が早くなるという決定的な欠点を有している。However, among the above three types of vibration cutting,
It has been generally considered that use of feed component force direction vibration cutting or back force component direction vibration cutting is not preferable except in special cases. This is because these two methods have the following decisive drawbacks. First, the case of feed component force direction vibration cutting will be described with reference to FIG. The feed component force direction vibration cutting is performed by vibrating the cutting tool in the direction shown in FIG. Therefore, although there are advantages such as sharpening of the cutting edge of the tool, there is a definite disadvantage that the wear of the cutting edge is accelerated due to the self-friction heating action.
【０００５】次に、背分力方向振動切削の場合について
図１９および図２０を用いて説明する。図２０は、背分
力方向振動切削時の切削工具の動作を示す断面図であ
る。背分力方向振動切削は、図１９に示される方向に
切削工具を振動させて行なわれる。そのため、図２０に
示されるように、切削工具２１が下方へ移動した際に、
切削工具２１の逃げ面２２が被削材２４の表面２４ｂを
圧縮変形させる。このような動作が切削工具２１の振動
ごとに繰返されることになる。そのため、仕上げ面性状
が悪くなることに加えて、切削工具２１の逃げ面２２に
多大な負担がかかり切削工具２１の刃先が欠けやすくな
るといった決定的な欠点を有している。そのため、ドリ
ルで穴あけする場合など特別な場合以外に背分力方向振
動切削を用いることは好ましくないとされてきた。Next, the case of the back component force direction vibration cutting will be described with reference to FIGS. 19 and 20. FIG. 20 is a cross-sectional view showing the operation of the cutting tool at the time of the back component force direction vibration cutting. The back component force direction vibration cutting is performed by vibrating the cutting tool in the direction shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 20, when the cutting tool 21 moves downward,
The flank 22 of the cutting tool 21 compressively deforms the surface 24b of the work material 24. Such an operation is repeated for each vibration of the cutting tool 21. Therefore, in addition to the deterioration of the finished surface properties, there is a definite disadvantage that the flank 22 of the cutting tool 21 is heavily loaded and the cutting edge of the cutting tool 21 is easily chipped. Therefore, it has been considered unfavorable to use the back force component direction vibration cutting except in special cases such as drilling.
【０００６】以上のように、送り分力方向振動切削，背
分力方向振動切削が決定的な欠点を有していたため、従
来から一般に、振動切削といえば主分力方向振動切削が
用いられてきた。この主分力方向振動切削は、図１９
に示される方向（切削方向）に切削工具２１を振動させ
て行なわれる。それにより、上記の送り分力方向振動切
削，背分力方向振動切削などにみられる欠点を有するこ
となく、上記の振動切削特有の効果が得られる。As described above, since the feed component force direction vibration cutting and the back force component direction vibration cutting have the decisive drawbacks, conventionally, the main component force direction vibration cutting is generally used as the vibration cutting. It was This main component force direction vibration cutting is shown in FIG.
It is performed by vibrating the cutting tool 21 in the direction (cutting direction) indicated by. As a result, the effect peculiar to the above-described vibration cutting can be obtained without the drawbacks found in the above-described feed component force direction vibration cutting, spine component force direction vibration cutting, and the like.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
主分力方法振動切削においても次のような問題があっ
た。主分力方向振動切削は、切削方向に切削工具を振動
させることによって断続的な切削を行なうものである。
そのため、通常切削に比べて平均切削力は減少する。し
かし、実際に切削が行なわれる実切削時の切削力は、通
常の切削の場合と大差はない。これは、工具すくい面に
おいては、通常切削の場合も上記の主分力方向振動切削
の場合も、切削時に切削工具が切屑に対して切屑の流出
を妨げる方向に力を及ぼしていたからである。そのた
め、主分力方向振動切削によっても、実切削時において
は、通常切削とあまり大差がない程度の切削力が生じて
いたのが現状であった。したがって、現在よりもさらに
加工精度を向上させ、加工ひずみを低減させるには、上
記の主分力方向振動切削でもその対応が困難になると考
えられる。However, there are the following problems also in the above-mentioned vibration cutting of the main component force method. The main component force direction vibration cutting is to perform intermittent cutting by vibrating a cutting tool in the cutting direction.
Therefore, the average cutting force is reduced as compared with normal cutting. However, the cutting force at the time of actual cutting at which actual cutting is performed is not so different from that at the time of normal cutting. This is because on the rake face of the tool, the cutting tool exerted a force on the chips in the direction in which the outflow of the chips was obstructed at the time of cutting both in the case of the normal cutting and in the case of the above main component force direction vibration cutting. Therefore, even in the main component force direction vibration cutting, a cutting force that is not so different from the normal cutting is generated at the time of actual cutting. Therefore, in order to further improve the machining accuracy and reduce the machining strain compared with the present, it is considered that the above-mentioned vibration in the main component force direction is difficult to deal with.
【０００８】この発明は上記の問題を解決するためにな
されたものである。この発明の目的は、実切削時におい
ても切削力を大幅に減少させることのできる振動切削加
工方法および振動切削加工装置を提供することにある。The present invention has been made to solve the above problems. An object of the present invention is to provide a vibration cutting method and a vibration cutting apparatus that can significantly reduce the cutting force even during actual cutting.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明に基づく振動切
削加工方法は、切削加工後に形成される仕上げ面に沿っ
て切削を行なうための被削材に対する相対的な切削工具
の移動方向でありかつ切削が進む方向を正の方向とする
切削方向と、切削が行なわれることによって生成される
切屑の流出方向でありかつ切屑が流出していく方向を正
の方向とする切屑流出方向とによって規定される平面内
で、切削時に切削工具と被削材との間に相対的に切削方
向の振動と切屑流出方向の振動とを重畳して与えること
によって、切削工具に周期的な動作を行なわせ、切削工
具の動作における１つの周期内において、切削工具が被
削材に対して相対的に切削方向の正の速度成分を有する
期間内で切屑流出方向の正の速度成分を有する期間を有
し、切削工具が被削材に対して相対的に切削方向の負の
速度成分を有する期間内で切屑および仕上げ面から離
れ、切削工具は切屑から離れた状態で仕上げ面側に移動
し、切削工具の仕上げ面から離れる方向の速度成分が切
屑の流出速度を超えるように切削工具の動作を制御し、
切屑に対して切削工具のすくい面を切屑の流出方向に滑
らせて切屑の流出方向に摩擦力を作用させることを特徴
とする。A vibration cutting method according to the present invention is a moving direction of a cutting tool relative to a work material for cutting along a finish surface formed after cutting. It is defined by a cutting direction in which the direction in which cutting proceeds is a positive direction and a chip outflow direction in which the outflow direction of chips generated by the cutting and the outflow direction of chips are in a positive direction. In the plane, the vibration of the cutting direction and the vibration of the chip outflow direction are relatively superimposed and applied between the cutting tool and the work material during cutting, thereby causing the cutting tool to perform a periodic operation. Within one cycle of the operation of the cutting tool, the cutting tool has a period having a positive velocity component in the chip outflow direction within a period having a positive velocity component in the cutting direction relative to the work material, Cutting tool A direction in which the cutting tool moves away from the chips and finishing surface within a period having a negative velocity component in the cutting direction relative to the material, the cutting tool moves to the finishing surface side away from the chips, and moves away from the finishing surface of the cutting tool. The operation of the cutting tool is controlled so that the velocity component of exceeds the flow rate of chips,
It is characterized in that the rake face of the cutting tool is slid in the chip outflow direction with respect to the chips so that a frictional force acts in the chip outflow direction.
【００１０】上記の切削工具に与えられる振動は、好ま
しくは、切削方向の第１の単振動とこの第１の単振動と
同一周期を有する切屑流出方向の第２の単振動とを、第
１の単振動に対して第２の単振動が所定の位相遅れるよ
うに重畳した楕円振動である。The vibration applied to the cutting tool preferably includes a first simple vibration in the cutting direction and a second simple vibration in the chip outflow direction having the same period as the first simple vibration. Is an elliptical vibration in which the second simple vibration is superposed so as to be delayed by a predetermined phase.
【００１１】この発明に基づく振動切削加工装置は、装
置本体の切削工具取付部に設けられたベース部と、この
ベース部に取付けられた切削工具と、ベース部と切削工
具との間に設けられ切削加工後に形成される仕上げ面に
沿って切削を行なうための被削材に対する相対的な切削
工具の移動方向である切削方向に、被削材に対して相対
的に切削工具を振動させる第１の振動手段と、ベース部
と切削工具との間に設けられ切屑流出方向に被削材に対
して相対的に切削工具を振動させる第２の振動手段と、
切削工具の仕上げ面から離れる方向の速度成分が切屑の
流出速度を超え、切屑に対して切削工具のすくい面を切
屑の流出方向に滑らせて切屑の流出方向に摩擦力を作用
させるように第１および第２の振動手段の動作制御を行
なう制御手段とを備えている。The vibration cutting apparatus according to the present invention is provided between the base portion provided on the cutting tool attachment portion of the apparatus main body, the cutting tool attached to the base portion, and the base portion and the cutting tool. First vibrating the cutting tool relative to the work material in a cutting direction which is a moving direction of the cutting tool relative to the work material for performing cutting along a finish surface formed after cutting Vibrating means, and second vibrating means provided between the base portion and the cutting tool for vibrating the cutting tool relative to the work material in the chip outflow direction.
The velocity component in the direction away from the finished surface of the cutting tool exceeds the chip outflow speed, and the rake face of the cutting tool is cut against the chips.
Sliding in the chip outflow direction and applying frictional force in the chip outflow direction
And a control means for controlling the operation of the first and second vibration means so as cause.
【００１２】[0012]
【作用】この発明に基づく振動切削加工方法によれば、
切削工具が被削材に対して相対的に切削方向の正の速度
成分を有する期間内で、切屑流出方向の正の速度成分を
有するように切削工具の動作が制御される。それによ
り、切削工具は、切削方向における正の方向に移動して
いる間（実切削時）に、切屑の流出する方向にも移動す
る。その結果、切削工具は、切屑を生成しながら仕上げ
面から離れる方向に移動することとなる。このとき、切
削工具のすくい面は、切屑に対して、従来例とは逆方向
である切屑の流出方向に切屑を引っ張り出すような力
（摩擦力）を及ぼすこととなる。それにより、実切削時
に、切屑力を従来例よりも飛躍的に低減させることが可
能となる。According to the vibration cutting method according to the present invention,
The operation of the cutting tool is controlled so as to have a positive velocity component in the chip outflow direction within a period in which the cutting tool has a positive velocity component in the cutting direction relative to the work material. As a result, the cutting tool also moves in the chip outflow direction while moving in the positive direction of the cutting direction (during actual cutting). As a result, the cutting tool moves in a direction away from the finish surface while generating chips. At this time, the rake face of the cutting tool exerts a force (frictional force) on the chips so that the chips are pulled out in the chip outflow direction which is the opposite direction to the conventional example. This makes it possible to dramatically reduce the chip force during actual cutting as compared with the conventional example.
【００１３】上記のような動作を行なった後、切削工具
は、被削材に対して相対的に切削方向の負の速度成分を
有する期間内で切屑および仕上げ面から離れる。その
後、切削工具は、切屑から離れた状態で仕上げ面側に移
動するように制御される。それにより、切削工具は、上
記のように切屑に対してその流出方向に引っ張り出すよ
うな力を及ぼした後に、切屑から一旦離れ、その状態で
仕上げ面に向かって移動することとなる。そのため、切
削工具が仕上げ面に向かって移動したとしても、切削工
具が切屑に対してその流出を妨げる方向に力を及ぼすこ
とはない。After performing the above-described operation, the cutting tool separates from the chips and the finished surface within a period having a negative velocity component in the cutting direction relative to the work material. After that, the cutting tool is controlled so as to move to the finishing surface side while being separated from the chips. As a result, the cutting tool, after exerting a force pulling the chips in the outflow direction as described above, once separates from the chips and moves in that state toward the finished surface. Therefore, even if the cutting tool moves toward the finished surface, the cutting tool does not exert a force on the chips in a direction that prevents the chips from flowing out.
【００１４】この発明に基づく振動切削加工装置は、第
１および第２の振動手段と制御手段とを備えている。こ
の制御手段で第１および第２の振動手段の動作を制御す
ることによって、切削工具に、切削方向と切屑流出方向
とによって規定される平面内での上記のような周期的な
動作を行なわせることが可能となる。The vibration cutting machine according to the present invention comprises first and second vibrating means and a control means. By controlling the operations of the first and second vibrating means by the control means, the cutting tool is caused to perform the above-described periodic operation in the plane defined by the cutting direction and the chip outflow direction. It becomes possible.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、この発明に基づく実施例について、図
１〜図１８を用いて説明する。図１は、この発明に基づ
く一実施例における二次元振動切削加工装置の主要部を
示す構成図である。まずこの図１を用いて、この発明に
基づく一実施例における振動切削加工装置について説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of a two-dimensional vibration cutting apparatus according to an embodiment of the present invention. First, with reference to FIG. 1, a vibration cutting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
【００１６】図１を参照して、この発明に基づく振動切
削加工装置は、切削工具１が設置されるベース部５と、
被削材送り機構７と、第１および第２のアクチュエータ
２，３と、この第１および第２のアクチュエータ２，３
の動作制御を行なう動作制御手段８とを備えている。ベ
ース部５の所定位置には、第１および第２のアクチュエ
ータ２，３を介して切削工具１が取付けられる。第１お
よび第２のアクチュエータ２，３の一例としては、ＰＺ
Ｔなどの圧電素子を挙げることができる。図１に示され
る態様においては、第１のアクチュエータ２が切屑流出
方向（背分力方向）に振動し、第２のアクチュエータ３
が切削方向に振動する。そして、動作制御手段８によっ
て、この第１および第２のアクチュエータ２，３の動作
を制御することによって、切削工具１を、背分力方向と
切削方向とによって規定される平面内で周期的に振動さ
せることが可能となる。一方、被削材４は、被削材送り
機構７に保持された状態で送り方向に移動する。以上の
構成を有することによって、切削時に、切削工具１を、
切削方向と背分力方向とによって規定される平面内で、
背分力方向と切削力方向との双方の速度成分を有するよ
うな周期的な動作を行なわせることが可能となる。な
お、この際に、切削工具１に付加される振動の切削方向
の最大振動速度を被削材の送り速度より大きく設定し、
断続的な切削を行なうようにする。また、上記の場合
は、切削工具１のすくい角が０°であることを前提とし
ている。そのため、切屑流出方向と背分力方向とが一致
している。しかし、切削工具１は、第１のアクチュエー
タ２によって、切屑流出方向の振動が付加されればよ
い。Referring to FIG. 1, a vibration cutting apparatus according to the present invention includes a base portion 5 on which a cutting tool 1 is installed,
Work material feeding mechanism 7, first and second actuators 2 and 3, and first and second actuators 2 and 3
And an operation control means 8 for controlling the operation of. The cutting tool 1 is attached to a predetermined position of the base portion 5 via the first and second actuators 2 and 3. An example of the first and second actuators 2 and 3 is PZ.
A piezoelectric element such as T can be used. In the mode shown in FIG. 1, the first actuator 2 vibrates in the chip outflow direction (back force direction), and the second actuator 3
Vibrates in the cutting direction. Then, by controlling the operations of the first and second actuators 2 and 3 by the operation control means 8, the cutting tool 1 is periodically moved within a plane defined by the back force direction and the cutting direction. It becomes possible to vibrate. On the other hand, the work material 4 moves in the feeding direction while being held by the work material feeding mechanism 7. By having the above configuration, the cutting tool 1 can be
Within the plane defined by the cutting direction and the back force direction,
It is possible to perform a periodic operation having velocity components in both the back force direction and the cutting force direction. At this time, the maximum vibration speed of the vibration applied to the cutting tool 1 in the cutting direction is set to be higher than the feed speed of the work material,
Try to make intermittent cuts. In the above case, it is premised that the rake angle of the cutting tool 1 is 0 °. Therefore, the chip outflow direction and the back force direction match. However, the cutting tool 1 may be applied with vibration in the chip outflow direction by the first actuator 2.
【００１７】次に、この発明に基づく振動切削加工方法
について説明する。図２は、この発明に基づく振動切削
加工方法の一実施例として、二次元切削時に切削工具１
に楕円振動を付加した場合の加工原理を示す模式図であ
る。以下、この図２を用いて、切削時に切削工具１に楕
円振動を付加した場合の振動切削加工方法の原理につい
て説明する。Next, a vibration cutting method according to the present invention will be described. FIG. 2 shows a cutting tool 1 for two-dimensional cutting as an example of the vibration cutting method according to the present invention.
It is a schematic diagram which shows the processing principle at the time of adding elliptical vibration to. The principle of the vibration cutting method when elliptical vibration is applied to the cutting tool 1 during cutting will be described below with reference to FIG.
【００１８】図２を参照して、切削時には、切削工具１
に楕円振動の軌跡１３に従った周期的な動作を行なわせ
ながら切削を行なう。それにより、切削工具１は、主切
削力方向（切削方向）（ＦH ）の速度成分と、切屑流出
方向（背分力方向）（ＦV ）の速度成分との双方を有す
る動作を行なうこととなる。このとき、被削材４は、送
り方向にＶ４の速度で移動する。それにより、切屑４ａ
が生成される。切削工具１は背分力方向の速度成分を有
しているため、切屑４ａを、図２に示されるように、そ
の流出方向に所定速度（Ｖ４ａ）で引っ張る方向に力を
及ぼすことになる。すなわち、切屑４ａ生成時に、切削
工具１のすくい面１０が切屑４ａに対して上向き（被削
材４から離れる方向）に滑るという従来の切削方法とは
逆の方向に切屑４ａに対して滑る現象が生じる期間が存
在することになる。それにより、切削工具１のすべり面
１０と切屑４ａとの間で摩擦力が作用する方向を、従来
の切削方法に対して逆転させることが可能となる。その
結果、見かけ上優れた潤滑効果が得られ、被削材の被削
性を飛躍的に向上させることが可能となる。以上のよう
に切屑４ａをその流出方向に導きながら切削を行なった
後は、切削工具１は切屑４ａから離れた状態で再び被削
材４に近づく方向に移動する。このような動作が繰返さ
れることになる。Referring to FIG. 2, the cutting tool 1 is used for cutting.
The cutting is performed while causing the to perform a periodic operation according to the locus 13 of the elliptical vibration. As a result, the cutting tool 1 performs an operation having both a velocity component in the main cutting force direction (cutting direction) (F H ) and a velocity component in the chip outflow direction (back force direction) (F V ). Becomes At this time, the work material 4 moves in the feeding direction at a speed of V4. Thereby, the chips 4a
Is generated. Since the cutting tool 1 has a velocity component in the back force direction, a force is exerted in the pulling direction of the chips 4a at a predetermined velocity (V4a) in the outflow direction thereof, as shown in FIG. That is, when the chips 4a are generated, the rake face 10 of the cutting tool 1 slides on the chips 4a in the direction opposite to the conventional cutting method in which the rake face 10 slides upward (away from the workpiece 4) with respect to the chips 4a. There will be a period when. As a result, the direction in which the frictional force acts between the slip surface 10 of the cutting tool 1 and the chips 4a can be reversed with respect to the conventional cutting method. As a result, an apparently excellent lubricating effect can be obtained, and the machinability of the work material can be dramatically improved. After performing cutting while guiding the chips 4a in the outflow direction as described above, the cutting tool 1 moves toward the work piece 4 again while being separated from the chips 4a. Such an operation is repeated.
【００１９】次に、図３〜図６を用いて、切削工具１に
付加される振動についてより詳しく説明する。図３は、
切削工具１が、切削方向ＦH と背分力方向ＦV とによっ
て規定される平面１４内で楕円振動を行なっている様子
を模式的に示す図である。図４は、図１における切削工
具１近傍の部分拡大図である。図５（ａ），（ｂ）は、
第１および第２のアクチュエータ２，３によって切削工
具１に付加される単振動の波形を示す図である。図６
は、切削工具１の楕円振動の軌跡を示す図である。Next, the vibration applied to the cutting tool 1 will be described in more detail with reference to FIGS. Figure 3
Cutting tool 1 is a diagram schematically showing a state in which performing elliptical vibration in the plane 14 defined by the cutting direction F H and the back component force direction F V. FIG. 4 is a partially enlarged view of the vicinity of the cutting tool 1 in FIG. 5 (a) and 5 (b),
It is a figure which shows the waveform of the simple vibration added to the cutting tool 1 by the 1st and 2nd actuators 2 and 3. FIG. Figure 6
FIG. 3 is a diagram showing a locus of elliptical vibration of the cutting tool 1.
【００２０】まず図３を参照して、切削工具１に、第１
および第２のアクチュエータ２，３によって背分力方向
ＦV および切削方向ＦH の振動を付加することによっ
て、この背分力方向ＦV と切削方向ＦH とによって規定
される平面１４内で、楕円振動の軌跡１３に従った周期
的な動作を行なわせることが可能となる。それにより、
上述したような効果を有する切削を行なうことが可能と
なる。First, referring to FIG. 3, the cutting tool 1
And by applying vibrations in the back force component F V and the cutting direction F H by the second actuators 2 and 3, in the plane 14 defined by the back component force direction F V and the cutting direction F H , It becomes possible to perform a periodic operation according to the locus 13 of the elliptical vibration. Thereby,
It becomes possible to perform cutting having the effects as described above.
【００２１】次に、図４および図５を用いて、切削工具
１に上記の楕円軌道の軌跡１３に従った動作を行なわせ
るために、切削工具１に付加されるべき振動の一例につ
いて説明する。なお、図５（ａ）には、第１のアクチュ
エータ２によって切削工具１に与えられる切屑流出方向
（背分力方向）ＦV の振動波形が示されている。また、
図５（ｂ）には、第２のアクチュエータ３によって切削
工具１に付加される切削方向ＦH の振動波形が示されて
いる。なお、図５に示される態様においては、第２のア
クチュエータ３によって切削工具１に与えられる振動
が、第１のアクチュエータ２によって切削工具１に与え
られる振動の位相よりもπ／２だけずらせるように制御
する。それにより、図６において実線で示される楕円軌
道の軌跡９に従った動作を、切削工具１に行なわせるこ
とが可能となる。また、第１および第２のアクチュエー
タ２，３によって切削工具１に付加される振動の位相な
どを適切に調整することによって、図６において点線で
示される楕円軌道の軌跡１１に従った動作を切削工具１
に行なわせることも可能である。Next, referring to FIGS. 4 and 5, an example of vibration to be applied to the cutting tool 1 in order to cause the cutting tool 1 to perform the operation according to the locus 13 of the elliptical orbit will be described. . Note that FIG. 5A shows a vibration waveform in the chip outflow direction (back force direction) F V given to the cutting tool 1 by the first actuator 2. Also,
FIG. 5B shows a vibration waveform in the cutting direction F H applied to the cutting tool 1 by the second actuator 3. In the embodiment shown in FIG. 5, the vibration applied to the cutting tool 1 by the second actuator 3 is shifted by π / 2 from the phase of the vibration applied to the cutting tool 1 by the first actuator 2. To control. As a result, the cutting tool 1 can be caused to perform the operation according to the locus 9 of the elliptical orbit shown by the solid line in FIG. Further, by appropriately adjusting the phase of the vibration applied to the cutting tool 1 by the first and second actuators 2 and 3, the operation according to the locus 11 of the elliptical trajectory shown by the dotted line in FIG. 6 is cut. Tool 1
It is also possible to let them do it.
【００２２】次に、図６〜図１２を用いて、上記のよう
な楕円軌道の軌跡９に従った動作を切削工具１に行なわ
せた場合の切削工具１の動作についてより詳しく説明し
ていく。図７〜図１２は、切削工具１に上記のような楕
円振動の軌跡に従った動作を行なわせて切削を行なって
いる状態を段階的に示す模式図である。Next, the operation of the cutting tool 1 when the cutting tool 1 is caused to perform the operation according to the locus 9 of the elliptical orbit as described above will be described in more detail with reference to FIGS. 6 to 12. . 7 to 12 are schematic diagrams showing stepwise a state in which the cutting tool 1 is caused to perform the operation according to the locus of the elliptical vibration as described above to perform the cutting.
【００２３】まず図６を参照して、切削工具１に、楕円
軌道の軌跡９に従った動作を行なわせた場合には、Ａ点
において実際の切削動作が開始される。そして、Ｂ点を
経てＣ点に至る間に切込み方向の工具位置を変化させな
がら切削が行なわれる。このとき、常に逃げ角が正の値
を有するようにする。そして、Ｃ点に至った時点で、切
削工具１のすくい面が、切屑４ａに対してその流出方向
に力を及ぼすことになる。これは、切削工具１の被削材
４から離れる方向（背分力方向ＦV ）の速度成分が切屑
の流出速度を越え、切削工具１のすくい面が、切屑４ａ
に対して、その切屑の流出方向に滑るからである。この
動作によって、切削工具１のすくい面と切屑４ａとの摩
擦力が、切屑４ａをその流出方向に引っ張るように作用
することになる。このようにして切屑４ａをその流出方
向に引っ張るようにして切削を行なった後、Ｄ点におい
て、切削工具１は切屑４ａから一旦離れる。そして、切
削工具１は、軌道９に従って移動し、再びＡ点に戻って
くる。このような動作が、切削時にくり返されることに
なる。First, referring to FIG. 6, when the cutting tool 1 is caused to perform an operation in accordance with the locus 9 of the elliptical orbit, the actual cutting operation is started at the point A. Then, cutting is performed while changing the tool position in the cutting direction from point B to point C. At this time, the clearance angle always has a positive value. Then, when the point C is reached, the rake face of the cutting tool 1 exerts a force on the chip 4a in the outflow direction. This is because the speed component of the cutting tool 1 in the direction away from the work material 4 (back force direction F V ) exceeds the outflow speed of the chips, and the rake face of the cutting tool 1 becomes the chips 4a.
On the other hand, the chips slip in the outflow direction. By this operation, the frictional force between the rake face of the cutting tool 1 and the chips 4a acts so as to pull the chips 4a in the outflow direction. In this way, after cutting the chips 4a by pulling them in the outflow direction, the cutting tool 1 temporarily separates from the chips 4a at point D. Then, the cutting tool 1 moves along the trajectory 9 and returns to the point A again. Such an operation is repeated during cutting.
【００２４】次に、図７〜図１１を用いて、以上説明し
た切削工具１の動作についてさらに具体的に説明する。
まず図７を参照して、切削工具１は、切屑４ａから離れ
た状態で被削材４に向かって移動し、切削工具１の刃先
が被削材４の仕上げ面におけるＡの位置に到達する。次
に、図８を参照して、切削工具１を、図中の矢印に従っ
て移動させることによって切削を行なう。このとき、切
削工具１の刃先がＡ点からＢ点を経てＣ点へ移動する間
に切り込み方向の工具位置は、徐々に変化する。その際
に、常に逃げ角が正の値を有するように切削条件等を設
定する。次に、図９を参照して、切削工具１は、図中の
矢印に従って、仕上げ面から離れる方向に移動する。こ
のときに、切削工具１のすくい面１０から、切屑４ａ
は、その流出方向に引っ張られる方向に摩擦力を受け
る。それにより、従来の方法に比べて飛躍的に切削力を
減少させることが可能となる。そして、切削工具１の刃
先が、図９に示されるように、Ｄ点に到達するまで、切
削工具１は上方（仕上げ面から離れる方向）に移動す
る。次に図１０を参照して、切削工具１は、上記のよう
に切屑４ａをその流出方向に導くような力を及ぼした後
は、切削工具１は、図中の矢印に従って切屑４ａから離
れる方向に移動する。それにより、切削工具１は切屑４
ａから一旦離れることになる。その後、図１１に示され
るように、切削工具１は、切屑４ａから離れた状態で再
び被削材４に向かって移動する。このとき、切削工具１
は、切屑４ａの流出方向とは反対方向に移動するが、切
屑４ａと切削工具１とは離れているため、切削工具１は
切屑４ａに対してその流出を妨げる方向に力を及ぼすこ
とはない。その結果、切削抵抗は増加しない。以上のよ
うな動作が繰返されることによって切削が順次行なわれ
ることになる。Next, the operation of the cutting tool 1 described above will be described more specifically with reference to FIGS.
First, with reference to FIG. 7, the cutting tool 1 moves toward the work material 4 while being separated from the chips 4 a, and the cutting edge of the cutting tool 1 reaches the position A on the finished surface of the work material 4. . Next, referring to FIG. 8, the cutting tool 1 is moved according to the arrow in the drawing to perform cutting. At this time, the tool position in the cutting direction gradually changes while the cutting edge of the cutting tool 1 moves from point A to point B to point C. At that time, the cutting conditions and the like are set so that the clearance angle always has a positive value. Next, with reference to FIG. 9, the cutting tool 1 moves in a direction away from the finishing surface according to the arrow in the drawing. At this time, from the rake face 10 of the cutting tool 1 to the chips 4a
Receives a frictional force in the direction of being pulled in the outflow direction. Thereby, it becomes possible to dramatically reduce the cutting force as compared with the conventional method. Then, as shown in FIG. 9, the cutting tool 1 moves upward (away from the finishing surface) until the cutting edge of the cutting tool 1 reaches point D. Next, with reference to FIG. 10, after the cutting tool 1 exerts a force that guides the chips 4a in the outflow direction as described above, the cutting tool 1 follows the arrow in the drawing to move away from the chips 4a. Move to. As a result, the cutting tool 1 has chips 4
It will be separated from a once. After that, as shown in FIG. 11, the cutting tool 1 moves again toward the work material 4 while being separated from the chips 4a. At this time, the cutting tool 1
Moves in a direction opposite to the outflow direction of the chips 4a, but since the chips 4a and the cutting tool 1 are separated from each other, the cutting tool 1 does not exert a force on the chips 4a in a direction that prevents the outflow. . As a result, the cutting resistance does not increase. The cutting is sequentially performed by repeating the above operation.
【００２５】上記のような本発明の思想に基づいて、発
明者は、次のような条件で実際に切削実験を行なった。
その実験結果について図１４〜図１６を用いて、以下に
説明することとする。まず切削工具としては、すくい角
０°，逃げ角７°の単結晶ダイヤモンド平バイトを用い
た。そして被削材には切削方向長さ５ｍｍ，幅約０．２
５ｍｍの無酸素銅を用いた。切込みは５μｍ，切削速度
は約１３０μｍ／ｍｉｎとした。楕円振動切削，および
従来の振動切削を行なう場合の切削工具の振動は、それ
ぞれ直径約５μｍの円振動，両振幅が約５μｍの主に切
削方向の単振動とした。周波数はいずれも約１．２Ｈｚ
である。Based on the idea of the present invention as described above, the inventor actually conducted a cutting experiment under the following conditions.
The experimental results will be described below with reference to FIGS. 14 to 16. First, as the cutting tool, a single crystal diamond flat cutting tool having a rake angle of 0 ° and a clearance angle of 7 ° was used. The work piece has a length of 5 mm and a width of 0.2
5 mm oxygen-free copper was used. The cutting depth was 5 μm and the cutting speed was about 130 μm / min. The vibration of the cutting tool in the case of performing the elliptical vibration cutting and the conventional vibration cutting was a circular vibration with a diameter of about 5 μm and a single vibration mainly in the cutting direction with both amplitudes of about 5 μm. Frequency is about 1.2Hz
Is.
【００２６】図１４は、本手法による切削後の仕上げ面
の断面曲線を示す図である。図１５（ａ）は通常切削を
行なった後の被削材４と切屑４ａを示す図である。図１
５（ｂ）は従来の振動切削を行なった場合の被削材４と
切屑４ａとを示す図である。図１５（ｃ）は本発明に従
う楕円振動切削を行なった場合の切屑４ａと被削材４と
を示す図である。図１６（ａ）は、通常切削を行なった
場合の主切削力（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｆｏｒｃｅ）
と、背分力（Ｔｈｒｕｓｔ ｆｏｒｃｅ）とを示す図で
ある。図１６（ｂ）（ｃ）は、それぞれ従来の振動切
削，楕円振動切削を行なった場合の主切削力および背分
力を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a sectional curve of a finished surface after cutting by this method. FIG. 15A is a diagram showing the work material 4 and the chips 4a after the normal cutting. Figure 1
5B is a diagram showing the work material 4 and the chips 4a when the conventional vibration cutting is performed. FIG. 15C is a view showing the chips 4a and the work material 4 when the elliptical vibration cutting according to the present invention is performed. FIG. 16A shows a main cutting force (Principal force) when normal cutting is performed.
It is a figure which shows and a back force (Thrust force). 16 (b) and 16 (c) are diagrams showing the main cutting force and the back force component when the conventional vibration cutting and elliptical vibration cutting are performed, respectively.
【００２７】まず図１４を参照して、上記の条件で楕円
振動切削を行なうことによって、仕上げ面の表面形状は
波型形状となる。しかし、仕上げ面の高低差は、図１４
に示されるように、約０．１μｍ程度と小さく抑えられ
ている。First, referring to FIG. 14, by performing elliptical vibration cutting under the above conditions, the surface shape of the finished surface becomes a corrugated shape. However, the difference in height of the finished surface is
As shown in (1), it is suppressed to about 0.1 μm.
【００２８】次に図１５（ａ）〜（ｃ）を参照して、楕
円振動切削を行なった場合に、通常切削あるいは従来の
振動切削の場合と比べて切屑が長くかつ薄く形成されて
いるのがわかる。より具体的には、切屑４ａの厚さは、
通常切削や従来の振動切削の場合と比較して約６分の１
程度になる。それにより、切削抵抗を大幅に減少させる
ことが可能となる。Next, referring to FIGS. 15A to 15C, when the elliptical vibration cutting is performed, the chips are formed longer and thinner than in the case of the normal cutting or the conventional vibration cutting. I understand. More specifically, the thickness of the chips 4a is
Approximately 1/6 compared to the case of normal cutting and conventional vibration cutting
It will be about. Thereby, the cutting resistance can be significantly reduced.
【００２９】次に、図１６（ａ）〜（ｃ）を参照して、
楕円振動切削によれば、切削工具１のすくい面が切屑４
ａに対して上向き（切屑４ａの流出方向）に滑るため、
背分力がマイナスの値を有する期間が存在する。そのた
め、平均背分力がほぼ０の値となる。それにより、見か
け上の潤滑効果は向上する。このような見かけ上の潤滑
効果の向上によって、平均主分力のみならず実切削時の
主分力も通常切削あるいは従来の振動切削に比べて数分
の１程度に減少している。Next, referring to FIGS. 16 (a) to 16 (c),
According to the elliptical vibration cutting, the rake face of the cutting tool 1 has chips 4
Since it slides upward with respect to a (the direction in which the chips 4a flow out),
There are periods when the back force has a negative value. Therefore, the average back force becomes a value of almost zero. As a result, the apparent lubrication effect is improved. Due to such an apparent improvement in lubrication effect, not only the average principal component force but also the principal component force at the time of actual cutting are reduced to a fraction of those of normal cutting or conventional vibration cutting.
【００３０】次に、図１２および図１３を用いて、切削
工具１に付加する振動の変形例について説明する。図１
２は、この変形例における切削工具１の軌跡を示す図で
ある。図１３（ａ）は、切削工具に付加される背分力方
向の振動波形を示す図である。図１３（ｂ）は、切削工
具に付加される主切削力方向（切削方向）の振動波形を
示す図である。Next, a modification of the vibration applied to the cutting tool 1 will be described with reference to FIGS. 12 and 13. Figure 1
FIG. 2 is a diagram showing a locus of the cutting tool 1 in this modification. FIG. 13A is a diagram showing a vibration waveform in the back force component direction applied to the cutting tool. FIG. 13B is a diagram showing a vibration waveform in the main cutting force direction (cutting direction) applied to the cutting tool.
【００３１】上記の図１３（ａ），（ｂ）に示される波
形の振動を切削工具１に付加することによって、切削工
具１は図１２に示される軌跡に従った周期的な動作を行
なうことになる。図１２を参照して、本変形例において
は、切削工具１の軌跡においてＡ１点において切削が開
始される。そして、Ｃ１点において被削材から離れる方
向に切削工具１は移動し、Ｄ１点において切屑４ａと切
削工具１とが離れる方向に切削工具１が移動する。そし
て切削工具１が切屑４ａと離れた状態で再び被削材側に
切削工具１は移動する。このような動作が繰返されるこ
とになる。By adding the vibrations of the waveforms shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b) to the cutting tool 1, the cutting tool 1 can perform a periodic operation according to the locus shown in FIG. become. With reference to FIG. 12, in the present modification, cutting is started at point A1 in the locus of cutting tool 1. Then, the cutting tool 1 moves in the direction away from the work material at the point C1, and the cutting tool 1 moves in the direction away from the chips 4a and the cutting tool 1 at the point D1. Then, the cutting tool 1 moves again to the work material side in a state where the cutting tool 1 is separated from the chips 4a. Such an operation is repeated.
【００３２】したがって、上記の楕円振動切削の場合と
同様に、切屑４ａをその流出方向に引っ張るような形で
切削を行ない、かつ切屑４ａの流出を妨げる方向に力を
及ぼすことなく再び仕上げ面側に切削工具１は移動する
といった動作を行なうことになる。そのため、本変形例
によっても上記の楕円振動切削の場合とほぼ同様の効果
を得られる。また、本変形例によれば、上記の楕円振動
切削の場合と違って、仕上げ面の表面はほぼ平坦なもの
とすることが可能となる。Therefore, as in the case of the above elliptical vibration cutting, the cutting is carried out in such a manner that the chips 4a are pulled in the outflow direction thereof, and the cutting surface 4a is again subjected to no force in the direction of preventing the outflow of the chips 4a. Then, the cutting tool 1 is moved. Therefore, according to this modification, the same effect as in the case of the above elliptical vibration cutting can be obtained. Further, according to this modification, unlike the case of the above elliptical vibration cutting, the surface of the finished surface can be made substantially flat.
【００３３】以上の各実施例においては、本発明を２次
元切削に適用した場合について説明した。しかし、本発
明は３次元切削においても適用可能である。そのことに
ついて図１７および図１８を用いて説明する。図１７
は、本発明の思想を旋削加工に適用した場合の一例を示
す斜視図である。図１８は、本発明の思想をフライス切
削加工に適用した場合の一例を示す部分平面図である。In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to two-dimensional cutting has been described. However, the present invention can also be applied to three-dimensional cutting. This will be described with reference to FIGS. 17 and 18. FIG. 17
FIG. 6 is a perspective view showing an example of a case where the idea of the present invention is applied to turning. FIG. 18 is a partial plan view showing an example in which the idea of the present invention is applied to milling.
【００３４】図１７および図１８を参照して、本発明を
旋削加工あるいはフライス切削加工に適用した場合にお
いても、主切削力方向（切削方向）ＦH と、切屑流出方
向Ｆ V とによって規定される平面内で、切削方向ＦH と
切屑流出方向ＦV との双方の速度成分を有するような動
作を行なわせることによって、切削抵抗を低減させるこ
とは可能となる。なお、図１８においては、図中ＦH で
示される方向を切削方向としている。The present invention will be described with reference to FIGS.
When applied to turning or milling
Even if the main cutting force direction (cutting direction) FHAnd how chips flow out
F VCutting direction F within the plane defined byHWhen
Chip outflow direction FVMotion with both velocity components of
To reduce cutting resistance by
And will be possible. In FIG. 18, F in the figureHso
The direction shown is the cutting direction.
【００３５】なお、上記の実施例においては、切削工具
１を振動させるアクチュエータは、２つ設けられてい
た。しかし、アクチュエータの数や種類はこれに限ら
ず、切削工具１と被削材４との間に相対的に本発明の特
徴的な振動を付加し得るものであればよい。また、切削
工具１の動作としては、切削方向と切屑流出方向の２方
向に同時に振動を与えることによって、切屑生成時に切
削工具１が主に切屑流出方向の速度成分を有する運動で
あれば、上記の各実施例に示された動作以外の動作を行
なうものであってもよい。また、上記の各実施例におい
ては、切削工具を振動させる場合について説明したが、
被削材を振動させてもよい。In the above embodiment, two actuators for vibrating the cutting tool 1 were provided. However, the number and types of actuators are not limited to these, and any actuator that can relatively add the characteristic vibration of the present invention between the cutting tool 1 and the workpiece 4 may be used. Further, as the operation of the cutting tool 1, if the cutting tool 1 is a motion mainly having a velocity component in the chip outflow direction at the time of chip generation, by vibrating simultaneously in two directions of the cutting direction and the chip outflow direction, Operations other than those shown in the respective embodiments may be performed. Further, in each of the above embodiments, the case where the cutting tool is vibrated has been described,
The work material may be vibrated.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、切削工具の動作における一つの周期内で切削工具が
被削材に対して相対的に切削方向の正の速度成分を有す
る範囲内で切屑流出方向の正の速度成分を有する期間を
有するように切削工具の動作が制御される。それによ
り、切削工具のすくい面と切屑との間の摩擦力の方向が
従来と逆転する期間を生み出すことが可能となる。すな
わち、従来の切削加工方法ではすくい面上での摩擦力が
切屑の流出を妨げるように働いていたのに対し、本発明
によればすくい面上での摩擦力は切屑を流出方向に引っ
張る方向に働くことになる。そのため、従来の切削方法
に比べて、見かけ上の優れた潤滑効果を得ることが可能
となる。それにより、切屑厚さの減少、切削抵抗の減
少、加工精度向上、加工歪み低下など様々な優れた効果
を奏することとなる。As described above, according to the present invention, the cutting tool has a positive velocity component in the cutting direction relative to the work material within one cycle in the operation of the cutting tool. The operation of the cutting tool is controlled so as to have a period having a positive velocity component in the chip outflow direction. This makes it possible to create a period in which the direction of the frictional force between the rake face of the cutting tool and the chips is reversed from the conventional one. That is, in the conventional cutting method, the frictional force on the rake face worked so as to prevent the outflow of chips, whereas according to the present invention, the frictional force on the rake face is the direction of pulling the chips in the outflow direction. Will be working. Therefore, it is possible to obtain an apparently excellent lubricating effect as compared with the conventional cutting method. As a result, various excellent effects such as reduction of chip thickness, reduction of cutting resistance, improvement of machining accuracy, reduction of machining strain can be achieved.
【図１】本発明に基づく振動切削加工装置の概略構成を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vibration cutting device according to the present invention.
【図２】本発明に従う楕円振動を切削工具に付加した場
合の切削原理を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a cutting principle when elliptical vibration according to the present invention is applied to a cutting tool.
【図３】本発明に従った切削工具の動作の軌跡の一例を
示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the trajectory of the operation of the cutting tool according to the present invention.
【図４】図１における切削工具近傍を拡大した図であ
る。FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the cutting tool in FIG.
【図５】（ａ）は切削工具に付加される切屑流出方向の
振動波形を示す図である。（ｂ）は切削工具に付加され
る主切削力方向（切削方向）の振動波形を示す図であ
る。FIG. 5A is a diagram showing a vibration waveform in the chip outflow direction added to the cutting tool. (B) is a figure showing a vibration waveform of a main cutting force direction (cutting direction) added to a cutting tool.
【図６】本発明に従う楕円振動が付加された切削工具の
動作の軌跡を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a locus of motion of the cutting tool to which elliptical vibration is added according to the present invention.
【図７】本発明に従う楕円振動切削の第１工程を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing a first step of elliptical vibration cutting according to the present invention.
【図８】本発明に従う楕円振動切削の第２工程を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing a second step of elliptical vibration cutting according to the present invention.
【図９】本発明に従う楕円振動切削の第３工程を示す図
である。FIG. 9 is a diagram showing a third step of elliptical vibration cutting according to the present invention.
【図１０】本発明に従う楕円振動切削の第４工程を示す
図である。FIG. 10 is a diagram showing a fourth step of elliptical vibration cutting according to the present invention.
【図１１】本発明に従う楕円振動切削の第５工程を示す
図である。FIG. 11 is a diagram showing a fifth step of elliptical vibration cutting according to the present invention.
【図１２】本発明に従う切削工具の動作の軌跡の変形例
を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a modified example of the locus of motion of the cutting tool according to the present invention.
【図１３】（ａ）は図１２に示される動作を切削工具に
行なわせるために、切削工具に付加される切屑流出方向
の振動波形を示す図である。（ｂ）は図１２に示される
動作を切削工具に行なわせるために、切削工具に付加さ
れる主切削力方向（切削方向）の振動波形を示す図であ
る。FIG. 13A is a diagram showing a vibration waveform in the chip outflow direction added to the cutting tool in order to cause the cutting tool to perform the operation shown in FIG. 12; FIG. 13B is a diagram showing a vibration waveform in a main cutting force direction (cutting direction) applied to the cutting tool to cause the cutting tool to perform the operation shown in FIG. 12.
【図１４】本発明に従って加工された被削材の仕上げ面
の断面曲線を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a sectional curve of a finished surface of a work material processed according to the present invention.
【図１５】（ａ）は通常切削によって形成された切屑形
状を示す図である。（ｂ）は従来の振動切削によって形
成された切屑形状を示す図である。（ｃ）は本発明に従
った楕円振動切削によって形成された切屑形状を示す図
である。FIG. 15A is a view showing a chip shape formed by normal cutting. (B) is a figure which shows the chip shape formed by the conventional vibration cutting. (C) is a view showing a chip shape formed by elliptical vibration cutting according to the present invention.
【図１６】（ａ）は通常切削を行なった場合の主切削力
と背分力とを示す図である。（ｂ）は従来の振動切削を
行なった場合の主切削力と背分力とを示す図である。
（ｃ）は楕円振動切削を行なった場合の主切削力と背分
力とを示す図である。FIG. 16A is a diagram showing a main cutting force and a back force when normal cutting is performed. (B) is a figure which shows the main cutting force and back force when performing the conventional vibration cutting.
(C) is a figure which shows the main cutting force and back component force at the time of performing elliptical vibration cutting.
【図１７】本発明を旋削加工に適用した一例を示す斜視
図である。FIG. 17 is a perspective view showing an example in which the present invention is applied to turning.
【図１８】本発明をフライス切削加工に適用した場合の
一例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an example in which the present invention is applied to milling cutting.
【図１９】従来の各振動切削における切削工具の振動方
向を説明するための説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining a vibration direction of a cutting tool in each conventional vibration cutting.
【図２０】背分力方向振動切削における問題点を説明す
るための模式図である。FIG. 20 is a schematic diagram for explaining a problem in the back force component direction vibration cutting.
【符号の説明】 １，２１ 切削工具 ２ 第１のアクチュエータ ３ 第２のアクチュエータ ４，２４ 被削材 ４ａ，２４ａ 切屑[Explanation of symbols] 1,21 cutting tools 2 First actuator 3 Second actuator 4,24 Work material 4a, 24a chips
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−143901（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−48501（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−25301（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−92001（ＪＰ，Ａ)Continued front page (56) Reference JP-A-58-143901 (JP, A) JP-A-55-48501 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-25301 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 1-92001 (JP, A)
Claims (3)
させながら切削方向に移動させることによって切削を行
なう振動切削加工方法であって、 切削加工後に形成される仕上げ面に沿って切削を行なう
ための被削材に対する相対的な切削工具の移動方向であ
りかつ切削が進む方向を正の方向とする切削方向と、切
削が行なわれることによって生成される切屑の流出方向
でありかつ前記切屑が流出していく方向を正の方向とす
る切屑流出方向とによって規定される平面内で、 切削時に前記切削工具と前記被削材との間に相対的に前
記切削方向の振動と前記切屑流出方向の振動とを重畳し
て与えることによって、前記切削工具に周期的な動作を
行なわせ、 前記切削工具の動作における１つの周期内において、前
記切削工具が前記被削材に対して相対的に前記切削方向
の正の速度成分を有する期間内で前記切屑流出方向の正
の速度成分を有する期間を有し、 前記切削工具が前記被削材に対して相対的に前記切削方
向の負の速度成分を有する期間内で前記切屑および前記
仕上げ面から離れ、 前記切削工具は前記切屑から離れた状態で前記仕上げ面
側に移動し、 前記切削工具の前記仕上げ面から離れる方向の速度成分
が前記切屑の流出速度を超えるように前記切削工具の動
作を制御し、前記切屑に対して前記切削工具のすくい面
を前記切屑の流出方向に滑らせて前記切屑の流出方向に
摩擦力を作用させることを特徴とする振動切削加工方
法。1. A vibration cutting method for performing cutting by moving a cutting tool in a cutting direction while vibrating the cutting tool relative to a work material, the method comprising cutting along a finished surface formed after cutting. A moving direction of the cutting tool relative to the work material for performing the cutting, and a cutting direction in which the direction in which the cutting proceeds is a positive direction, and an outflow direction of chips generated by the cutting, and In the plane defined by the chip outflow direction, in which the chip outflow direction is the positive direction, the vibration in the cutting direction and the chip relatively between the cutting tool and the work material during cutting. By giving a vibration in the outflow direction in a superimposed manner, the cutting tool is caused to perform a cyclic operation, and within one cycle of the operation of the cutting tool, the cutting tool does not move relative to the work material. In contrast to the cutting direction
Within a period having a positive velocity component of, the period having a positive velocity component of the chip outflow direction, the cutting tool has a negative velocity component of the cutting direction relative to the work material Departing from the chips and the finishing surface within a period, the cutting tool moves to the finishing surface side in a state of being separated from the chips, and a velocity component in a direction away from the finishing surface of the cutting tool has an outflow speed of the chips The operation of the cutting tool is controlled so as to exceed the value, and the rake face of the cutting tool is slid on the chip in the outflow direction of the chip to exert a frictional force in the outflow direction of the chip. Vibration cutting method.
切削方向の第１の単振動と、この第１の単振動と同一周
期を有する前記切屑流出方向の第２の単振動とを、前記
第１の単振動に対して前記第２の単振動が所定の位相遅
れるように重畳した楕円振動であることを特徴とする請
求項１に記載の振動切削加工方法。2. The vibration applied to the cutting tool includes a first simple vibration in the cutting direction and a second simple vibration in the chip outflow direction having the same period as the first simple vibration. The vibration cutting method according to claim 1, wherein the second simple vibration is an elliptical vibration that is superimposed so as to be delayed by a predetermined phase with respect to the first simple vibration.
させながら切削方向に移動させることによって切削を行
う振動切削加工装置であって、 装置本体における切削工具取付部に設けられたベース部
と、 前記ベース部に取付けられた切削工具と、 前記ベース部と前記切削工具との間に設けられ、切削加
工後に形成される仕上げ面に沿って切削を行なうための
被削材に対する相対的な切削工具の移動方向である切削
方向に、前記被削材に対して相対的に前記切削工具を振
動させる第１の振動手段と、 前記ベース部と前記切削工具との間に設けられ、切屑流
出方向に前記被削材に対して相対的に前記切削工具を振
動させる第２の振動手段と、 前記切削工具の前記仕上げ面から離れる方向の速度成分
が前記切屑の流出速度を超え、前記切屑に対して前記切
削工具のすくい面を前記切屑の流出方向に滑らせて前記
切屑の流出方向に摩擦力を作用させるように前記第１お
よび第２の振動手段の動作制御を行なう制御手段と、を
備えた振動切削加工装置。3. A vibration cutting apparatus for performing cutting by moving a cutting tool in a cutting direction while vibrating the cutting tool relative to a work material, the base being provided in a cutting tool mounting portion of an apparatus body. Section, a cutting tool attached to the base section, and a relative to a work material provided between the base section and the cutting tool, for performing cutting along a finish surface formed after cutting. A first vibrating means for vibrating the cutting tool relative to the work material in a cutting direction which is a moving direction of the cutting tool, and a chip provided between the base portion and the cutting tool. Second vibrating means for vibrating the cutting tool relative to the work material in the outflow direction, and a velocity component in a direction away from the finishing surface of the cutting tool exceeding the outflow rate of the chips, and the chips. Against Control means for controlling the operation of the first and second vibrating means so that the rake face of the cutting tool slides in the outflow direction of the chips and a frictional force acts in the outflow direction of the chips. Vibration cutting equipment.
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