JPS6016302A - 重畳振動回動切削・研削加工方法及び装置 - Google Patents

重畳振動回動切削・研削加工方法及び装置

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JPS6016302A
JPS6016302A JP12341283A JP12341283A JPS6016302A JP S6016302 A JPS6016302 A JP S6016302A JP 12341283 A JP12341283 A JP 12341283A JP 12341283 A JP12341283 A JP 12341283A JP S6016302 A JPS6016302 A JP S6016302A
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隈部 淳一郎
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B47/00Constructional features of components specially designed for boring or drilling machines; Accessories therefor
    • B23B47/34Arrangements for removing chips out of the holes made; Chip- breaking arrangements attached to the tool
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/02Driving main working members
    • B23Q5/027Driving main working members reciprocating members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Milling, Broaching, Filing, Reaming, And Others (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明はドリル、リーマ、フライス、エンドミル、研削
砥石、遊離砥粒によるラップ加]二のように回転運動し
ている工具に振動を与えて切削・研削を行う回転切削・
イυF削加工方法及び装置に関するものである。
(従来技術) 切削工具を切削方向〆振動数f1片振幅aて振動させ、
切削速度Vをυ〈2πaf としてパルス切削力波形を
作用させて切削するのが振動切削である。この条件を満
足すれば撮動数は100Hz程度の低い振動数でも、2
0 Kl−、Iz以上の超音波域の高い振動数でもよい
ことになる。振動数が高くなるとその出力は小さくなる
のが一般である。しだがって、超音波振動子による20
KI−1z振動切削に切削面、債を大きくした重切削効
果を期待することはできない。重切削して振動切1−I
I」効果を期待するためには、大きな振動エネルギー全
供給しうる慎械式、電気式、空気・油圧式装置による1
00)IZalfの低い振動数Fと振幅Aを利用する1
00 Hz振動切削を適用せざるを得ないのが現状であ
る。しかしながら、この100)1z振動切削には工具
1サイクルの切削長さLT−tが201<l−1z振動
切削に比べて長くなり、切削抵抗も大きくなり、表面粗
さも粗く、加工精度がおとる現象があり、今日要求され
ている超精密加工に使用するためには、この点の改良を
必要とする。20 KHz振動切削には、工具振動数f
が槙めて高いため、に工作物の固有振動数人に対してf
′0>f、、の関係が成り立ち、パルス切削力波形が作
用する工作物には、P、:パルス切削力の背分力、を肝
工具lサイクル中の切削I時間、T:工具の振動周期、
に:背分力方向のばね定数とす立・ムという小切削力が
見掛は工作用すると、Tk t、 v ることになる。下はπ(υ、=2πaf)にほぼ等しく
、一般の振動切削条件では了〜1万の値を用いている。
この20KHz振動切削によって、切削力は(T〜10
)pZとなり、このように切削力が微減する効果かえら
れる。
100)Iz振動切削では、工具振動数1” = 10
0H2で、工作物の固有振動数ムに対してFく17の関
係が成り立ち、20 K1−1 z振動切削のl に比
べて長い工具1サイクル中の切削時間に作用するパルス
切削力波形のだめに工作物は20 K1−1 z 振動
切削のように静止化せず、時間とともに変動する動的挙
動をする。またその変位量はかなり大きな値を示して、
超隋密加工の精度を満足できない。
201G−1’z振動切削では、工具−工作物振動系に
おけるf>>fに着眼した周波数行i生を利用して切削
抵抗の激減効果に成功した。
1001−1z振動切削に、この固波数行荘を利用しよ
うとしても、その振動数Fが決っているために、Fく八
とならざるを得す、同波数特注をオリ用することはでき
ない。そこで、1001−Iz振動切削にお′いては背
分力の絶対1直を激減させること以外にない。しかし、
工具形状や切削油剤などによっては背分力を大幅に減少
させることはで゛きないという欠点があった。
(目的) 本発明は、工具1サイクル中の切削時間t、の間のみ、
20■(t−Izという超音波域の高い振動数で切削す
ることによって本来ならば100Hz振動切削のみのと
きは高くならざるを得ないそのパルス切削力の絶対値を
激減させ、作用時間が20KHz振動切削に比べて長い
けれども、このようにして著しく激減した、10014
z振動切削のパルス切削力を工作物に作用させて、工作
物の受ける見掛は上の切削力を殆んどゼロとし、加工精
度を著しく向上させドリル、リーマ、フライス。
エンドミル、研削砥石、遊離砥粒によるラップ加工等の
回転切削、研削加工を行わせることを目的としている。
(実施例) 第1図はり−マ加工に本発明方法を実施する場合の本発
明装置第1実施例である。■は+7−マで、ねじり超音
波振動子2の振幅を拡大する振幅拡大用ホーン8の先端
に設ける。これをねじり超音波振動系リーマと名付ける
。この振動系に生ずる振動i′iiに鍔部、4,5を設
け、スリーブ6内面にが−だなくはめあわせて固定する
このスリーブ6は十輔台7−の両端に設けた、ころがり
軸受8,9によって円滑にかつ高精度に回転連動できる
ように支持する。スリーブ60尾部端部には、フランジ
lOを設ける。主すッ1j取は台13の尾部端部にはス
テッピングモータ固定用支柱12を設けて、ステッピン
ダモータ15の回転中心軸とねじり超音波振動系リーマ
の中心軸とを一致させてステッピンダモータを取けける
。その回転軸に数例けたフランジ11とスリーブ6に設
けたフランジ10とをねし結合する。スリーブ6には、
さらにスリップリンダ16.17を設けて、ブラツンユ
18.19と摩慄少く接触し、スリップリングが円滑に
回転できるようにし1、超音波発振機20からの励振電
流を損失なく、回転するねじり振動子2に供給できるよ
うにする。この装置によって、矢印23の方向に20K
Hz以上の超音波域の高い振動数でねじり振動する。ね
じり振動子に代って縦振動子を使用すれば、リーマは軸
方向に縦振動する。リーマ切刃逃(げ角を調整すればこ
の縦振動子も利用でき本発明、が実施できる。
ステッピングモータ15は、制御装置22およびドライ
ビングユニット21によって駆動する。制御装置22に
よって、前進パルス11パルス、休止パルスbパルス、
後退パルス1パルス、休止パルス2パルスを繰返し与え
ることによって、リーマは矢印方向24の方向に振動数
1401七で振動し、矢印25の方向に回転数150r
pm孕もって回転する。
以上説明した装置を旋盤往復台14上にねしで締付けて
固定し、旋盤主軸のチャック26に工作物27を取付け
て往復台14に自動送りを与えて重畳振動リーマ加工を
行う。
また、力■工形状精度を向上させるだめに工作物27を
矢印28の方向に極低速回転させてもよく、又ストレー
トリーマに代ってセンタリーマ、ドリル、エンドミルを
振幅拡大用中−ン8の先端に取りつければ重畳振動リー
ミング1重畳振動トリリンダ、重畳振動ミーリングが実
施される。
なお、この際に、送り量が大きくなると、切削方向を円
周方向として近似できなくなるので、スリーブ6をころ
がり軸受8.9で支持せずスリーブ6外周におねじを設
け、主軸台にもうけためねじと錦合さぜ、さらに、フラ
ンジ10゜11とをピン結合して軸方向に摺動できるよ
うにし矢印24の1辰動方向をねじのリード角方向とし
て、往復台の送りによる切削方向と一致させる。また、
撮動子2、および振動拡大用ホーン8および工具1より
なる超音波振動系も縦振動とねじり振動とを共存させて
収金させてその超音波振動の方向ケ切削方向と同一方向
となるようにして実施する。
振幅拡大用ホーン3の先端にバイトを取りつければ、重
畳振動中ぐりが実施される。寸だ、その装置によって、
外用旋削も可能で、工作物を矢印28の方向に回転させ
、バイトは矢印23.24の方向に振動させて旋削し、
難削側の超精密旋削加工をすることができる。
第2図は、ランプ加工に本発明方法を実施する場合の本
発明装置第2実施例である。29はラップで工作物材質
に応じて黄銅、鋳鉄材とする。その形状長さは、ねじり
振動子の固有振動数をもってシ5波長で共振する長さと
する。先端(はセンタ形状と同一として、摩耗するラッ
プの着、説が容易なように、他端尾部にはテーパ部を設
け、ねじり振動系ホーン8先端とテーパ結合する。
このラップに矢印23およ0・24の超音波振動と低周
波振動を与える具体的装置は第1図と同様な装置によっ
て実施できる。
主軸台7を取付けだ主軸取付台13は旋盤ベッド某内面
35上に設けたローラガイド341に固定し、摩擦少く
旋盤主軸の軸方向に摺動できるようにする。そして主軸
取付台IBには鋼線82を取付け、鋼線の7端には滑車
31を介して死荷重33を与える。このようにしてラッ
プ29に加圧力86を与えることによって砥粒30を用
いた定荷重方式によるラッピング加工を行う。工作物2
7は旋盤主軸にもうけたチャック26に取付ける。また
、加工形状精度を向」ニさせるだめにも矢印28で示す
方向に回転運動を与えて本発明を実施する場合がある。
(効果) 本発明の実施効果の一例を説明して本発明の特徴を明ら
かVこする。直径13mm、長i 40 mmのS45
 C工作9勿中尼骨でセンタドリル呼ひ2×60によっ
て設けたセンタ穴をランプ圧2 K9f / an2゜
砥粒WA≠800を用い、 ランプ液は軽油を用い、濃
度70係wtとし、ラップは鋳、扶Fc2(lを用いて
、前進パルス;2パルス、休止パルス:1パルス、後退
パルス;1パルス、休止パルス;1パルスによって10
01−1zの振動と100γ7)η2の回1云運動これ
に超音波域のねしり憑動故30.2に11z 。
振幅3μmを重畳させて実施した本発明による重畳振動
ラツビ/ダ効果をこの装置において超音波振動を停止し
た従来の振動ラッピングと比較して本発明の詳細な説明
する。加工したセンタ穴の真円度および表面徂さによっ
て比較する。
センタトリルで加工したセンタ穴の真円賞10μmを従
来の振動ラッピングでは5分経過しても約8μm程度に
とど凍り、寸だ、それ以上ラッピングしても貞円度はそ
I′L 、部面上しない順向を示すことに対して、本発
明の実施によって実(・でわずか1分7哩度で真円度4
μ7nという高精度なセン、り穴に精密加工できる。
表面あらさについても、センタトリルによる15μm 
Rηtaxの表面;徂さを従来の振・助うンピノダでは
5分加工しても8μrrt Rmax 程要(・′こと
と寸り、5分以上刃日工しても8μm l−L max
 以上(lこはなしえない1頃向を示すことにZlして
、本発明の実施によって、わずか1分て8μmI(ma
、γ程度とし、2分加工して2μm1も)nQJCとい
う平、′;スなセンタ大面に精密加工できる。
これは、ラップにつきささった砥粒が前述した単音振動
切削による切削機構によって切削抵抗が激減するためで
、そのだめに一定荷重で加圧しているラッピングでは単
位時間あたりの加工献が増大し、前加工での杉人硝度7
表面粗さか短時間に1し整されて精密加工かり能となる
寸だ、超音波振動の附加(Cよって接触面の牟際係数が
動摩擦係数である0、02〜0.03程度を示すため(
(従来のラッピングにおける各接触面の)I−っi抵抗
を一様に1経減させて加工能率、加圧イ°n1度を1t
’l上さぜる一助となっている。さらに、超音波振・助
の附加によって振動腹から振動節に向って切りくずが迅
速に移動するという切りくず果しん作用効果か活用され
ているだめである。
遊;viM砥粒ケ用いてランプなとを回I匠させて加工
する定荷重方式による加工に際して本発明全実、踊する
ことによって、加工能率を画、IJJ的;て向上させて
超精密加圧をOJ′i巳とする効果が得られる。
まだ、固定砥粒を用いた研削工具による加工の揚台でも
同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法をリーマ加工に実施する装置の要部
切1析正而図、第2図は本発明方法をラッピング加工に
実施する装置の要部切断正面図である。 ■・・・リーマ、2・・・ねじり振動子、15・・電気
ステソピンダモータ、2o・・超音波発JH+5M、2
B・・超音波振動方向、24・・・低制彼振動方向、2
9・・・ラップ、30・・・砥粒。 特許出願人 隈 部 淳一部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■ 工具を取り付けた回転主軸にステッピングモータに
    より発生する低周波撮動数の日向方向振動と回転運動を
    与え更に該工具に超音波振動を与え乍ら切削・研削加工
    する重畳振動回転切削・研削加工方法。 ■ 電気あるいは電気−油圧ステッピングモータを利用
    して低い振動数の工具の切削方向の振動と回転運動を与
    える如くなした主軸に超音波振動子によって工具切刃の
    切削方向に駆動される切削工具あるいは研削工具撮動系
    を該振動系に生ずる振動節を利用して固定し、該振動系
    の先端振動腹例近に設けた工具切刃に、ステッピングモ
    ータによって発生する低い振動数の振動波形に超音波域
    の高い振動数の振動波形を重畳した振動波形の撮動を与
    える如くなした重畳振動回転切削・研削加工装置。
JP12341283A 1983-07-08 1983-07-08 重畳振動回動切削・研削加工方法及び装置 Granted JPS6016302A (ja)

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JPS6016302A true JPS6016302A (ja) 1985-01-28
JPS6240123B2 JPS6240123B2 (ja) 1987-08-26

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001315213A (ja) * 2000-05-12 2001-11-13 Teijin Seiki Co Ltd 光学的立体造形方法および装置
JP2012187656A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Saitama Prefecture 切削加工装置,振動条件提示装置及びその方法

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JPS6240123B2 (ja) 1987-08-26

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