JP4629954B2 - Selection method of shrink fit tool holder with tool and selection / processing condition setting method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具付き焼きばめ工具ホルダの選択/加工条件設定方法、特に、多数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダからワークの加工形状に適したものを選択し、最適な加工条件に設定するための方法に関する。
【0002】
【従来の技術と課題】
従来、金型のエンドミルによる直彫り加工では、例えば、図4に示すように、ワーク1の加工深さTが工具5の直径Dに対して4倍を超えるような深彫り加工では、工具5をホルダ6のチャック7から長く突き出すことにより、加工深さを満たすと共に、ワーク1に対するホルダ6(チャック7)の干渉も回避する必要があった。
【0003】
しかしながら、工具5の突出し量Lが長くなると、工具5自体の剛性が低下することにより、加工精度の低下が生じていた。加工における剛性は、図5に示すように、工具5の先端のたわみ量Sに相当し、従来のホルダ6は剛体とみなすことができるので、その剛性値は工具5自体のたわみ量を検討すればよい。即ち、工具5の先端に一定の荷重(1kg・f)を作用させた場合のたわみ量Sであり、一般的には、「工具の直径D」と、「突出し量L÷直径D=L/D」に基づいて最適な加工条件(切込み量、回転数、送り量等)を決定していた。このような加工条件の決定は、ワークの材質等を勘案して経験に基づいて行われており、作業者にとっては扱い慣れたものであった。
【0004】
ところで、近年では、非常にスリムな工具取付部を備えた焼きばめ工具ホルダが開発提供されており、そのいくつかの種類を図1に示す。図2は、焼きばめ工具ホルダ10Aと工具5とマシニングセンタの主軸20の先端部とを分解して示している。
【0005】
これらの焼きばめ工具ホルダ10A,10B,10C等を用いれば、工具5の突出し量Ltを短くすることにより、ワーク1とホルダの干渉を回避しながら剛性の低下を最小限に抑えることができる。工具取付部11の剛性が工具5の剛性に加算されることによる。
【0006】
このような焼きばめ工具ホルダが普及すると、前記3条件(加工深さ、ホルダの干渉回避、剛性)が最適な設定になるように、工具ホルダの種類及び工具突出し量の選定を行うことが求められている。
【0007】
しかしながら、加工深さと干渉回避の観点からはホルダの形状に基づいて的確な選定が可能であるが、最も剛性の高い選定という観点からは的確な選定を行うことができていないのが現状である。
【0008】
焼きばめ工具ホルダは、図3に示すように、工具5の直径D、工具取付部外径C及びホルダ有効深さMに応じて多数種類のものが存在する。また、工具5の突出し量Ltも必要に応じて調節可能である。例えば、加工深さと干渉回避の観点から、多数種類の焼きばめ工具ホルダのなかから図1に示す焼きばめ工具ホルダ10A,10B,10Cを選定したとしても、最も剛性の高い選定という観点からいずれの一つを選定すべきかはマニュアル化されてはいない。さらに、最終的に一つを選定したとしても、その工具ホルダに関して、何を基準として加工条件を設定すべきかもマニュアル化されていないのである。
【0009】
このような不明確さは、仮に適切にホルダを選定したとしても、選定したホルダの能力以下の加工条件に設定している場合が多く、例えば、加工時間の短縮ができるにも拘わらず、短縮化ができていないことが生じる。逆に、加工条件を能力以上に設定してビビリなどのトラブルが発生してしまうことも生じうる。
【0010】
近年では、マシニングセンタによる金型加工が一般化し、CAMによって工具軌跡がプログラミングされることが多い。加工条件の不具合に気づけば再度プログラミングすることになるが、これではプログラミングから加工終了までの効率を大きく低下させることになる。
【0011】
そこで、本発明の目的は、最も剛性の高い工具付き焼きばめ工具ホルダを確実に選定できる工具付き焼きばめ工具ホルダの選択方法を提供することにある。
【0012】
本発明の他の目的は、最も剛性の高い工具付き焼きばめ工具ホルダを確実に選定できると共に、選定された工具付き焼きばめ工具ホルダに関して最も適切な加工条件を容易に設定できる工具付き焼きばめ工具ホルダの選択/加工条件設定方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段及び作用】
以上の目的を達成するため、第1の発明に係る工具付き焼きばめ工具ホルダの選択方法は、種々の直径を有する工具が種々の突出し量で取り付けられており、かつ、工具取付部が種々の形状を有する多数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダのなかから、ワークの加工形状に対して干渉を起こさない数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダを選択する第1ステップと、前記多数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダのそれぞれに取り付けられている工具と該工具の取付部の一体的な剛性値を記録したデータに基づいて、前記第1ステップで選択された数種類のなかから1種類の工具付き焼きばめ工具ホルダを選択する第2ステップと、を備えたことを特徴とする。
【0014】
現在、種々の直径を有する工具が種々の突出し量で取り付けられている多数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダが用意されているものの、それぞれの剛性値を記録したデータまでは存在しなかった。第1の発明に係る工具付き焼きばめ工具ホルダの選択方法にあっては、多数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダのそれぞれの剛性値を記録したデータを用意し、このデータを参照することにより、確実かつ容易に剛性の高い好ましい工具付き焼きばめ工具ホルダを選定することができる。
【0015】
ここで、剛性値とは、焼きばめ工具ホルダの工具取付部と工具との一体的な剛性を意味し、FEM解析などを用いて算出した数値である。多数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダのそれぞれの剛性値は、それぞれの工具付き焼きばめ工具ホルダを示すコードに対応して一覧表として記録されたものであることが好ましい。
【0016】
第2の発明に係る工具付き焼きばめ工具ホルダの選択/加工条件設定方法は、種々の直径を有する工具が種々の突出し量で取り付けられており、かつ、工具取付部が種々の形状を有する多数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダのなかから、ワークの加工形状に対して干渉を起こさない数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダを選択する第1ステップと、前記多数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダのそれぞれに取り付けられている工具と該工具の取付部の一体的な剛性値を記録したデータに基づいて、前記第1ステップで選択された数種類のなかから1種類の工具付き焼きばめ工具ホルダを選択する第2ステップと、前記第2ステップで選択された1種類の工具付き焼きばめ工具ホルダに関して、その剛性値を予め加工条件が決められているL/D値と比較し、該剛性値と対応するL/D値の加工条件に基づいてワークの加工条件を設定する第3ステップと、を備えたことを特徴とする。
【0017】
従来、工具の突出し量Lと直径Dとの比から算出されたL/D値は広く用いられており、L/D値に基づいて加工条件が設定されていた。しかし、このL/D値が工具付き焼きばめ工具ホルダの剛性値と比較されることはなかった。第2の発明に係る工具付き焼きばめ工具ホルダの選択/加工条件設定方法にあっては、第2ステップで選択された1種類の工具付き焼きばめ工具ホルダに関して、その剛性値を従来用いられていた予め加工条件が決められているL/D値と比較、換算してワークの加工条件を設定するため、従来扱い慣れているL/D値に基づいて最適な加工条件を設定でき、作業能率が格段に向上する。
【0018】
前記第3ステップでは、工具付き焼きばめ工具ホルダの剛性値とL/D値とを対置したリストを使用すれば、便利である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る工具付き焼きばめ工具ホルダの選択方法及び選択/加工条件設定方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【0020】
本発明に係る選択方法及び選択/加工条件設定方法で使用される工具ホルダは焼きばめ式のものであり、そのいくつかの種類の工具ホルダ10A,10B,10Cを図1に示す。焼きばめ工具ホルダは、従来から知られているように、工具ホルダの工具取付部11と工具5との熱膨張率の差を利用して工具5を着脱する方式を採用したもので、従来のメカニック式のチャック7を備えた工具ホルダ6(図4参照)とは異なって、工具取付部11が極めてスリムであり、深彫り加工に最適である。
【0021】
焼きばめ工具ホルダは、図3に示すように、工具5の直径D、工具取付部11の外径C及びホルダ有効深さMに応じて多数種類のものが存在する。また、工具5の突出し量Ltも必要に応じて調節可能である。例えば、本出願人が提供する工具ホルダのシステムでは、各工具ホルダごとに、工具5の直径Dで約15種類、工具取付部11の外径Cで約4種類、ホルダ有効深さMで約6種類及び工具5の突出し量Ltで約10種類のものが存在する。トータルでは「工具の直径×工具取付部の外径×ホルダ有効深さ」の数の焼きばめ工具ホルダが存在することになる。
【0022】
もっとも、全種類の焼きばめ工具ホルダを備えている加工現場はそれ程多くはなく、加工現場の規模に応じて、加工に必要な工具の直径が決まると、それに対応した工具ホルダを選んでくる、または、購入することになる。
【0023】
以下に示す表1はこのような多数種類の焼きばめ工具ホルダの一部に関する剛性値を示すリストであり、工具5の直径Dが10mmで、突出し量Ltが20〜80mmの場合が示されている。
【0024】
【表1】
【0025】
表1において、図1に示す工具ホルダ10AはコードA63−SLSB10−120−M67に相当し、工具ホルダ10BはコードA63−SLSA10−120−M67に相当し、工具ホルダ10CはコードA63−SLRB10−95−M42に相当する。
【0026】
ところで、焼きばめ工具ホルダの剛性値とは、図3に示すように、工具ホルダ10の工具取付部11(ホルダ有効深さM)と工具5(突出し量Lt)の一体的な剛性であり、工具5の先端のたわみ量S’に相当する。表1に記載の剛性値は、工具5の先端に一定の荷重(1kg・f)を作用させた場合のたわみ量S’に相当し、FEM解析などで算出した数値である。
【0027】
そこで、本実施形態では、まず、第1ステップとして、前述の多数種類の焼きばめ工具ホルダのなかから、ワーク1の加工形状に対して干渉を起こさない数種類の焼きばめ工具ホルダを選択する。例えば、前記ワーク1を加工するのであれば、その加工面2に干渉しない数種類の焼きばめ工具ホルダ10A,10B,10Cを選択する。ここでの選択は、加工面2に対して工具ホルダの干渉の是非を判断するのみであり、それほどの困難性があるわけではない。
【0028】
次に、第2ステップとして、多数種類の焼きばめ工具ホルダのそれぞれの剛性値を記録したデータ(表1)に基づいて、前記第1ステップで選択された焼きばめ工具ホルダ10A,10B,10Cのなかから剛性値の最も高い1種類の焼きばめ工具ホルダを選択する。
【0029】
この場合、前記表1を参照すれば、工具ホルダ10Aの剛性値は3.8であり、工具ホルダ10Bの剛性値は6.1であり、工具ホルダ10Cの剛性値は4.3であることが一目瞭然である。そこで、剛性値の最も高い工具ホルダ10Aを最終的に選択することになる。なお、必ずしも剛性値の最も高いホルダを選択する必要はなく、場合によっては2番目の剛性値のホルダを選択してもよい。
【0030】
従来、前記表1のような、多数種類の焼きばめ工具ホルダそれぞれの剛性値を記録したデータまでは存在しなかった。従って、前記表1を参照することにより、確実かつ容易に剛性の高い好ましい焼きばめ工具ホルダを最終的に一つ選定することができる。
【0031】
次に、第3ステップとして、前記第2ステップで選択された1種類の焼きばめ工具ホルダ10Aに関して、その剛性値(たわみ量S’)を従来用いられていたL/D値と比較してワーク1の加工条件を設定する。ここでは、以下に示す表2を参照して剛性値をL/D値に換算する。
【0032】
【表2】
【0033】
表2は焼きばめ工具ホルダの剛性値とL/D値を比較、換算するためのものであり、直径Dが10mmの工具に関する換算表を示している。この種の表2は工具5の直径ごとに予め用意されている。
【0034】
工具の突出し量Lと直径Dとの比から算出されたL/D値は、図5に示した従来のメカニック式のチャック7を備えた工具ホルダ6に関して広く用いられており、従来ではこのL/D値に基づいて加工条件を設定していた。即ち、加工現場にあっては、L/D値が決まれば加工条件(切込み量、回転数、送り量等)は、経験的な感覚として既知であったともいえる。
【0035】
従って、第3ステップにおいて、第2ステップで選択された1種類の焼きばめ工具ホルダ10Aに関して、その剛性値を表2を参照して従来から扱い慣れているL/D値に換算することにより、L/D値に基づいて最適な加工条件を設定でき、作業能率が格段に向上する。
【0036】
(他の実施形態)
なお、本発明に係る工具付き焼きばめ工具ホルダの選択方法及び選択/加工条件設定方法は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】所定の加工形状に干渉しないように選定された数種類の焼きばめ工具ホルダを示す説明図。
【図2】焼きばめ工具ホルダ、工具、主軸の分解図。
【図3】焼きばめ工具ホルダのたわみ量を示す説明図。
【図4】従来の工具ホルダを示す説明図。
【図5】従来の工具ホルダのたわみ量を示す説明図。
【符号の説明】
1…ワーク
5…工具
10A,10B,10C…焼きばめ工具ホルダ
C…工具取付部の外径
M…ホルダ有効深さ
D…工具直径
Lt…焼きばめ工具ホルダにおける工具の突出し量
L…メカニック式のチャックを備えた工具ホルダにおける工具の突出し量[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a method for selecting a shrink-fit tool holder with a tool / setting process conditions, and in particular, selecting a tool suitable for the work shape of a workpiece from many types of shrink-fit tool holders with a tool , and setting the optimum machining conditions. On how to do.
[0002]
[Prior art and issues]
Conventionally, in direct engraving using a die end mill, for example, as shown in FIG. 4, in deep engraving such that the machining depth T of the workpiece 1 exceeds four times the diameter D of the
[0003]
However, when the protruding amount L of the
[0004]
By the way, in recent years, shrink fit tool holders having a very slim tool mounting portion have been developed and provided, and several types thereof are shown in FIG. FIG. 2 shows an exploded view of the shrink
[0005]
By using these shrink-
[0006]
When such shrink fit tool holders become widespread, it is possible to select the type of tool holder and the amount of tool protrusion so that the above three conditions (processing depth, holder interference avoidance, rigidity) are set optimally. It has been demanded.
[0007]
However, from the viewpoint of machining depth and interference avoidance, accurate selection is possible based on the shape of the holder, but from the viewpoint of selection with the highest rigidity, it is currently impossible to make an accurate selection. .
[0008]
As shown in FIG. 3, there are many types of shrink-fit tool holders according to the diameter D of the
[0009]
Such ambiguity is often reduced even if the holder is properly selected, even though the processing conditions are set to be equal to or less than the capacity of the selected holder. It may happen that it has not been converted. On the other hand, troubles such as chatter may occur when the processing conditions are set higher than the capacity.
[0010]
In recent years, die machining by a machining center has become common, and a tool path is often programmed by CAM. If you notice a defect in the machining conditions, you will need to program again, but this will greatly reduce the efficiency from programming to the end of machining.
[0011]
An object of the present invention is to provide a method of selecting the most highly rigid tool seizure fit tool holder-fit tool holder if sticking tool can be reliably selected.
[0012]
Another object of the present invention, most with high rigidity tool ware if it is possible to select a fit tool holder securely, selected the tool seizure can be easily set the most appropriate processing condition for fit tool holder if sticking tool An object of the present invention is to provide a method for selecting a fitting tool holder / setting processing conditions.
[0013]
[Means and Actions for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the tool-fit shrink fit tool holder according to the first aspect of the present invention is such that tools having various diameters are attached with various protruding amounts , and various tool attachment portions are provided. from among the multiple types of shrink fit tool holder with a tool having a shape, a first step of selecting several kinds of fit tool holder if seizure tool that does not cause interference to machining shape of the workpiece, the plurality kinds of Based on the data that records the integrated rigidity value of the tool attached to each of the shrink fitting tool holders with the tool and the attachment portion of the tool, one type from among the several types selected in the first step. a second step of selecting a fit tool holder when the tool seizure, characterized by comprising a.
[0014]
At present, there are many types of shrink fit tool holders with tools to which tools having various diameters are attached in various protruding amounts, but there is no data that records the respective stiffness values. In the method for selecting a shrink fit tool holder with a tool according to the first aspect of the invention, prepare data that records the rigidity values of various types of shrink fit tool holders with a tool , and refer to this data. Thus, it is possible to reliably and easily select a preferable tool-fitted tool holder with a high rigidity.
[0015]
Here, the rigidity value means an integral rigidity between the tool mounting portion of the shrink-fit tool holder and the tool, and is a numerical value calculated using FEM analysis or the like. Each rigidity value of a number types of shrink fit tool holder with a tool is preferably one that has been recorded as a table in correspondence with the code indicating the respective fitting tool holder sticking tool.
[0016]
In the method of selecting / working condition setting for a tool-fitted shrink fit tool holder according to the second invention, tools having various diameters are mounted with various protruding amounts , and the tool mounting portion has various shapes. from among fit tool holder if a number with the tool type baked, a first step of selecting several kinds of fit tool holder if sticking tool that does not cause interference to machining shape of the workpiece, grilled if with the plurality types of tools On the basis of the data in which the integrated rigidity value of the tool attached to each of the tool holders and the attachment part of the tool is recorded, one type of baking with the tool selected from the several types selected in the first step. a second step of selecting a fit tool holder with respect to the second one fit tool holder if sticking tool selected in step, in advance machining conditions are determined and the stiffness value L Compared with D value, characterized by comprising a third step of setting the processing conditions for the workpiece based on the processing conditions of the corresponding L / D value and the rigid value.
[0017]
Conventionally, the L / D value calculated from the ratio between the protruding amount L of the tool and the diameter D has been widely used, and machining conditions have been set based on the L / D value. However, never the L / D value is compared with the rigidity value of the fit tool holder if sticking tool. In the second tool burn-fit tool holder of the selection / processing condition setting method according to the invention, with respect to one type of fit tool holder if sticking tool selected in the second step, using the stiffness value prior Compared with the L / D value for which machining conditions have been determined in advance and set, the machining conditions of the workpiece are set by conversion, so the optimum machining conditions can be set based on the L / D values that have been used in the past, Work efficiency is greatly improved.
[0018]
In the third step, it is convenient to use a list in which the stiffness value and the L / D value of the shrink fit tool holder with tool are placed.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the selection method及beauty selection / processing condition setting method of the tool burn-fit tool holder according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0020]
The tool holder used in the selection method and the selection / processing condition setting method according to the present invention is of a shrink fit type, and several types of
[0021]
As shown in FIG. 3, there are many types of shrink-fit tool holders depending on the diameter D of the
[0022]
However, there are not so many machining sites equipped with all types of shrink-fit tool holders. When the diameter of the tool required for machining is determined according to the scale of the machining site, the tool holder corresponding to that is selected. Or purchase.
[0023]
Table 1 shown below is a list showing rigidity values concerning a part of such a variety of shrink-fit tool holders, and shows a case where the diameter D of the
[0024]
[Table 1]
[0025]
In Table 1, the
[0026]
By the way, as shown in FIG. 3, the rigidity value of the shrink-fit tool holder is an integral rigidity of the tool mounting portion 11 (holder effective depth M) of the
[0027]
Therefore, in the present embodiment, first, as a first step, several types of shrink fit tool holders that do not interfere with the machining shape of the workpiece 1 are selected from among the above-described many types of shrink fit tool holders. . For example, if the workpiece 1 is to be machined, several types of shrink-
[0028]
Next, as a second step, the shrink
[0029]
In this case, referring to Table 1, the
[0030]
Conventionally, there has been no data as shown in Table 1 in which the stiffness values of each of the various types of shrink-fit tool holders are recorded. Therefore, referring to Table 1, it is possible to finally select one preferable shrink fitting tool holder having high rigidity and reliability.
[0031]
Next, as a third step, the stiffness value (deflection amount S ′) of one type of shrink-fitting
[0032]
[Table 2]
[0033]
Table 2 is for comparing and converting the stiffness value and L / D value of the shrink-fit tool holder, and shows a conversion table for a tool having a diameter D of 10 mm. This type of Table 2 is prepared in advance for each diameter of the
[0034]
The L / D value calculated from the ratio between the tool protrusion amount L and the diameter D is widely used for the
[0035]
Accordingly, in the third step, the stiffness value of one type of shrink-
[0036]
(Other embodiments)
The selection method及beauty selection / processing condition setting method of the tool burn-fit tool holder according to the present invention is not limited to the embodiments, of course it can be changed in various ways within the scope of the invention .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing several types of shrink-fit tool holders selected so as not to interfere with a predetermined machining shape.
FIG. 2 is an exploded view of a shrink fit tool holder, tool, and spindle.
FIG. 3 is an explanatory view showing a deflection amount of a shrink-fit tool holder.
FIG. 4 is an explanatory view showing a conventional tool holder.
FIG. 5 is an explanatory view showing a deflection amount of a conventional tool holder.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
前記多数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダのそれぞれに取り付けられている工具と該工具の取付部の一体的な剛性値を記録したデータに基づいて、前記第1ステップで選択された数種類のなかから1種類の工具付き焼きばめ工具ホルダを選択する第2ステップと、
を備えたことを特徴とする工具付き焼きばめ工具ホルダの選択方法。Tool having different diameters are mounted at various overhangs, and from among the tool mounting portion of the multiple types of shrink fit tool holder with a tool having a variety of shapes, the interference to the machining shape of the workpiece A first step of selecting several types of tooled shrink fit tool holders that do not wake up;
Among the several types selected in the first step, based on the data that records the integrated stiffness values of the tool attached to each of the multiple types of shrink fitting tool holders with the tool and the mounting portion of the tool. A second step of selecting one type of tool fit holder from
A method for selecting a shrink-fit tool holder with a tool .
前記多数種類の工具付き焼きばめ工具ホルダのそれぞれに取り付けられている工具と該工具の取付部の一体的な剛性値を記録したデータに基づいて、前記第1ステップで選択された数種類のなかから1種類の工具付き焼きばめ工具ホルダを選択する第2ステップと、
前記第2ステップで選択された1種類の工具付き焼きばめ工具ホルダに関して、その剛性値を予め加工条件が決められているL/D値と比較し、該剛性値と対応するL/D値の加工条件に基づいてワークの加工条件を設定する第3ステップと、
を備えたことを特徴とする工具付き焼きばめ工具ホルダの選択/加工条件設定方法。 And tools having various diameters are mounted at various overhangs, and from among the tool mounting portion of the multiple types of shrink fit tool holder with a tool having a variety of shapes, interference to machining shape of the workpiece A first step of selecting several types of tool-fitted shrink fit tool holders that do not cause
Among the several types selected in the first step, based on the data that records the integrated stiffness values of the tool attached to each of the multiple types of shrink fitting tool holders with the tool and the mounting portion of the tool. A second step of selecting one type of tool fit holder from
For one type of tool-fitted tool holder selected in the second step, the rigidity value is compared with an L / D value for which machining conditions are determined in advance , and an L / D value corresponding to the rigidity value is determined. A third step for setting the machining conditions of the workpiece based on the machining conditions;
A tool / tool condition setting method for selecting a shrink fit tool with a tool .
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