JP2013212540A - Friction stir working device and method for reproducing tool for friction stir working - Google Patents

Friction stir working device and method for reproducing tool for friction stir working Download PDF

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Japan
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friction stir
stir processing
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processing apparatus
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Masanori Mochizuki
正典 望月
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ISEL Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the exchange frequency of a tool upon friction stir working, by restoring a shape of the tool even if wear or the like of the tool is generated and by reproducing the shape provided before the wear or the like is generated.SOLUTION: A friction stir working device 1 includes a tool reproduction mechanism 5 to grind, by a grinding wheel 51, a tip part of a tool 20 having wear or the like caused by friction stir working. The grinding wheel 51 is formed in a circular shape, and at a circumferential part of the grinding wheel 51 for grinding the tool 20, a recessed groove 51a of a cross-sectional recessed shape, which substantially equal to a cross-sectional projecting shape at the tip part of the tool 20, is continuously formed on the entire circumference thereof. Then, while rotating the tool 20, the tool reproduction mechanism 5 rotates the grinding wheel 51 to grind the tip part of the tool 20. Thereby, it is possible to restore a shape of the tool 20 to reproduce the shape provided before the wear and deformation or the like are caused by the friction stir working, and the same tool 20 can be used for the friction stir working once more.

Description

本発明は、摩擦攪拌加工用ツールの再生機構を備えた摩擦攪拌加工装置及び摩擦攪拌加工用ツールの再生方法に関するものである。   The present invention relates to a friction stir processing apparatus including a friction stir processing tool regeneration mechanism and a method for regenerating the friction stir processing tool.

金属材料の接合方法として、SKD鋼等のダイス鋼や超硬合金又はセラミックス等からなるツールを高速回転させて被加工材に押し付け、その摩擦熱により被加工材を軟化させて攪拌接合する摩擦攪拌接合(FSW)が行われている。また、上記ツールを用いて、被加工材表面の強度及び硬度等を向上させる摩擦攪拌改質(FSP)や、被加工材を点接合する摩擦点接合(FSJ)も行われ、これらと上記摩擦攪拌接合とを総称して摩擦攪拌加工と呼ばれる。   As a metal material joining method, friction stirring is performed by rotating a tool made of die steel such as SKD steel, cemented carbide or ceramics at high speed and pressing the tool against the work material, and softening the work material by the frictional heat to stir and join. Joining (FSW) is performed. In addition, using the above tools, friction stir modification (FSP) for improving the strength and hardness of the workpiece surface and friction point joining (FSJ) for spot welding the workpiece are also performed. Stir welding is generically called friction stir processing.

この摩擦攪拌加工では、ツールが被加工材との摩擦によって発生する熱により加工を行うので、ツールには被加工材よりも硬度、融点、耐摩耗性等の物性の高い材料が要求され、アルミ材等の低融点材料の被加工材の接合には、SKD鋼等の工具鋼が主に使用されている。一方、鉄系高融点材料の被加工材を接合する場合には、セラミックス製や超鋼合金製のツールが使用されるが、セラミックス製のツールは破損しやすく、超鋼合金製のツールは短時間で摩耗、変形等しやすい。そのため、従来は、ツールを着脱自在とする工具ホルダを形成して工具ホルダを再利用可能とし、ツールのみを耐摩耗性材料で製作して交換することで摩擦攪拌接合に費やすコストを低減する技術(特許文献1)、また、ツールのプローブを別体とし、また、ツールのショルダー部とプローブとを別体とすることにより、プローブやショルダー部を交換可能にしてコストを抑える技術(特許文献2)が提案されている。   In this friction stir processing, since the tool performs processing by heat generated by friction with the work material, the tool is required to have a material with higher physical properties such as hardness, melting point, and wear resistance than the work material. Tool steel such as SKD steel is mainly used for joining low-melting-point work materials such as steel. On the other hand, when joining workpieces made of iron-based high melting point materials, ceramic or super steel alloy tools are used, but ceramic tools are easily damaged, and super steel alloy tools are short. Easily wear and deform over time. Therefore, conventionally, a tool holder that allows the tool to be attached and detached is formed so that the tool holder can be reused, and the cost of friction stir welding is reduced by manufacturing and replacing only the tool with wear-resistant material. (Patent Document 1), and a technique in which the probe of the tool is made a separate body and the shoulder portion and the probe of the tool are made separate so that the probe and the shoulder portion can be exchanged to reduce the cost (Patent Document 2) ) Has been proposed.

特開2006−212657号公報JP 2006-212657 A 特開2008−36664号公報JP 2008-36664 A

しかしながら、いずれの技術によっても、ツール等の取り外しや取り付け等の交換作業を頻繁に行う必要があり、その作業が煩雑であった。特に、鉄系高融点材料の被加工材を接合する場合には、超鋼合金製のツールを使用してもツールが短時間で摩耗、変形等しやすく、頻繁にツール交換をする必要があった。そのため、ツール交換作業により加工が長時間中断され、また、加工コスト高の原因となっていた。   However, in any of the techniques, it is necessary to frequently perform replacement work such as removal and attachment of tools and the like, which is complicated. In particular, when joining workpieces made of iron-based refractory materials, even if a tool made of super steel alloy is used, the tool is easily worn and deformed in a short time, and it is necessary to change the tool frequently. It was. For this reason, the processing is interrupted for a long time by the tool replacement work, and the processing cost is high.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ツールが摩耗等しても、その摩耗等の前の形状に復元し再生することでツール交換頻度を少なくすることができる摩擦攪拌加工装置及び摩擦攪拌加工用ツールの再生方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when a tool is worn, etc., a friction stir processing device that can reduce the frequency of tool replacement by restoring the shape before the wear and the like to regenerate the tool. It is another object of the present invention to provide a method for regenerating a tool for friction stir processing.

本発明に係る摩擦攪拌加工装置は、
金属材料の被加工材に対して回転させながら先端部を押し付けて摩擦攪拌加工を行うツールを備えた摩擦攪拌加工装置であって、
摩擦攪拌加工により摩耗等したツールの先端部を砥石により研削するツール再生機構を備える。
本構成によれば、摩擦攪拌加工用のツールの先端部が摩耗、変形等又は、被加工材が付着しても、研削によりツール先端部を摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元して再生することができる。従って、同じツールを再度使用することができるので、ツールの交換頻度を少なくすることができる。
The friction stir processing apparatus according to the present invention is:
A friction stir processing apparatus provided with a tool that performs friction stir processing by pressing a tip while rotating a metal material to be processed,
A tool regeneration mechanism is provided for grinding the tip of a tool worn by friction stir processing with a grindstone.
According to this configuration, even if the tip of the tool for friction stir processing is worn, deformed, or the work material adheres, the tool tip is worn, deformed or ground by friction stir processing by grinding. It can be restored to its original shape before being attached. Therefore, since the same tool can be used again, the replacement frequency of the tool can be reduced.

前記ツール再生機構は、砥石を回転させてツールの先端部を研削する構成とするのが好ましい。
本構成によれば、回転する砥石により摩擦攪拌加工用のツールの先端部を研削して直ちに再生することができる。
The tool regeneration mechanism is preferably configured to rotate the grindstone to grind the tip of the tool.
According to this structure, the front-end | tip part of the tool for friction stir processing can be ground with a rotating grindstone, and it can reproduce | regenerate immediately.

前記ツールは、先端中央にプローブを突出形成し、前記プローブは先端に向かって細くなるように形成されているのが好ましい。
本構成によれば、プローブが加工時に被加工材に当たるときの衝撃や、プローブが加工時に被加工材に埋没した状態で移動されても折損しにくい。さらに、摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等したプローブを研削するための砥石も製造容易な簡単な形状とすることができる。
It is preferable that the tool is formed so that a probe protrudes at the center of the tip, and the probe is formed to become narrower toward the tip.
According to this configuration, it is difficult to break even when the probe hits the workpiece during processing or when the probe is moved while being buried in the workpiece during processing. Furthermore, a grindstone for grinding a probe that is worn, deformed, or has a workpiece adhered thereto by friction stir processing can be made into a simple shape that is easy to manufacture.

前記ツール再生機構の砥石は、円形状に形成されており、ツール先端部を研削する前記砥石の円周部には、ツール先端部の断面凸形状と略一致する断面凹形状の凹溝が全周に連続形成されるのが好ましい。
本構成によれば、回転する砥石の円周部にツール先端部を接触させて研削することにより、ツール先端部を摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に簡易且つ迅速に復元して再生することができる。
The grindstone of the tool regeneration mechanism is formed in a circular shape, and a concave groove having a concave cross section that substantially matches the cross sectional convex shape of the tool front end is entirely formed on the circumferential portion of the grindstone that grinds the tool front end. It is preferably formed continuously around the circumference.
According to this configuration, the tool tip is brought into contact with the circumferential portion of the rotating grindstone and ground, so that the tool tip is worn, deformed by friction stir processing, or shaped before the workpiece is attached. Simple and quick restoration and reproduction can be performed.

前記ツール再生機構は、ツールを回転させながら、砥石を回転させてツールの先端部を研削する構成とするのが好ましい。
本構成によれば、より短時間の研削でツールを摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元し再生することができる。
It is preferable that the tool regeneration mechanism is configured to grind the tip of the tool by rotating the grindstone while rotating the tool.
According to this configuration, the tool can be restored to the shape before being worn, deformed, or adhered to the workpiece and regenerated by grinding in a shorter time.

前記ツール再生機構は、冷風及び/又はミストの雰囲気下でツールを研削する構成とするのが好ましい。
本構成によれば、冷風及び/又はミストが介在することで研削面の粗さを小さくし、滑らかに且つ効率的にツールを研削することができる。
The tool regeneration mechanism is preferably configured to grind the tool in an atmosphere of cold air and / or mist.
According to this structure, the roughness of a grinding surface can be made small by interposing cold air and / or mist, and a tool can be ground smoothly and efficiently.

また、本発明に係る他の摩擦攪拌加工装置は、
金属材料の被加工材に対して回転させながら先端部を押し付けて摩擦攪拌加工を行うツールを備えた摩擦攪拌加工装置であって、
摩擦攪拌加工により摩耗等したツールの先端部を工具により切削するツール再生機構を備える。
本構成によれば、摩擦攪拌加工用のツールの先端部が摩耗、変形又は、被加工材が付着等しても、切削によりツール先端部を摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元して再生することができる。従って、同じツールを再度使用することができるので、ツールの交換頻度を少なくすることができる。
In addition, other friction stir processing apparatus according to the present invention,
A friction stir processing apparatus provided with a tool that performs friction stir processing by pressing a tip while rotating a metal material to be processed,
A tool regeneration mechanism is provided for cutting the tip of a tool worn by friction stir processing with a tool.
According to this configuration, even if the tip of the tool for friction stir processing is worn, deformed, or the workpiece is attached, the tip of the tool is worn, deformed, or processed by friction stir processing by cutting. It can be restored to its original shape before being attached. Therefore, since the same tool can be used again, the replacement frequency of the tool can be reduced.

前記ツールは、先端中央にプローブを突出形成し、前記プローブは先端に向かって細くなるように形成されているものでもよい。
本構成によれば、プローブが加工時に被加工材に当たるときの衝撃や、プローブが加工時に被加工材に埋没した状態で移動されても折損しにくい。さらに、前記プローブが摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等しても、ツール再生機構として切削する工具によれば、前記プローブを容易に摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元して再生することができる。
The tool may be formed so that a probe protrudes in the center of the tip, and the probe is formed to become narrower toward the tip.
According to this configuration, it is difficult to break even when the probe hits the workpiece during processing or when the probe is moved while being buried in the workpiece during processing. Furthermore, even if the probe is worn, deformed, or adheres to the workpiece due to friction stir processing, the probe is easily worn, deformed, or the workpiece adheres according to the cutting tool as the tool regeneration mechanism. It is possible to restore and restore the shape before the equalization.

また、本発明に係る摩擦攪拌加工用ツールの再生方法は、
摩擦攪拌加工により摩耗等した摩擦攪拌加工用ツールの再生方法であって、
前記ツールを回転させながら、砥石を回転させてツールの先端部を研削するものである。
本方法によれば、短時間で摩擦攪拌加工用ツールの先端部を研削でき、短時間でツール先端部を摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元して再生することができる。
In addition, the method for regenerating the friction stir processing tool according to the present invention includes:
A method for regenerating a friction stir processing tool worn by friction stir processing,
The tip of the tool is ground by rotating the grindstone while rotating the tool.
According to this method, the tip of the tool for friction stir processing can be ground in a short time, and the tool tip can be restored to the shape before being worn, deformed, or adhered to the workpiece by friction stir processing in a short time. Can be played.

また、本発明に係る他の摩擦攪拌加工用ツールの再生方法は、
摩擦攪拌加工により摩耗等した摩擦攪拌加工用ツールの再生方法であって、
前記ツールを回転させながら、ツールの先端部を工具により切削するものである。
本方法によれば、短時間で摩擦攪拌加工用ツールの先端部を切削でき、短時間でツール先端部を摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元して再生することができる。
In addition, a method for regenerating another friction stir processing tool according to the present invention is as follows.
A method for regenerating a friction stir processing tool worn by friction stir processing,
The tip of the tool is cut with a tool while rotating the tool.
According to this method, the tip of the tool for friction stir processing can be cut in a short time, and the tool tip can be restored to the shape before being worn, deformed, or adhered to the workpiece by friction stir processing in a short time. Can be played.

本発明によれば、摩擦攪拌加工用ツールの先端部が摩擦攪拌加工により摩耗、変形又は、被加工材が付着等しても、ツール先端部を研削又は切削により摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元して再生することができるので、同一のツールを再度摩擦攪拌加工に使用することができる。従って、ツールの交換頻度を少なくすることができる。また、摩擦攪拌加工に伴うコストも低く抑えることができる。   According to the present invention, even if the tip of the friction stir processing tool is worn and deformed by friction stir processing, or the work material adheres, the tool tip is worn, deformed or ground by friction stir processing by grinding or cutting. Since the workpiece can be restored to its original shape before being adhered, etc., the same tool can be used again for the friction stir processing. Therefore, the tool replacement frequency can be reduced. In addition, the cost associated with friction stir processing can be kept low.

実施形態による摩擦攪拌加工装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the friction stirring processing apparatus by embodiment. 実施形態1として、摩擦攪拌加工装置に備えるツール再生機構としてのツール研削装置の部分を拡大した断面図である。1 is an enlarged cross-sectional view of a part of a tool grinding apparatus as a tool regeneration mechanism provided in a friction stir processing apparatus as Embodiment 1. FIG. 摩擦攪拌加工装置の加工機構に装着されるツールの一例を示す図であり、同図(a)はツールの斜視図であり、同図(b)はその側面図である。It is a figure which shows an example of the tool with which the friction stirring processing apparatus is mounted | worn, the figure (a) is a perspective view of a tool, and the figure (b) is the side view. ワークの接合線が伸びる方向と砥石の回転方向が一致するようにツール研削装置を配設した例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example which has arrange | positioned the tool grinding apparatus so that the direction where the joining line of a workpiece | work extends, and the rotation direction of a grindstone may correspond. ツールホルダー内にスペーサを配置してツールを保持した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which has arrange | positioned the spacer in a tool holder and hold | maintained the tool. ツール及び砥石の形状の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the shape of a tool and a grindstone. 実施形態2として、摩擦攪拌加工装置に備えるツール再生機構としてのツール切削装置の部分を拡大した断面図である。In Embodiment 2, it is sectional drawing to which the part of the tool cutting device as a tool reproduction | regeneration mechanism with which a friction stir processing apparatus is equipped was expanded.

(実施形態1)
以下に、本発明の一実施形態として、2枚の平板を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌加工装置であってツール再生機構を備えたものを示す。
(摩擦攪拌加工装置)
図1に示すように、摩擦攪拌加工装置1は、ワークW1,W2を配置するための基台7上に、ワークW1,W2に対して摩擦攪拌加工を行う加工機構2と、加工機構2のツール20を再生させるツール再生機構として砥石51を設けたツール研削装置5とを備えている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a friction stir processing apparatus for friction stir welding of two flat plates, which includes a tool regeneration mechanism, is shown.
(Friction stir processing equipment)
As shown in FIG. 1, the friction stir processing apparatus 1 includes a processing mechanism 2 that performs friction stir processing on the workpieces W <b> 1 and W <b> 2 on the base 7 for arranging the workpieces W <b> 1 and W <b> 2, and a processing mechanism 2. A tool grinding device 5 provided with a grindstone 51 is provided as a tool regeneration mechanism for regenerating the tool 20.

基台7上には、裏当て冶具4の上に2枚の平板状のワークW1及びワークW2が配される。ワークW1及びワークW2は、裏当て冶具4に設けたワーク押さえ6によりワークW1及びワークW2を突き合せた接合線31が裏当て冶具4の中央に位置するように固定されている。ワークW1,W2が鉄系合金等の高融点材料の場合にはセラミックス等が使用されることが好ましいが、これらに限定されるものではない。   On the base 7, two flat workpieces W <b> 1 and W <b> 2 are arranged on the backing jig 4. The workpiece W1 and the workpiece W2 are fixed so that a joining line 31 that abuts the workpiece W1 and the workpiece W2 is positioned at the center of the backing jig 4 by a workpiece presser 6 provided on the backing jig 4. In the case where the workpieces W1 and W2 are high melting point materials such as iron-based alloys, ceramics and the like are preferably used, but are not limited thereto.

(加工機構)
加工機構2は、下端部にツールホルダー3を介して着脱自在に取り付けられたツール20を備えている。ツール20は、側面にDカット面24を有し、このDカット面24に固定ボルト8を当接させてツールホルダー3に着脱自在に固定されているが(図2参照)、これ以外の方法でツールホルダー3に着脱自在に取り付けられていてもよい。ツールホルダー3は、ツール回転用モータ23と連結されており、このツール回転用モータ23の駆動によりツールホルダー3とともにツール20が回転される。
(Processing mechanism)
The processing mechanism 2 includes a tool 20 that is detachably attached to a lower end portion via a tool holder 3. The tool 20 has a D-cut surface 24 on the side surface, and a fixing bolt 8 is brought into contact with the D-cut surface 24 and is detachably fixed to the tool holder 3 (see FIG. 2). The tool holder 3 may be detachably attached. The tool holder 3 is connected to a tool rotation motor 23, and the tool 20 is rotated together with the tool holder 3 by driving the tool rotation motor 23.

図3(a)(b)に示すように、ツール20は円柱状に形成されており、先端部はワークW1,W2に当接させるショルダー22と、このショルダー22の先端面から突出しているプローブ21とから形成されている。ショルダー22の先端面は、ワークW1,W2の接合操作中に塑性流動化した接合材が外部に排出されないように通常は平面又は凹面状に形成されているが、これらには限定されない。   As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the tool 20 is formed in a columnar shape, the tip of the shoulder 22 abuts against the workpieces W1 and W2, and the probe protruding from the tip of the shoulder 22. 21. The front end surface of the shoulder 22 is generally formed in a flat or concave shape so that the joining material plastically fluidized during the joining operation of the workpieces W1 and W2 is not discharged to the outside, but is not limited thereto.

プローブ21は、ショルダー22面の略中央部であってツール20の回転軸線上に突設されている。プローブ21の形状は、ショルダー22面から徐々に先端が細くなっている。このプローブ21の形状は、半球状に形成されるが(図3(a)(b)参照)、先細り状の円錐台形状等の種々の形状でもよい。このようにプローブ21が上記先細り形状であれば、回転しながらワークW1,W2に当たるときの衝撃に対して強く、回転により摩擦しながらワークW1,W2の接合線31上を移動させるときにも折損しにくく、また、ワーク接合操作によって減耗等したプローブ21を研削する砥石51の形状を、製造容易な簡単な形状にすることができる利点がある。なお、プローブ21のショルダー22からの突出高さは、プローブ21が接合操作中に裏当て冶具4と接触しないように、通常はワークW1,W2の厚みより0.2mm程度短く形成されている。   The probe 21 protrudes on the rotation axis of the tool 20 at a substantially central portion of the shoulder 22 surface. The tip of the probe 21 is gradually narrowed from the shoulder 22 surface. The shape of the probe 21 is hemispherical (see FIGS. 3A and 3B), but may be various shapes such as a tapered truncated cone shape. Thus, if the probe 21 is tapered, the probe 21 is strong against impact when it hits the workpieces W1 and W2 while rotating, and breaks when moving on the joint line 31 of the workpieces W1 and W2 while rubbing by rotation. Further, there is an advantage that the shape of the grindstone 51 that grinds the probe 21 that has been worn away by the workpiece joining operation can be made into a simple shape that is easy to manufacture. The protruding height of the probe 21 from the shoulder 22 is usually about 0.2 mm shorter than the thickness of the workpieces W1 and W2 so that the probe 21 does not contact the backing jig 4 during the joining operation.

ツール20の材質としては、ワークW1,W2が鉄系合金等の高融点材料の場合には耐熱性及び耐摩耗性等の観点から超硬合金等が使用されるのが好ましい。ただし、これに限らず、セラミック製等の各種の材質のツール20を使用してもよい。また、高温(例えば、800℃以上)で高い硬度(例えば、ビッカース硬度400以上)を有する金属材料のツール20を使用してもよい。   As the material of the tool 20, when the workpieces W1 and W2 are high melting point materials such as iron-based alloys, it is preferable to use cemented carbide from the viewpoint of heat resistance and wear resistance. However, the present invention is not limited to this, and a tool 20 made of various materials such as ceramics may be used. Moreover, you may use the tool 20 of the metal material which has high hardness (for example, Vickers hardness 400 or more) at high temperature (for example, 800 degreeC or more).

そして、加工機構2は、これを取り付けたスライダー80を直動ガイド81及び移動用モータ82により基台7に平行に移動自在となっており、また、加工機構2は、昇降用モータ84を配設する昇降機構83により基台7に対して上下に移動自在となっている。   The machining mechanism 2 can move the slider 80 to which the slider 80 is attached in parallel to the base 7 by a linear motion guide 81 and a moving motor 82. The machining mechanism 2 is provided with a lifting motor 84. It is movable up and down with respect to the base 7 by a lifting mechanism 83 provided.

(ツール再生機構)
ツール再生機構としてのツール研削装置5は、裏当て冶具4に隣接して基台7上の一方側に配置されている。図2に示すように、ツール研削装置5には、変形等したツール20の先端部を研削して元の形状に復元し再生するために、砥石支持板52の外周部に砥石51が設けられている。この砥石51の外周の円周部は、ショルダー22及びプローブ21によるツール20の先端部の断面凸型形状と略一致する断面凹型形状の凹溝51aが全周的に連続形成されている。なお、砥石51としては、ツール20の研削が円滑に行えるように好ましくはダイヤモンド砥石等が使用されるが、これに限定されるものではなく、例えば、ボラゾンのような立方晶窒化ホウ素(CBN)等によるものでも良い。
(Tool playback mechanism)
The tool grinding device 5 as a tool regeneration mechanism is disposed on one side on the base 7 adjacent to the backing jig 4. As shown in FIG. 2, the tool grinding device 5 is provided with a grindstone 51 on the outer peripheral portion of the grindstone support plate 52 in order to grind the tip of the deformed tool 20 to restore and restore the original shape. ing. In the circumferential portion of the outer periphery of the grindstone 51, a concave groove 51a having a concave cross section substantially matching the cross sectional convex shape of the tip portion of the tool 20 by the shoulder 22 and the probe 21 is continuously formed all around. As the grindstone 51, a diamond grindstone or the like is preferably used so that the tool 20 can be ground smoothly. However, the grindstone 51 is not limited to this, and for example, cubic boron nitride (CBN) such as borazon. Etc. may be used.

砥石51を配設する砥石支持板52は、砥石取付ボルト59により回転軸58等を介して砥石回転用モータ53に連結されている。そして、砥石回転用モータ53により、ツール再生のためにツール20の先端部を研削するときに砥石51が回転される。   A grindstone support plate 52 on which the grindstone 51 is disposed is connected to a grindstone rotating motor 53 via a rotating shaft 58 or the like by a grindstone mounting bolt 59. The grindstone 51 is rotated by the grindstone rotating motor 53 when the tip of the tool 20 is ground for tool regeneration.

また、ツール研削装置5には、ツール20の研削時に砥石51周辺に冷風とともにミストを供給するミスト供給ノズル(図示せず)が設けられている。このように、ツール研削時に冷風及びミストを供給することで、研削面の粗さを小さくし、滑らかに且つ効率的にツール20を研削することができる。なお、ツール20の研削時にミストのみ供給するようにしてもよいし、また、冷風のみ供給するようにしてもよい。   Further, the tool grinding device 5 is provided with a mist supply nozzle (not shown) for supplying mist to the periphery of the grindstone 51 together with cold air when the tool 20 is ground. Thus, by supplying cold air and mist during tool grinding, the roughness of the grinding surface can be reduced and the tool 20 can be ground smoothly and efficiently. Note that only mist may be supplied when the tool 20 is ground, or only cold air may be supplied.

砥石51は、カバー54により覆われており、このカバー54には、ツール20を配置させるツール挿入口56が上面に設けられるとともに、研削クズ等を排出させる排出口57が下面に設けられている。従って、このカバー54により、ツール20の研削時において、ツール20及び砥石51から発生する研削クズや、ミスト供給ノズルから供給されるミスト等が外部に飛散されることが防止される。また、研削時に発生した研削クズは、研削時に供給されたミストとともに下方の排出口57から外部に排出される。また、砥石支持板52に連結されている回転軸58は、カバー54との間に設けられたシール55が外嵌されており、これにより、カバー54内の研削クズやミスト等が回転軸58側に進入しないようになっている。   The grindstone 51 is covered with a cover 54. The cover 54 is provided with a tool insertion port 56 for placing the tool 20 on the upper surface and a discharge port 57 for discharging grinding scraps and the like on the lower surface. . Therefore, the cover 54 prevents grinding scraps generated from the tool 20 and the grindstone 51, mist supplied from the mist supply nozzle, and the like from being scattered to the outside when the tool 20 is ground. Further, grinding scraps generated during grinding are discharged to the outside from the lower discharge port 57 together with the mist supplied during grinding. Further, the rotary shaft 58 connected to the grindstone support plate 52 is fitted with a seal 55 provided between the rotary shaft 58 and the cover 54, so that grinding scraps, mist, etc. in the cover 54 are rotated. It is designed not to enter the side.

以下に、上記構成を有する摩擦攪拌加工装置1によるワークW1,W2の接合操作、及びツール20の再生操作を説明する。
(接合操作)
図1を参照して、ワークW1,W2を接合する際、回転用モータ23により高速回転(例えば、500rpm〜3000rpm程度)させたツール20を、裏当て冶具4上に固定されたワークW1及びワークW2の接合線31の一端に押し付ける。そうすると、ツール20先端部のプローブ21が接合線31に高速回転した状態で押し付けられ、発生する摩擦熱により接合線31周辺のワークW1,W2が軟化する。ツール20は、強い力で接合線31に押し付けられているので、やがてツール20先端のプローブ21は軟化した接合線31周辺のワークW1,W2内部に没入する。続いて、ツール20は加圧及び回転を維持したまま接合線31に沿って、ツール移動用モータ82及び直動ガイド81により他端に移動される。そして、ツール20近傍のワークW1,W2は摩擦熱により連続的に塑性流動化し、ワークW1,W2の接合線31付近が摩擦攪拌により接合される。
Below, joining operation | work of the workpiece | work W1, W2 by the friction stir processing apparatus 1 which has the said structure, and reproduction | regeneration operation of the tool 20 are demonstrated.
(Joining operation)
Referring to FIG. 1, when joining workpieces W <b> 1 and W <b> 2, a workpiece W <b> 1 and a workpiece W <b> 1 fixed on backing jig 4 are tool 20 rotated at high speed (for example, about 500 rpm to 3000 rpm) by rotating motor 23. Press against one end of the joining line 31 of W2. If it does so, the probe 21 of the tool 20 front-end | tip part will be pressed in the state rotated at high speed to the joining line 31, and the workpiece | work W1, W2 around the joining line 31 will soften by the generated frictional heat. Since the tool 20 is pressed against the joining line 31 with a strong force, the probe 21 at the tip of the tool 20 eventually immerses in the workpieces W1 and W2 around the softened joining line 31. Subsequently, the tool 20 is moved to the other end by the tool moving motor 82 and the linear motion guide 81 along the joining line 31 while maintaining pressure and rotation. The workpieces W1 and W2 near the tool 20 are continuously plastically fluidized by frictional heat, and the vicinity of the joining line 31 of the workpieces W1 and W2 is joined by friction stirring.

ところで、上記の接合操作より、ツール20は、強い押圧力を受け且つ摩擦熱により急激な温度変化を繰り返すうちに先端部が摩耗、変形等したり、軟化した被加工材が付着したりする。鉄系の高融点金属のワークW1,W2に対して超硬合金製のツール20を用いた場合でも、ワークW1,W2の接合操作時には、例えば、ツール20とワークW1,W2の接触部の温度が約800〜約1000℃に達するため、高温での硬度不足によりツール20の先端部が摩耗し、又は変形し、場合によっては欠損する。その結果、良好な接合が困難となり、製品の歩留まりが低下する。また、非加工材がツール20の先端部に付着することによっても、良好な接合が困難となり、製品の歩留まりが低下する。   By the way, as a result of the above joining operation, the tool 20 is subjected to a strong pressing force and repeatedly undergoes a rapid temperature change due to frictional heat, so that the tip portion is worn or deformed, or a softened workpiece is adhered. Even when the cemented carbide tool 20 is used for the iron-based refractory metal workpieces W1 and W2, for example, when the workpieces W1 and W2 are joined, for example, the temperature of the contact portion between the tool 20 and the workpieces W1 and W2 Since the temperature reaches about 800 to about 1000 ° C., the tip of the tool 20 is worn or deformed due to insufficient hardness at a high temperature, and in some cases, it is lost. As a result, good bonding becomes difficult and the yield of the product is reduced. Further, even when the non-processed material adheres to the tip portion of the tool 20, it is difficult to achieve good bonding, and the yield of the product is reduced.

(再生操作)
そこで、本摩擦攪拌加工装置1では、接合操作の繰り返しによりツール20の先端部が摩耗、変形又は、被加工材が付着等すると、ツール20をツール再生機構としてのツール研削装置5により再生させる。
ツール20の再生の際は、変形等したツール20をツール研削装置5上部に移動させ、ツール20をカバー54上面のツール挿入口56に挿入配置させてツール研削装置5の砥石51に当接させる(図2参照)。このとき、ミスト供給ノズルよりツール20の先端部と砥石51が接触する接触部に向けて、冷風とともにミストが供給される。そして、この状態でツール20を回転させながら、ツール研削装置5の砥石51を回転させてツール20の先端部を研削する。砥石51の円周部には、プローブ21を含むツール20の先端部の断面凸型形状と略一致する断面凹型形状の凹溝51aが全周的に連続形成されているので、この砥石51による研削によって、ツール20の先端部のプローブ21及びショルダー22は、ワーク接合操作により摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元され、再生される。
(Playback operation)
Therefore, in the friction stir processing apparatus 1, when the tip of the tool 20 is worn, deformed, or a work material adheres due to repeated joining operations, the tool 20 is regenerated by the tool grinding apparatus 5 as a tool regenerating mechanism.
When the tool 20 is regenerated, the deformed tool 20 is moved to the upper part of the tool grinding device 5, and the tool 20 is inserted and arranged in the tool insertion port 56 on the upper surface of the cover 54 and brought into contact with the grindstone 51 of the tool grinding device 5. (See FIG. 2). At this time, the mist is supplied together with the cold air from the mist supply nozzle toward the contact portion where the tip of the tool 20 and the grindstone 51 come into contact. And while rotating the tool 20 in this state, the grindstone 51 of the tool grinding apparatus 5 is rotated and the front-end | tip part of the tool 20 is ground. A concave groove 51a having a concave cross-section that substantially matches the cross-sectional convex shape of the tip of the tool 20 including the probe 21 is continuously formed around the circumference of the grindstone 51. By the grinding, the probe 21 and the shoulder 22 at the tip of the tool 20 are restored to a shape before being worn, deformed, or adhered to the workpiece by a workpiece joining operation and reproduced.

上記再生操作の際、砥石51の周速は、CBN(立法晶窒化硼素)やダイヤモンド砥石の場合は25〜80m/sec程度に設定されるが、これらには限られない。これにより、ツール20を回転させながら砥石51を回転させて研削するに際して、ツール20を欠損等させることなく円滑に研削することができる。なお、この再生時のツール20の回転スピードは、砥石51の種類や砥石51の周速等を考慮して研削に最適な回転スピードが設定される。通常は、ツール20の先端部形状が非対称にならないような比較的遅い回転スピードとされ、例えば、ツール20の回転スピードは、100rpm前後程度に設定されるのが好ましいが、これに限定されない。また、ワークW1及びワークW2を突き合せた接合線31と砥石51の断面方向中央とを同一直線状に配設することにより、ツール20を上下動させて接合線31の方向に移動させるだけでツール研削装置5の砥石51により研削できるので、容易にツール20を再生することができる。
以上の操作により再生されたツール20を使用して、再び上述の接合操作を良好に行うことができる。
In the above regenerating operation, the peripheral speed of the grindstone 51 is set to about 25 to 80 m / sec in the case of CBN (regular boron nitride) or diamond grindstone, but is not limited thereto. Thus, when the grinding is performed by rotating the grindstone 51 while the tool 20 is rotated, the tool 20 can be smoothly ground without being broken. Note that the rotation speed of the tool 20 at the time of reproduction is set to an optimum rotation speed for grinding in consideration of the type of the grindstone 51, the peripheral speed of the grindstone 51, and the like. Usually, the rotational speed of the tool 20 is set to be relatively slow so that the shape of the tip portion is not asymmetrical. For example, the rotational speed of the tool 20 is preferably set to about 100 rpm, but is not limited thereto. Further, by arranging the joining line 31 that abuts the work W1 and the work W2 and the center of the cross-sectional direction of the grindstone 51 in the same straight line, the tool 20 can be moved up and down and moved in the direction of the joining line 31. Since it can grind with the grindstone 51 of the tool grinding apparatus 5, the tool 20 can be reproduced | regenerated easily.
Using the tool 20 regenerated by the above operation, the above-described joining operation can be performed satisfactorily again.

また、図4に示すようにワークW1,W2の接合線31が伸びる方向と砥石51の回転方向が一致するようにツール研削装置5を基台7上に配設した場合には、ツール20に前進角θを持たせた状態のままでも砥石51により研削できるので、ツール20の再生操作を容易にすることができる。なお、前記ツール20の前進角θは、例えば、2〜5度の範囲で設定されるのが好ましいが、これに限定されない。   As shown in FIG. 4, when the tool grinding device 5 is disposed on the base 7 so that the direction in which the joining line 31 of the workpieces W1 and W2 extends and the rotation direction of the grindstone 51 coincide with each other, Since the grindstone 51 can be used for grinding even in a state where the advance angle θ is maintained, the regenerating operation of the tool 20 can be facilitated. The advance angle θ of the tool 20 is preferably set in the range of 2 to 5 degrees, for example, but is not limited thereto.

なお、ツール20は研削により少し短くなるが、接合操作時のツール20は制御手段(図示せず)によりツール20の位置、又はツール20からワークW1,W2への加圧力が一定に制御されてワークW1,W2に押し付けられるので、接合操作に支障をきたすことはない。そして、以上の再生を繰り返してツール20の長さが接合操作不能になる程に短くなった場合、消耗したツール20をツールホルダー3から取り外して新たなツール20と交換される。なお、以上の再生を繰り返してツール20の長さが短くなった場合、図5に示すように、ツールホルダー3においてツール20の基端部25にスペーサ31を挿入してツール20の先端部の位置を調整してもよい。   Although the tool 20 is slightly shortened by grinding, the tool 20 during the joining operation is controlled by the control means (not shown) so that the position of the tool 20 or the applied pressure from the tool 20 to the workpieces W1 and W2 is controlled to be constant. Since it is pressed against the workpieces W1 and W2, the joining operation is not hindered. If the length of the tool 20 becomes so short that the joining operation becomes impossible by repeating the above reproduction, the worn tool 20 is removed from the tool holder 3 and replaced with a new tool 20. If the length of the tool 20 is shortened by repeating the above reproduction, a spacer 31 is inserted into the base end portion 25 of the tool 20 in the tool holder 3 as shown in FIG. The position may be adjusted.

(実施形態2)
次に、本摩擦攪拌加工装置1において、ツール再生機構の他の実施形態について説明する。図7に示すように、実施形態2においては、先端部が変形等したツール20をツール再生機構としてのツール切削装置8により再生させる。このツール切削装置8は、カバー54内に切削工具60が配設され、切削工具60は、図示しない駆動手段によってX方向とZ方向に移動自在となっている。カバー54は、切削工具60や切削工具60の駆動手段等を収容可能に形成されるが、このカバー54の構造は、基本的には、上記実施形態1と同様の構造を備える。
(Embodiment 2)
Next, another embodiment of the tool regeneration mechanism in the friction stir processing apparatus 1 will be described. As shown in FIG. 7, in the second embodiment, the tool 20 whose tip is deformed is regenerated by the tool cutting device 8 as a tool regenerating mechanism. In this tool cutting device 8, a cutting tool 60 is disposed in a cover 54, and the cutting tool 60 is movable in the X direction and the Z direction by a driving means (not shown). The cover 54 is formed so as to be able to accommodate the cutting tool 60, the driving means of the cutting tool 60, and the like. The cover 54 basically has the same structure as that of the first embodiment.

本実施形態2は、ワークW1,W2が鉄系合金等の高融点材料の場合において、特にツール20が高温(例えば、800℃以上)で高い硬度(例えば、ビッカース硬度400以上)を有する金属で製作されている場合に好適であるが、これには限定されず、各種材質のツール20の再生に使用することができる。   In the second embodiment, when the workpieces W1 and W2 are high melting point materials such as iron-based alloys, the tool 20 is a metal having a high hardness (for example, Vickers hardness of 400 or more) at a high temperature (for example, 800 ° C. or more). Although it is suitable when manufactured, it is not limited to this, It can use for reproduction | regeneration of the tool 20 of various materials.

ツール20の再生の際は、変形等したツール20をツール切削装置8上部に移動させ、ツール20をカバー54上面のツール挿入口56に挿入配置させた後に、切削工具60をツール20の先端部に当接させる(図7参照)。このとき、ツール20の先端部と切削工具60が接触する接触部に向けて切削水供給ノズル(図示せず)より切削水が供給されるが、冷却用空気のみを供給しても良い。そして、この状態でツール20を回転させながら、ツール切削装置8の切削工具60にツール20の先端部を接触させて切削する。切削工具60は、切削に際してX方向(ツール20に対して半径方向)及びZ方向(ツール20に対して高さ方向)に、プローブ21を含むツール20の先端部が変形等する前の断面凸型形状と略一致するように移動する。このとき、切削工具60は、数値制御により自動的に移動させるようにしてもよい。以上の操作により、ツール20の先端部のプローブ21及びショルダー22は、ワーク接合操作により摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元され、再生される。   When the tool 20 is regenerated, the deformed tool 20 is moved to the upper part of the tool cutting device 8, the tool 20 is inserted into the tool insertion port 56 on the upper surface of the cover 54, and then the cutting tool 60 is moved to the tip of the tool 20. (See FIG. 7). At this time, the cutting water is supplied from the cutting water supply nozzle (not shown) toward the contact portion where the tip of the tool 20 and the cutting tool 60 come into contact, but only the cooling air may be supplied. Then, while rotating the tool 20 in this state, the tip of the tool 20 is brought into contact with the cutting tool 60 of the tool cutting device 8 for cutting. The cutting tool 60 has a cross-sectional protrusion before the tip of the tool 20 including the probe 21 is deformed in the X direction (radial direction with respect to the tool 20) and the Z direction (height direction with respect to the tool 20) during cutting. Move so that it matches the shape of the mold. At this time, the cutting tool 60 may be automatically moved by numerical control. By the above operation, the probe 21 and the shoulder 22 at the tip of the tool 20 are restored to the shape before being worn, deformed, or attached to the workpiece by the workpiece joining operation, and are regenerated.

上記再生操作の際、ツール20の回転スピードは、ツール20の材質や切削工具60の材質を考慮して切削に最適な回転スピードが設定される。例えば、ツール20の回転スピードは、切削工具60が超硬製工具の場合、例えば、切削工具60との接触部分の速度が10〜15m/min程度に設定されるが、これに限定されない。これにより、ツール20を回転させながら切削するに際して、ツール20を欠損等させることなく円滑に切削することができる。
以上の操作により再生されたツール20を使用して、再び上述の接合操作を良好に行うことができる。
During the regenerating operation, the rotation speed of the tool 20 is set to an optimum rotation speed for cutting in consideration of the material of the tool 20 and the material of the cutting tool 60. For example, when the cutting tool 60 is a cemented carbide tool, for example, the rotational speed of the tool 20 is set to about 10 to 15 m / min at the contact portion with the cutting tool 60, but is not limited thereto. Thereby, when cutting while rotating the tool 20, it is possible to smoothly cut the tool 20 without damaging it.
Using the tool 20 regenerated by the above operation, the above-described joining operation can be performed satisfactorily again.

以上説明した各実施形態1,2による摩擦攪拌加工装置1によれば、接合操作によりツール20の先端部のプローブ21及びショルダー22が摩耗、変形又は、被加工材が付着等してもツール研削装置5又はツール切削装置8により再生されるので、その都度ツール20を交換する必要が無く、ツール20の交換頻度を大幅に少なくすることができる。また、ツール20の交換に要するトータル時間が短縮され効率的に接合操作を行うことができる。摩擦攪拌加工に伴うコストも低く抑えることができる。   According to the friction stir processing apparatus 1 according to each of the first and second embodiments described above, the tool grinding is performed even if the probe 21 and the shoulder 22 at the distal end portion of the tool 20 are worn, deformed, or the workpiece is adhered due to the joining operation. Since it is regenerated by the device 5 or the tool cutting device 8, it is not necessary to replace the tool 20 each time, and the replacement frequency of the tool 20 can be greatly reduced. Further, the total time required for exchanging the tool 20 is shortened, and the joining operation can be performed efficiently. The cost associated with friction stir processing can also be kept low.

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されず、本発明の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
例えば、本発明に係る摩擦攪拌加工装置においては、あらかじめ設定した所定回数の接合操作を行った後に、自動的にツール20をツール研削装置5又はツール切削装置8に移動させて再生するようにしてもよい。また、ツール20を画像センサにより監視し、ツール20の形状に変形等が観察された場合に自動的にツール研削装置5又はツール切削装置8に移動させて再生するようにしてもよい。
In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, A various change is possible in the scope of the present invention.
For example, in the friction stir processing device according to the present invention, the tool 20 is automatically moved to the tool grinding device 5 or the tool cutting device 8 for reproduction after performing a predetermined number of times of joining operations set in advance. Also good. Alternatively, the tool 20 may be monitored by an image sensor, and when a deformation or the like is observed in the shape of the tool 20, the tool 20 may be automatically moved to the tool grinding device 5 or the tool cutting device 8 for reproduction.

また、マシニングセンターの自動ツール交換システムのようにツール20を複数備え、ツール研削装置5又はツール切削装置8によりツール20を再生している間は、他のツール20を備える加工機構2によりワーク接合操作を行えるようにしてもよい。この場合には、さらにツール20の交換に要する時間が短縮され効率的に接合操作を行うことができる。   In addition, a plurality of tools 20 are provided as in an automatic tool change system of a machining center, and while the tool 20 is being regenerated by the tool grinding device 5 or the tool cutting device 8, a workpiece joining operation is performed by the processing mechanism 2 including the other tools 20. You may be able to perform. In this case, the time required for exchanging the tool 20 is further shortened and the joining operation can be performed efficiently.

また、ツール20の先端部のショルダー22は平坦な形状に限定されるものではなく、摩擦攪拌接合でよく使用されるような凹形状でも良い。この場合には、図6に示されるように、ツール研削装置5(図2参照)における砥石51の円周部の断面形状は、ツール20の先端部の断面形状に対応して、ショルダー22に対応する部分は凸形状とされ、プローブ21に対応する部分は凹形状とされ、また、ツール20を回転させながら研削するので、砥石51の直径も凹形状のショルダー22が形成される外径に設定される。なお、ツール切削装置8(図7参照)では、ツール20の先端部形状に沿って切削工具60を移動させながら切削するようにすればよい。   The shoulder 22 at the tip of the tool 20 is not limited to a flat shape, and may be a concave shape that is often used in friction stir welding. In this case, as shown in FIG. 6, the cross-sectional shape of the circumferential portion of the grindstone 51 in the tool grinding device 5 (see FIG. 2) corresponds to the cross-sectional shape of the tip portion of the tool 20 on the shoulder 22. The corresponding part is convex, the part corresponding to the probe 21 is concave, and grinding is performed while the tool 20 is rotated. Therefore, the diameter of the grindstone 51 is also set to the outer diameter on which the concave shoulder 22 is formed. Is set. In the tool cutting device 8 (see FIG. 7), the cutting may be performed while moving the cutting tool 60 along the tip shape of the tool 20.

また、ワークW1,W2としてアルミニウム合金等の低融点材料の接合にツール20としてSKD鋼等のダイス鋼製のものがよく使用されるが、繰り返しワーク接合操作を行うと、このツール20が摩耗、変形又は、被加工材が付着等する場合がある。このような場合についても上述のツール研削装置5によりツール20の再生を行うことができる。この場合、ツール研削装置5の砥石51には、普通砥石が使用されるのが好ましいが、これに限らない。また、普通砥石による再生時では、砥石51の周速は20〜40m/sec程度に設定されるのが好ましいが、これに限らない。なお、このようなアルミニウム合金等の低融点材料の接合の場合には、裏当て冶具4として鉄系材料が使用されることが好ましいが、これらに限定されるものではない。   Also, as the workpieces W1 and W2, a die steel such as SKD steel is often used as the tool 20 for joining low melting point materials such as aluminum alloys. However, when the workpiece joining operation is repeated, the tool 20 becomes worn. Deformation or work material may adhere. Even in such a case, the tool 20 can be regenerated by the tool grinding apparatus 5 described above. In this case, a normal grindstone is preferably used as the grindstone 51 of the tool grinding apparatus 5, but the present invention is not limited to this. Moreover, at the time of reproduction | regeneration with a normal grindstone, although it is preferable that the peripheral speed of the grindstone 51 is set to about 20-40 m / sec, it is not restricted to this. In the case of joining low melting point materials such as aluminum alloys, it is preferable to use an iron-based material as the backing jig 4, but the invention is not limited to these.

1 摩擦攪拌加工装置
2 加工機構
3 ツールホルダー
5 ツール研削装置(ツール再生機構)
8 ツール切削装置(ツール再生機構)
20 ツール
21 プローブ
22 ショルダー
51 砥石
51a 凹溝
60 切削工具
1 Friction stir processing device 2 Processing mechanism 3 Tool holder 5 Tool grinding device (tool regeneration mechanism)
8 Tool cutting device (tool regeneration mechanism)
20 Tool 21 Probe 22 Shoulder 51 Grinding wheel 51a Groove 60 Cutting tool

本発明に係る摩擦攪拌加工装置は、
金属材料の被加工材に対して回転させながら先端部を押し付けて摩擦攪拌加工を行うツールを備えた摩擦攪拌加工装置であって、
前記ツールの先端部は、回転軸線に対して対称な外形形状を有し、
摩擦攪拌加工により摩耗等したツールの先端部を砥石により研削するツール再生機構を備える。
本構成によれば、摩擦攪拌加工用のツールの先端部が摩耗、変形等又は、被加工材が付着しても、研削によりツール先端部を摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元して再生することができる。従って、同じツールを再度使用することができるので、ツールの交換頻度を少なくすることができる。
前記ツール再生機構は、前記ツールを回転させてツールの先端部を研削する構成とするのが好ましく、本構成によれば、摩擦攪拌加工用のツールの先端部を研削して直ちに再生することができる。
The friction stir processing apparatus according to the present invention is:
A friction stir processing apparatus provided with a tool that performs friction stir processing by pressing a tip while rotating a metal material to be processed,
The tip of the tool has a symmetrical outer shape with respect to the rotation axis,
A tool regeneration mechanism is provided for grinding the tip of a tool worn by friction stir processing with a grindstone.
According to this configuration, even if the tip of the tool for friction stir processing is worn, deformed, or the work material adheres, the tool tip is worn, deformed or ground by friction stir processing by grinding. It can be restored to its original shape before being attached. Therefore, since the same tool can be used again, the replacement frequency of the tool can be reduced.
The tool regenerating mechanism is preferably configured to rotate the tool and grind the tip of the tool, and according to this configuration, the tool regenerating mechanism can be immediately regenerated by grinding the tip of the tool for friction stir processing. it can.

また、本発明に係る他の摩擦攪拌加工装置は、
金属材料の被加工材に対して回転させながら先端部を押し付けて摩擦攪拌加工を行うツールを備えた摩擦攪拌加工装置であって、
前記ツールの先端部は、回転軸線に対して対称な外形形状を有し、
摩擦攪拌加工により摩耗等したツールの先端部を工具により切削するツール再生機構を備える。
本構成によれば、摩擦攪拌加工用のツールの先端部が摩耗、変形又は、被加工材が付着等しても、切削によりツール先端部を摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元して再生することができる。従って、同じツールを再度使用することができるので、ツールの交換頻度を少なくすることができる。
In addition, other friction stir processing apparatus according to the present invention,
A friction stir processing apparatus provided with a tool that performs friction stir processing by pressing a tip while rotating a metal material to be processed,
The tip of the tool has a symmetrical outer shape with respect to the rotation axis,
A tool regeneration mechanism is provided for cutting the tip of a tool worn by friction stir processing with a tool.
According to this configuration, even if the tip of the tool for friction stir processing is worn, deformed, or the workpiece is attached, the tip of the tool is worn, deformed, or processed by friction stir processing by cutting. It can be restored to its original shape before being attached. Therefore, since the same tool can be used again, the replacement frequency of the tool can be reduced.

また、本発明に係る摩擦攪拌加工用ツールの再生方法は、
摩擦攪拌加工により摩耗等した摩擦攪拌加工用ツールの再生方法であって、
前記ツールの先端部は、回転軸線に対して対称な外形形状を有し、
前記ツールを回転させながら、砥石を回転させてツールの先端部を研削するものである。
本方法によれば、短時間で摩擦攪拌加工用ツールの先端部を研削でき、短時間でツール先端部を摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元して再生することができる。
In addition, the method for regenerating the friction stir processing tool according to the present invention includes:
A method for regenerating a friction stir processing tool worn by friction stir processing,
The tip of the tool has a symmetrical outer shape with respect to the rotation axis,
The tip of the tool is ground by rotating the grindstone while rotating the tool.
According to this method, the tip of the tool for friction stir processing can be ground in a short time, and the tool tip can be restored to the shape before being worn, deformed, or adhered to the workpiece by friction stir processing in a short time. Can be played.

また、本発明に係る他の摩擦攪拌加工用ツールの再生方法は、
摩擦攪拌加工により摩耗等した摩擦攪拌加工用ツールの再生方法であって、
前記ツールの先端部は、回転軸線に対して対称な外形形状を有し、
前記ツールを回転させながら、ツールの先端部を工具により切削するものである。
本方法によれば、短時間で摩擦攪拌加工用ツールの先端部を切削でき、短時間でツール先端部を摩擦攪拌加工によって摩耗、変形又は、被加工材が付着等する前の形状に復元して再生することができる。
In addition, a method for regenerating another friction stir processing tool according to the present invention is as follows.
A method for regenerating a friction stir processing tool worn by friction stir processing,
The tip of the tool has a symmetrical outer shape with respect to the rotation axis,
The tip of the tool is cut with a tool while rotating the tool.
According to this method, the tip of the tool for friction stir processing can be cut in a short time, and the tool tip can be restored to the shape before being worn, deformed, or adhered to the workpiece by friction stir processing in a short time. Can be played.

Claims (10)

金属材料の被加工材に対して回転させながら先端部を押し付けて摩擦攪拌加工を行うツールを備えた摩擦攪拌加工装置であって、
摩擦攪拌加工により摩耗等したツールの先端部を砥石により研削するツール再生機構を備える摩擦攪拌加工装置。
A friction stir processing apparatus provided with a tool that performs friction stir processing by pressing a tip while rotating a metal material to be processed,
A friction stir processing apparatus including a tool regeneration mechanism for grinding a tip portion of a tool worn by friction stir processing with a grindstone.
請求項1に記載の摩擦攪拌加工装置において、
前記ツール再生機構は、砥石を回転させてツールの先端部を研削する構成とする摩擦攪拌加工装置。
In the friction stir processing apparatus according to claim 1,
The tool regeneration mechanism is a friction stir processing apparatus configured to grind a tip portion of a tool by rotating a grindstone.
請求項1又は2に記載の摩擦攪拌加工装置において、
前記ツールは、先端中央にプローブを突出形成し、前記プローブは先端に向かって細くなるように形成されている摩擦攪拌加工装置。
In the friction stir processing apparatus according to claim 1 or 2,
The tool is a friction stir processing apparatus in which a probe protrudes from the center of the tip, and the probe is formed to become narrower toward the tip.
請求項3に記載の摩擦攪拌加工装置において、
前記ツール再生機構の砥石は、円形状に形成されており、ツール先端部を研削する前記砥石の円周部には、ツール先端部の断面凸形状と略一致する断面凹形状の凹溝が全周に連続形成されている摩擦攪拌加工装置。
In the friction stir processing apparatus according to claim 3,
The grindstone of the tool regeneration mechanism is formed in a circular shape, and a concave groove having a concave cross section that substantially matches the cross sectional convex shape of the tool front end is entirely formed on the circumferential portion of the grindstone that grinds the tool front end. A friction stir processing device that is continuously formed around the circumference.
請求項1乃至4のいずれかに記載の摩擦攪拌加工装置において、
前記ツール再生機構は、ツールを回転させながら、砥石を回転させてツールの先端部を研削する構成とする摩擦攪拌加工装置。
In the friction stir processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The tool regeneration mechanism is a friction stir processing apparatus configured to grind a tip portion of a tool by rotating a grindstone while rotating the tool.
請求項1乃至5のいずれかに記載の摩擦攪拌加工装置において、
前記ツール再生機構は、冷風及び/又はミストの雰囲気下でツールを研削する構成とする摩擦攪拌加工装置。
In the friction stir processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The tool regeneration mechanism is a friction stir processing apparatus configured to grind a tool in an atmosphere of cold air and / or mist.
金属材料の被加工材に対して回転させながら先端部を押し付けて摩擦攪拌加工を行うツールを備えた摩擦攪拌加工装置であって、
摩擦攪拌加工により摩耗等したツールの先端部を工具により切削するツール再生機構を備える摩擦攪拌加工装置。
A friction stir processing apparatus provided with a tool that performs friction stir processing by pressing a tip while rotating a metal material to be processed,
A friction stir processing apparatus provided with a tool regenerating mechanism that cuts the tip of a tool worn by friction stir processing with a tool.
請求項7に記載の摩擦攪拌加工装置において、
前記ツールは、先端中央にプローブを突出形成し、前記プローブは先端に向かって細くなるように形成されている摩擦攪拌加工装置。
In the friction stir processing apparatus according to claim 7,
The tool is a friction stir processing apparatus in which a probe protrudes from the center of the tip, and the probe is formed to become narrower toward the tip.
摩擦攪拌加工により摩耗等した摩擦攪拌加工用ツールの再生方法であって、
前記ツールを回転させながら、砥石を回転させてツールの先端部を研削する摩擦攪拌加工用ツールの再生方法。
A method for regenerating a friction stir processing tool worn by friction stir processing,
A method for regenerating a tool for friction stir processing, wherein the tool is rotated while a grindstone is rotated to grind the tip of the tool.
摩擦攪拌加工により摩耗等した摩擦攪拌加工用ツールの再生方法であって、
前記ツールを回転させながら、ツールの先端部を工具により切削する摩擦攪拌加工用ツールの再生方法。
A method for regenerating a friction stir processing tool worn by friction stir processing,
A method for regenerating a tool for friction stir processing, in which a tool tip is cut with a tool while rotating the tool.
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