JP7049729B2 - 切削装置および切削方法 - Google Patents
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Description
図5は、仮定した1自由度振動系のインパルス応答gを示す。この1自由度振動系のインパルス加振(第1の加振)に対し、図3(b)に示したように、時間0から時間ΔT(共振周期の0.5倍の時間)後に、振幅減少率を加味したインパルス加振(第2の加振)を行うことで、残留振動を無くすことができる。
(1)切削工具11が切り込んでいない状態、つまり被削材6から離れた状態から、切り込む方向に変位させることで、被削材表面を微細凹部加工する。
(2)切削工具11が切り込んでいる状態から、さらに切り込む方向に変位させることで、被削材表面を平面加工しながら、微細凹部加工する。
(3)切削工具11が切り込んでいる状態から、逆に逃げる方向に変位させることで、被削材表面を平面加工しながら、微細凸部加工する。
図9(a)は、第1の加振および第2の加振の入力波形の例を示し、図9(b)は、振動系の応答変位を示す。図6(a)に示した入力波形と同様に、図9(a)に示す入力波形では、第1の加振を行ったタイミングから共振周期の0.5倍の時間経過後に、共振の残留振動を抑制するための第2の加振が行われる。つまり第2の加振の入力波形は、第1の加振の入力波形から共振周期の0.5倍の時間だけ遅れる。この例で第1の加振は、右斜め上方向のハッチングを施した共振周期の1.5倍の時間幅をもつ方形波状の入力波形で実行され、第2の加振は、右斜め下方向のハッチングを施した共振周期の1.5倍の時間幅をもつ方形波状の入力波形で、共振周期の0.5倍の時間だけ遅れて実行される。図8(a)の加振力波形と比べると、それぞれの方形波の時間幅を共振周期の0.5倍よりも長くしたことで、第1加振における加振力波形と第2加振における加振力波形が重なり、応答変位のピーク値が継続して平坦部(図9(b)の約0.0257 msecから約0.0770 msecの範囲)となる応答波形が形成される。
図10(a)は、第1の加振および第2の加振の入力波形の例を示し、図10(b)は、振動系の応答変位を示す。図6(a)に示した入力波形と同様に、図10(a)に示す入力波形では、第1の加振を行ったタイミングから共振周期の0.5倍の時間経過後に、共振の残留振動を抑制するための第2の加振が行われる。つまり第2の加振の入力波形は、第1の加振の入力波形から共振周期の0.5倍の時間だけ遅れる。
図12は、仮定した3自由度振動系のインパルス応答gを示す。
図15(a)は、8つの加振の入力波形の例を示す。ここでは各加振力波形を、(-180度から180度の位相範囲で)余弦波の形で徐々に立ち上がり/立ち下げるように設定する。加振力波形(1')による第1振動モード(19.5 kHz)の残留振動を打ち消すために、加振力波形(2')が実行される。加振力波形(1'), (2')による第2振動モード(9.2 kHz)の残留振動を打ち消すために、加振力波形(3a'), (3b')が実行される。加振力波形(1'), (2'), (3a'), (3b')による第3振動モード(47.7 kHz)の残留振動を打ち消すために、加振力波形(4a'), (4b'), (4c'), (4d')が実行される。
図15(c)は、振動系の応答変位を示す。図15(c)に示されるように、残留振動が消去され、緩やかな立ち上がりと立ち下がりで、変位波形が平坦部と接続する変位波形が得られている。
Claims (5)
- 刃先を有する切削工具と、前記切削工具を加振する加振部と、前記加振部に電圧を印加して切削工具の刃先を往復運動させる駆動部とを備えた切削装置であって、
前記加振部は、前記切削工具を加振した際の共振周波数より高い周波数の成分の加振力を含む第1の加振を行い、第1の加振のタイミングから共振周期の0.5倍の時間経過後に、前記共振周波数の加振力を抑制するための第2の加振を行うことで、第1の加振による共振の残留振動が抑制された変位を刃先に与える、
ことを特徴とする切削装置。 - 複数の加工形状を形成するための複数の加振力波形に対応する電圧波形を記憶する記憶部と、
加工条件として、加工形状を設定する設定部とを、さらに備え、
前記駆動部は、設定された加工形状に対応する電圧波形を前記加振部に印加する、
ことを特徴とする請求項1に記載の切削装置。 - 前記設定部は、加工形状を被削材表面に形成する間隔、位置または時間を、加工条件として設定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の切削装置。 - 電圧波形が前記加振部に印加されたときの切削工具の変位を測定または推定して、印加する電圧波形を補正するフィードバック機能をさらに備える、
ことを特徴とする請求項2または3に記載の切削装置。 - 共振周波数を有する切削工具を加振して、切削工具の刃先を被削材に切り込ませる切削方法であって、
前記切削工具を加振した際の共振周波数より高い周波数の成分の加振力を含む第1の加振を行い、第1の加振のタイミングから共振周期の0.5倍の時間経過後に、前記共振周波数の加振力を抑制するための第2の加振を行うことで、第1の加振による共振の残留振動が抑制された変位を刃先に与える、
ことを特徴とする切削方法。
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