JP2001138105A - 振動バイト及び振動バイトの切削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動切削時の面粗さを向上させて切屑分断を
良好に行う。 【解決手段】 刃部２１に切刃５ａを備えた工具本体２
２の長手方向途中位置に弾性変形可能な低剛性部２４を
設ける。低剛性部２４は７つの第一乃至第七貫通孔部２
５ａ〜２５ｇで互いに分離された八本の第一乃至第八梁
部２６ａ〜２６ｈで構成する。４本の梁部はシャンク部
２２の長手方向に沿ってほぼ平行に延在し、他の４本の
梁部は微少角度αを以て傾斜させ、長手方向の変位Ｓ
１，Ｓ２を相殺してバランスさせて送り方向にほぼ平行
に振動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバイトによる旋削加
工において軸線回りに回転させられる被削材に対して切
刃をその送り方向に加振させつつ切削加工する振動バイ
ト及びその切削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
この種の振動バイトの一例として、特開平８−３００２
０７号公報に開示されたものがある。この振動バイトは
工具本体の途中に低剛性部を備えており、この工具本体
を加振装置で断続的に加振することで刃部に振動を生じ
させ所定周期で切屑を分断させつつ被削材の切削加工を
行うというものである。この振動バイトでは加振切削の
際に工具本体のたわみにより刃部の運動が工具本体の工
作機械等への被支持部を中心とした円弧運動になる場合
がある。その際、低剛性部の形状によっては工具本体の
加振方向に略直交する方向のたわみが顕著になる可能性
がある。そのため、工具本体のたわみの増大によって例
えば振動による変位位置での切刃の被削材からの逃げ量
が１８μｍ、面粗さが４４μｍになる等加工精度が低下
することがある。また送りや切り込み等が大きいと加振
による振動の振幅を増大させる必要があり、その場合に
刃部の切削抵抗と工具本体への加振により、工具本体が
弾性変形する際に、工具本体の形状によって低剛性部へ
の応力集中が増大する可能性があり、工具寿命が低下す
る。更に低剛性部の形状によってはビビリが発生して加
工精度が低下するという問題が生じる。

【０００３】本発明は、このような課題に鑑みて、加振
時の加振方向に略直交する方向のたわみを低減して加工
面の面粗さを向上できるようにした振動バイト及びその
切削方法を提供することを目的とする。本発明の他の目
的は、切屑の分断を所定間隔で確実に行うことができる
ようにした振動バイトを提供することである。本発明の
更に他の目的は、加振停止状態で切削加工する場合にビ
ビリを抑制させるようにした振動バイトの振動切削方法
を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による振動バイト
は、工具本体の刃部の基端側に他の部分に対して相対的
に低剛性をなす低剛性部を設け、この工具本体に振動を
加える加振装置を備えてなる振動バイトにおいて、低剛
性部に、加振時に発生する工具本体の加振方向に略直交
する方向のたわみを低減するたわみ低減部を備えたこと
を特徴とする。加振装置による加振切削の際に工具本体
に加振方向に略直交する方向のたわみを生じて刃部が円
弧運動を起こすことになるが、その際、たわみ低減部で
工具本体のたわみを低減することで刃部の円弧運動を抑
制することができ、加工面の面粗さが向上し切屑分断を
所定間隔で確実に行うことができる。

【０００５】低剛性部は複数の梁部からなり、たわみ低
減部は複数の梁部のうちの一部の梁部に相対的に傾斜す
る他の梁部であってもよい。工具本体を加振して振動切
削させた際、一部の梁部と他の梁部に加振方向に略直交
する方向に互いに反対方向の変位が生じて相殺されるこ
とで、低剛性部が変位した時に被削材の加工面からの切
刃の逃げ量を低減できて、刃部の運動は平行移動に近く
なりたわみを抑制できるから加工面粗さが向上する。

【０００６】また本発明による振動バイトは、工具本体
の刃部の基端側に被加振部を設け、この被加振部に振動
を加える加振装置を備えてなる振動バイトにおいて、工
作機械等に支持される被支持部と工具本体の被加振部と
が別体に形成され、被支持部に対して被加振部を刃部の
送り方向への相対移動を許容する摺動部で連結したこと
を特徴とする。加振時に加振装置によって生じる外力
は、被加振部が摺動部を介して被支持部に対して相対移
動することにより被支持部へ伝達されず、これによって
被加振部の移動によって刃部に送り方向の振動を生じさ
せて振動切削でき、同時に工具本体のたわみを抑制でき
る。

【０００７】また本発明による振動バイトの切削方法
は、工具本体を加振しつつ刃部で切削する際に、加振に
よって発生する工具本体の加振方向に略直交する方向の
たわみを低減させることで刃部の円弧運動を低減させる
ようにしたことを特徴とする。加振による切削の際に工
具本体の加振方向に略直交する方向にたわみを生じて刃
部が円弧運動を起こすことになるが、その際、工具本体
のたわみを低減することで刃部の円弧運動を抑制するこ
とができ、これによって面粗さを向上させて加工精度を
向上でき応力集中の増大を抑制できて工具寿命を向上で
きる。

【０００８】加振停止時に工具本体を刃部の送り方向に
押圧することで切削による刃部の振動を低減させるよう
にしてもよい。振動バイトを用いて被削材の面取り加工
や斜め削り加工などの切削加工を加振させないで行う場
合、所定の荷重を送り方向の反対側から工具本体に連続
して印加した状態で切削すれば、切削抵抗の送り分力が
背圧として工具本体にかかってもこの背圧を所定の荷重
で受け止めて支持できるために振動バイトの工具本体が
ビビリを生じることはなく加工面粗度の良好な切削加工
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面により説明する。図１乃至図４は本発明の第
一の実施の形態を示すものであり、図１は実施の形態に
よる振動バイトの概略構成図、図２は振動バイトの低剛
性部の応力を示す説明図、図３（ａ）は図１に示す振動
バイトで振動切削した際のチップのノーズの円弧運動軌
跡を示す図、（ｂ）は被削材の加工面の面粗さを示す断
面図、図４はチップのノーズによる振動周期の変位位置
で切削した被削材の加工面と初期位置に戻ったノーズを
示す要部説明図である。図１に示す振動バイト２０は、
刃部２１とシャンク部２２とが一体形成された工具本体
２３を備えている。刃部２１の先端角部に切刃５ａ，５
ａで形成されたノーズ５ｂを有するスローアウェイチッ
プ５が装着され、シャンク部２２は例えば断面略四角形
をなす略角柱状とされている。尚、振動バイト２０はス
ローアウェイ式に代えてソリッドタイプでもよいし、ろ
う付けタイプ等でもよい。

【００１０】シャンク部２２の長手方向途中には低剛性
部２４が設けられており、この低剛性部２４はシャンク
部２２の長手方向に延びるほぼ同一長さの貫通孔２５が
複数個（図では７個）送り方向Ｄ（シャンク部２２の長
手方向に略直交する方向）に配列されていることで仕切
られた複数本（図では８本）の梁部２６で構成されてい
る。尚、シャンク部２２の低剛性部２４より基端側領域
は図示しない工作機械に把持される被支持部２２ａを構
成する。ここで、貫通孔２５についていえば、送り方向
前方の第一貫通孔２５ａはその幅（シャンク部２２の長
手方向に直交する方向の幅）が工具本体２３の基端側か
ら先端側に向けて漸次増大するように略々直角三角形状
に形成されており、そのために第一貫通孔２５ａを仕切
る送り方向両側の側壁をなす第一梁部２６ａと第二梁部
２６ｂについて第一梁部２６ａはシャンク部２２の長手
方向に概略平行であり、第二梁部２６ｂは第一梁部２６
ａに微少角度α（例えばα＝３°）の鋭角を以て基端側
で交差するように傾斜している。

【００１１】そして第二、第三、第四貫通孔２５ｂ、２
５ｃ、２５ｄは同一幅で延在していて略々平行四辺形を
なして第二梁部２６ｂとほぼ平行に配列され、これらを
それぞれ仕切る第三、第四、第五梁部２６ｃ，２６ｄ，
２６ｅも第二梁部２６ｂと平行に配列されている。また
第五貫通孔２６ｅは工具本体２３の基端側から先端側に
向けて漸次幅が減少するように略々逆直角三角形状に形
成されており、第五梁部２６ｅと共に第五貫通孔２５ｅ
を仕切る送り方向後方側の第六梁部２６ｆは第一梁部２
６ａと略平行に形成されている。そして第六貫通孔２５
ｆ，第七貫通孔２５ｇは同一幅で延在するそれぞれ略々
長方形をなして第六梁部２６ｆとほぼ平行に配列され、
これらをそれぞれ仕切る第七梁部２６ｇ，第八梁部２６
ｈも第六梁部２６ｆと平行に配列されている。そのた
め、この低剛性部２４はシャンク部２２の長手方向に略
平行な４本の梁部２６ａ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｈとこ
れらに対してシャンク部２２の基端側で交差するように
微少角度αで傾斜する４本の梁部２６ｂ，２６ｃ，２６
ｄ，２６ｅとで構成されている。

【００１２】そのため、この低剛性部２４は、後述する
油圧シリンダ２８によって刃部２１を押動された際に図
１に示す初期位置から第一乃至第八梁部２６ａ〜２６ｈ
が湾曲変位することで刃部２１側を変位させて変位位置
に至ることになり、刃部２１が所定周期で加振され押動
されることで初期位置と変位位置との間で送り方向に振
動して切刃５ａで振動切削することになる。尚、第１乃
至第八梁部２６ａ〜２６ｈの配列は任意に変更してもよ
い。また低剛性部２４を挟む基端側の被支持部２２ａと
先端側の刃部２１とは比較的剛性が高く高剛性部を構成
する。

【００１３】次に振動バイト２０の近傍に配設されるタ
レット１０にはアクチュエータ（加振装置）として例え
ば油圧シリンダ２８が装着されており、この油圧シリン
ダ２８には振動バイト２０の送り方向Ｄに延在するピス
トン２９がその長手方向に進退可能に配設されている。
ピストン２９は油圧でその送り方向Ｄの先端側に進出し
た位置で図１に示す初期位置にある工具本体２３の刃部
２１を押動して送り方向先端の変位位置まで押し出し、
後退した位置で変位位置の刃部２１を初期位置に戻し初
期位置の刃部２１を押圧しない。この油圧シリンダ２８
の作動を制御する油圧回路２７は、例えば三角波（サイ
ン波でもよい）状の波形信号等をなす油圧シリンダ２８
の制御信号を発生させる波形発生器１３と、作動油を加
圧するための油圧ユニット３０と、波形発生器１３から
入力される信号の関数として油の流量または圧力を制御
するサーボ弁３１とが備えられ、サーボ弁３１から出力
制御される油の油圧（または流量）によって油圧シリン
ダ２８でピストン２９の作動制御が行われる。この油圧
回路２７によって油圧シリンダ２８のピストン２９を送
り方向Ｄに所定間隔で進退制御して振動バイト２０を所
定周期で加振制御できると共に、工具本体２３を例えば
０．１〜０．４ｍｍの範囲で送り方向に押動する所定の
荷重Ｋ１で刃部２１を押圧して背圧（切削時の送り分
力）を相殺して切刃５ａで切削加工できるように油圧を
制御することができる。

【００１４】本実施の形態による振動バイト２０は上述
のような構成を備えており、次にその作用を図１乃至図
４により説明する。この振動バイト２０を用いて工具本
体２３を加振しつつ送って被削材を振動切削する場合、
例えば図２で示すようにピストン２９で工具本体２３の
刃部２１を送り方向Ｄに所定の負荷Ｋで押圧すると、低
剛性部２４で弾性変位して刃部２１が送り方向に変位す
る。この時、低剛性部２４の梁部２６はシャンク部２２
の長手方向と概略平行な四本の梁部２６ａ，２６ｆ，２
６ｇ，２６ｈがノーズ５ｂを被削材から離れる方向即ち
逃げる方向へ変位Ｓ１を生じ、傾斜配置された他の四本
の梁部２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅはシャンク部２
２の長手方向に近づく方向即ちノーズ５ｂが被削材Ｗに
食い付く方向に変位Ｓ２を生じる。そのため、相反する
方向の変位Ｓ１，Ｓ２が互いに相殺され、微少角度αを
以て傾斜配置された他の梁部２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，
２６ｅが先端側方向に変位することによって刃部２１は
微少距離Ｍ（初期位置から変位位置までの距離である振
副Ｎを例えば０．４ｍｍ、送りｆ＝０．４ｍｍ／revと
するとＭ＝５μｍ程度、仕上げ面粗さ３３μｍ）だけ下
方に変位する。そのため、変位位置で微少な食い込みが
行われるが、略平行に近い移動となる。そのため、本実
施の形態による振動バイト２０によれば、図３に示すよ
うに振動切削時の往復動によるノーズ５ｂの被削材に対
する切り込み方向の食い込み量または逃げ量Ｍが抑制さ
れて略平行移動に近くなることで、仕上げ面の面粗さを
小さく抑制できることになる。

【００１５】しかも振動バイト２０の振動によるノーズ
５ｂの被削材に対する食い込み量は、無負荷の初期位置
を基準として、負荷状態におけるノーズ５ｂの変位位置
で最大となって食い込み量Ｍが与えられる。そのため、
初期位置に戻されたノーズ５ｂは被削材Ｗの非切削状態
となるために、この位置で切屑は分断されることにな
る。即ちこの振動バイト２０による振動切削によれば振
動の往復１周期毎に切屑が分断された状態になり、切屑
排出性が確実に向上する。

【００１６】次にワークＷの面取り加工や斜め削り加工
等を行う場合には、振動バイト２０を油圧シリンダ２８
で加振させずに切削加工する。その際、油圧回路２７を
作動させて油圧シリンダ２８のピストン２９を作動させ
て、振動バイト２０の刃部２１を送り方向Ｄに、ワーク
Ｗの切削の際に生じる切削抵抗の送り分力以上の荷重Ｋ
１で押圧する。この荷重Ｋ１は切削加工時の切り込み量
と送り量によって変動するが、ピストン２９の送り方向
Ｄへの振動バイト２０の押動距離にして０．１ｍｍ〜
０．４ｍｍの範囲とする。ここで、押動距離が０．１ｍ
ｍより小さいと切削時に切削抵抗送り分力による背圧で
無負荷に近いピストン２９が押されて低剛性部２４が変
位して振動バイト２０とピストン２９がビビリ振動を起
こしてしまい、また０．４ｍｍを越えると低剛性部２４
の第一乃至第六梁部２６ａ〜２６ｆに応力がかかり、第
一乃至第六梁部２６ａ〜２６ｆの寿命が短くなるという
欠点が生じる。

【００１７】振動バイト２０を加振させずに切削加工す
る場合、油圧シリンダ２８のピストン２９で上述した微
少の荷重Ｋ１を継続して刃部２１に印加した状態でワー
クＷの面取り加工や斜め削り加工等を行う。この時切刃
５ａで生じる切削抵抗の送り分力は振動バイト２０を介
して背圧としてピストン２９に伝達されるが、この背圧
はピストン２９に印加されている荷重Ｋ１で相殺され、
振動バイト２０はビビリ振動などを生じることなくスム
ーズにワークＷの切削加工が行われる。

【００１８】上述のように本実施の形態によれば、振動
バイト２０を用いて加振して振動切削する場合に、振動
時のノーズ５ｂの逃げ方向の変位を抑制して少ない距離
Ｍだけ食い込みさせてほぼ平行に近い移動ができるため
に、仕上げ面粗さを向上できる上に１周期毎に切屑を確
実に分断できて切屑排出性が向上する。また振動バイト
２０を加振させることなく被削材を面取り加工や斜め削
り加工する場合に、油圧シリンダ２８のピストン２９で
上述した微少の荷重Ｋ１を継続して刃部２１を押圧する
ことで、低剛性部２４があってもビビリ振動などの振動
を生じさせることなく切削加工でき加工面粗さを向上で
きる。

【００１９】また上述の実施の形態では油圧アクチュエ
ータ２８で振動バイト２０の刃部２１を連続して押圧す
ることとしたが、加振させずに切削する場合には油圧ア
クチュエータ２８で刃部２１を押圧する構成に代えて、
図１で一点鎖線で示すように油圧アクチュエータ２８と
は別個の係止部材３３を刃部２１の背面に当接させて支
持し、背面から振動バイト２０の背圧を受け止めるよう
にしてもよい。この場合でも切削抵抗送り分力による背
圧を係止部材３３で受け止めて、振動バイト２０による
切削時の振動を防止できる。

【００２０】次に本発明の第二の実施の形態を図５によ
り説明する。上述の第一の実施の形態と同一または同様
の技術については同一の符号を用いて説明する。図５に
示す振動バイト４０において、工具本体２３が刃部２１
と棒状のシャンク部２２からなり、刃部２１の先端側角
部に切刃５ａ，５ａからなるノーズ５ｂを有するスロー
アウェイチップ５が装着されている。そしてシャンク部
２２の長手方向途中には低剛性部４１が設けられてお
り、その基端側は被支持部２２ａとされている。低剛性
部４１は複数の貫通孔４２で分離して形成された２種類
の梁部４３で構成されている。即ちこの低剛性部４１
は、送り方向両側には略コの字型の第一貫通孔４２ａと
第四貫通孔４２ｄが一対の凸部をそれぞれ外側に向けて
形成され、そのために第一貫通孔４２ａと第四貫通孔４
２ｄで仕切られる外側の第一梁部４３ａと第五梁部４３
ｅは長手方向の両端が貫通孔４２ａ，４２ｄの凸部でえ
ぐられて断面係数の小さい薄肉部４３ａＡ，４３ａＢ、
４３ｅＡ，４３ｅＢとされ、中央部が断面係数の比較的
大きい厚肉部４３ａＣ、４３ｅＣとされている。

【００２１】そして各第一貫通孔４２ａと第二貫通孔４
２ｄとの間の領域には等間隔で形成された二つの略平行
四辺形の第二貫通孔４２ｂ，第三貫通孔４２ｃが形成さ
れており、これらの第一乃至第四貫通孔４２ａ，４２
ｂ，４２ｃ，４２ｄをそれぞれ仕切る３本の梁部が第二
梁部４３ｂ，第三梁部４３ｃ，第四梁部４３ｄとして構
成されている。しかもこれら第二乃至第四梁部４３ｂ〜
４３ｄはシャンク部２２の長手方向及び第一及び第五梁
部４３ａ，４３ｅに対して微少角度αだけ傾斜して配設
されている。第二乃至第四梁部４３ｂ〜４３ｄはシャン
ク部２２の基端側で第一梁部４３ａと交差するようにそ
れぞれ傾斜しており、第二乃至第四梁部４３ｂ〜４３ｄ
は互いに平行に配設されている。そして例えばタレット
１０に装着されたピエゾアクチュエータ（加振装置）１
１の先端部１１ａがシャンク部２２の第五梁部４３ｅの
肉厚部４３ｅＣを押圧可能に配設されており、ピエゾア
クチュエータ１１は増幅器１２を介して波形発生器１３
に接続されて構成されている。

【００２２】本第二の実施の形態による振動バイト４０
は上述のように構成されており、振動切削においてはピ
エゾアクチュエータ１１を所定周期で加振させると低剛
性部４１の第五梁部４３ｅの肉厚部４３ｅＣがピエゾア
クチュエータ１１の先端部１１ａで間欠的に押動され
る。これによって、第一梁部４３ａと第五梁部４３ｅは
シャンク部２２の長手方向に対し被削材Ｗから逃げる方
向に変位Ｓ１′を生じ、傾斜配置された第二乃至第四梁
部４３ｂ〜４３ｄは工具本体２３の先端側に向けて変位
Ｓ２′を生じる。そのため変位Ｓ１′とＳ２′が相殺さ
れ、振動で変位する工具本体２３は変位位置での切り込
み時にノーズ５ｂが被削材Ｗに食い付く方向に微少距離
Ｍだけ変位する。従って本第二の実施の形態において
も、振動バイト４０を用いて振動切削する場合に、ノー
ズ５ｂの逃げ方向の変位を抑制して食い付き方向に微少
変位しほぼ平行に近い移動ができるために仕上げ面粗さ
を向上できる上に１周期毎に切屑を確実に分断できて切
屑排出性が向上するという第一の実施の形態と同様の作
用効果を奏する。尚、上述した第一及び第二の実施の形
態ではいずれの振動バイト２０，４０も加振による振動
の変位位置で被削材Ｗに食い込み初期位置に戻った際に
切削しない状態となるが、これと異なって第一の実施の
形態でも例えば傾斜角α＝２°と小さくしたり、梁部２
４，４３の本数を例えば６本と少なくすると、変位位置
で食い込むことなく被削材Ｗから逃げるように変位する
ことになる。この場合でも逃げ量Ｍが小さく仕上げ面粗
さは従来のものより向上する。

【００２３】次に本発明の実施例について説明する。実
施例としての振動バイトは第一の実施の形態による振動
バイト２０と同一の基本構成を持ち、八本の梁部２６を
備えた振動バイトはそのうち４本の梁部がシャンク部２
２の長手方向と平行に延び、他の４本の梁部が角度αを
以て傾斜している。そして角度α＝３°の振動バイトを
実施例１、α＝２°の振動バイトを実施例２とする。更
に六本の梁部２６を備えた３種類の振動バイトを用意
し、六本の梁部２６のうち３本の梁部がシャンク部２２
の長手方向と平行に延び、他の３本の梁部が角度αを以
て傾斜している。そして角度α＝３°の振動バイトを実
施例３、α＝２°の振動バイトを実施例４、α＝０°の
振動バイト即ち６本の梁部が全てシャンク部と平行とさ
れたものを比較例とする。尚、各振動バイトは梁部が６
本の場合も８本の場合も、低剛性部の断面積の総和を同
一として主分力方向の剛性を同一にし、また個々の振動
バイトでシャンク部２２の長手方向に平行な梁部と角度
αを以て傾斜する梁部との厚み（断面積）の和の比を
２：３にそれぞれ設定する。そして振動バイトに装着す
るスローアウェイチップ５はＣＶＤコーテッド超硬合金
ＵＣ６０１０またはサーメットＮＸ２５２５を用い、被
削材としてＳＳ４００を用いた。また切り込みａｐ＝
０．５ｍｍ、送りｆ＝０．４ｍｍ／rev、振動周波数ｆ
ｖ＝２０Ｈｚとして振動バイトの振動波形は送り方向の
往工程と復工程で３：１の三角波形を形成するものとし
て切削試験を行った。

【００２４】そして振動時のノーズ５ｂの初期位置を基
準として変位位置までの移動軌跡を円弧運動量として変
位位置での被削材に対する食い込み量（−）または逃げ
量（＋）を測定し、加工面の仕上げ面粗さを測定した。
この結果は次に示す表１及び図６，７の通りとなった。

【表１】

【００２５】またスローアウェイチップ５としてＣＶＤ
コーテッド超硬合金（ＵＣ６０１０）とサーメット（Ｎ
Ｘ２５２５）の２種類の材質のものを用いて、主軸回転
数（rpm）と切削速度（ｍ／min）を表２に示す値まで上
昇させつつ切屑分断の切削試験を行った。

【表２】

【００２６】尚、上の表２中、切屑分断の項で「完全」
とは振動の１周期毎に切屑が分断された状態をいい、
「２連続多」とは振動の２周期単位で分断された切屑が
多かったことを意味し、「３連続多」とは振動の３周期
単位で分断された切屑が多かったことを意味し、「５連
続多」とは振動の５周期単位で分断された切屑が多かっ
たことを意味する。表１に示す試験結果から、複数の梁
部の一部を他に対して傾斜させた各実施例の方がすべて
を平行に配列した比較例よりも仕上げ面粗さが小さく、
被削材に対する逃げ量や食い込み量などの変位量絶対値
が小さく仕上げ面粗さが向上する。特に食い込みの方が
面粗さが良い。そして、各実施例の中でも梁部が６本よ
りも８本の方が面粗さが小さく、一部の梁部の傾斜角α
を３°にしたものの方が２°のものよりも同様に面粗さ
が小さく良好になる。

【００２７】また図６及び図７は上述の実施例１乃至４
及び比較例などの面粗さの測定結果を示すものであり、
各図において縦軸は平均線Ｐを基準として±１０μｍ単
位で目盛りが付され、横軸は送りを示すものである。各
図に示す波形の下方に向けた略Ｕ字型波形ｑはチップ５
のノーズ５ｂのノーズＲが転写されたものであり、図６
（ａ），（ｂ）に示す波形はそれぞれ実施例１，２の面
粗さを示すものであり、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は
実施例３、実施例４、比較例の面粗さ、図６（ｃ）は振
動のない通常切削時の面粗さを示すものである。図中、
図６（ａ），（ｂ）に示す実施例１，２の下方底部の略
Ｕ字型波形ｑは−１０μｍ程度で安定しており、特に実
施例１の方がより均一で安定した面粗さが得られる。こ
れに対して図７（ａ），（ｂ）に示す実施例３，４は下
方底部の略Ｕ字型波形ｑが−１０μｍ〜−１５μｍ程度
の範囲に亘って変動するため面粗さが若干低下すること
を認識でき、比較例に至っては０μｍ〜−２０μｍの大
きな範囲となり一層面粗さが悪化する。また表２に示す
試験結果から、複数の梁部の一部を他に対して傾斜させ
た各実施例の方がすべてを平行に配列した比較例よりも
切屑分断が頻繁に行われ、特に梁部が６本よりも８本の
ものの方が確実に１周期毎に分断できる。尚、比較例で
あっても従来技術の振動バイトよりも面粗さを良好であ
り、これも本発明に含めることができる。

【００２８】尚、上述の第一及び第二の実施の形態で
は、振動バイト２０，４０の工具本体２の低剛性部２
４，４１を構成する梁部２６，４３を八本、五本とした
が、梁部２６，４３の本数は２本以上であれば適宜の本
数を採用でき、低剛性部２４，４１の断面係数がその前
後のシャンク部２２や刃部２１などの高剛性部より小さ
ければよい。また各梁部２６，４３はピストン２９やピ
エゾアクチュエータ１１などの加振装置で断続的に加振
された際に発生する応力を低減して梁部の折断（疲労破
壊による）を防止するために一本一本の梁部の断面積が
小さい方が好ましい。尚、上述の実施の形態では、低剛
性部２４，４１として、一部の梁部２６，４３を工具本
体２３の長手方向と平行に配設し他の梁部２６，４３を
傾斜させる構成を採用したが、これら一部の梁部２６，
４３と他の梁部２６，４３は互いに同数である必要はな
く、いずれかが他方より多くてもかまわない。また工具
本体２３の長手方向に対して一部の梁部２６，４３をほ
ぼ平行に配設したが、これに代えて一部の梁部２６，４
３と他の梁部２６，４３を工具本体２３の長手方向に対
してそれぞれ反対側に微少角度±αづつ傾斜させてもよ
い。傾斜角度αはそれぞれ相違していても良い。また工
具本体２３の長手方向に対して平行な梁部２６，４３と
傾斜した梁部２６，４３の送り方向の配列は実施の形態
のものに限定されることなく任意に設定できる。

【００２９】次に本発明の第三の実施の形態について図
８により説明するが、上述の実施の形態と同一または同
様の部分または部材には同一の符号を用いてその説明を
省略する。図８は振動バイトの概略構成図である。図８
に示す振動バイト５０は、図示しない工作機械のスライ
ドに固定される第一の刃物台を被支持部５２としてその
先端に摺動部５３を介して工具本体５４が摺動可能に装
着されて構成されている。被支持部５２は例えばＬ字形
を形成していて工具本体５４と連結される先端には被支
持部５２の本体より小径の軸部５５が形成されている。
被加振部を構成する工具本体５４は例えば頭部５６と刃
部５７とで略Ｔ字形に形成され、頭部５６の一端は軸部
５５と共に摺動部５３を構成し他端は被押圧面５６ａと
されている。被押圧面５６ａを押圧可能な位置に上述の
油圧シリンダやアクチュエータ等の加振装置５８が配設
されて、被押圧面５６ａを断続的に押圧して工具本体５
４を加振するようになっている。刃部５７の先端角部に
は切刃５ａとノーズ部５ｂを備えたスローアウェイチッ
プ５が装着されている。

【００３０】摺動部５３において、頭部５６の一端には
被支持部５２の軸部５５を挿入させる孔部５９が形成さ
れ、軸部５５の外周面には弾性部材として例えばコイル
スプリング６０が圧縮可能に装着され、このコイルスプ
リング６０の一端は軸部５５の基部の肩部５５ａに固着
され、他端は孔部５９の底面５９ａに固着されている。
そのため、加振装置５８で断続的に押圧された工具本体
５４は軸部５５にガイドされてスプリング６０を圧縮す
る方向に若干変位し、その後の非押圧時にスプリング６
０の付勢力で元の位置に戻り、これを繰り返すことで刃
部５７の送り方向Ｄに振動する。工具本体５４が加振装
置５８で押圧されない初期位置に戻った状態で軸部５５
の先端と孔部５９の底面５９ａとの間に少なくとも振動
の振幅に相当する隙間が形成されることになる。

【００３１】また工具本体５４の頭部５６の上方（刃部
５７と反対側）には図示しないスライドに固定される第
二の刃物台６２が固定され、第二の刃物台６２の頭部５
６側の面６２ａには適宜形状、例えば頭部５６を囲う略
筒状の第一及び第二摺動受け部６３ａ，６３ｂが刃部５
７との接続部を挟んでその両側に形成されている。この
摺動受け部６３ａ，６３ｂの内周面と棒状の頭部５６と
の間には、例えばボール軸受けなどの軸受け６４，６４
が装着され、頭部５６の加振による摺動時のスライド抵
抗を小さくしている。特に工具本体５４の頭部５６と第
一及び第二摺動軸受け部６３ａ，６３ｂを刃部５７の送
り方向Ｄに配設すれば、加振装置５８による工具本体５
４の振動は送り方向にのみ発生することになり、被支持
部５２に押圧力が伝達されずに応力が生じないから刃部
５７にたわみによる円弧運動が発生するのを防止でき
る。

【００３２】本実施の形態による振動バイト５０は上述
の構成を備えているから、加振による振動切削に際して
加振装置５０を作動させて工具本体５４の頭部５６を断
続的に送り方向Ｄに押動すると頭部５６は軸部５５にガ
イドされつつスプリング６０を圧縮させるように移動し
て押圧力が吸収され、加振が停止するとスプリング６０
の付勢力で頭部５６は初期位置に戻される。この動作を
繰り返すことで工具本体５４は断続的に加振され、刃部
５７は送り方向Ｄにのみ振動して被削材Ｗを切削加工す
る。この場合、被削材Ｗの例えば１回転毎の加振切削に
際して、その回における刃部５７のノーズ５ｂが戻った
初期位置と前回の振動切削時の変位位置とが重なるよう
に送りを制御すれば、刃部５７が被削材Ｗから逃げなく
ても１周期毎に切屑を分断できる。従って、この振動バ
イト５０の振動によれば、工具本体５４のたわみによる
円弧運動を防止できて仕上げ面の面粗さを上述の他の実
施の形態と比較しても著しく向上でき、しかも振動の１
周期毎に初期位置に戻されたノーズ５ｂは非切削状態と
なるために切屑は分断され、切屑排出性が確実に向上す
る。また振動バイト５０の装置全体を従来のものよりも
小型化できる。

【００３３】尚、振動バイト２０，４０，５０はスロー
アウェイ式に代えてソリッドタイプでもよいし、ろう付
けタイプ等でもよい。また加振装置としてピストン２９
やピエゾアクチュエータ１１などに代えて電磁ソレノイ
ドなどの電磁アクチュエータを採用しても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による振動
バイトは、低剛性部に、加振時に発生する工具本体の加
振方向に略直交する方向のたわみを低減するたわみ低減
部を備えたので、加振切削の際に工具本体にたわみを生
じて刃部が円弧運動を起こすことになっても、工具本体
の加振方向に略直交する方向のたわみを低減することで
刃部の円弧運動を抑制することができ、面粗さを向上で
きる。

【００３５】また低剛性部は複数の梁部からなり、たわ
み低減部は複数の梁部のうちの一部の梁部に相対的に傾
斜する他の梁部であるから、加振による振動切削の際、
一部の梁部と他の梁部に互いに反対方向の変位が働いて
相殺されることで低剛性部が変位した時に被削材の加工
面からの切刃の逃げ量を低減できて、刃部の運動は平行
移動に近くなりたわみを抑制できるから加工面粗さが向
上する。

【００３６】また本発明による振動バイトは、被支持部
と被加振部とが別体に形成され、被支持部に対して被加
振部を刃部の送り方向への相対移動を許容する摺動部で
連結したので、加振時に加振装置によって生じる外力
は、被加振部が摺動部を通して被支持部に対して相対移
動することにより被支持部へ伝達せず、これによって工
具本体のたわみを抑制でき、同時に被加振部の往復動に
よって刃部に送り方向の振動を生じさせて切屑を分断し
つつ精密に切削できる。

【００３７】また本発明による振動バイトの切削方法
は、工具本体を加振しつつ刃部で切削する際に、加振に
よって発生する工具本体の加振方向に略直交する方向の
たわみを低減させることで刃部の円弧運動を低減させる
ようにしたから、加振による切削の際に工具本体の被支
持部を中心にたわみを生じて刃部が円弧運動を起こすこ
とになるが、その際、たわみ低減部で工具本体の加振方
向に略直交する方向のたわみを低減することで刃部の円
弧運動を抑制することができ加工精度が向上する。

【００３８】加振停止時に工具本体を刃部の送り方向に
押圧することで切削による刃部の振動を低減させるよう
にしたから、振動バイトを用いて面取り加工や斜め削り
加工などの切削加工を加振させないで行う場合、所定の
荷重を送り方向の反対側から工具本体に連続して印加し
た状態で切削すれば、切削抵抗の送り分力が背圧として
工具本体にかかってもこの背圧を所定の荷重で受け止め
て支持できるために振動バイトの工具本体がビビリを生
じることはなく加工面粗度の良好な切削加工ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施の形態による振動バイト
の概略構成図である。

【図２】 図１に示す振動バイトの要部構成図である。

【図３】 （ａ）は図１に示す振動バイトで振動切削し
た際のチップのノーズの円弧運動軌跡を示す図、（ｂ）
は被削材の加工面の面粗さを示す断面図である。

【図４】 切刃の刃部による振動周期の変位位置で切削
した被削材の加工面と初期位置に戻ったチップのノーズ
を示す要部説明図である。

【図５】 本発明の第二の実施の形態による振動バイト
の概略構成図である。

【図６】 切削試験による被削材の加工面の表面粗さを
示す図であって、（ａ）は実施例１の場合、（ｂ）は実
施例２の場合、（ｃ）は加振させない通常切削の場合を
示す図である。

【図７】 切削試験による被削材の加工面の表面粗さを
示す図であって、（ａ）は実施例３の場合、（ｂ）は実
施例４の場合、（ｃ）は比較例の場合を示す図である。

【図８】 本発明の第三の実施の形態による振動バイト
の概略構成図である。

【符号の説明】

５ａ 切刃 ２０，４０，５０ 振動バイト ２１，５７ 刃部 ２２ａ，５２ 被支持部 ２３，５４ 工具本体 ２４，４１ 低剛性部 ２６，４３ 梁部 ５３ 摺動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 和哉 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 (72)発明者 渋谷 健 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 奥川 道隆 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中村 真徳 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 三谷 祐史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 吉村 博仁 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3C045 AA01 3C046 AA09 BB00 EE14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具本体の刃部の基端側に他の部分に対
   して相対的に低剛性をなす低剛性部を設け、前記工具本
   体に振動を加える加振装置を備えてなる振動バイトにお
   いて、 前記低剛性部に、加振時に発生する工具本体の加振方向
   に略直交する方向のたわみを低減するたわみ低減部を備
   えたことを特徴とする振動バイト。
2. 【請求項２】 前記低剛性部は複数の梁部からなり、前
   記たわみ低減部は複数の梁部のうちの一部の梁部に相対
   的に傾斜する他の梁部であることを特徴とする請求項１
   記載の振動バイト。
3. 【請求項３】 工具本体の刃部の基端側に被加振部を設
   けてなり、この被加振部に振動を加える加振装置を備え
   てなる振動バイトにおいて、 工作機械等に支持される被支持部と工具本体の被加振部
   とが別体に形成され、前記被支持部に対して被加振部を
   刃部の送り方向への相対移動を許容する摺動部で連結し
   たことを特徴とする振動バイト。
4. 【請求項４】 工具本体を加振しつつ刃部で切削する際
   に、加振によって発生する工具本体の加振方向に略直交
   する方向のたわみを低減させることで刃部の円弧運動を
   低減させるようにしたことを特徴とする振動バイトの切
   削方法。
5. 【請求項５】 加振停止時に前記工具本体を刃部の送り
   方向に押圧することで切削による刃部の振動を低減させ
   るようにしたことを特徴とする請求項４記載の振動バイ
   トの切削方法。