JP2022082377A - Vibration suppressing device, turning device, and vibration suppression method - Google Patents
Vibration suppressing device, turning device, and vibration suppression method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022082377A JP2022082377A JP2020193888A JP2020193888A JP2022082377A JP 2022082377 A JP2022082377 A JP 2022082377A JP 2020193888 A JP2020193888 A JP 2020193888A JP 2020193888 A JP2020193888 A JP 2020193888A JP 2022082377 A JP2022082377 A JP 2022082377A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- work
- magnetic field
- conductive member
- rotation
- field generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
- Turning (AREA)
Abstract
Description
特許法第30条第2項適用申請有り 令和2年8月20日に、2020年度精密工学会秋季大会学術講演会のウェブサイト(https://download.gakkai-web.net/jspe/JSPE20A.zip)にて講演論文集が掲載 令和2年9月1日に、2020年度精密工学会秋季大会学術講演会のウェブサイト(http://www.jspe.or.jp/event/jspe_meeting/2020-09autumn/)にて講演発表動画が公開Application for application of
本発明は、振動抑制装置、旋削装置、および振動抑制方法に関する。 The present invention relates to a vibration suppression device, a turning device, and a vibration suppression method.
従来、ワークを回転させて切削または研磨する旋削装置が知られている。たとえば、特許文献1には、棒状のワークの一端部を把持してワークを回転させる主軸装置と、当該ワークの他端部を支持してワークとともに回転する心押台と、ワークを切削するための工具とを備える工作機械が開示されている。
Conventionally, a turning device for rotating a work to cut or polish is known. For example,
しかしながら、特許文献1の工作機械では、回転するワークに工具を当接させると、ワークが振動してしまい、ワークの面性状の低下等に繋がるおそれがある。
However, in the machine tool of
そこで、本発明は、ワークの振動を抑制できる振動抑制装置等を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration suppressing device or the like capable of suppressing the vibration of the work.
本発明の一態様に係る振動抑制装置は、軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台とを備える旋削装置に用いられる振動抑制装置であって、導電性を有する導電性部材と、前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する。 The vibration suppression device according to one aspect of the present invention supports a headstock that grips one end of a work extending along the axis and rotates the work around the axis, and the other end of the work. A vibration suppression device used in a turning device having a tailstock having a rotation center that rotates with the work, and a magnetic field generation that generates a conductive member having conductivity and a magnetic field acting on the conductive member. One of the conductive member and the magnetic field generating member is provided with a member, and by rotating with respect to the other together with the work, the rotation of the work is generated based on the eddy current flowing through the conductive member. Moreover, a braking force generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work is applied.
本発明の一態様に係る旋削装置は、軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台と、導電性を有する導電性部材と、前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する。 The turning device according to one aspect of the present invention supports a headstock that grips one end of a work extending along the axis and rotates the work around the axis, and the other end of the work. A mandrel having a rotation center that rotates with the work, a conductive member having conductivity, and a magnetic field generating member that generates a magnetic field acting on the conductive member, the conductive member and the magnetic field generating member. One is generated based on the eddy current flowing through the conductive member with respect to the rotation of the work by rotating with respect to the other with the work, and is generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work. Apply braking force.
本発明の一態様に係る振動抑制方法は、軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台とを備える旋削装置に用いられる振動抑制方法であって、導電性を有する導電性部材および前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材の一方が、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する。 The vibration suppression method according to one aspect of the present invention supports a headstock that grips one end of a work extending along the axis and rotates the work around the axis, and the other end of the work. It is a vibration suppression method used in a turning device provided with a tailstock having a rotation center that rotates together with the work, and is a magnetic field generating member that generates a magnetic field acting on the conductive member having conductivity and the conductive member. By rotating one side together with the work with respect to the other, it is generated based on the eddy current flowing through the conductive member with respect to the rotation of the work, and is generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work. Apply braking force.
本発明によれば、ワークの振動を抑制できる振動抑制装置等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vibration suppressing device or the like capable of suppressing the vibration of a work.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ならびに、工程および工程の順序等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, all of the embodiments described below show a specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, the components, the arrangement positions and connection forms of the components, the steps, the order of the steps, and the like shown in the following embodiments are examples and do not limit the present invention.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。 Further, each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. In each figure, the same reference numerals are given to substantially the same configurations, and duplicate explanations will be omitted or simplified.
また、本明細書および図面において、x軸、y軸およびz軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、x軸およびy軸は、互いに直交し、かつ、いずれもz軸に直交する軸である。 Further, in the present specification and the drawings, the x-axis, the y-axis and the z-axis represent the three axes of the three-dimensional Cartesian coordinate system, and the x-axis and the y-axis are orthogonal to each other and are both orthogonal to the z-axis. It is an orthogonal axis.
また、以下の実施の形態において、平行および直交等の、2つの方向の相対的な姿勢を示す表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密にはその姿勢ではない場合も含む。たとえば、2つの方向が直交である、という場合、特に断りのない限り、当該2つの方向が完全に直交であることを意味するだけでなく、実質的に直交であること、すなわち、たとえば数%程度の差異を含むことも意味する。 Further, in the following embodiments, expressions indicating relative postures in two directions such as parallel and orthogonal may be used, but these expressions also include cases where the postures are not strictly the same. For example, the fact that two directions are orthogonal not only means that the two directions are completely orthogonal, but also that they are substantially orthogonal, that is, for example, a few percent, unless otherwise noted. It also means to include differences in degree.
(実施の形態)
図1は、実施の形態に係る旋削装置10を示す斜視図である。図2は、図1の旋削装置10の心押台14を示す断面図である。図2の(a)は、x軸に直交する断面を示し、図2の(b)は、図2の(a)のIIb-IIb線における断面を示す。図1および図2を参照して、旋削装置10の構成について説明する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a
図1および図2に示すように、旋削装置10は、ワークWを旋削するための装置である。この実施の形態では、旋削装置10は、ワークWを切削するための切削装置である。たとえば、切削装置は、回転するワークWにバイトを接触させることによって、ワークWを加工する旋盤である。旋削装置10は、主軸台12と、心押台14と、ベース15と、切削工具16と、振動抑制装置18とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the turning
主軸台12は、軸芯に沿って延びるワークWの一端部を把持してワークWを当該軸芯を中心として回転させる。つまり、ワークWの軸芯とワークWの回転軸線Oとは一致している。この実施の形態では、ワークWは、棒状である。主軸台12は、ワークWを掴んで把持するチャック20を有しており、チャック20は、主軸台12に含まれている主軸(図示せず)に固定されている。当該主軸がモータ(図示せず)によって回転されることによって、チャック20とともにチャック20に把持されているワークWが回転軸線Oを中心に回転する。
The
心押台14は、ワークWに対して主軸台12とは反対側に設けられており、ワークWの他端部を支持する。たとえば、心押台14は、テールストックである。心押台14は、筐体22と、回転センタ24と、ベアリング26と、シール部材28とを有している。
The
筐体22は、回転センタ24の一部、ベアリング26、シール部材28、および振動抑制装置18を収容している。筐体22は、主軸台12に対して回転軸線O方向に移動可能となるように、ベース15に支持されている。これによって、回転センタ24等は、主軸台12に対して回転軸線O方向に移動可能となる。
The
回転センタ24は、ワークWの他端部を支持しかつワークWとともに回転する。回転センタ24は、ベアリング26によって回転軸線Oを中心に回転可能に支持されている。回転センタ24は、筐体22よりも主軸台12側に突出しており、主軸台12側に向かうにつれて縮径する円錐状の円錐部30を有している。回転センタ24は、円錐部30の頂部32がワークWの他端面の中央に設けられている凹部に嵌め込まれた状態でワークWに押し付けられることによってワークWの他端部を支持し、ワークWが回転するとワークWとともに回転軸線Oを中心に回転する。
The
ベース15は、主軸台12と一体的に設けられており、上述したように、筐体22を回転軸線O方向に移動可能となるように支持している。
The
切削工具16は、回転軸線Oを中心とする径方向の外方から、回転するワークWに接触することによって、ワークWを切削する。なお、以下の説明において、回転軸線Oを中心とする径方向を、単に、径方向ともいう。たとえば、切削工具16は、バイトである。
The cutting
振動抑制装置18は、ワークWの回転に対して、渦電流に基づいて発生しかつワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを付与し、ワークWの振動を抑制する装置である。このように、振動抑制装置18は、渦電流に基づいて発生する制動力Fを付与する渦電流式のブレーキである。振動抑制装置18は、導電性部材34と、磁界発生部材36とを有している。導電性部材34および磁界発生部材36は、心押台14に内蔵されている。
The
導電性部材34は、導電性を有する部材であり、ワークWとともに磁界発生部材36に対して回転する。導電性部材34は、筐体22内において回転センタ24に固定され、回転センタ24およびワークWとともに回転軸線Oを中心に回転する。たとえば、導電性部材34は、金属等によって形成されている。導電性部材34は、本体38と、複数(この実施の形態では、4つ)の凸部40とを有している。
The
本体38は、回転軸線Oを中心とする周方向に沿う円筒状であり、本体38の内方には、回転センタ24が挿通されている。なお、以下の説明において、回転軸線Oを中心とする周方向を、単に、周方向ともいう。本体38は、回転センタ24の外周面に固定されている。たとえば、本体38は、本体38の内方に回転センタ24が圧入されることによって、回転センタ24に固定されている。
The
複数の凸部40のぞれぞれは、本体38の外周面から径方向の外方に突出している。複数の凸部40は、周方向に等間隔で並んでおり、周方向における複数の凸部40の幅は、等しい。複数の凸部40のそれぞれは、磁界発生部材36の内周面43と間隔を空けて対向する外周面42を有している。複数の凸部40のそれぞれの外周面42は、磁界発生部材36の内周面43に沿って湾曲している。複数の凸部40のそれぞれの周方向の両端面は、回転軸線Oに向かって傾斜している。導電性部材34において、凸部40が設けられている部分の径方向の厚みは、凸部40が設けられていない部分の径方向の厚みよりも大きい。
Each of the plurality of
磁界発生部材36は、導電性部材34に作用する磁界を発生させる。磁界発生部材36は、周方向に沿う環状であり、径方向において複数の凸部40の外側に設けられている。つまり、磁界発生部材36は、径方向において導電性部材34と対向している。磁界発生部材36は、筐体22に固定されており、ワークWとともに回転しない。
The magnetic
磁界発生部材36は、回転軸線Oに直交する方向に磁界を発生させる。磁界発生部材36は、回転軸線Oを挟んで対抗する1つのN極と1つのS極とを有する環状の磁石である。N極およびS極のそれぞれは、周方向に沿う半円弧状である。周方向におけるN極の一端とS極との境界44と、周方向におけるN極の他端とS極との境界46とは、回転軸線Oを挟んで対向している。つまり、境界44と境界46とは、周方向に180°ずれた位置に設けられている。このような磁界発生部材36によって、境界44と境界46との間に、境界46から境界44に向かう磁界が発生する、つまり、回転軸線Oに直交する方向に磁界が発生する。言い換えると、磁界発生部材36は、周方向のうち、回転軸線Oと境界44との間において回転軸線O側から境界44側に向かう磁界を発生させるとともに、回転軸線Oと境界46との間において境界46側から回転軸線O側に向かう磁界を発生させる。このように、磁界発生部材36は、周方向の一部において径方向に磁界を発生させる。
The magnetic
以上、旋削装置10の構成について説明した。
The configuration of the
図3は、渦電流に基づいて発生する制動力を説明するための図である。図3を参照して、渦電流に基づいて発生する制動力について説明する。 FIG. 3 is a diagram for explaining a braking force generated based on an eddy current. The braking force generated based on the eddy current will be described with reference to FIG.
図3に示すように、たとえば、固定された磁石1の近傍で金属製の円筒2を回転させた場合、円筒2のある領域を貫く磁束が時間変化すると、電磁誘導効果によって円筒2の外面には誘導起電力が発生する。誘導起電力の方向は、右手の法則によって決定され、流れる電流は、磁石1を挟んで逆向きの2つの渦を描き、これらを渦電流と呼ぶ。渦電流は、右ねじの法則によって円筒2の外面に磁束を発生させる。磁石1による磁束と、当該磁束よりも回転方向の前方側の渦電流による磁束とは、引き合う。一方、磁石1による磁束と、当該磁束よりも回転方向の後方側の渦電流による磁束とは、反発する。これによって、結果として、円筒2には、回転を妨げる方向の制動力が発生する。
As shown in FIG. 3, for example, when a
以上、渦電流に基づいて発生する制動力について説明した。 The braking force generated based on the eddy current has been described above.
図4は、図1の旋削装置10に用いられている振動抑制装置18による振動抑制方法を説明するための図である。図4を参照して、振動抑制装置18による振動抑制方法について説明する。
FIG. 4 is a diagram for explaining a vibration suppression method by the
図4に示すように、導電性部材34は、ワークWとともに磁界発生部材36に対して回転することによって導電性部材34に渦電流を発生させ、ワークWの回転に対して、ワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを付与する。
As shown in FIG. 4, the
上述したように、導電性部材34のうち、凸部40が設けられている部分の径方向の厚みは、凸部40が設けられていない部分の径方向の厚みよりも大きい。したがって、回転軸線Oと境界44との間または回転軸線Oと境界46との間を、導電性部材34のうち、凸部40が設けられている部分が通過するときに発生する制動力Fは、凸部40が設けられていない部分が通過するときに発生する制動力よりも大きい。
As described above, the radial thickness of the portion of the
図4の(a)に示すように、導電性部材34のうち凸部40が設けられている部分が、回転軸線Oと境界44との間または回転軸線Oと境界46との間を通過するとき、制動力Fが発生する。一方、図4の(b)に示すように、導電性部材34のうち凸部40が設けられている部分が、回転軸線Oと境界44との間および回転軸線Oと境界46との間を通過しないとき、制動力Fは発生しない。
As shown in FIG. 4A, the portion of the
導電性部材34がワークWとともに磁界発生部材36に対して回転することによって、導電性部材34のうち凸部40が設けられている部分が回転軸線Oと境界44との間または回転軸線Oと境界46との間を断続的に通過するので、制動力Fが断続的に発生し、ワークWの回転に対して制動力Fが断続的に付与される。
When the
また、ワークWが1回転する間に、導電性部材34のうち凸部40が設けられている部分が回転軸線Oと境界44との間または回転軸線Oと境界46との間を複数回通過するので、ワークWの回転の周期よりも短い間隔で制動力Fが発生し、ワークWの回転に対してワークWの回転の周期よりも短い間隔で制動力Fが付与される。
Further, during one rotation of the work W, the portion of the
このように、ワークWの回転に対して、ワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを付与することによって、ワークWのびびり振動を抑制できる。 In this way, by applying the braking force F generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work W to the rotation of the work W, the chatter vibration of the work W can be suppressed.
以上、振動抑制装置18による振動抑制方法について説明した。
The vibration suppression method by the
実施の形態に係る振動抑制装置18は、軸芯に沿って延びるワークWの一端部を把持してワークWを軸芯を中心として回転させる主軸台12と、ワークWの他端部を支持しかつワークWとともに回転する回転センタ24を有する心押台14とを備える旋削装置10に用いられる振動抑制装置18であって、導電性を有する導電性部材34と、導電性部材34に作用する磁界を発生させる磁界発生部材36とを備え、導電性部材34は、ワークWとともに磁界発生部材36に対して回転することによって、ワークWの回転に対して、導電性部材34に流れる渦電流に基づいて発生しかつワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを付与する。
The
これによれば、ワークWの回転に対して、導電性部材34に流れる渦電流に基づいて発生しかつワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを付与することによって、回転するワークWの振動が大きくなっていくことを抑制でき、ワークWの振動を抑制できる。
According to this, the rotation of the work W is rotated by applying a braking force F generated based on the eddy current flowing through the
また、実施の形態に係る振動抑制装置18において、導電性部材34および磁界発生部材36は、心押台14に内蔵される。
Further, in the
これによれば、振動抑制装置18を設けることによって旋削装置10が大きくなることを抑制できる。たとえば、既存の心押台に元々内蔵されて回転センタを支持していたベアリングに代えて、振動抑制装置18を設けることによって、既存の旋削装置が大きくなることを抑制できる。
According to this, it is possible to suppress the
また、実施の形態に係る振動抑制装置18において、導電性部材34は、回転センタ24に固定されてワークWとともに回転する。
Further, in the
これによれば、導電性部材34がワークWを支持する回転センタ24に固定されることによって、ワークWの回転に対して、渦電流による制動力Fを容易に付与することができ、ワークWの振動を容易に抑制できる。
According to this, by fixing the
また、実施の形態に係る振動抑制装置18において、導電性部材34は、それぞれが径方向の外方に突出しかつ周方向に間隔を空けて並ぶ複数の凸部40を有し、磁界発生部材36は、周方向に沿う環状であり、径方向において複数の凸部40の外方に設けられる。
Further, in the
これによれば、複数の凸部40のそれぞれは、径方向の外方に突出しているので、導電性部材34のうち、凸部40が設けられている部分の径方向の厚みと、凸部40が設けられていない部分の径方向の厚みとを、異ならせることができる。これによって、磁界発生部材36によって形成されている磁界を、導電性部材34のうち、凸部40が設けられている部分が通過するときに発生する制動力Fと、凸部40が設けられていない部分が通過するときに発生する制動力とを容易に異ならせることができる。また、複数の凸部40は、周方向に並んでいるので、制動力FをワークWの回転の周期よりも短い時間間隔で容易に発生させることができる。これによって、ワークWの回転に対して、ワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを容易に付与することができ、ワークWの振動を容易に抑制できる。
According to this, since each of the plurality of
また、実施の形態に係る振動抑制装置18において、磁界発生部材36は、回転軸線Oを挟んで対向する1つのN極と1つのS極とを有する環状の磁石である。
Further, in the
これによれば、N極とS極との境界44および境界46の間に境界46から境界44に向かう磁界を発生させることができる。つまり、周方向において、回転軸線Oと境界44との間において径方向に磁界を発生させ、回転軸線Oと境界46との間において径方向に磁界を発生させることができる。これによって、導電性部材34のうち凸部40が設けられている部分が、回転軸線Oと境界44との間または回転軸線Oと境界46との間を通過する度に制動力Fを容易に発生させることができるので、ワークWの回転に対して、ワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを容易に付与することができ、ワークWの振動を容易に抑制できる。
According to this, a magnetic field from the
図5は、磁界発生部材の他の例を示す図である。図5を参照して、磁界発生部材の他の例について説明する。 FIG. 5 is a diagram showing another example of the magnetic field generating member. Another example of the magnetic field generating member will be described with reference to FIG.
図5に示すように、磁界発生部材36aは、複数の電磁鋼板が積層されて構成されている積層体50と、ハルバッハ配列された複数の磁石52とを有している。複数の磁石52は、回転軸線Oに直交する方向に磁界が発生するように磁化方向が定められ、ハルバッハ配列されて積層体50に埋め込まれている。具体的には、複数の磁石52は、回転軸線Oに直交する軸線Pを中心として軸線P方向の磁界が発生するように、ハルバッハ配列されて積層体50に埋め込まれている。つまり、磁界発生部材36aは、周方向のうち軸線P付近において軸線P方向の磁界を発生させる。磁界発生部材36に代えて磁界発生部材36aを用いることによって、磁界発生部材36を用いた場合と同様に、ワークWの回転に対して制動力Fを付与することができる。
As shown in FIG. 5, the magnetic
以上、磁界発生部材36aについて説明した。
The magnetic
磁界発生部材36aは、ハルバッハ配列された複数の磁石52を有する。
The magnetic
これによれば、導電性部材34に作用する磁界を所定の方向に容易に発生させることができるので、ワークWの振動を容易に抑制できる。
According to this, since the magnetic field acting on the
図6は、振動抑制装置の他の例を示す図である。図6を参照して、振動抑制装置の他の例について説明する。 FIG. 6 is a diagram showing another example of the vibration suppression device. Another example of the vibration suppression device will be described with reference to FIG.
図6に示すように、振動抑制装置18aの導電性部材34aは、複数の凸部40に代えて、複数の凸部40a,40b,40c,40dを有している点において、振動抑制装置18と主に異なっている。
As shown in FIG. 6, the conductive member 34a of the
周方向において、複数の凸部40a~40dの幅は異なっている。具体的には、周方向において、凸部40aの幅は、凸部40cの幅と等しく、凸部40bの幅および凸部40dの幅よりも大きい。周方向において、凸部40bの幅は、凸部40dの幅と等しい。
In the circumferential direction, the widths of the plurality of
また、周方向において、複数の凸部40a~40dの間隔は異なっている。具体的には、周方向において、凸部40aの一端部から凸部40bの一端部までの間隔は、凸部40cの一端部から凸部40dの一端部までの間隔と等しく、凸部40bの一端部から凸部40cの一端部までの間隔および凸部40dの一端部から凸部40aの一端部までの間隔よりも大きい。周方向において、凸部40bの一端部から凸部40cの一端部までの間隔は、凸部40dの一端部から凸部40aの一端部までの間隔と等しい。つまり、回転軸線Oと凸部40aの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Oと凸部40bの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度、ならびに、回転軸線Oと凸部40cの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Oと凸部40dの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度を、A[°]とし、回転軸線Oと凸部40bの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Oと凸部40cの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度、ならびに、回転軸線Oと凸部40dの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Oと凸部40aの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度を、B[°]としたとき、A[°]はB[°]よりも大きい。
Further, in the circumferential direction, the intervals between the plurality of
凸部40aおよび凸部40cは、回転軸線Oを挟んで対象であり、凸部40bおよび凸部40dは、回転軸線Oを挟んで対象である。
The
以上、振動抑制装置18aについて説明した。
The
振動抑制装置18aにおいて、周方向において、凸部40aおよび40cの幅と凸部40bおよび40dの幅とは、異なる。
In the
これによれば、制動力Fが発生する期間を異ならせることができるので、ワークWの振動をさらに抑制できる。 According to this, since the period in which the braking force F is generated can be made different, the vibration of the work W can be further suppressed.
また、振動抑制装置18aにおいて、周方向において、凸部40aおよび凸部40bの間隔ならびに凸部40cおよび凸部40dの間隔と、凸部40bおよび凸部40cの間隔ならびに凸部40dおよび凸部40aの間隔とは、異なる。
Further, in the
これによれば、制動力Fが発生する時間間隔を異ならせることができるので、ワークWの振動をさらに抑制できる。 According to this, since the time interval in which the braking force F is generated can be made different, the vibration of the work W can be further suppressed.
図7は、導電性部材の他の例を示す図である。図7を参照して、導電性部材の他の例について説明する。 FIG. 7 is a diagram showing another example of the conductive member. Other examples of the conductive member will be described with reference to FIG. 7.
図7に示すように、導電性部材34bは、複数の凸部40e,40f,40g,40hを有している。
As shown in FIG. 7, the
ここで、不等ピッチ工具を用いることによる再生効果の抑制について説明する。たとえば、2枚刃の工具を用いる場合、前の刃の振動が再生効果により再生する成分である再生効果成分と、現在の刃の振動成分である切削成分に分解して考えると、2枚の刃の各再生効果成分が互いに打ち消し合う位相差πであれば、再生効果が打ち消されてびびり振動が抑制される。この原理から、1枚目の刃に対する2枚目の刃の位相遅れと、2枚目の刃に対する1枚目の刃の位相遅れとの差が、次の式を満たす場合、再生効果が消去される。 Here, the suppression of the regeneration effect by using the unequal pitch tool will be described. For example, when using a two-blade tool, two blades are considered by breaking down into a regeneration effect component, which is a component in which the vibration of the front blade is regenerated by the regeneration effect, and a cutting component, which is the vibration component of the current blade. If the phase difference π in which the regeneration effect components of the blade cancel each other out, the regeneration effect is canceled and chatter vibration is suppressed. From this principle, if the difference between the phase lag of the second blade with respect to the first blade and the phase lag of the first blade with respect to the second blade satisfies the following equation, the reproduction effect is eliminated. Will be done.
n[min-1]は工具の回転数であり、θ1[°]およびθ2[°]は各ピッチ角度であり、fc[Hz]はびびり振動周波数である。 n [min -1 ] is the rotation speed of the tool, θ 1 [°] and θ 2 [°] are each pitch angle, and f c [Hz] is the chatter vibration frequency.
4枚刃工具の場合、θ1=θ3とし、θ2=θ4とし、θ1+θ2=πとすると、次の式によって、再生効果の抑制に最適なピッチ角度を求めることができる。 In the case of a 4-flute tool, if θ 1 = θ 3 , θ 2 = θ 4 , and θ 1 + θ 2 = π, the optimum pitch angle for suppressing the reproduction effect can be obtained by the following equation.
たとえば、加速度センサ等によってびびり振動周波数を測定するだけで、再生効果の抑制に最も最適なピッチ角度を求めることができる。 For example, the most optimum pitch angle for suppressing the reproduction effect can be obtained only by measuring the chatter vibration frequency with an acceleration sensor or the like.
たとえば、主軸の回転数を3000[rpm]とし、びびり振動周波数を720[Hz]とし、m=0とすると、図7に示すように、θ1=85[°]となり、θ2=95[°]となる。ここでは、複数の凸部40e~40hのうちの隣り合う凸部の間の凹んだ部分のピッチ角度を、30[°]としたので、凸部40eのピッチ角度および凸部40gのピッチ角度は、65[°]となり、凸部40fのピッチ角度および凸部40hのピッチ角度は、55[°]となる。
For example, if the rotation speed of the spindle is 3000 [rpm], the chatter vibration frequency is 720 [Hz], and m = 0, then θ 1 = 85 [°] and θ 2 = 95 [. °]. Here, since the pitch angle of the recessed portion between the adjacent convex portions among the plurality of
以上、導電性部材34bについて説明した。
The
このようにして、導電性部材34bは、主軸の回転数が3000[rpm]であり、びびり振動周波数が720[Hz]であり、m=0である場合に、再生効果を最も抑制できるように形成されているので、この場合、ワークWの振動をさらに抑制できる。
In this way, the
図8は、ハンマリング試験を行った箇所を示す図である。図9は、ハンマリング試験の条件を示す図である。図10は、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置のそれぞれについて、各位置におけるコンプライアンスを示すグラフである。図11は、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置のそれぞれについて、各周波数における振動変位を示すグラフである。図8から図11を参照して、実験結果について説明する。 FIG. 8 is a diagram showing a location where a hammering test was performed. FIG. 9 is a diagram showing the conditions of the hammering test. FIG. 10 is a graph showing compliance at each position for each of the turning device according to the comparative example and the turning device according to the present invention. FIG. 11 is a graph showing vibration displacement at each frequency for each of the turning device according to the comparative example and the turning device according to the present invention. The experimental results will be described with reference to FIGS. 8 to 11.
図8に示すように、チャック、ワーク、および回転センタにおける7箇所(図8のドット部分参照)においてハンマリング試験を行った。なお、本発明に係る旋削装置においては、元々回転センタを支持していた複数のベアリングのうちの1つのベアリングの代わりに、本発明に係る振動抑制装置(導電性部材と磁界発生部材)を設けて、ハンマリング試験を行った。つまり、本発明に係る旋削装置は、回転センタを支持していた複数のベアリングのうちの1つのベアリングの代わりに振動抑制装置(導電性部材と磁界発生部材)を設けている点において、比較例に係る旋削装置と主に異なっている。 As shown in FIG. 8, hammering tests were performed at seven locations (see dot portions in FIG. 8) at the chuck, workpiece, and rotation center. In the turning device according to the present invention, a vibration suppression device (conductive member and magnetic field generating member) according to the present invention is provided instead of one of the plurality of bearings that originally supported the rotation center. Then, a hammering test was conducted. That is, the turning device according to the present invention is a comparative example in that a vibration suppressing device (conductive member and magnetic field generating member) is provided in place of one of the bearings among the plurality of bearings supporting the rotation center. It is mainly different from the turning equipment related to.
図9の(a)に示すように、直径15[mm]かつ長さ300[mm]の円柱状であるSUS製のワークを用いた。また、図9の(b)に示すように、主軸回転速度を4760[mm]とし、周速度を224[m/min]とし、送り速度を0.2[mm/rev]とし、テールストック推力を3.0[kN]として実験を行った。 As shown in FIG. 9A, a work made of SUS having a diameter of 15 [mm] and a length of 300 [mm] and a columnar shape was used. Further, as shown in FIG. 9B, the spindle rotation speed is set to 4760 [mm], the peripheral speed is set to 224 [m / min], the feed rate is set to 0.2 [mm / rev], and the tailstock thrust is set. Was 3.0 [kN] and the experiment was conducted.
図10に示すように、比較例に係る旋削装置では1次モード678[Hz]が支配的であり、本発明に係る旋削装置では2次モード648[Hz]が支配的であり、支配的なモードにおいて、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置はともに、ワークの中心部分で振動するモード形状である。本発明に係る旋削装置のコンプライアンスは、比較例に係る旋削装置のコンプライアンスよりも大きい傾向にあることがわかる。図10のグラフにおける距離350[mm]付近は、回転センタが設けられている付近であり、この付近における、本発明に係る旋削装置のコンプライアンスは、比較例に係る旋削装置のコンプライアンスよりも大きい。つまり、ベアリングに代えて振動抑制装置を設けたことによって、本発明に係る旋削装置の回転センタ付近の剛性が低下していると考えられる。 As shown in FIG. 10, in the turning apparatus according to the comparative example, the primary mode 678 [Hz] is dominant, and in the turning apparatus according to the present invention, the secondary mode 648 [Hz] is dominant and dominant. In the mode, both the turning device according to the comparative example and the turning device according to the present invention have a mode shape that vibrates at the central portion of the work. It can be seen that the compliance of the turning device according to the present invention tends to be larger than the compliance of the turning device according to the comparative example. The distance around 350 [mm] in the graph of FIG. 10 is the vicinity where the rotation center is provided, and the compliance of the turning device according to the present invention in this vicinity is larger than the compliance of the turning device according to the comparative example. That is, it is considered that the rigidity in the vicinity of the rotation center of the turning device according to the present invention is reduced by providing the vibration suppressing device instead of the bearing.
図11の(a)に示すように、本発明に係る旋削装置で切り込み量を0.1[mm]として切削を行った場合、比較例に係る旋削装置で切り込み量を0.1[mm]として切削を行った場合よりも、ピーク値において振動変位が87.0[%]減少した。また、図11の(b)に示すように、本発明に係る旋削装置で切り込み量を0.2[mm]として切削を行った場合、比較例に係る旋削装置で切り込み量を0.2[mm]として切削を行った場合よりも、ピーク値において振動変位が75.4[%]減少した。上述したように、本発明に係る旋削装置の剛性が比較例に係る旋削装置の剛性よりも低下したにもかかわらず、びびり振動変位を大幅に減少させることができた。これは、剛性の低下によるびびり易さの影響よりも、振動抑制装置の制動力による振動抑制効果が上回ったためであると考えられる。 As shown in FIG. 11A, when cutting is performed with the turning device according to the present invention having a cutting amount of 0.1 [mm], the cutting amount is set to 0.1 [mm] with the turning device according to the comparative example. The vibration displacement was reduced by 87.0 [%] at the peak value as compared with the case where the cutting was performed. Further, as shown in FIG. 11B, when cutting is performed with the turning device according to the present invention having a cutting amount of 0.2 [mm], the cutting amount is set to 0.2 [m] with the turning device according to the comparative example. The vibration displacement was reduced by 75.4 [%] at the peak value as compared with the case of cutting with [mm]. As described above, although the rigidity of the turning device according to the present invention is lower than the rigidity of the turning device according to the comparative example, the chatter vibration displacement can be significantly reduced. It is considered that this is because the vibration suppressing effect by the braking force of the vibration suppressing device outweighs the influence of the tendency to chatter due to the decrease in rigidity.
(他の実施の形態等)
以上、本発明に係る振動抑制装置および旋削装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではない。実施の形態に対して当業者が思いつく変形を施して得られる形態、および、複数の実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。
(Other embodiments, etc.)
Although the vibration suppression device and the turning device according to the present invention have been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments. The present invention also includes a form obtained by subjecting an embodiment to a modification that a person skilled in the art can think of, and another form realized by arbitrarily combining components in a plurality of embodiments.
上述した実施の形態では、旋削装置10が、切削装置である場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、旋削装置は、研磨装置であってもよい。たとえば、研磨装置は、回転するワークに微細な砥粒を接触させることによって、ワークを加工する装置である。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施の形態では、導電性部材34および磁界発生部材36が、心押台14に内蔵されている場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、導電性部材および磁界発生部材は、主軸台に内蔵されていてもよい。この場合、たとえば、導電性部材および磁界発生部材の一方は、主軸台に含まれる主軸等に固定されてワークとともに回転してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施の形態では、導電性部材34が、筐体22内において回転センタ24に固定される場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、導電性部材は、筐体外において回転センタに固定されてもよい。この場合、磁界発生部材も、筐体外に設けられてもよい。また、たとえば、導電性部材は、回転センタ以外のワークとともに回転する部材に固定されてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施の形態では、導電性部材34が、ワークWとともに磁界発生部材36に対して回転する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、導電性部材は、ワークWとともに回転せず、磁界発生部材が、ワークWとともに導電性部材に対して回転してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施の形態では、磁界発生部材36が、径方向において導電性部材34と対向している場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、磁界発生部材は、回転軸線方向において導電性部材と対向していてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the magnetic
また、上述した実施の形態では、磁界発生部材36が、1つのN極と1つのS極とを有している場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、磁界発生部材は、複数のN極と複数のS極とを有していてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the magnetic
本発明に係る旋削装置は、ワークを回転させてワークを研削または研磨する装置に利用可能である。 The turning device according to the present invention can be used as a device for rotating a work to grind or polish the work.
10 旋削装置
12 主軸台
14 心押台
15 ベース
16 切削工具
18,18a,18b 振動抑制装置
20 チャック
22 筐体
24 回転センタ
26 ベアリング
28 シール部材
30 円錐部
32 頂部
34,34a,34b 導電性部材
36,36a 磁界発生部材
38 本体
40,40a,40b,40c,40d,40e,40f,40g,40h 凸部
42 外周面
43 内周面
44、46 境界
50 積層体
52 磁石
10
Claims (10)
導電性を有する導電性部材と、
前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、
前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する、
振動抑制装置。 A heart pusher having a headstock that grips one end of a work extending along a shaft core and rotates the work around the shaft core, and a rotation center that supports the other end of the work and rotates together with the work. A vibration suppression device used in a turning device equipped with a table.
Conductive members with conductivity and
A magnetic field generating member that generates a magnetic field acting on the conductive member is provided.
One of the conductive member and the magnetic field generating member rotates with the work with respect to the other, so that the rotation of the work is generated based on the eddy current flowing through the conductive member and the work of the work. Applying braking force generated at intervals shorter than the rotation cycle,
Vibration suppression device.
請求項1に記載の振動抑制装置。 The conductive member and the magnetic field generating member are built in the tailstock.
The vibration suppression device according to claim 1.
請求項1または2に記載の振動抑制装置。 The conductive member is fixed to the rotation center and rotates together with the work.
The vibration suppression device according to claim 1 or 2.
前記磁界発生部材は、前記周方向に沿う環状であり、前記径方向において前記複数の凸部の外方に設けられる、
請求項1から3のいずれか1項に記載の振動抑制装置。 Each of the conductive members has a plurality of convex portions that protrude outward in the radial direction about the rotation axis of the work and are arranged at intervals in the circumferential direction around the rotation axis.
The magnetic field generating member is an annular shape along the circumferential direction, and is provided on the outer side of the plurality of convex portions in the radial direction.
The vibration suppression device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の振動抑制装置。 In the circumferential direction, the widths of the plurality of convex portions are different.
The vibration suppression device according to claim 4.
請求項4または5に記載の振動抑制装置。 In the circumferential direction, the distance between the plurality of convex portions is different.
The vibration suppression device according to claim 4 or 5.
請求項4から6のいずれか1項に記載の振動抑制装置。 The magnetic field generating member is an annular magnet having one N pole and one S pole facing each other across the rotation axis.
The vibration suppression device according to any one of claims 4 to 6.
請求項4から6のいずれか1項に記載の振動抑制装置。 The magnetic field generating member has a plurality of magnets arranged in a Halbach array.
The vibration suppression device according to any one of claims 4 to 6.
前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台と、
導電性を有する導電性部材と、
前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、
前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する、
旋削装置。 A spindle that grips one end of the work extending along the shaft core and rotates the work around the shaft core.
A tailstock that supports the other end of the work and has a rotation center that rotates with the work.
Conductive members with conductivity and
A magnetic field generating member that generates a magnetic field acting on the conductive member is provided.
One of the conductive member and the magnetic field generating member rotates with the work with respect to the other, so that the rotation of the work is generated based on the eddy current flowing through the conductive member and the work of the work. Applying braking force generated at intervals shorter than the rotation cycle,
Turning equipment.
導電性を有する導電性部材および前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材の一方が、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する、
振動抑制方法。 A heart pusher having a headstock that grips one end of a work extending along a shaft core and rotates the work around the shaft core, and a rotation center that supports the other end of the work and rotates together with the work. A vibration suppression method used for turning devices equipped with a platform.
By rotating one of the conductive member having conductivity and the magnetic field generating member for generating a magnetic field acting on the conductive member together with the work with respect to the other, the conductive member with respect to the rotation of the work. A braking force that is generated based on the eddy current flowing through the work and is generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work is applied.
Vibration suppression method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020193888A JP2022082377A (en) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | Vibration suppressing device, turning device, and vibration suppression method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020193888A JP2022082377A (en) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | Vibration suppressing device, turning device, and vibration suppression method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022082377A true JP2022082377A (en) | 2022-06-01 |
Family
ID=81801874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020193888A Pending JP2022082377A (en) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | Vibration suppressing device, turning device, and vibration suppression method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022082377A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116423282A (en) * | 2023-04-10 | 2023-07-14 | 中国长江电力股份有限公司 | Robot milling chatter suppression device and chatter suppression method |
-
2020
- 2020-11-20 JP JP2020193888A patent/JP2022082377A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116423282A (en) * | 2023-04-10 | 2023-07-14 | 中国长江电力股份有限公司 | Robot milling chatter suppression device and chatter suppression method |
CN116423282B (en) * | 2023-04-10 | 2024-03-29 | 中国长江电力股份有限公司 | Robot milling chatter suppression device and chatter suppression method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7373706B2 (en) | Apparatus and method for generating an optical surface on a workpiece | |
JP5963292B2 (en) | End mill processing equipment, CAM equipment and NC program | |
JP5984183B2 (en) | Machine Tools | |
US7547168B1 (en) | High speed spindle system and centrifugal chuck | |
JP2022082377A (en) | Vibration suppressing device, turning device, and vibration suppression method | |
Wang et al. | Fundamental machining characteristics of the in-base-plane ultrasonic elliptical vibration assisted turning of inconel 718 | |
El-Taybany et al. | Experimental investigation of ultrasonic-assisted milling of soda glass using factorial design of experiments | |
JP6566594B2 (en) | End mill processing device, CAM device, NC program, and processing method | |
Haidong et al. | A study on ultrasonic elliptical vibration cutting of Inconel 718 | |
JP2018094710A (en) | Chatter prevention structure of work machine | |
Suzuki et al. | Effect of cross transfer function on chatter stability in plunge cutting | |
JP2009014101A (en) | Bearing device and machine tool having the same | |
JP2007021707A (en) | Ultrasonic collet | |
JP2024043733A (en) | Vibration suppression device and turning device | |
Wu et al. | Ultrasonic assisted electrolytic grinding of titanium alloy Ti-6Al-4V | |
WO2017126011A1 (en) | Workpiece machining method, polishing-machine brush, and tool holder | |
CN208179049U (en) | A kind of Bidirectional opening type roundness control device for bearing outer ring processing | |
Madarkar et al. | Parametric analysis of magnetic abrasive deburring process | |
Ko et al. | Surface quality improvement in meso-scale milling with spindle axial directional ultrasonic vibration assistance | |
KR102619995B1 (en) | Turning center with ultrasonic vibration cutting structure | |
WO2020075700A1 (en) | Main spindle device | |
Zhang et al. | Equipments and strategies of machining 3D meso-scale parts | |
JP2018118371A (en) | Cutting method and cutting device | |
JP2013006224A (en) | Machine tool | |
Ko et al. | Investigation of the effect of tooling axial ultrasonic vibration assistance on meso-scale milled surfaces |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20201210 |