JP2018079540A5

JP2018079540A5 -

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Publication number: JP2018079540A5
Application number: JP2016223470A
Authority: JP
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2019-11-21

Description

本発明の第１形態に係る加工装置の前面図である。図１の加工装置に係る振動切削ユニットの振動部の（ａ）縦振動，（ｂ）たわみ振動を示す模式図である。（ａ）〜（ｅ）は図２の振動部による切削（振動一周期程度の極短時間に亘る微視的なもの）の模式図である。図１の加工装置の動作例に係るフローチャートである。図１の加工装置においてワークに荒加工を施す場合の前面図である。図１の加工装置においてワークに焼入れを施す場合の前面図である。図１の加工装置においてワークに焼入れ後仕上げ加工を施す場合の前面図である。本発明の第２形態に係る加工装置の前面図である。本発明の第３形態に係る加工装置における主軸ないしその周辺の模式図である。

楕円振動の主にたわみ振動によりＹ軸正方向側に退いた振動切削用工具６１（図３（ａ））は、主に縦振動によりワークＷに近づき（Ｘ軸負方向）、ワークＷに接触して切削を開始する（図３（ｂ））。振動切削用工具６１の刃先ＥからＹ軸正側の部分には、刃先Ｅに対してワークＷから逃げるような逃げ面Ｋが形成されており、刃先Ｅは、ワークＷに対して、進入角ξで入っていく。
切削において、振動切削用工具６１はまず、移動方向が比較的にＸ軸負方向に近い状態でワークＷに対してＹ軸負方向に相対的に近づく（図３（ｂ）〜図３（ｃ））。このとき、振動切削用工具６１は、微視的に観察可能である図示されない丸みを有する刃先ＥによってワークＷを押しならし、逃げ面Ｋ側の刃先Ｅの丸み部において切削したばかりの面（既切削面Ｕ）を擦る。この加工プロセスは、バニシングプロセスあるいはプラウイングプロセスと呼ばれる。このプロセスは、直前の加工までにおいて既に形成された切屑Ｈに振動切削用工具６１が再接触するまでの期間が主体となり（図３（ｃ））、より詳細には、次に説明される材料除去プロセス中にも、刃先Ｅの丸み部では同時に行われている。

≪効果等≫
加工装置１は、ワークＷをクランプするワーククランプ機構３２と、ワークＷに対する加工を行う切削用工具１２と、レーザ光Ｌを発射可能であるレーザ発振器４０を有している焼入れユニット１６と、振動切削用工具６１を装着した先端部６０を振動可能である振動切削ユニット２０と、を備えており、切削用工具１２、焼入れユニット１６、及び振動切削ユニット２０は、ワークＷに対して相対的に移動可能であり、振動切削ユニット２０は、ワークＷに対して振動切削用工具６１を振動させながら適用することにより、仕上げ加工を行う。
よって、焼入れ（表面硬化処理）したワークＷであっても振動切削により仕上げ加工を行うことができる。又、切削用工具１２による焼入れ（硬化処理）前の切削（荒加工）と、振動切削用工具６１による焼入れ（硬化処理）後の仕上げ加工とが、ワークＷの１回のクランプで行われるため、ワークＷについて硬化処理前の切削後アンクランプして硬化処理を行いその後の仕上げ加工で再度クランプする場合に比べ、硬化処理前切削のクランプの装着誤差と硬化処理後仕上げ加工時のクランプの装着誤差との重畳が防止される。更に、硬化処理前の切削と、硬化処理（レーザ焼入れ）と、硬化処理後の仕上げ加工に係る運動機構を共用することができ、加工装置１がコンパクトになり、クランプ回数の減少も相まって、加工の時間やコストが低減される。

≪効果等≫
第２形態に係る加工装置１０１は、ワークＷをクランプするワーククランプ機構３２と、ワークＷに対する切削を行う切削用工具１２と、ワークＷにめっきを施すめっき槽１１０と、振動切削用工具６１を装着した先端部６０を振動可能である振動切削ユニット１０６と、を備えており、切削用工具１２、めっき槽１１０、及び振動切削ユニット１０６は、ワークＷに対して相対的に移動可能であり、振動切削ユニット１０６は、ワークＷに対して振動切削用工具６１を振動させながら適用することにより、仕上げ加工を行う。よって、ワークＷに対する１回のクランプで荒加工と表面硬化処理（めっき）と仕上げ加工を行うことができ、表面硬化処理ないし仕上げ加工がより正確になり、運動機構の共用により加工装置１０１がコンパクトになり、クランプ回数の減少も相まって、加工時間や加工のコストが低減される。
又、ワークＷに対してめっきを施すためのめっき槽１１０が表面硬化処理ユニットである。よって、硬化処理前後の切削の各クランプにおいて重畳し得る誤差を見越した厚いめっきや加工量の多い焼入れ後の仕上げ加工は不要となり、加工の時間やコストが低減される。更に、厚いめっきが不要であるから、めっき材料の使用量が低減される。又、加工量の多い仕上げ加工は不要であるから、精密微細加工に適しており比較的に加工量を確保し難い振動加工を、めっき後の仕上げ加工に効率的に用いることが可能となる。加えて、高い硬度を確保するために高硬度なめっき（高硬度クロムめっき等）を施す場合、５０ミクロン程度以上にめっき層の肉厚を厚くするには、その程度の肉厚まで一旦めっきした後、表面を研磨して表面のピット（凹部）を平坦にしてから、再度めっきを行い、研磨とめっきを適宜繰り返すところ、めっき前の加工とめっきとその後の仕上げ加工が集約された加工装置１０１では、かような繰り返しは実用的でなく、実用上では上述の程度の肉厚に係る薄いめっきのみを行うこととなる。このとき、めっき後の仕上げ加工の精度が得られないとすると、めっきの一部が十分な硬度を確保できないほど薄くなってしまったり、めっきの肉厚以上に加工されてめっきが一部剥がれることとなったりしてしまうが、加工装置１０１では、仕上げ加工の精度が十分に確保されるから、加工装置１０１は高硬度めっきに対しても適したものとなっている。

［第３形態］
≪全体構成等≫
図９は、本発明の第３形態に係る加工装置２０１の一部模式図である。
加工装置２０１は、移動するテーブルの有無や各種工具ないしめっき槽１１０の配置を除き、第２形態の加工装置１０１と同様に成る。第３形態に係る加工装置２０１において、第２形態の加工装置１０１と同様の部材や部分等には、加工装置１０１と同じ符号が付され、適宜説明が省略される。
加工装置２０１において、めっき槽１１０は、ベッド２に載せられている。
又、加工装置２０１は、振動部５０（振動切削用工具６１）と切削用工具１２を搭載したタレット２０２を備えている。タレット２０２は、Ｘ軸方向に移動可能であり、加工装置２０１は、上下逆転した立て旋盤型（倒立旋盤型）の工作機械と考えることができる。又、タレット２０２は、Ｃ軸周りで回転可能であり、ワークＷに適用する工具（振動切削用工具６１，切削用工具１２）を交換可能である。加工装置２０１において、タレット２０２及び振動部５０が振動切削ユニットを構成するとみても良い。

≪動作例等≫
加工装置２０１は、まずワーククランプ機構３２やタレット２０２を介してワークＷを回転しつつ（切削用工具１２に対して相対的に）移動して切削用工具１２に当て、ワークＷを切削（旋削）する（加工工程）。
次いで、加工装置２０１は、ワーククランプ機構３２を介してワークＷをめっき槽１１０に対して相対的に移動し、めっき槽１１０内のめっきに浸漬する（表面硬化処理工程としてのめっき工程）。
続いて、加工装置２０１は、タレット２０２により切削用工具１２から交換された振動部５０の振動切削用工具６１を振動させ、更に切削用工具１２の場合と同様に、振動部５０に対してワークＷを相対的に移動してワークＷに振動切削用工具６１を適用し、めっきされたワークＷに対して仕上げ加工を施す（仕上げ加工工程）。

≪効果等≫
第３形態に係る加工装置２０１においても、第２形態に係る加工装置１０１と同様に、一度のクランプで荒加工と表面硬化処理（めっき）と仕上げ加工を行うことができ、表面硬化処理ないし仕上げ加工がより正確になり、運動機構の共用により加工装置２０１がコンパクトになり、クランプ回数の減少も相まって、加工時間や加工のコストが低減される。
又、めっき槽１１０が（ベッド２に対し）移動しないので、めっき槽１１０が常により一層安定する。