JPH08300207A

JPH08300207A - 振動バイト

Info

Publication number: JPH08300207A
Application number: JP10867095A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kimura; 良彦木村; Yasuhiro Fukuyoshi; 保広福吉; Satoji Asakura; 里司朝倉; Yoshiaki Matsuura; 好明松浦; Noboru Aoyama; 昇青山
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-05-02
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】振動バイトに係り、刃部を送り方向に振動さ
せて連続した切り屑の発生を防止し、切削仕上げ面の精
度向上、装置全体のコンパクト化等を図る。【構成】先端に刃部１２を配した棒状のシャンク部１
１の長手方向の途中位置に、外力により弾性変形させら
れる低剛性部１６を設け、シャンク部１１の側面を送り
方向Ｆに断続的に押圧する直動式のアクチュエータ１８
を配設してなり、複雑な回転機構や摩耗するカム等を排
して、振動バイト１０を簡易に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作物の切削に際して
刃部を送り方向に往復移動させる振動バイトに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】バイトを使用して高速旋削を実施する
と、流れ形の切り屑が連続的に排出されることが知られ
ている。このような連続した切り屑は、工作物やバイト
に巻き付いたり、旋盤チャックに絡み付いて高速で旋回
させられたりして、切削仕上げ面やバイトの切刃の損傷
や作業者の安全性を害する等の不具合を生じるので好ま
しくない。

【０００３】従来、このような連続した切り屑の発生を
防止する手段として、バイトの切刃の近傍にチップブレ
ーカを設けることが行われているが、切削条件によって
は切り屑を切断できない不都合がある。このような不都
合を回避するための手段として、バイトの刃部を送り方
向に振動させる切削方法が提案されている。

【０００４】この切削方法は、図３および図４に示すよ
うに、バイト１をその長手方向の中央近傍に配される軸
線２回りに揺動自在に支持しておき、バイト１の後端に
固定される回転リング３と、この回転リング３を転動さ
せる傾斜円板状のカム４と、このカム４を回転させるモ
ータ５とを配設した振動送り装置６によりバイト１の刃
部７を送り方向Ｆに変位させるものである。

【０００５】すなわち、モータ５を作動させると、カム
４がバイト１の長手方向に直交する軸線８回りに回転さ
せられて、そのカム面４ａに転動させられる回転リング
３を上記軸線８方向に押圧する。これにより、バイト１
が前記揺動中心の軸線２回りに回転させられて、その先
端に配されている刃部７が送り方向Ｆに往復移動させら
れることになる。図４中符号９は光電式回転数検出器で
ある。

【０００６】このような切削方法によれば、切り屑の厚
さあるいは幅寸法が微妙に変動することによってその強
度が不均一となる。したがって、切り屑は、強度の低い
部分において容易に切断されることになり、工作物やバ
イト１への絡み付きによる不具合の発生を回避すること
ができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記切
削方法を実施するための振動送り装置６では、揺動自在
に支持した一端に刃部７を有するバイト１を、他端に配
したカム４によって揺動させる方式を採用しているた
め、その構造が複雑で、装置自体が大型なものとなると
いう不都合がある。

【０００８】特に、装置自体の大型化は、以下の原因に
よって生ずる。まず第１に、バイト１の揺動中心軸線２
から回転リング３までの距離を短くすることができない
ために装置が大型化する。すなわち、バイト１は軸線２
回りに揺動自在とされ、切削時の全反力がカムと回転リ
ングとの接触のみによって支持されるので、カム４と回
転リング３との接触位置を軸線２から離れた位置に配置
しなければ、接触圧力が過大なものとなってしまうから
である。これに反して、その距離を小さくするならば、
カム４と回転リング３との接触部に摩耗を生じやすく、
円滑な切刃７の変位を得ることができなくなるという不
都合がある。

【０００９】第２に、バイト１の揺動中心軸線２から刃
部７までの距離を短くすることができないために装置が
大型化する。すなわち、バイト１の刃部７は揺動中心軸
線２を支点として円弧上を変位することになるが、この
揺動によって刃部７の角度が変化しないようにするため
に、上記距離を長くすることが必要不可欠である。これ
に反して、その距離を小さくするならば、送り方向Ｆへ
の所望の変位量を得るために刃部７の角度が大きく変位
してしまい、加工条件が変動して、切削仕上げ面の精度
が低下する不都合が考えられる。

【００１０】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
のであって、刃部を送り方向に振動させて連続した切り
屑の発生を防止するとともに、切削仕上げ面の精度を高
く維持し、かつ、装置全体のコンパクト化を図ることが
できる振動バイトを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、先端に刃部を配した棒状のシャンク部の
長手方向の途中位置に、外力により弾性変形させられる
低剛性部を設けるとともに、該低剛性部と刃部との間の
前記シャンク部の側面を送り方向に断続的に押圧する直
動式のアクチュエータを配設してなる振動バイトを提案
している。

【００１２】上記振動バイトにおいては、アクチュエー
タを、シャンク部の側面に接触させられる押圧部を有し
印加電圧に応じて押圧部の送り方向への変位量を変化さ
せる圧電素子と、該圧電素子への印加電圧を変動させる
電圧信号発生手段とからなる構成とすれば、構造の簡略
化、コンパクト化を図れる点において効果的である。

【００１３】また、上記振動バイトにおいて、シャンク
部を、一端に配される基端部と、他端に配され刃部を支
持する先端部と、該先端部と基端部とを連結する低剛性
部とから構成し、低剛性部を、基端部より小さい断面係
数を有する梁状の連結部により構成すれば、さらに効果
的である。

【００１４】また、上記振動バイトにおいて、低剛性部
を、送り方向に間隔を空けて配される複数の連結部によ
り構成すれば、切刃の姿勢変動を抑制し得る点で効果的
である。これら複数の連結部は、等しい長さに形成され
ることが好ましい。

【００１５】さらに、上記振動バイトにおいて、アクチ
ュエータが連結部の長手方向の途中位置を押圧するよう
に配置されている構成とすれば、アクチュエータの振幅
を増幅して刃部の振幅とし得る点において効果的であ
る。

【００１６】

【作用】本発明に係る振動バイトによれば、アクチュエ
ータを作動させることによりシャンク部の側面が送り方
向に断続的に押圧される。アクチュエータの押圧位置よ
りも基端部側に配されるシャンク部には、低剛性部が設
けられているので、アクチュエータの押圧力によってこ
の低剛性部が弾性変形させられる。これにより、シャン
ク部の先端に配した刃部が送り方向に断続的に変位させ
られる。

【００１７】すなわち、基端部を確実に固定して低剛性
部を弾性変形させることとすれば、従来のような揺動機
構を設ける必要がなく、構造を簡素化しかつ刃部を確実
に支持することが可能となる。しかも、直動式のアクチ
ュエータにより刃部の変位を発生させる場合には、回転
リングをカム面に転動させる従来の方法のような摩耗に
よる影響が少なく、アクチュエータにより大きな押圧力
を発生させることが可能となるので、アクチュエータを
低剛性部と刃部との間に配置でき、装置のコンパクト化
が図られることになる。

【００１８】そして、切削加工に際して、アクチュエー
タを作動させることにより、シャンク部が弾性変形させ
られて、刃部が送り方向に変位させられ、厚さあるいは
幅寸法が不均一な切り屑が形成される結果、その切り屑
は適時に切断されて連続した切り屑の生成が防止され、
バイトや切削仕上げ面の損傷等の不都合が回避されるこ
とになる。

【００１９】また、上記振動バイトにおいては、アクチ
ュエータを、圧電素子と、これへの印加電圧を変動させ
る電圧信号発生手段とから構成すれば、従来、カムと回
転リングとによって構成していた振動送り装置をきわめ
て簡易になものすることが可能となり、構造の簡略化、
装置のコンパクト化が図られることになる。また、回転
機構部や摩擦摺動部を有しないので、経時変化による刃
部の振動の変化を最小限に抑制して耐久的な使用が可能
となる。

【００２０】また、上記振動バイトにおいて、シャンク
部を、基端部と先端部とこれらを連結する低剛性部とか
ら構成し、低剛性部を、基端部より小さい断面係数を有
する梁状の連結部により構成すれば、さらに簡易に構成
することが可能となる。この場合に、低剛性部を、送り
方向に間隔を空けて配される複数の連結部により構成す
れば、一の連結部の弾性変形による先端部の変位が他の
連結部によって拘束され、各連結部が、いわば、リンク
のように作用して切刃の変位に際しての姿勢変動が抑制
されることになる。

【００２１】その結果、従来のように、揺動中心と切刃
との距離を長くする必要がなく、装置全体のコンパクト
化が図られることになる。しかも、工作物に対する切刃
の角度が変動しないので、切削条件の変動が少なく、切
削仕上げ面の精度低下が効果的に防止される。さらに、
連結部の長さを等しくすれば、各連結部を平行リンク的
に作用させることが可能となり、加工物に対する切刃の
姿勢変動を最小限に抑制することが可能となる。

【００２２】また、上記振動バイトにおいて、アクチュ
エータが連結部の長手方向の途中位置を押圧するように
配置されている構成とすれば、アクチュエータの振幅を
増幅して刃部の振幅とし得る。すなわち、弾性変形させ
られる連結部の付根からアクチュエータの押圧位置まで
の距離と、切刃までの距離との比に応じて、アクチュエ
ータの振幅が増幅させられるので、アクチュエータとし
て微小振幅のものを採用することが可能となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明に係る振動バイトの第１実施例
について、図１を参照して説明する。本実施例に係る振
動バイト１０は、直棒状に形成されるシャンク１１（シ
ャンク部）の先端に刃部１２を配設し、そのシャンク１
１の側面にアクチュエータ１３を設けてなるものであっ
て、シャンク１１の基端部１４側は、図示しない工作機
械に固定されるようになっている。

【００２４】前記シャンク１１は、刃部１２を有する先
端部１５と前記基端部１４とこれらを連結する位置に配
される低剛性部１６とから構成されている。前記先端部
１５および基端部１４は、例えば、断面長方形状に形成
されている。一方、前記低剛性部１６は、前記基端部１
４および先端部１５より小さい断面形状となるように形
成されている。

【００２５】すなわち、低剛性部１６は、基端部１４お
よび先端部１５と一体的に形成されたシャンク１１の側
面に切削等によって凹部１７を形成することにより構成
されており、基端部１４、先端部１５と比較して送り方
向Ｆの剛性を低減されている。したがって、シャンク１
１に、送り方向Ｆの外力が作用した場合には、まず低剛
性部１６が弾性変形させられるようになっている。

【００２６】前記アクチュエータ１３は、例えば、前記
シャンク１１の先端部１５の側面に密接させられる押圧
部１８を有し印加電圧に応じて押圧部１８を送り方向Ｆ
に変位させる圧電素子１９と、この圧電素子１９に高電
圧アンプ２０を介して接続されるファンクションジェネ
レータ２１（電圧信号発生手段）とから構成されてい
る。アクチュエータ１３が作動させられると、ファンク
ションジェネレータ２１から発信された電圧信号が高電
圧アンプ２０によって増幅されて圧電素子１９に入力さ
れる。これにより、押圧部１８が所定の押圧力を以て送
り方向Ｆに変位させられるようになっている。

【００２７】このように構成された振動バイト１０によ
り工作物Ｇに切削加工を行う場合の作用について、以下
に説明する。切削に際してアクチュエータ１３を作動さ
せると、上述したように押圧部１８が所定の押圧力を以
て送り方向Ｆに変位させられる。押圧部１８は、シャン
ク１１の先端部１５側面を押圧するので、その押圧力に
応じて低剛性部１６が弾性変形させられる。したがっ
て、低剛性部１６の先端に取り付けられている先端部１
５が円弧状の軌跡を描いて変位させられ、その先端の刃
部１２が送り方向Ｆに変位させられることになる。

【００２８】この場合に、アクチュエータ１３は、押圧
部１８を直動的に変位させる圧電素子１９よりなるの
で、モータ、カム、回転リング等の大掛かりな振動送り
機構をなくすことができる。しかも、押圧部１８に直接
大きな押圧力を作用させることができるので、押圧位置
を低剛性部１６と刃部１２との間に配置することがで
き、装置のコンパクト化を図ることができる。

【００２９】次に、本発明に係る振動バイトの第２実施
例について、図２を参照して説明する。なお、本実施例
において第１実施例と構成を共通とする箇所に同一符号
を付して説明を簡略化する。

【００３０】本実施例の振動バイト３０は、低剛性部３
１の構成および圧電素子１９の配置において第１実施例
と相違している。本実施例の振動バイト３０の低剛性部
３１は、シャンク１１の基端部１４と先端部１５との間
に、シャンク１１の長手方向および送り方向Ｆに直交す
る貫通孔３２を形成することによって構成され、送り方
向Ｆに間隔を空けて配される２つの梁状の連結部３３か
ら構成されている。

【００３１】前記貫通孔３２は、図２に示す例では、シ
ャンク１１の長手方向に間隔を空けて配される２つの円
形孔３２ａ・３２ｂとこれら円形孔３２ａ・３２ｂを長
手方向に連通する溝状部３２ｃとから構成されている。

【００３２】これにより各連結部３３は、各円形孔３２
ａ・３２ｂの送り方向Ｆ位置において最も断面係数が小
さくなる薄肉部３３ａ・３３ｂと、長手方向の中央位置
において薄肉部３３ａ・３３ｂよりも高い剛性に形成さ
れる厚肉部３３ｃとからなり、基端部１４と先端部１５
とを連結するようにこれらと一体的に形成されている。
また、前記圧電素子１９は、送り方向Ｆ後方に配される
上記一側の連結部３３の厚肉部３３ｃに当接状態に配置
されている。さらに具体的には、連結部３３の長手方向
の中央位置に配置されている。

【００３３】このように構成された本実施例の振動バイ
ト３０の作用について説明する。圧電素子１９が印加電
圧に応じて変位させられることにより、連結部３３の厚
肉部３３ｃが押圧され、該連結部３３により構成される
低剛性部３１が弾性変形させられる。この場合に、各連
結部３３は、その長手方向の両端に配される薄肉部３３
ａ・３３ｂにおいてその断面係数を最も小さく形成され
ているので、弾性変形は、主に各薄肉部３３ａ・３３ｂ
において発生することになる。

【００３４】すなわち、各連結部３３は、両端を回転可
能に支持されたリンクのように機能する。そして、これ
ら連結部３３は、送り方向Ｆに間隔を空けて配されてい
るので、圧電素子１９から送り方向の押圧力を受けるこ
とによって、図２に鎖線で示すように、平行リンクのよ
うに変位させられることになる。

【００３５】その結果、各連結部３３の先端に支持され
ている先端部１５は、その姿勢を変化させることなく変
位させられる。すなわち、先端部１５に支持されている
刃部１２も、工作物Ｇに対するすくい角を変動させるこ
となく変位させられるので、切削条件が一定に保持さ
れ、切削仕上げ面の精度が一定に維持されることにな
る。

【００３６】この場合に、本実施例によれば、揺動中心
から刃部までの距離を長くして同様の効果を達していた
従来例と異なり、シャンク１１自体の長さ寸法を短く構
成することができるという利点がある。したがって、加
工精度を維持しつつ装置自体のコンパクト化を容易に図
ることができる。

【００３７】また、圧電素子１９は、連結部３３の長手
方向の中央位置に配置されているので、圧電素子１９に
よって与えられる押圧力の振幅は、連結部３３の先端位
置において２倍に増幅される。連結部３３の先端位置と
刃部１２の先端位置とはほぼ同等の振幅となるので、結
果として圧電素子１９の２倍の振幅で刃部１２が振動さ
せられることになる。したがって、小さい振幅の振動を
発生し得る圧電素子１９を使用することができるので、
装置のさらなる小型化を図ることができるという利点が
ある。

【００３８】なお、第１、第２実施例においては、シャ
ンク１１を押圧するアクチュエータ１３として圧電素子
１９を採用したが、これに代えて、例えば、直動型ソレ
ノイド式等任意のアクチュエータ１３を採用することと
してもよい。また、シャンク部として、先端に刃部１２
を有するシャンク１１を例示して説明したが、これに代
えて、先端にスローアウェイチップを取り付けるバイト
ホルダをシャンク部として上記技術を適用することとし
てもよい。

【００３９】また、シャンク１１の形状、連結部３３の
断面形状、長さ等の諸寸法は、必要に応じて適宜設定す
ることとしてよい。また、第２実施例における連結部３
３の長さを違え、あるいは、貫通孔３２の形状を他の任
意の形状とし、あるいは、連結部３３の数を３本以上に
設定することとしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る振動
バイトは、先端に刃部を配した棒状のシャンク部の長手
方向の途中位置に、外力により弾性変形させられる低剛
性部を設け、シャンク部の側面を送り方向に断続的に押
圧する直動式のアクチュエータを配設したものであるか
ら、複雑な回転機構やカム等の摩耗する部品を排して、
簡易かつコンパクトに構成することができるという効果
を奏する。

【００４１】また、アクチュエータを電圧信号発生手段
からの印加電圧に応じて押圧部の送り方向への変位量を
変化させる圧電素子により構成すれば、低剛性部よりも
刃部に近い位置において大きな押圧力をシャンク部に作
用させることができ、さらにコンパクト化を図ることが
できる。また、電圧信号発生手段からの印加電圧を変化
させることによって、刃部の振動パターンを容易に変更
することができるので、最適な振動パターンによって切
り屑の切断と切削仕上げ面の精度向上とを達成すること
ができる。

【００４２】さらに、シャンク部を基端部と刃部を支持
する先端部と低剛性部とから構成し、低剛性部を、基端
部より小さい断面係数を有する梁状の連結部により構成
すれば、きわめて簡易な構成とすることができるという
効果がある。この場合に、低剛性部を、送り方向に間隔
を空けて配される複数の連結部により構成すれば、各連
結部をリンクのように機能させて先端部の姿勢変動を抑
制することができるという効果を奏する。特に、複数の
連結部を等しい長さとすれば、工作物に対する刃部の角
度変動を効果的に防止して、切削仕上げ面の精度低下を
防止することができる。

【００４３】また、このような振動バイトにおいて、ア
クチュエータを、連結部の長手方向の途中位置を押圧す
るように配置すれば、刃部における送り方向の変位の振
幅が、アクチュエータにより発生する振動の振幅を増幅
して得られることになり、小さい振幅のアクチュエータ
を採用することができるという効果を奏する。したがっ
て、装置のさらなるコンパクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る振動バイトの第１実施例を示す正
面図である。

【図２】本発明に係る振動バイトの第２実施例を示す正
面図である。

【図３】従来の振動送り装置をの動作を説明するための
模式図である。

【図４】図３の振動送り装置の全体構成を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１０・３０振動バイト１１シャンク（シャンク部）１２刃部１３アクチュエータ１４基端部１５先端部１６・３１低剛性部１８押圧部１９圧電素子２１電圧信号発生手段３３連結部Ｆ送り方向

フロントページの続き (72)発明者福吉保広岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 番地三菱マテリアル株式会社岐阜製作所内 (72)発明者朝倉里司愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者松浦好明愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者青山昇愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に刃部を配した棒状のシャンク部の
長手方向の途中位置に、外力により弾性変形させられる
低剛性部を設けるとともに、該低剛性部と刃部との間の
前記シャンク部の側面を送り方向に断続的に押圧する直
動式のアクチュエータを配設してなることを特徴とする
振動バイト。
【請求項２】アクチュエータが、シャンク部の側面に
接触させられる押圧部を有し印加電圧に応じて押圧部の
送り方向への変位量を変化させる圧電素子と、該圧電素
子への印加電圧を変動させる電圧信号発生手段とからな
ることを特徴とする請求項１記載の振動バイト。
【請求項３】シャンク部が、一端に配される基端部
と、他端に配され刃部を支持する先端部と、該先端部と
基端部とを連結する低剛性部とからなり、低剛性部が、基端部より小さい断面係数を有する梁状の
連結部よりなることを特徴とする請求項１または請求項
２記載の振動バイト。
【請求項４】低剛性部が、送り方向に間隔を空けて配
される複数の連結部よりなることを特徴とする請求項３
記載の振動バイト。
【請求項５】複数の連結部が等しい長さに形成されて
いることを特徴とする請求項４記載の振動バイト。
【請求項６】アクチュエータが連結部の長手方向の途
中位置を押圧するように配置されていることを特徴とす
る請求項４または請求項５記載の振動バイト。