JP5131738B2 - 旋削加工方法 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載されている旋削加工方法は、ワークに旋削加工を施すにあたり、ワーク(すなわち、主軸)の回転速度を周期的に変動させて、「びびり振動」の抑制を図ったものである。また、特許文献2に記載されている旋削加工方法は、ワークを軸方向両側から引っ張って、ワークに引張力を与え、旋削時におけるワークの逃げを低減することにより、「びびり振動」の抑制を図ったものである。
また、特許文献2に記載の旋削加工方法では、ワークを軸方向両側から引っ張るための別途装置が必要になるため、コスト高、工程数の増加、装置全体の大型化といった問題がある上、ワーク側にも引っ張るための加工(たとえば、引っ張り装置に把持されるための把持部を設ける等)を施す必要がある、軸方向長さが比較的長いワークにしか適用できない等といった問題があり、汎用性に課題を有する。
請求項2に記載の発明は、請求項1の発明において、第二工程の後、ワーク旋削面に対して再び旋削加工を実施するにあたり、前回の旋削加工における主軸回転速度を避けて、今回の旋削加工における主軸回転速度を設定する第三工程と、前記設定された主軸回転速度で主軸を回転させながら加工を行う第四工程とを実施することを特徴とする。
尚、本発明において、「前記切削工具による現在の旋削位置が、前記主軸1回転前までの旋削により前記ワーク旋削面上に残されている旋削跡と重ならない」とは、本発明が目的とする「再生びびり振動」の抑制といった効果の点において、許容される範囲での若干の旋削跡の重複を含む。
また、旋削加工中に主軸回転速度を変動させるわけではないため、旋削加工面に主軸回転速度の変動による筋目等が残らず、従来の旋削加工方法と比較して、仕上げ精度の高い加工を実施することができる。加えて、ワークの引っ張り装置といった別途装置等を必要としないため、コスト高、工程数の増加、装置全体の大型化といった問題が生じることがない上、ワークの形状等に限定されるような加工方法ではないため、汎用性が高い。
さらに、請求項2に記載の旋削加工方法によれば、第二工程の後、ワーク旋削面に対して再び旋削加工を実施するにあたり、第二工程における主軸回転速度を避けて、今回の旋削加工における主軸回転速度を設定する第三工程と、設定された主軸回転速度で主軸を回転させながら加工を行う第四工程とを実施する。したがって、今回の旋削加工において、前回の旋削加工時に生じた起伏(振動)に起因した「再生びびり振動」の発生を抑制することができ、上記仕上げ精度の向上等といった効果の一層の向上を実現することができる。
まず、本発明に係る旋削加工方法が実施される主軸等の構成について説明する。1は、回転可能に設けられた主軸であって、爪3を備えたチャック2が取り付けられている。該チャック2には、爪3に把持された状態でワーク4が取り付けられる。そして、ワーク4に対する旋削加工(外径加工)は、チャック2に取り付けられたワーク4を主軸1とともに回転させる一方、ワーク4の外周面に切り込ませた切削工具5を主軸1の軸方向に沿って送ることにより行われる。尚、主軸1の回転動作及び切削工具5の送り動作は、図示しないNC装置によって制御される。
A = R×{1/sinβ+1/sin(α+β)}
+(d−R)×{1/tanβ−1/tan(α+β)} ・・・(1)
たとえば、図1に示すように、コーナー角度α=90°でコーナー半径R[mm]の切削工具5を用いて、横切れ刃角β=45°、径方向切り込み量d[mm]にて旋削加工を行う場合、切削工具5の軸方向送り量A[mm]は、下記の式(2)にて算出された値となる。
A = 2×{d+R(√2−1)} ・・・ (2)
前回の旋削加工において、「再生びびり振動」の増大は抑制されていたものの、ワーク4及び/又は切削工具5のわずかな振動により、ワーク4の外周面に周期的な起伏が生じていることがある。このように、旋削加工による起伏(すなわち、半径方向への切り込み量の増減が一定でなく周期的に変動している箇所)の残ったワーク4の外周面に再び旋削加工を行う場合、上記起伏に起因して今回の旋削加工時に「再生びびり振動」が増大するおそれがある。そして、「再生びびり振動」の増大の原因となる上記起伏の周期、すなわちびびり振動周波数fc[Hz]と主軸回転速度n[min-1]との間には、下記の式(3)のの関係があることが知られている。
(60×fc)/n = C ・・・ (3)
尚、式(3)において、Cは実数値であり、加工面上に残された1周当たりの振動による起伏の数である。
たとえば、前回、主軸回転速度1000[min-1]で旋削加工を行い、わずかな振動が100[Hz]で発生した(びびり振動周波数が100[Hz]であった)場合、1周当たりの起伏の数(C)が6個となる。そこで、今回の旋削加工における主軸回転速度としては、1000[min-1]を避けて、たとえば700[min-1]を設定してやれば、1周当たりの起伏の数(C)が8.6個となり、Cの一致を避けることができ、結果として「再生びびり振動」の抑制された良好な加工を実施することができる。また、さらに旋削加工を行う場合には、たとえば1500[min-1]を設定してやれば、1周当たりの起伏の数(C)は4個となり、これまで2回の旋削加工におけるいずれのCとも一致を避けることができ、引き続き「再生びびり振動」の抑制された良好な加工を実施することができる。尚、本発明に係る旋削加工方法においては、上記式(3)におけるびびり振動周波数fcの値を求める必要はない。また、該びびり振動周波数fcは振動する系に固有のものであり、ここでは一定値とみなしてよい。
さらに、上記実施形態では、外径旋削に対して適用した例について説明しているが、本発明に係る旋削加工方法は、内径旋削、端面旋削、及びテーパ面や曲面加工等に対しても効果的に適用することができる。
Claims (2)
- 回転可能な主軸に取り付けられたワークを回転させるとともに、切削工具を前記主軸の軸方向又は径方向へ送ることにより、前記ワークに対する旋削加工を行う旋削加工方法であって、
前記切削工具による現在の旋削位置が、前記主軸1回転前までの旋削により前記ワーク旋削面上に残されている旋削跡と重ならないように、前記切削工具のコーナー角度、前記切削工具のコーナー半径、横切れ刃角、及び径方向切り込み量にもとづいて前記切削工具の前記主軸1回転当たりの送り量を設定する第一工程と、
前記切削工具を軸方向又は径方向へ前記送り量だけ送りながら加工を行う第二工程と
を実施し、旋削加工中に発生する再生びびり振動を抑制することを特徴とする旋削加工方法。 - 第二工程の後、ワーク旋削面に対して再び旋削加工を実施するにあたり、
前回の旋削加工における主軸回転速度を避けて、今回の旋削加工における主軸回転速度を設定する第三工程と、
前記設定された主軸回転速度で主軸を回転させながら加工を行う第四工程と
を実施することを特徴とする請求項1に記載の旋削加工方法。
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