JP2000005956A - 切削加工における被加工物の固定用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転する切削工具と被加工物とを相対移動させ
て切削する際に発生する被加工物の機械的な振動を抑制
でき、良好な仕上がり面精度および寸法精度が得られ、
高速高能率加工が可能な切削加工における被加工物の固
定用治具を提供する。 【解決手段】被加工物４１を取付固定する固定具の取付
座面２５ａと被加工物４１の取付面４４との間に介在さ
せる所定の厚さの軟質の樹脂製シートＳと、取付座面２
５ａに向かう押し付け力をそれぞれ独立に調整可能に発
生して固定具に被加工物４１を固定する固定手段として
の締め付け用ボルト５２および締め付け用ナット５４
と、被加工物４１に対して当接する高さをそれぞれ独立
に調整可能な被加工物４１を支持する支持手段としての
第１および第２の支持ボルト５７，６０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転する切削工具
で被加工物を切削加工する際に被加工物に発生する振動
を抑制するのに好適な切削加工における被加工物の固定
用治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、マシニングセンタなどの回転
する切削工具を被加工物に対して相対的に移動させて被
加工物を切削加工する工作機械では、加工効率を向上す
るためには、切削工具に対する被加工物の送り速度を高
める必要がある。しかしながら、切削工具に対する被加
工物の送り速度を高めていくと、被加工物にいわゆるび
びり振動とよばれる機械的共振が発生しやすくなり、良
好な仕上がり面精度を得ることが難しい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】たとえば、被加工物が
鋳物品である場合には、被加工物の表面は黒皮からなる
鋳肌面を有しており、この鋳肌面を定盤などの取付座面
に固定しなけらばならない場合がある。鋳物品の鋳肌面
を定盤などの取付座面に固定し、他の被切削面をたとえ
ばフライス切削したような場合に、上記のびびり振動が
発生しやすいが、鋳肌面は凹凸を有しており鋳肌面の取
付座面との密着性が低いことから、被加工物は取付座面
に安定的に固定されず、びびり振動が引き起こされやす
くなる。また、フライス切削では複数の切刃を有する切
削工具によって被加工物の表面を切削するため、被加工
物に断続的に切削力が作用し、この断続的な切削力の作
用が被加工物のびびり振動をさらに発生させやすくして
いる。このようなびびり振動は、鋳物品の被加工部のう
ち、機械的な剛性が低い薄肉部を切削する際に特に発生
しやすい。このため、鋳物品の薄肉部のようにびびり振
動が発生しやすい被加工物では、所望の仕上がり面精度
を得ることが難しく、また、高速高能率加工することは
難しかった。

【０００４】本発明は、上述の問題に鑑みて成されたも
のであって、回転する切削工具と被加工物とを相対移動
させて切削する際に発生する被加工物の機械的な振動を
抑制でき、良好な仕上がり面精度および寸法精度が得ら
れ、高速高能率加工が可能な切削加工における被加工物
の固定用治具を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、被加工物を取
付固定する固定具の取付座面と前記被加工物の取付面と
の間に介在させる所定の厚さの軟質の樹脂製シートと、
前記被加工物に対して複数箇所に設けられ、当該前記固
定具の取付座面に向かう押し付け力をそれぞれ独立に調
整可能に発生して前記固定具に当該被加工物を固定する
固定手段と、前記被加工物に対して複数箇所に設けら
れ、当該被加工物の有する取付面に対して平行な基準面
の前記固定具の取付座面からの高さをそれぞれ独立に調
整可能に当該被加工物を支持する支持手段とを有する。

【０００６】本発明では、所定の厚さの軟質の樹脂製シ
ートを被加工物を取付固定する固定具の取付座面と被加
工物の取付面との間に介在させて固定手段によって被加
工物を固定具の取付座面に対して押圧固定することによ
って、被加工物の取付面に樹脂製シートが密着する。こ
れにより、被加工物は安定的に固定具の取付座面に固定
され、かつ軟質の樹脂製シートの振動抑制効果により、
切削の際に発生する被加工物の機械的共振が抑制され
る。また、固定具の取付座面と被加工物の取付面との間
に軟質の樹脂製シートを介在させて単に押圧固定する
と、被加工物の取付面へ樹脂製シートが均等に密着せ
ず、樹脂製シートが局部的に変形して固定具の取付座面
と被加工物との相対的な位置精度が得られず、切削加工
の際に所望の寸法精度を得ることが難しいが、支持手段
によって固定具に対して被加工物の高さを調整して支持
することにより、樹脂製シートの局部的変形が抑制され
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の固定用治
具が適用されるイケールおよびイケールに固定された被
加工物の加工を行なう工作機械の一例を示す概略構成図
である。図１に示す工作機械２０は、横フライス中ぐり
盤と呼ばれるものであり、鉛直方向に立設されたコラム
２１に主軸ヘッド部２２がコラム２１に沿う矢印Ａ１お
よびＡ２の方向に図示しない駆動機構によって移動可能
に設けられている。主軸ヘッド部２２には、主軸２３を
回転駆動する図示しない駆動機構が設けられているとと
もに、主軸２３は矢印Ａ１およびＡ２に直交する矢印Ｂ
１およびＢ２の方向に図示しない駆動機構によって移動
可能に設けられている。

【０００８】主軸２３の一端には、切削工具Ｔを着脱す
るミーリングチャック２４が設けられており、種々の工
具を交換可能となっている。工作機械２０の側方には、
矢印Ａ１，Ａ２および矢印Ｂ１，Ｂ２に直交する方向に
移動可能な移動テーブル２７が設けられており、移動テ
ーブル２７上には回転テーブル２６が設けられている。
回転テーブル２６の載置面２６ａ上には、本発明の固定
用治具が適用される被加工物４１を固定するためのイケ
ール２５が設置されており、回転テーブル２６の載置面
２６ａに直交するイケール２５の取付座面２５ａに被加
工物４１が固定される。

【０００９】上記構成の工作機械２０では、工具Ｔと被
加工物４１との相対的な位置および姿勢を適宜移動させ
ることにより、被加工物４１に中ぐり、フライス削り、
穴あけ、ねじ切りなどの加工を施すことが可能である。

【００１０】図２および図３は、本発明の一実施形態に
係る固定用治具を用いてイケールに被加工物を固定した
状態を示す説明図であって、図２は正面図であり、図３
は側面図である。図２および図３において、被加工物４
１は、取付座面２５ａが同一平面上に位置するように並
列された２つのイケール２５を跨いで、取付座面２５ａ
との間にそれぞれ樹脂製シートＳを介して固定治具１に
よってイケール２５に固定されている。本実施形態に係
る固定用治具は、被加工物４１の取付面とイケール２５
の取付座面との間に介在させる軟質の樹脂製シートＳ
と、被加工物４１の四隅をイケール２５の取付座面２５
ａに対して締結固定する固定治具５１とからなる。

【００１１】被加工物４１は、矩形状に形成されてお
り、一方側に凹部４６が形成され、凹部４６の底部は薄
肉部４３となっている。被加工物４１の他方側には、薄
肉部４３の裏面から突出して賽の目状に薄肉壁部４５が
形成されており、薄肉壁部４５の先端がイケールの取付
座面２５ａに取付られる取付面４４となっている。被加
工物４１は、たとえば、鋳造品であり、上端面のみ機械
加工されており、この上端面が取付面４４に平行な基準
面４２となっているが、その他の面は未だ機械加工され
ていない鋳肌面となっている。したがって、イケールの
取付座面２５ａに軟質の樹脂製シートＳを介して当接す
る被加工物４１の取付面４４も鋳肌面となっている。被
加工物４１は、上記の工作機械２０によって種々の領域
が切削加工されるが、たとえば、薄肉部４３の表面４３
ａをフライス加工する際に特にびびり振動が発生しやす
い。

【００１２】軟質の樹脂製シートＳは、鋳肌面等の凹凸
のある面への密着性が高く、ある程度の弾性を有し、振
動エネルギの吸収性が高いことから、振動の減衰効果が
高い。軟質の樹脂製シートＳには、たとえば、軟質塩化
ビニル樹脂（ＳＰＶＣ）を用いることができる。軟質塩
化ビニル樹脂は、塩化ビニル樹脂に可塑剤を加えること
により得られる。軟質塩化ビニル樹脂の弾性率は、可塑
剤の含有量が増えるほど低下するが、本実施形態で使用
する軟質塩化ビニル樹脂は発生する振動の状態等に応じ
て種々の弾性率を有する軟質塩化ビニル樹脂を選択する
ことができる。可塑剤を加えることによって軟質化する
樹脂は、他にも塩化酢酸ビニル樹脂、アセチルセルロー
スなどが存在するが、軟質塩化ビニル樹脂は、機械的な
強さ等の観点からびびり振動の抑制に用いて好ましい。

【００１３】図４は、固定治具５１の周辺の拡大図であ
る。固定治具５１は、イケール２５に形成された固定部
２５ｂにボルト頭部５２ａが係合固定される締め付け用
ボルト５２と、被加工物４１の薄肉部４３に形成された
貫通孔４３ｂ通じて突出する締め付け用ボルト５２が挿
入され被加工物の薄肉部４３の表面４３ａに当接する当
接部材５３と、締め付け用ボルト５２のネジ部に螺合す
る締め付け用ナット５４とを有する。また、固定治具５
１は、イケール２５に形成されたネジ穴２５ｃおよび２
５ｄに螺合する第１および第２の支持用ボルト５７およ
び６０と、第１および第２の支持用ボルト５７および６
０にそれぞれ螺合する高さ固定用ナット５６および５９
とを有する。

【００１４】イケール２５に固定された締め付け用ボル
ト５２のネジ部に螺合される締め付け用ナット５４を締
めつけることにより、当接部材５３を介して締め付け用
ナット５４が被加工物４１の薄肉部４３の表面４３ａを
押圧し、被加工物４１の取付面４４が樹脂製シートＳを
介してイケール２５の取付座面２５ａに押し付けられ
る。各締め付け用ナット５４の締め付け力を適宜調整す
ることにより、被加工物４１の取付面４４のイケール２
５の取付座面２５ａに対する押し付け力を調整すること
ができる。

【００１５】第１および第２の支持用ボルト５７および
６０は、被加工物４１の薄肉部４３の裏面に当接する半
球状に形成されたボルト頭部５７ａおよび６０ａの高さ
を調節することにより、被加工物４１のイケール２５の
取付座面２５ａに対する高さを調整することができる。
言い換えれば、第１および第２の支持用ボルト５７およ
び６０のボルト頭部５７ａおよび６０ａの高さを調整す
ることにより、被加工物４１の基準面４２のイケール２
５の取付座面２５ａに対する高さを調整することができ
る。また、第１および第２の支持用ボルト５７，６０
は、締め付け用ボルト５２と隣接して設けられているこ
とにより、締め付け用ボルト５２に螺合する締め付け用
ナット５４の締め付け力によって樹脂製シートＳが局部
的に変形するのを防止する機能を有する。高さ固定用ナ
ット５６および５９は、高さ固定用ナット５６および５
９をイケール２５の取付座面２５ａに密着するまで締め
つけることで、高さ調整された第１および第２の支持用
ボルト５７，６０の位置を変化させない役割を果たす。

【００１６】次に、上記構成の固定治具５１を用いて被
加工物４１をイケール２５の取付座面に固定する固定方
法の一例について説明する。まず、２つのイケール２５
のそれぞれの取付座面２５ａに所定の厚さで所定の大き
さの軟質の樹脂製シートＳを貼着する。図２からわかる
ように、本実施形態では固定治具５１の設置箇所には樹
脂製シートＳは存在せず、樹脂製シートＳは各固定治具
５１によって挟まれた位置にある。

【００１７】次いで、被加工物４１をクレーン等で吊り
下げ保持した状態で、各締め付け用ボルト５２を被加工
物４１の薄肉部４３に形成された対応する各貫通孔４３
ｂに挿入し、被加工物４１の取付面４２を樹脂製シート
Ｓに当接させる。この状態では、被加工物４１の取付面
４２は鋳肌面であることから、理想的な平面度は有して
いないのが通常であり、樹脂製シートＳに対向する取付
面４２のすべてが当接するとは限らないが、被加工物４
１の四隅をそれぞれ対角方向に結ぶ２本の対角線方向の
うち少なくとも一方の対角線方向に位置する被加工物４
１の取付面４２は、樹脂製シートＳに接触する。なお、
樹脂製シートＳと被加工物４１の取付面４２との接触状
態の確認は、たとえば、被加工物４１の各箇所をハンマ
等で叩き、そのときの発生音の状態で判断することがで
きる。

【００１８】次いで、被加工物４１の取付面４２とイケ
ールの取付座面５２ａとが接触している対角線方向に位
置する締めつけ用ナット５３を手で仮締めする。なお、
この状態では、いずれの第１および第２の支持用ボルト
５７，６０も被加工物４１に当接していない。

【００１９】この状態で、被加工物４１の基準面４２と
イケールの取付座面５２ａとが接触していない対角線方
向に位置する第１の支持用ボルト５７の高さを調整し
て、基準面４２と取付座面５２ａとが接触していない対
角線方向の基準面４２の取付座面２５ａに対する高さを
等しくする。基準面４２の取付座面２５ａに対する高さ
は、たとえば、図４に示すように、ダイアルゲージＤＧ
を用いて測定したり、またはトースカンを用いて測定す
ることができる。第１の支持用ボルト５７の高さを調整
後、対応する高さ固定用ナット５６を締めつけて第１の
支持用ボルト５７の高さを固定する。次いで、第１の支
持用ボルト５７に隣接する第２の支持用ボルト６０を調
節して被加工物４１に当接させ、対応する高さ固定用ナ
ット５９を締め付ける。

【００２０】次いで、残りの第１および第２の支持用ボ
ルト５７，６０を調節して被加工物４１に当接させ、対
応する高さ固定用ナット５９を締め付ける。この状態で
は、被加工物４１の基準面のイケール２５の取付座面２
５ａに対する高さは、均等になっていおり、被加工物４
１の四隅では、各第１および第２の支持用ボルト５７，
６０が被加工物４１の薄肉部４３の裏面に均等に当接し
ている。

【００２１】次いで、４つの各締め付け用ナット５４を
所定の締め付け力で均等に締めつける。締め付け用ナッ
ト５４の締め付け力は、締め付け過ぎて被加工物４１お
よび樹脂製シートＳが局部的に変形しない範囲の大きさ
とする。締め付け過ぎを判断するために、ダイアルゲー
ジＤＧで被加工物４１の基準面４２の高さが不均一にな
らないかを測定しながら締め付け用ナット５４の締め付
けを行なう。この状態では、図５に示すように、鋳肌面
を有する取付面４４の凹凸に軟質の樹脂シートＳが変形
して密着した状態となり、この密着状態は軟質の樹脂シ
ートＳに接触する被加工物４１の全ての取付面４４で略
均等に得られる。

【００２２】次に、上記構成の固定用治具を用いてイケ
ールに固定された被加工物４１の薄肉部４３の表面４３
ａのフライス切削加工の一例について説明する。被加工
物４１の薄肉部４３の表面４３ａの切削には、図６に示
す工具Ｔを使用した。図６の工具Ｔは、日立ツール社製
のエポックエンドミル（型式ＣＥＰＲ８２５０）、材質
超硬＋Ｃ（ＴｉＡｌＮ）コート、寸法φ２５ｍｍ、切刃
８枚、刃部形状は強ねじれである。切削条件として、主
軸回転数は２５００〔ｒｐｍ〕、送り速度は２０００ｍ
ｍ／ｍｉｎ、切り込み量は０．５ｍｍ、仕上げ面精度は
中程度とした。被加工物４１は、外形を１３７０×７４
９（ｍｍ）、薄肉部４３の厚さ１０ｍｍ、材質はＦＣＤ
７００とし、加工部硬さ３０ＨＳ、引張り強さσB ≧７
０kgf/mm² とした。軟質の樹脂製シートＳには、軟質塩
化ビニルシート（ＳＰＶＣ）を使用し、厚さ１ｍｍ厚
さ、硬さＨＳ８７とした。

【００２３】以上のような条件で被加工物４１をフライ
ス加工した結果、びびり振動の発生が抑制されて所望の
加工面精度が得られ、軟質の樹脂製シートＳを使用しな
い場合に比較して、約十倍の送り速度でのフライス加工
が可能となり、高速高能率加工が可能となった。

【００２４】以上のように、本実施形態では、たとえ
ば、鋳造品の鋳肌面のように表面に凹凸を有する被加工
物４１の取付面４４を軟質の樹脂シートＳを介してイケ
ールの取付座面２５ａに固定することにより、軟質の樹
脂シートＳが被加工物４１の取付面４４へ密着し易いた
め、イケールの取付座面２５ａに被加工物を安定して固
定することができ、また、軟質の樹脂シートＳは振動エ
ネルギの吸収性が高いため、被加工物４１のびびり振動
を効果的に抑制できる。

【００２５】また、軟質の樹脂シートＳは変形しやすい
ため、単に、締め付け用ボルト５２および締め付け用ナ
ット５４によって被加工物４１をイケール２５の取付座
面２５ａに対して締め付け固定したのでは、被加工物４
１の取付面４４と軟質の樹脂シートＳとが均等に密着せ
ず、軟質の樹脂シートＳが局部的に変形し被加工物４１
とイケール２５の取付座面２５ａとの相対位置精度が得
られなくなり、被加工物４１の切削加工後に所望の寸法
精度が得られなくなる。

【００２６】このため、本実施形態では、被加工物４１
をイケール２５の取付座面２５ａに対して締め付け固定
する際に、第１および第２の支持ボルト５７，６０によ
って被加工物４１を直接支持する構成としている。この
ことから、第１および第２の支持ボルト５７，６０の高
さ調整で被加工物４１の基準面４２の取付座面２５ａに
対する高さを均等にすることができ、この状態で各締め
付け用ナット５３を均等な締め付け力で締めつけること
により、樹脂製シートＳと被加工物４１の取付面４４と
の均等な密着が得られ、被加工物４１の加工面に所望の
寸法精度が得られる。

【００２７】なお、本実施形態では、被加工物４１の薄
肉部４３の表面４３ａをフライス加工する場合について
説明したが、たとえば、被加工物４１の外周面４９をフ
ライス加工する場合にもびびり振動は発生しやすく、こ
の場合にも本発明に係る固定用治具で固定することによ
り良好なフライス加工が可能である。また、本発明は種
々の形状の被加工物に適用可能であり、たとえば、単な
る薄肉平板状の鋳造品の表面加工などにも適用可能であ
り、さらに、鋳肌面のように取付面に凹凸がない被加工
物にも適用可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、軟質の樹脂製シートを
被加工物と固定具の取付座面との間に介在させ、固定手
段により押圧固定することにより、樹脂製シートが被加
工物の取付面に密着し被加工物の機械的な振動を抑制で
きる。この結果、良好な仕上がり面精度が得られる。ま
た、支持手段によって樹脂製シートの局部的な変形を防
止でき、樹脂製シートと被加工物の取付面との密着性を
均等化でき、被加工物の切削後の良好な寸法精度を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固定用治具が適用されるイケールおよ
びイケールに固定された被加工物の加工を行なう工作機
械の一例を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係る固定用治具の一実施形態が適用さ
れたイケールに被加工物を固定した状態を示す正面図で
ある。

【図３】図２の側面図である。

【図４】図２および図３における締結部周辺の拡大図で
ある。

【図５】被加工物と樹脂製シートとの密着の様子を示す
断面図である。

【図６】本実施形態に係る工作機械において使用される
工具の一例を示す図である。

【符号の説明】

２０…工作機械 ２５…イケール ２５ａ…取付座面 ４１…被加工物 ５１…固定治具 ５２…締め付け用ボルト ５３…当接部材 ５４…締め付け用ナット ５７…第１の支持用ボルト ６０…第２の支持用ボルト ５６，５９…高さ固定用ナット Ｓ…樹脂製シート Ｔ…工具 ＤＧ…ダイアルゲージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相原 正美 静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 (72)発明者 荒木 正文 静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 Ｆターム(参考） 3C016 CA08 CB03 CC01 CE01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工物を取付固定する固定具の取付座面
   と前記被加工物の取付面との間に介在させる所定の厚さ
   の軟質の樹脂製シートと、 前記被加工物に対して複数箇所に設けられ、当該前記固
   定具の取付座面に向かう押し付け力をそれぞれ独立に調
   整可能に発生して前記固定具に当該被加工物を固定する
   固定手段と、 前記固定具の複数箇所に設けられ、前記被加工物に対し
   て当接する高さをそれぞれ独立に調整可能な当該被加工
   物を支持する支持手段とを有する切削加工における被加
   工物の固定用治具。
2. 【請求項２】前記固定手段は、一端が前記固定具に固定
   され、前記被加工物に形成された貫通孔に挿入される締
   め付け用ボルトと、前記締め付け用ボルトと螺合して前
   記被加工物を前記固定具に対して締めつける締め付け用
   ナットとを有し、 前記支持手段は、前記固定具に形成されたネジ穴に高さ
   調整が可能に螺合し、先端に前記被加工物に当接する当
   接部が形成された支持ボルトを有する請求項１に記載の
   切削加工における被加工物の固定用治具。
3. 【請求項３】前記支持ボルトは、前記各締め付け用ボル
   トの両側に隣接して設けられた第１および第２の支持ボ
   ルトからなる請求項２に記載の切削加工における被加工
   物の固定用治具。