JPH0768401A - 振動切削加工方法および振動切削加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切削抵抗の減少，加工精度の向上，加工歪み
低下を実現し得る振動切削加工方法および振動切削加工
装置を提供する。 【構成】 切削時に、第１および第２のアクチュエータ
２，３によって、切削工具１に切削方向および切屑流出
方向の振動を重畳して与える。このとき、動作制御手段
８によって、第１および第２のアクチュエータ２，３の
動作制御を行ない、切削工具１の動作における１つの周
期内で、切削工具１が被削材に対して相対的に切削方向
の正の速度成分を有する期間内で切屑流出方向の正の速
度成分を有する期間を有し、切削工具１が被削材に対し
て相対的に切削方向の負の速度成分を有する期間内で切
屑４ａおよび仕上げ面から離れ、切削工具１は切屑４ａ
から離れた状態で仕上げ面側に移動するようにその動作
が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、振動切削加工方法お
よび振動切削加工装置に関し、特に、切削加工を行なう
際に、切削工具と被削材との間に、切削方向の振動と切
屑流出方向の振動とを重畳した振動を与えることによっ
て被削性を著しく向上させることが可能となる振動切削
加工方法および振動切削加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、工具刃先に単振動を付加し、
振動１周期ごとに断続的な切削を行なう振動切削は知ら
れている。この振動切削については、「精密加工振動切
削」（実教出版株式会社 隅部淳一郎著）などに記載さ
れている。この文献には、振動切削における工具の振動
方向には主に次の３種類のものがあることが記されてい
る。すなわち、切削方向と同方向の主分力方向，送り分
力方向，背分力方向の３種類である。

【０００３】図１９は、上記の３種類の振動方向を併記
した切削工具２１と被削材２４とを部分的に示す斜視図
である。従来の振動切削では、図１９に示される３種類
の方向（，，）のうち１方向にのみ切削工具２１
を振動させながら切削を行なっていた。このように切削
工具２１に振動を与えながら切削を行なうことによっ
て、次のような効果を奏する。すなわち、切削工具２１
のすくい面における構成刃先の形成を効果的に阻止でき
る、切削工具２１の刃先までの切削油剤の浸透を可能に
するといった効果を奏する。それにより、通常切削の場
合よりも切削抵抗を低減することが可能となる。

【０００４】しかし、上記の３種類の振動切削のうち、
送り分力方向振動切削や背分力方向振動切削を用いるこ
とは、特別な場合以外には好ましくないと一般的に考え
られてきた。それは、この２つの手法には、次のような
決定的な欠点があったからである。まず送り分力方向振
動切削の場合について図１９を用いて説明する。送り分
力方向振動切削は、図１９に示される方向に切削工具
を振動させて行なわれる。そのため、工具刃先の鋭利化
などの利点は有するが、自己摩擦加熱作用によって切刃
の損耗が早くなるという決定的な欠点を有している。

【０００５】次に、背分力方向振動切削の場合について
図１９および図２０を用いて説明する。図２０は、背分
力方向振動切削時の切削工具の動作を示す断面図であ
る。背分力方向振動切削は、図１９に示される方向に
切削工具を振動させて行なわれる。そのため、図２０に
示されるように、切削工具２１が下方へ移動した際に、
切削工具２１の逃げ面２２が被削材２４の表面２４ｂを
圧縮変形させる。このような動作が切削工具２１の振動
ごとに繰返されることになる。そのため、仕上げ面性状
が悪くなることに加えて、切削工具２１の逃げ面２２に
多大な負担がかかり切削工具２１の刃先が欠けやすくな
るといった決定的な欠点を有している。そのため、ドリ
ルで穴あけする場合など特別な場合以外に背分力方向振
動切削を用いることは好ましくないとされてきた。

【０００６】以上のように、送り分力方向振動切削，背
分力方向振動切削が決定的な欠点を有していたため、従
来から一般に、振動切削といえば主分力方向振動切削が
用いられてきた。この主分力方向振動切削は、図１９
に示される方向（切削方向）に切削工具２１を振動させ
て行なわれる。それにより、上記の送り分力方向振動切
削，背分力方向振動切削などにみられる欠点を有するこ
となく、上記の振動切削特有の効果が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
主分力方法振動切削においても次のような問題があっ
た。主分力方向振動切削は、切削方向に切削工具を振動
させることによって断続的な切削を行なうものである。
そのため、通常切削に比べて平均切削力は減少する。し
かし、実際に切削が行なわれる実切削時の切削力は、通
常の切削の場合と大差はない。これは、工具すくい面に
おいては、通常切削の場合も上記の主分力方向振動切削
の場合も、切削時に切削工具が切屑に対して切屑の流出
を妨げる方向に力を及ぼしていたからである。そのた
め、主分力方向振動切削によっても、実切削時において
は、通常切削とあまり大差がない程度の切削力が生じて
いたのが現状であった。したがって、現在よりもさらに
加工精度を向上させ、加工ひずみを低減させるには、上
記の主分力方向振動切削でもその対応が困難になると考
えられる。

【０００８】この発明は上記の問題を解決するためにな
されたものである。この発明の目的は、実切削時におい
ても切削力を大幅に減少させることのできる振動切削加
工方法および振動切削加工装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に基づく振動切
削加工方法によれば、切削加工後に形成される仕上げ面
に沿って切削を行なうための被削材に対する相対的な切
削工具の移動方向でありかつ切削が進む方向を正の方向
とする切削方向と、切削が行なわれることによって生成
される切屑の流出方向でありかつ切屑が流出していく方
向を正の方向とする切屑流出方向とによって規定される
平面内で、切削時に切削工具と被削材との間に相対的に
切削方向の振動と切屑流出方向の振動とを重畳して与え
ることによって、切削工具に周期的な動作を行なわせ、
切削工具の動作における１つの周期内において、切削工
具が被削材に対して相対的に切削方向の正の速度成分を
有する期間内で切屑流出方向の正の速度成分を有する期
間を有し、切削工具が被削材に対して相対的に切削方向
の負の速度成分を有する期間内で切屑および仕上げ面か
ら離れ、切削工具は切屑から離れた状態で仕上げ面側に
移動するようにその動作が制御される。

【００１０】上記の切削工具に与えられる振動は、好ま
しくは、切削方向の第１の単振動とこの第１の単振動と
同一周期を有する切屑流出方向の第２の単振動とを、第
１の単振動に対して第２の単振動が所定の位相遅れるよ
うに重畳した楕円振動である。

【００１１】この発明に基づく振動切削加工装置は、装
置本体の切削工具取付部に設けられたベース部と、この
ベース部に取付けられた切削工具と、ベース部と切削工
具との間に設けられ切削加工後に形成される仕上げ面に
沿って切削を行なうための被削材に対する相対的な切削
工具の移動方向である切削方向に、被削材に対して相対
的に切削工具を振動させる第１の振動手段と、ベース部
と切削工具との間に設けられ切屑流出方向に被削材に対
して相対的に切削工具を振動させる第２の振動手段と、
第１および第２の振動手段の動作制御を行なう制御手段
とを備えている。

【００１２】

【作用】この発明に基づく振動切削加工方法によれば、
切削工具が被削材に対して相対的に切削方向の正の速度
成分を有する期間内で、切屑流出方向の正の速度成分を
有するように切削工具の動作が制御される。それによ
り、切削工具は、切削方向における正の方向に移動して
いる間（実切削時）に、切屑の流出する方向にも移動す
る。その結果、切削工具は、切屑を生成しながら仕上げ
面から離れる方向に移動することとなる。このとき、切
削工具のすくい面は、切屑に対して、従来例とは逆方向
である切屑の流出方向に切屑を引っ張り出すような力
（摩擦力）を及ぼすこととなる。それにより、実切削時
に、切屑力を従来例よりも飛躍的に低減させることが可
能となる。

【００１３】上記のような動作を行なった後、切削工具
は、被削材に対して相対的に切削方向の負の速度成分を
有する期間内で切屑および仕上げ面から離れる。その
後、切削工具は、切屑から離れた状態で仕上げ面側に移
動するように制御される。それにより、切削工具は、上
記のように切屑に対してその流出方向に引っ張り出すよ
うな力を及ぼした後に、切屑から一旦離れ、その状態で
仕上げ面に向かって移動することとなる。そのため、切
削工具が仕上げ面に向かって移動したとしても、切削工
具が切屑に対してその流出を妨げる方向に力を及ぼすこ
とはない。

【００１４】この発明に基づく振動切削加工装置は、第
１および第２の振動手段と制御手段とを備えている。こ
の制御手段で第１および第２の振動手段の動作を制御す
ることによって、切削工具に、切削方向と切屑流出方向
とによって規定される平面内での上記のような周期的な
動作を行なわせることが可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明に基づく実施例について、図
１〜図１８を用いて説明する。図１は、この発明に基づ
く一実施例における二次元振動切削加工装置の主要部を
示す構成図である。まずこの図１を用いて、この発明に
基づく一実施例における振動切削加工装置について説明
する。

【００１６】図１を参照して、この発明に基づく振動切
削加工装置は、切削工具１が設置されるベース部５と、
被削材送り機構７と、第１および第２のアクチュエータ
２，３と、この第１および第２のアクチュエータ２，３
の動作制御を行なう動作制御手段８とを備えている。ベ
ース部５の所定位置には、第１および第２のアクチュエ
ータ２，３を介して切削工具１が取付けられる。第１お
よび第２のアクチュエータ２，３の一例としては、ＰＺ
Ｔなどの圧電素子を挙げることができる。図１に示され
る態様においては、第１のアクチュエータ２が切屑流出
方向（背分力方向）に振動し、第２のアクチュエータ３
が切削方向に振動する。そして、動作制御手段８によっ
て、この第１および第２のアクチュエータ２，３の動作
を制御することによって、切削工具１を、背分力方向と
切削方向とによって規定される平面内で周期的に振動さ
せることが可能となる。一方、被削材４は、被削材送り
機構７に保持された状態で送り方向に移動する。以上の
構成を有することによって、切削時に、切削工具１を、
切削方向と背分力方向とによって規定される平面内で、
背分力方向と切削力方向との双方の速度成分を有するよ
うな周期的な動作を行なわせることが可能となる。な
お、この際に、切削工具１に付加される振動の切削方向
の最大振動速度を被削材の送り速度より大きく設定し、
断続的な切削を行なうようにする。また、上記の場合
は、切削工具１のすくい角が０°であることを前提とし
ている。そのため、切屑流出方向と背分力方向とが一致
している。しかし、切削工具１は、第１のアクチュエー
タ２によって、切屑流出方向の振動が付加されればよ
い。

【００１７】次に、この発明に基づく振動切削加工方法
について説明する。図２は、この発明に基づく振動切削
加工方法の一実施例として、二次元切削時に切削工具１
に楕円振動を付加した場合の加工原理を示す模式図であ
る。以下、この図２を用いて、切削時に切削工具１に楕
円振動を付加した場合の振動切削加工方法の原理につい
て説明する。

【００１８】図２を参照して、切削時には、切削工具１
に楕円振動の軌跡１３に従った周期的な動作を行なわせ
ながら切削を行なう。それにより、切削工具１は、主切
削力方向（切削方向）（Ｆ_H ）の速度成分と、切屑流出
方向（背分力方向）（Ｆ_V ）の速度成分との双方を有す
る動作を行なうこととなる。このとき、被削材４は、送
り方向にＶ４の速度で移動する。それにより、切屑４ａ
が生成される。切削工具１は背分力方向の速度成分を有
しているため、切屑４ａを、図２に示されるように、そ
の流出方向に所定速度（Ｖ４ａ）で引っ張る方向に力を
及ぼすことになる。すなわち、切屑４ａ生成時に、切削
工具１のすくい面１０が切屑４ａに対して上向き（被削
材４から離れる方向）に滑るという従来の切削方法とは
逆の方向に切屑４ａに対して滑る現象が生じる期間が存
在することになる。それにより、切削工具１のすべり面
１０と切屑４ａとの間で摩擦力が作用する方向を、従来
の切削方法に対して逆転させることが可能となる。その
結果、見かけ上優れた潤滑効果が得られ、被削材の被削
性を飛躍的に向上させることが可能となる。以上のよう
に切屑４ａをその流出方向に導きながら切削を行なった
後は、切削工具１は切屑４ａから離れた状態で再び被削
材４に近づく方向に移動する。このような動作が繰返さ
れることになる。

【００１９】次に、図３〜図６を用いて、切削工具１に
付加される振動についてより詳しく説明する。図３は、
切削工具１が、切削方向Ｆ_H と背分力方向Ｆ_V とによっ
て規定される平面１４内で楕円振動を行なっている様子
を模式的に示す図である。図４は、図１における切削工
具１近傍の部分拡大図である。図５（ａ），（ｂ）は、
第１および第２のアクチュエータ２，３によって切削工
具１に付加される単振動の波形を示す図である。図６
は、切削工具１の楕円振動の軌跡を示す図である。

【００２０】まず図３を参照して、切削工具１に、第１
および第２のアクチュエータ２，３によって背分力方向
Ｆ_V および切削方向Ｆ_H の振動を付加することによっ
て、この背分力方向Ｆ_V と切削方向Ｆ_H とによって規定
される平面１４内で、楕円振動の軌跡１３に従った周期
的な動作を行なわせることが可能となる。それにより、
上述したような効果を有する切削を行なうことが可能と
なる。

【００２１】次に、図４および図５を用いて、切削工具
１に上記の楕円軌道の軌跡１３に従った動作を行なわせ
るために、切削工具１に付加されるべき振動の一例につ
いて説明する。なお、図５（ａ）には、第１のアクチュ
エータ２によって切削工具１に与えられる切屑流出方向
（背分力方向）Ｆ_V の振動波形が示されている。また、
図５（ｂ）には、第２のアクチュエータ３によって切削
工具１に付加される切削方向Ｆ_H の振動波形が示されて
いる。なお、図５に示される態様においては、第２のア
クチュエータ３によって切削工具１に与えられる振動
が、第１のアクチュエータ２によって切削工具１に与え
られる振動の位相よりもπ／２だけずらせるように制御
する。それにより、図６において実線で示される楕円軌
道の軌跡９に従った動作を、切削工具１に行なわせるこ
とが可能となる。また、第１および第２のアクチュエー
タ２，３によって切削工具１に付加される振動の位相な
どを適切に調整することによって、図６において点線で
示される楕円軌道の軌跡１１に従った動作を切削工具１
に行なわせることも可能である。

【００２２】次に、図６〜図１２を用いて、上記のよう
な楕円軌道の軌跡９に従った動作を切削工具１に行なわ
せた場合の切削工具１の動作についてより詳しく説明し
ていく。図７〜図１２は、切削工具１に上記のような楕
円振動の軌跡に従った動作を行なわせて切削を行なって
いる状態を段階的に示す模式図である。

【００２３】まず図６を参照して、切削工具１に、楕円
軌道の軌跡９に従った動作を行なわせた場合には、Ａ点
において実際の切削動作が開始される。そして、Ｂ点を
経てＣ点に至る間に切込み方向の工具位置を変化させな
がら切削が行なわれる。このとき、常に逃げ角が正の値
を有するようにする。そして、Ｃ点に至った時点で、切
削工具１のすくい面が、切屑４ａに対してその流出方向
に力を及ぼすことになる。これは、切削工具１の被削材
４から離れる方向（背分力方向Ｆ_V ）の速度成分が切屑
の流出速度を越え、切削工具１のすくい面が、切屑４ａ
に対して、その切屑の流出方向に滑るからである。この
動作によって、切削工具１のすくい面と切屑４ａとの摩
擦力が、切屑４ａをその流出方向に引っ張るように作用
することになる。このようにして切屑４ａをその流出方
向に引っ張るようにして切削を行なった後、Ｄ点におい
て、切削工具１は切屑４ａから一旦離れる。そして、切
削工具１は、軌道９に従って移動し、再びＡ点に戻って
くる。このような動作が、切削時にくり返されることに
なる。

【００２４】次に、図７〜図１１を用いて、以上説明し
た切削工具１の動作についてさらに具体的に説明する。
まず図７を参照して、切削工具１は、切屑４ａから離れ
た状態で被削材４に向かって移動し、切削工具１の刃先
が被削材４の仕上げ面におけるＡの位置に到達する。次
に、図８を参照して、切削工具１を、図中の矢印に従っ
て移動させることによって切削を行なう。このとき、切
削工具１の刃先がＡ点からＢ点を経てＣ点へ移動する間
に切り込み方向の工具位置は、徐々に変化する。その際
に、常に逃げ角が正の値を有するように切削条件等を設
定する。次に、図９を参照して、切削工具１は、図中の
矢印に従って、仕上げ面から離れる方向に移動する。こ
のときに、切削工具１のすくい面１０から、切屑４ａ
は、その流出方向に引っ張られる方向に摩擦力を受け
る。それにより、従来の方法に比べて飛躍的に切削力を
減少させることが可能となる。そして、切削工具１の刃
先が、図９に示されるように、Ｄ点に到達するまで、切
削工具１は上方（仕上げ面から離れる方向）に移動す
る。次に図１０を参照して、切削工具１は、上記のよう
に切屑４ａをその流出方向に導くような力を及ぼした後
は、切削工具１は、図中の矢印に従って切屑４ａから離
れる方向に移動する。それにより、切削工具１は切屑４
ａから一旦離れることになる。その後、図１１に示され
るように、切削工具１は、切屑４ａから離れた状態で再
び被削材４に向かって移動する。このとき、切削工具１
は、切屑４ａの流出方向とは反対方向に移動するが、切
屑４ａと切削工具１とは離れているため、切削工具１は
切屑４ａに対してその流出を妨げる方向に力を及ぼすこ
とはない。その結果、切削抵抗は増加しない。以上のよ
うな動作が繰返されることによって切削が順次行なわれ
ることになる。

【００２５】上記のような本発明の思想に基づいて、発
明者は、次のような条件で実際に切削実験を行なった。
その実験結果について図１４〜図１６を用いて、以下に
説明することとする。まず切削工具としては、すくい角
０°，逃げ角７°の単結晶ダイヤモンド平バイトを用い
た。そして被削材には切削方向長さ５ｍｍ，幅約０．２
５ｍｍの無酸素銅を用いた。切込みは５μｍ，切削速度
は約１３０μｍ／ｍｉｎとした。楕円振動切削，および
従来の振動切削を行なう場合の切削工具の振動は、それ
ぞれ直径約５μｍの円振動，両振幅が約５μｍの主に切
削方向の単振動とした。周波数はいずれも約１．２Ｈｚ
である。

【００２６】図１４は、本手法による切削後の仕上げ面
の断面曲線を示す図である。図１５（ａ）は通常切削を
行なった後の被削材４と切屑４ａを示す図である。図１
５（ｂ）は従来の振動切削を行なった場合の被削材４と
切屑４ａとを示す図である。図１５（ｃ）は本発明に従
う楕円振動切削を行なった場合の切屑４ａと被削材４と
を示す図である。図１６（ａ）は、通常切削を行なった
場合の主切削力（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｆｏｒｃｅ）
と、背分力（Ｔｈｒｕｓｔ ｆｏｒｃｅ）とを示す図で
ある。図１６（ｂ）（ｃ）は、それぞれ従来の振動切
削，楕円振動切削を行なった場合の主切削力および背分
力を示す図である。

【００２７】まず図１４を参照して、上記の条件で楕円
振動切削を行なうことによって、仕上げ面の表面形状は
波型形状となる。しかし、仕上げ面の高低差は、図１４
に示されるように、約０．１μｍ程度と小さく抑えられ
ている。

【００２８】次に図１５（ａ）〜（ｃ）を参照して、楕
円振動切削を行なった場合に、通常切削あるいは従来の
振動切削の場合と比べて切屑が長くかつ薄く形成されて
いるのがわかる。より具体的には、切屑４ａの厚さは、
通常切削や従来の振動切削の場合と比較して約６分の１
程度になる。それにより、切削抵抗を大幅に減少させる
ことが可能となる。

【００２９】次に、図１６（ａ）〜（ｃ）を参照して、
楕円振動切削によれば、切削工具１のすくい面が切屑４
ａに対して上向き（切屑４ａの流出方向）に滑るため、
背分力がマイナスの値を有する期間が存在する。そのた
め、平均背分力がほぼ０の値となる。それにより、見か
け上の潤滑効果は向上する。このような見かけ上の潤滑
効果の向上によって、平均主分力のみならず実切削時の
主分力も通常切削あるいは従来の振動切削に比べて数分
の１程度に減少している。

【００３０】次に、図１２および図１３を用いて、切削
工具１に付加する振動の変形例について説明する。図１
２は、この変形例における切削工具１の軌跡を示す図で
ある。図１３（ａ）は、切削工具に付加される背分力方
向の振動波形を示す図である。図１３（ｂ）は、切削工
具に付加される主切削力方向（切削方向）の振動波形を
示す図である。

【００３１】上記の図１３（ａ），（ｂ）に示される波
形の振動を切削工具１に付加することによって、切削工
具１は図１２に示される軌跡に従った周期的な動作を行
なうことになる。図１２を参照して、本変形例において
は、切削工具１の軌跡においてＡ１点において切削が開
始される。そして、Ｃ１点において被削材から離れる方
向に切削工具１は移動し、Ｄ１点において切屑４ａと切
削工具１とが離れる方向に切削工具１が移動する。そし
て切削工具１が切屑４ａと離れた状態で再び被削材側に
切削工具１は移動する。このような動作が繰返されるこ
とになる。

【００３２】したがって、上記の楕円振動切削の場合と
同様に、切屑４ａをその流出方向に引っ張るような形で
切削を行ない、かつ切屑４ａの流出を妨げる方向に力を
及ぼすことなく再び仕上げ面側に切削工具１は移動する
といった動作を行なうことになる。そのため、本変形例
によっても上記の楕円振動切削の場合とほぼ同様の効果
を得られる。また、本変形例によれば、上記の楕円振動
切削の場合と違って、仕上げ面の表面はほぼ平坦なもの
とすることが可能となる。

【００３３】以上の各実施例においては、本発明を２次
元切削に適用した場合について説明した。しかし、本発
明は３次元切削においても適用可能である。そのことに
ついて図１７および図１８を用いて説明する。図１７
は、本発明の思想を旋削加工に適用した場合の一例を示
す斜視図である。図１８は、本発明の思想をフライス切
削加工に適用した場合の一例を示す部分平面図である。

【００３４】図１７および図１８を参照して、本発明を
旋削加工あるいはフライス切削加工に適用した場合にお
いても、主切削力方向（切削方向）Ｆ_H と、切屑流出方
向Ｆ _V とによって規定される平面内で、切削方向Ｆ_H と
切屑流出方向Ｆ_V との双方の速度成分を有するような動
作を行なわせることによって、切削抵抗を低減させるこ
とは可能となる。なお、図１８においては、図中Ｆ_H で
示される方向を切削方向としている。

【００３５】なお、上記の実施例においては、切削工具
１を振動させるアクチュエータは、２つ設けられてい
た。しかし、アクチュエータの数や種類はこれに限ら
ず、切削工具１と被削材４との間に相対的に本発明の特
徴的な振動を付加し得るものであればよい。また、切削
工具１の動作としては、切削方向と切屑流出方向の２方
向に同時に振動を与えることによって、切屑生成時に切
削工具１が主に切屑流出方向の速度成分を有する運動で
あれば、上記の各実施例に示された動作以外の動作を行
なうものであってもよい。また、上記の各実施例におい
ては、切削工具を振動させる場合について説明したが、
被削材を振動させてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、切削工具の動作における一つの周期内で切削工具が
被削材に対して相対的に切削方向の正の速度成分を有す
る範囲内で切屑流出方向の正の速度成分を有する期間を
有するように切削工具の動作が制御される。それによ
り、切削工具のすくい面と切屑との間の摩擦力の方向が
従来と逆転する期間を生み出すことが可能となる。すな
わち、従来の切削加工方法ではすくい面上での摩擦力が
切屑の流出を妨げるように働いていたのに対し、本発明
によればすくい面上での摩擦力は切屑を流出方向に引っ
張る方向に働くことになる。そのため、従来の切削方法
に比べて、見かけ上の優れた潤滑効果を得ることが可能
となる。それにより、切屑厚さの減少、切削抵抗の減
少、加工精度向上、加工歪み低下など様々な優れた効果
を奏することとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく振動切削加工装置の概略構成を
示す図である。

【図２】本発明に従う楕円振動を切削工具に付加した場
合の切削原理を説明するための模式図である。

【図３】本発明に従った切削工具の動作の軌跡の一例を
示す模式図である。

【図４】図１における切削工具近傍を拡大した図であ
る。

【図５】（ａ）は切削工具に付加される切屑流出方向の
振動波形を示す図である。（ｂ）は切削工具に付加され
る主切削力方向（切削方向）の振動波形を示す図であ
る。

【図６】本発明に従う楕円振動が付加された切削工具の
動作の軌跡を示す図である。

【図７】本発明に従う楕円振動切削の第１工程を示す図
である。

【図８】本発明に従う楕円振動切削の第２工程を示す図
である。

【図９】本発明に従う楕円振動切削の第３工程を示す図
である。

【図１０】本発明に従う楕円振動切削の第４工程を示す
図である。

【図１１】本発明に従う楕円振動切削の第５工程を示す
図である。

【図１２】本発明に従う切削工具の動作の軌跡の変形例
を示す図である。

【図１３】（ａ）は図１２に示される動作を切削工具に
行なわせるために、切削工具に付加される切屑流出方向
の振動波形を示す図である。（ｂ）は図１２に示される
動作を切削工具に行なわせるために、切削工具に付加さ
れる主切削力方向（切削方向）の振動波形を示す図であ
る。

【図１４】本発明に従って加工された被削材の仕上げ面
の断面曲線を示す図である。

【図１５】（ａ）は通常切削によって形成された切屑形
状を示す図である。（ｂ）は従来の振動切削によって形
成された切屑形状を示す図である。（ｃ）は本発明に従
った楕円振動切削によって形成された切屑形状を示す図
である。

【図１６】（ａ）は通常切削を行なった場合の主切削力
と背分力とを示す図である。（ｂ）は従来の振動切削を
行なった場合の主切削力と背分力とを示す図である。
（ｃ）は楕円振動切削を行なった場合の主切削力と背分
力とを示す図である。

【図１７】本発明を旋削加工に適用した一例を示す斜視
図である。

【図１８】本発明をフライス切削加工に適用した場合の
一例を示す図である。

【図１９】従来の各振動切削における切削工具の振動方
向を説明するための説明図である。

【図２０】背分力方向振動切削における問題点を説明す
るための模式図である。

【符号の説明】

１，２１ 切削工具 ２ 第１のアクチュエータ ３ 第２のアクチュエータ ４，２４ 被削材 ４ａ，２４ａ 切屑

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削工具を被削材に対して相対的に振動
   させながら切削方向に移動させることによって切削を行
   なう振動切削加工方法であって、 切削加工後に形成される仕上げ面に沿って切削を行なう
   ための被削材に対する相対的な切削工具の移動方向であ
   りかつ切削が進む方向を正の方向とする切削方向と、切
   削が行なわれることによって生成される切屑の流出方向
   でありかつ前記切屑が流出していく方向を正の方向とす
   る切屑流出方向とによって規定される平面内で、 切削時に前記切削工具と前記被削材との間に相対的に前
   記切削方向の振動と前記切屑流出方向の振動とを重畳し
   て与えることによって、前記切削工具に周期的な動作を
   行なわせ、 前記切削工具の動作における１つの周期内において、前
   記切削工具が前記被削材に対して相対的に正の速度成分
   を有する期間内で前記切屑流出方向の正の速度成分を有
   する期間を有し、 前記切削工具が前記被削材に対して相対的に前記切削方
   向の負の速度成分を有する期間内で前記切屑および前記
   仕上げ面から離れ、 前記切削工具は前記切屑から離れた状態で前記仕上げ面
   側に移動するようにその動作を制御することを特徴とす
   る振動切削加工方法。
2. 【請求項２】 前記切削工具に与えられる振動が、前記
   切削方向の第１の単振動と、この第１の単振動と同一周
   期を有する前記切屑流出方向の第２の単振動とを、前記
   第１の単振動に対して前記第２の単振動が所定の位相遅
   れるように重畳した楕円振動であることを特徴とする、
   請求項１に記載の振動切削加工方法。
3. 【請求項３】 切削工具を被削材に対して相対的に振動
   させながら切削方向に移動させることによって切削を行
   なう振動切削加工装置であって、 装置本体における切削工具取付部に設けられたベース部
   と、 前記ベース部に取付けられた切削工具と、 前記ベース部と前記切削工具との間に設けられ、切削加
   工後に形成される仕上げ面に沿って切削を行なうための
   被削材に対する相対的な切削工具の移動方向である切削
   方向に、前記被削材に対して相対的に前記切削工具を振
   動させる第１の振動手段と、 前記ベース部と前記切削工具との間に設けられ、切屑流
   出方向に前記被削材に対して相対的に前記切削工具を振
   動させる第２の振動手段と、 前記第１および第２の振動手段の動作制御を行なう制御
   手段と、を備えた振動切削加工装置。