WO2009101709A1

WO2009101709A1 - 工作機械及び加工方法

Info

Publication number: WO2009101709A1
Application number: PCT/JP2008/057138
Authority: WO
Inventors: Atsushi Inoue; Satoshi Furutate; Hiroyuki Domaru; Tomoharu Hasegawa
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2009-08-20
Also published as: EP2253399A1; JP2009190141A; US20100310334A1; CN101945722A; TW200936293A; KR20100112165A

Abstract

　工作機械及び加工方法において、ベッド（１１）上にコラムベース（１２）を水平方向に移動自在に支持し、コラムベース（１２）上にコラム（１３）を立設し、コラム（１３）の側面にサドル（１４）を鉛直方向に移動自在に支持し、サドル（１４）にラムストック（１５）を水平方向に移動自在に支持し、ラムストック（１５）に主軸（１６）を駆動回転可能に支持して構成し、ラムストック（１５）にダンパ（２１）を設け、ラムストック（１５）とダンパ（２１）との間にＯリング（２２）を設け、このＯリング（２２）を押しつぶし部材（２３）により変形可能とし、ＮＣ装置（２４）は、アタッチメント（１７）の質量に応じて押しつぶし部材（２３）によるＯリング（２２）の変形度合を調整可能とすることで、アタッチメントの交換や移動に応じて固有振動数を変化させることで工具の振動を効果的に減衰可能とする。

Description

工作機械及び加工方法

　本発明は、例えば、横中ぐりフライスなどの工作機械に関し、特に、主軸を有する移動体に発生する振動を抑制する振動減衰機構を有する工作機械及び加工方法に関するものである。

　例えば、横中ぐりフライスにおいて、ベッドにはコラムベースがこのベッドの長手方向に沿って移動自在に支持されており、このコラムベースにはコラムが鉛直方向に沿って設置されている。そして、このコラムにはサドルが鉛直方向に沿って移動自在に支持されており、このサドルにはラムストックがコラムベースの移動方向と直交する水平方向に沿って移動自在に支持されている。また、ラムストックには、主軸が駆動回転可能に支持されており、この主軸の先端部に工具が装着可能となっている。

　従って、主軸の先端部に所定の工具を装着する一方、テーブルの側方に被加工物を保持し、この状態で主軸を駆動回転し、コラムベースを水平移動すると共にサドルを鉛直移動し、且つ、ラムストックを水平移動することで、工具により被加工物に対して所定の加工が行われる。

　ところで、横中ぐりフライスなどの工作機械では、ラムストックなどが鋳造により製作されたものであることから、バネ定数と質量によって決まる固有振動数を有している。そのため、主軸が回転すると、この固有振動数に応じて特定の回転数で共振が生じ、また、工具による切削力が発生すると、主軸の振動が大きくなる。主軸の振動が大きくなると、主軸に装着される工具先端の振れが大きくなり、加工精度が低下してしまう。

　そこで、主軸の振動を低減するものとして、下記特許文献１、２に記載されたものがある。この特許文献１に記載された工作機械では、第一サドルの四角枠体及び第二サドルの四角枠体内や水平誘導枠内に適宜コンクリートを密封充填して制振構造体となし、主軸ヘッド等の振動を抑制して高精度の加工を可能としている。また、この特許文献２に記載された主軸の支持構造では、マシニングセンタの主軸を、工具を装着する先端部側を２つの軸受けによって剛に支持し、終端部側をダンパ部を有した１つの軸受けにより支持することで、特に工具を装着する先端部側での振動を有効に抑制している。

特許第３２５６８７９号公報特開２００４－１５０５６３号公報

　上述した特許文献１に記載された工作機械では、各構成部材の内部にコンクリートを密封充填して制振構造体としているため、装置の重量が増加して移動させるために大きな駆動力が必要となり、装置が大型化、高コスト化してしまう。

　また、上述した横中ぐりフライスなどの工作機械では、ラムストックに主軸を回転自在に支持し、この主軸に工具を装着していたが、このような構成では多面加工や５軸加工等の複雑な加工には不向きであるため、ラムストックにアタッチメントを介して工具を装着する構成とし、複雑な形状の加工を可能としている。そのため、アタッチメントの重量や移動位置に応じて固有振動数が変化する。すると、上述した特許文献２に記載された主軸の支持構造のように、マシニングセンタの主軸をダンパー部を有する軸受けにより支持しても、アタッチメントを交換して重量が変わったり、ラムストックが移動してアタッチメントの位置が変わることで、固有振動数が変化すると、ダンパー部により振動を抑制することが困難となる。

　本発明は上述した課題を解決するものであり、アタッチメントの交換や移動に応じて固有振動数を変化させることで工具の振動を効果的に減衰可能とする工作機械及び加工方法を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するための請求項１の発明の工作機械は、工作機械本体と、該工作機械本体に対して移動自在に支持される移動体と、該移動体に駆動回転可能に支持される主軸と、前記移動体の先端部に着脱可能なアタッチメントとを有する工作機械であって、前記移動体に設けられる振動減衰部と、前記移動体と前記振動減衰部との間に設けられる弾性体と、該弾性体を変形させる変形手段と、前記アタッチメントの質量または移動位置に応じて前記変形手段により前記弾性体の変形度合を調整する変形度合調整手段と、を備えることを特徴とするものである。

　請求項２の発明の工作機械では、前記工作機械本体に対して鉛直方向に沿って鉛直移動体が移動自在に支持され、該鉛直移動体に水平方向に沿って水平移動体が移動自在に支持され、前記水平移動体の先端部に前記アタッチメントが着脱可能であり、前記変形度合調整手段は、前記アタッチメントの質量または前記水平移動体による前記アタッチメントの移動位置に応じて前記変形手段により前記弾性体の変形度合を調整することを特徴としている。

　請求項３の発明の工作機械では、前記水平移動体の内部に前記弾性体を介して前記振動減衰部としてリング形状をなすダンパが支持されると共に、前記水平移動体の内部に前記変形手段として前記弾性体を押しつぶして変形させる押しつぶし部材が設けられ、前記変形度合調整手段は、前記押しつぶし部材により前記弾性体を押しつぶして変形度合を調整することで、前記ダンパの固有振動数を調整することを特徴としている。

　請求項４の発明の工作機械では、前記弾性体は、前記ダンパに接触するように保持されたＯリングであり、前記押しつぶし部材は前記Ｏリングを押しつぶすことで、前記ダンパの固有振動数を調整することを特徴としている。

　請求項５の発明の工作機械では、前記移動体の振動を検出する振動検出手段が設けられ、前記変形度合調整手段は、前記振動検出手段の検出結果に応じて前記変形手段により前記弾性体の変形度合を調整することを特徴としている。

　請求項６の発明の加工方法では、工作機械本体と、該工作機械本体に対して移動自在に支持される移動体と、該移動体に駆動回転可能に支持される主軸と、前記移動体の先端部に着脱可能なアタッチメントとを有する工作機械において、前記移動体と振動減衰部との間に弾性体を設け、該弾性体を変形手段により変形可能とし、前記アタッチメントの質量または前記アタッチメントの移動位置に応じて前記変形手段により前記弾性体の変形度合を調整しながら、前記アタッチメントに装着された工具により加工を行うことを特徴とするものである。

　請求項１の発明の工作機械によれば、移動体に設けられる振動減衰部と、移動体と振動減衰部との間に設けられる弾性体と、弾性体を変形させる変形手段と、アタッチメントの質量または移動位置に応じて変形手段により弾性体の変形度合を調整する変形度合調整手段とを設けるので、変形度合調整手段は、アタッチメントを交換して質量が変化したり、アタッチメントが移動してその位置が変化すると、変形手段により弾性体の変形度合を調整することで、振動減衰部の固有振動数が移動体と同調し、両者の共振現象により振動を減衰し、工具の振動を効果的に減衰することで加工精度を向上することができる。

　請求項２の発明の工作機械によれば、工作機械本体に対して鉛直方向に沿って鉛直移動体を移動自在に支持し、鉛直移動体に水平方向に沿って水平移動体を移動自在に支持し、水平移動体の先端部にアタッチメントを着脱可能とし、変形度合調整手段は、アタッチメントの質量または水平移動体によるアタッチメントの移動位置に応じて変形手段により弾性体の変形度合を調整するので、工作機械本体に対して、鉛直移動体が鉛直方向に移動したり、水平移動体が水平方向に移動するとき、アタッチメントも同方向に移動することとなり、このとき、変形度合調整手段は、アタッチメントの移動位置に応じて変形手段により弾性体の変形度合を調整することで、振動減衰部の固有振動数を移動体と同調させ、共振現象により振動を減衰することができる。

　請求項３の発明の工作機械によれば、水平移動体の内部に弾性体を介して振動減衰部としてリング形状をなすダンパを支持すると共に、水平移動体の内部に変形手段として弾性体を押しつぶして変形させる押しつぶし部材を設け、変形度合調整手段は、押しつぶし部材により弾性体を押しつぶして変形度合を調整することで、ダンパの固有振動数を調整するので、水平移動体の内部に弾性体、ダンパ、押しつぶし部材を設けることで、装置の大型化を抑制することができる。

　請求項４の発明の工作機械によれば、弾性体をダンパに接触するように保持されたＯリングとし、押しつぶし部材がＯリングを押しつぶすことで、ダンパの固有振動数を調整するので、簡単な構成でダンパの固有振動数を調整することができ、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

　請求項５の発明の工作機械によれば、移動体の振動を検出する振動検出手段を設け、変形度合調整手段は、振動検出手段の検出結果に応じて変形手段により弾性体の変形度合を調整するので、事前に、アタッチメントの質量または移動位置に応じた弾性体の変形度合を把握する必要はなく、変形度合調整手段は、オンライン状態で振動検出手段の検出結果に応じて変形手段により弾性体の変形度合を調整することとなり、工具の振動を効果的に減衰することができる。

　請求項６の発明の加工方法によれば、移動体と振動減衰部との間に弾性体を設け、弾性体を変形手段により変形可能とし、アタッチメントの質量またはアタッチメントの移動位置に応じて変形手段により弾性体の変形度合を調整しながら、アタッチメントに装着された工具により加工を行うようにするので、アタッチメントを交換して質量が変化したり、アタッチメントが移動してその位置が変化すると、変形手段により弾性体の変形度合を調整することで、振動減衰部の固有振動数が移動体と同調し、両者の共振現象により振動を減衰し、工具の振動を効果的に減衰することで加工精度を向上することができる。

図１は、本発明の実施例１に係る工作機械としての横中ぐりフライスにおける概略構成図である。図２は、実施例１の横中ぐりフライスにおけるダンパ装着部を現す断面図である。図３は、図２のIII－III断面図である。図４は、実施例１の横中ぐりフライスを表す概略図である。図５は、Ｏリング押しつぶし量に対するばね定数を表すグラフである。図６は、Ｏリング押しつぶし量に対する可動質量系の固有振動数を表すグラフである。図７は、周波数に対するコンプライアンスを表すグラフである。図８は、本発明の実施例２に係る工作機械としての横中ぐりフライスにおける概略構成図である。図９は、本発明の実施例３に係る工作機械としての横中ぐりフライスにおける概略構成図である。図１０は、実施例３の横中ぐりフライスの作動状態を表す概略図である。図１１は、本発明の実施例４に係る工作機械としての横中ぐりフライスにおける概略構成図である。図１２は、周波数に対する振動の振幅を表すグラフである。

符号の説明

　１１　ベッド
　１２　コラムベース
　１３　コラム
　１４　サドル（鉛直移動体）
　１５　ラムストック（水平移動体）
　１６　主軸
　１７　アタッチメント
　２１，４１　ダンパ（振動減衰部）
　２２，４２　Ｏリング（弾性体）
　２３，４３　押しつぶし部材（変形手段）
　２４　ＮＣ装置（変形度合調整手段）

　以下に添付図面を参照して、本発明に係る工作機械及び加工方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

　図１は、本発明の実施例１に係る工作機械としての横中ぐりフライスにおける概略構成図、図２は、実施例１の横中ぐりフライスにおけるダンパ装着部を現す断面図、図３は、図２のIII－III断面図、図４は、実施例１の横中ぐりフライスを表す概略図、図５は、Ｏリング押しつぶし量に対するばね定数を表すグラフ、図６は、Ｏリング押しつぶし量に対する可動質量系の固有振動数を表すグラフ、図７は、周波数に対するコンプライアンスを表すグラフである。

　実施例１では、工作機械として、横中ぐりフライスを適用して説明する。実施例１の横中ぐりフライスにおいて、図４に示すように、所定の位置に設置されるベッド１１は、その上面に一対のガイドレール１１ａが形成されており、コラムベース１２がこのガイドレール１１ａによりベッド１１の長手方向に沿って移動自在に支持されている。コラムベース１２は、上面に箱型形状をなすコラム（工作機械本体）１３が鉛直方向に沿って配置されている。そして、このコラム１３は、その側面に一対のガイドレール１３ａが形成されており、サドル（鉛直移動体）１４がこのガイドレール１３ａにより鉛直方向に沿って移動自在に支持されている。サドル１４は、その側面に一対のガイドレール１４ａが形成されており、ラムストック（水平移動体）１５がこのガイドレール１４ａによりコラムベース１２の移動方向と直交する水平方向に沿って移動自在に支持されている。

　このラムストック１５には、ラムストック１５の移動方向と平行をなす方向に沿って主軸１６が貫通し、図示しない軸受により回転自在に支持されると共に、このラムストック１５に内蔵された駆動モータにより駆動回転可能となっている。そして、この主軸１６は、端部がラムストック１５から外方に突出しており、図示しない工具が装着可能となっている。また、ラムストック１５の先端部には、図１に示すように、アタッチメント１７が装着可能となっており、このアタッチメント１７の駆動軸１８に図示しない工具が装着可能となっている。この場合、アタッチメント１７は、ラムストック１５に着脱自在であり、被加工物に対する加工に応じて交換可能となっている。

　なお、図示しないが、コラムベース１２、サドル１４、ラムストック１５は、図示しない駆動装置により移動可能となっている。

　従って、主軸１６の先端部に所定の工具を装着する一方、ベッド１１の側方に被加工物を保持し、この状態で、主軸１６を駆動回転し、コラムベース１２を水平移動すると共にサドル１４を鉛直移動し、且つ、ラムストック１５を水平移動することで、工具により被加工物に対して所定の加工を行うことができる。

　また、図１乃至図３に示すように、ラムストック１５は、中空形状をなし、内部に振動減衰部としてリング形状をなすダンパ２１が支持されると共に、ラムストック１５とダンパ２１との間にこのダンパ２１に接触するように弾性体としてのＯリング２２が設けられている。また、ラムストック１５は、内部にこのＯリング２２を変形させる変形手段として、このＯリング２２を押しつぶして変形させる押しつぶし部材２３が設けられている。そして、アタッチメント１７の質量に応じて押しつぶし部材２３によりＯリング２２の変形度合、つまり、押しつぶし量を調整する変形度合調整手段としてＮＣ装置２４が設けられている。この場合、押しつぶし部材２３によりＯリング２２を押しつぶして変形度合を調整することで、ダンパ２１の固有振動数を調整する。

　即ち、ラムストック１５にて、ハウジング３１におけるアタッチメント１７が装着された側の近傍に位置して、その内面に周方向に所定間隔をもって円筒形状をなすシリンダ３２が固定されており、この各シリンダ３２内にはピストン形状をなす押しつぶし部材２３がラムストック１５の径方向に沿って移動自在に支持されている。そして、この各押しつぶし部材２３の先端部によりＯリング２２を介してダンパ２１が支持されている。この場合、Ｏリング２２は、押しつぶし部材２３とダンパ２１との間に、ラムストック１５の軸方向（長手方向）に複数（本実施例では、２個）介装されている。

　また、ラムストック１５の内部には、ハウジング３１と各シリンダ３２と各押しつぶし部材２３とにより区画された複数の圧力室３３が区画されており、ハウジング３１には、外部からこの各圧力室３３に連通する連通孔３４がそれぞれ形成されている。そして、油圧源３５の連結された油圧配管３６の端部がこの各連通孔３４に連結されており、油圧配管３６に流量調整弁３７が装着されている。

　従って、流量調整弁３７を開放してその開度を調整すると、油圧源３５の油圧が油圧配管３６を通して各連通孔３４から各圧力室３３に供給され、各押しつぶし部材２３が前進してＯリング２２を押しつぶすことでその形状が変形し、このＯリング２２のばね定数が変化し、ダンパ２１の固有振動数を調整することができる。なお、図示しないが、圧力室３３には図示しない流量調整弁を有する排出配管が連結されており、この流量調整弁を開放して開度を調整することで、圧力室３３の油圧が排出され、各押しつぶし部材２３が後退してＯリング２２の押しつぶし量が減ることでその形状が変形し、Ｏリング２２のばね定数が変化し、ダンパ２１の固有振動数を調整することができる。

　ＮＣ（Numerical Control machining）装置２４は、予め設定されたＮＣプログラムデータ（加工データ）に基づいて、コラムベース１２、サドル１４、ラムストック１５、主軸１６などを数値制御可能である。即ち、ＮＣ装置２４は、ＮＣプログラムデータに基づいて駆動装置を駆動制御することで、ラムストック１５の移動を制御可能となっている。また、ＮＣ装置２４は、ＮＣプログラムデータ（加工データ）に基づいて、図示しない自動工具交換装置を駆動制御することで、加工に必要なアタッチメント１７を選定してラムストック１５に装着することができる。

　そして、ＮＣ装置２４は、ラムストック１５に装着されたアタッチメント１７の質量に応じて、流量調整弁３７の開度を調整し、各圧力室３３に供給される油圧を制御することで、各押しつぶし部材２３によるＯリング２２の押しつぶし量を調整し、その変形度合を調整してダンパ２１の固有振動数を調整することができる。

　アタッチメント１７が装着されたラムストック１５側の質量をＭ、ダンパ２１側の質量をｍとすると、両者の質量比μは、下記数式（１）により求めることができる。

　そして、アタッチメント１７が装着されたラムストック１５側（主振動系）のばね定数をＫとすると、固有振動数Ωｎは、下記数式（２）により求めることができる。

　一方、ダンパ２１及びＯリング２２側（動吸振器）のばね定数をｋとすると、固有振動数ωｎは、下記数式（３）により求めることができる。

　従って、主振動系と動吸振器との最適な振動数比は、下記数式（４）により求めることができる。

　即ち、ラムストック１５に装着されたアタッチメント１７の質量が変化すると、数式（２）のばね定数Ｋが変化するため、それに応じて数式（３）にあるＯリング２２のばね定数ｋを調整することで、上記数式（４）を成り立たせればよい。つまり、ＮＣ装置２４は、アタッチメント１７の質量変化に応じたＯリング２２の押しつぶし量のマップに基づいて制御すればよい。

　図５に示すように、Ｏリング２２の押しつぶし量が増加すると、Ｏリング２２のばね定数が増加するように変化することから、図６に示すように、Ｏリング２２の押しつぶし量が増加すると、ダンパ２１の固有振動数が増加するように変化する。そのため、ラムストック１５に装着されたアタッチメント１７の質量が変化すると、ばね定数Ｋが変化して固有振動数Ωｎが変化するため、それに応じて、Ｏリング２２の押しつぶし量を変動してばね定数ｋを調整し、ダンパ２１の固有振動数ωｎを調整することで、ラムストック１５側の振動が効率良く減衰されることとなる。

　従って、ＮＣ装置２４は、入力されたＮＣプログラムデータ（加工データ）に基づいて、アタッチメント１７の質量がわかるため、このアタッチメント１７の質量に応じて、流量調整弁３７の開度を調整し、各圧力室３３に所定の油圧を供給（または排出）することで、各押しつぶし部材２３が前進（または後退）してＯリング２２の押しつぶし量が変動することでその形状が変形し、Ｏリング２２のばね定数が変化してダンパ２１の固有振動数が調整される。

　そのため、従来のように、ラムストック１５にダンパ２１が装着されていない横中ぐりフライスにより加工を行うと、図７の実線に示すように、例えば、周波数Ａのときにコンプライアンス（ｍ／Ｎ）が大きくなり、大きな振動が発生する。アタッチメント１７が交換されて周波数Ｂに移行しても大きなコンプライアンスが発生することとなる。一方、実施例１のように、ラムストック１５にダンパ２１が装着された横中ぐりフライスにより加工を行うと、図７の点線に示すように、例えば、周波数Ａのときにコンプライアンスが小さくなり、アタッチメント１７が交換されて周波数Ｂに移行してもコンプライアンスが適正に低減されることとなる。

　このように実施例１の横中ぐりフライス及びその加工方法にあっては、ベッド１１上にコラムベース１２を水平方向に移動自在に支持し、コラムベース１２上にコラム１３を立設し、コラム１３の側面にサドル１４を鉛直方向に移動自在に支持し、サドル１４にラムストック１５を水平方向に移動自在に支持し、ラムストック１５に主軸１６を駆動回転可能に支持して構成し、ラムストック１５に振動減衰部としてダンパ２１を設け、ラムストック１５とダンパ２１との間に弾性体としてＯリング２２を設け、このＯリング２２を変形手段としての押しつぶし部材２３により変形可能とし、変形度合調整手段としてのＮＣ装置２４は、アタッチメント１７の質量に応じて押しつぶし部材２３によるＯリング２２の変形度合を調整可能としている。

　従って、ＮＣ装置２４は、アタッチメント１７を交換して質量が変化すると、このアタッチメント１７の質量に応じて、流量調整弁３７の開度を調整し、各圧力室３３に所定の油圧を供給（または排出）することで、各押しつぶし部材２３が移動してＯリング２２の押しつぶし量が変動することでその形状が変形し、Ｏリング２２のばね定数が変化してダンパ２１の固有振動数が調整される。そのため、ダンパ２１の固有振動数がラムストック１５の固有振動数と同調し、両者の共振現象によりラムストック１５の振動を減衰し、工具の振動を効果的に減衰することで加工精度を向上することができる。

　また、実施例１の横中ぐりフライスでは、弾性体としてＯリング２２を用い、このＯリング２２をダンパ２１に接触するように保持し、押しつぶし部材２３がＯリング２２を押しつぶすことで、ダンパ２１の固有振動数を調整可能としている。従って、簡単な構成でダンパ２１の固有振動数を容易に調整することができ、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

　図８は、本発明の実施例２に係る工作機械としての横中ぐりフライスにおける概略構成図である。なお、本実施例の工作機械における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図４を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

　実施例２の横中ぐりフライスにおいて、図１及び図８に示すように、ラムストック１５は、内部に振動減衰部としてリング形状をなすダンパ４１が支持されると共に、ラムストック１５とダンパ４１との間にこのダンパ４１に接触するように弾性体としてのＯリング４２が設けられている。また、ラムストック１５は、内部にこのＯリング４２を変形させる変形手段として、このＯリング４２を押しつぶして変形させるリング形状をなす押しつぶし部材４３が設けられている。そして、アタッチメント１７の質量に応じて押しつぶし部材４３によりＯリング４２の変形度合、つまり、押しつぶし量を調整する変形度合調整手段としてＮＣ装置が設けられている。この場合、押しつぶし部材４３によりＯリング４２を押しつぶして変形度合を調整することで、ダンパ４１の固有振動数を調整する。

　即ち、ラムストック１５にて、ハウジング３１におけるアタッチメント１７が装着された側の近傍に位置して、その内面に周方向に所定間隔をもって円筒形状をなす一対の取付リング５１が配置されており、この取付リング５１に隣接してダンパ４１が配置されており、このダンパ４１に隣接して押しつぶし部材４３が配置されている。この取付リング５１はハウジング３１に固定され、押しつぶし部材４３は、ハウジング３１の内面に付設されたレール５２によりラムストック１５の軸方向（長手方向）に沿って移動自在となっている。そして、取付リング５１とダンパ４１の間、このダンパ４１と押しつぶし部材４３の間に、Ｏリング４２が介装されている。

　また、ハウジング３１の内周面には、押しつぶし部材４３に対向して支持リング５３が固定されており、押しつぶし部材４３と支持リング５３との間には、互いに嵌合する枠体からなる伸縮部材５４が設けられており、内部に圧力室５５が区画され、ハウジング３１及び支持リング５３には、外部からこの圧力室５５に連通する連通孔５６が形成されている。そして、図示しない油圧源の連結された油圧配管の端部がこの各連通孔５６に連結されており、油圧配管に流量調整弁が装着されている。

　従って、流量調整弁の開度を調整すると、油圧源の油圧が油圧配管を通して連通孔５６から圧力室５５に供給され、伸縮部材が伸縮して押しつぶし部材４３が移動し、Ｏリング４２を押しつぶすことでその形状が変形し、このＯリング４２のばね定数が変化し、ダンパ４１の固有振動数を調整することができる。この場合、ＮＣ装置は、ラムストック１５に装着されたアタッチメント１７の質量に応じて、流量調整弁の開度を調整し、圧力室５５に供給される油圧を制御することで、押しつぶし部材４３によるＯリング４２の押しつぶし量を調整し、その変形度合を調整してダンパ４１の固有振動数を調整することができる。

　ラムストック１５に装着されたアタッチメント１７の質量が変化すると、ばね定数が変化して固有振動数が変化するため、それに応じて、Ｏリング４２の押しつぶし量を変動してばね定数を調整し、ダンパ４１の固有振動数ωｎを調整することで、ラムストック１５側の振動が効率良く減衰されることとなる。

　このように実施例２の横中ぐりフライス及びその加工方法にあっては、リング形状をなす取付リング５１とダンパ４１と押しつぶし部材４３を並設し、その間にＯリング４２を設け、このＯリング４２を押しつぶし部材４３により変形可能とし、ＮＣ装置がアタッチメント１７の質量に応じて押しつぶし部材４３によるＯリング４２の変形度合を調整可能としている。

　従って、ＮＣ装置は、アタッチメント１７を交換して質量が変化すると、このアタッチメント１７の質量に応じて、油圧により押しつぶし部材４３を移動してＯリング４２の押しつぶし量を変動させることでその形状が変形し、Ｏリング４２のばね定数が変化してダンパ４１の固有振動数が調整される。そのため、ダンパ４１の固有振動数がラムストック１５の固有振動数と同調し、両者の共振現象によりラムストック１５の振動を減衰し、工具の振動を効果的に減衰することで加工精度を向上することができる。

　また、実施例２の横中ぐりフライスでは、弾性体としてＯリング４２を用い、このＯリング４２をダンパ４１に接触するように保持し、押しつぶし部材４３がＯリング４２全体を押しつぶすことで変形させ、ダンパ４１の固有振動数を調整可能としている。従って、簡単な構成でダンパ４１の固有振動数を大きな領域で調整することができ、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

　図９は、本発明の実施例３に係る工作機械としての横中ぐりフライスにおける概略構成図、図１０は、実施例３の横中ぐりフライスにおける作動状態を表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

　実施例３の横中ぐりフライスにおいて、図９に示すように、ラムストック１５は、内部にダンパ２１が支持されると共に、ラムストック１５とダンパ２１との間にこのダンパ２１に接触するようにＯリング２２が設けられている。また、ラムストック１５は、内部にこのＯリング２２を押しつぶして変形させる押しつぶし部材２３が設けられている。そして、アタッチメント１７の移動位置に応じて押しつぶし部材２３によりＯリング２２の変形度合、つまり、押しつぶし量を調整するＮＣ装置２４が設けられている。この場合、押しつぶし部材２３によりＯリング２２を押しつぶして変形度合を調整することで、ダンパ２１の固有振動数を調整する。

　従って、流量調整弁３７を開放してその開度を調整すると、油圧源３５の油圧が油圧配管３６を通して各連通孔３４から各圧力室３３に供給され、各押しつぶし部材２３が前進してＯリング２２を押しつぶすことでその形状が変形し、このＯリング２２のばね定数が変化し、ダンパ２１の固有振動数を調整することができる。

　この場合、ＮＣ装置２４は、サドル１５に対するラムストック１５（アタッチメント１７）の突き出し量（移動位置）に応じて、流量調整弁３７の開度を調整し、各圧力室３３に供給される油圧を制御することで、各押しつぶし部材２３によるＯリング２２の押しつぶし量を調整し、その変形度合を調整してダンパ２１の固有振動数を調整することができる。なお、ＮＣ装置２４は、入力される加工データによりラムストック１５（アタッチメント１７）の突き出し量（移動位置）を把握することができる。

　即ち、図１０に示すように、ラムストック１５が前進することで、サドル１４に対する突き出し量が変化すると、サドル１４に対するラムストック１５の慣性モーメントが変化するため、それに応じて固有振動が変化する。このとき、押しつぶし部材２３によるＯリング２２の変形度合を変えてＯリング２２のばね定数ｋを調整すると、ダンパ２１の固有振動数が調整されるため、ラムストック１５側の振動が効率良く減衰される。ＮＣ装置２４は、ラムストック１５（アタッチメント１７）に移動位置に応じたＯリング２２の押しつぶし量のマップに基づいて制御すればよい。

　このように実施例３の横中ぐりフライス及びその加工方法にあっては、ラムストック１５に振動減衰部としてダンパ２１を設け、ラムストック１５とダンパ２１との間に弾性体としてＯリング２２を設け、このＯリング２２を変形手段としての押しつぶし部材２３により変形可能とし、変形度合調整手段としてのＮＣ装置２４は、アタッチメント１７の移動位置に応じて押しつぶし部材２３によるＯリング２２の変形度合を調整可能としている。

　従って、ＮＣ装置２４は、アタッチメント１７が装着されたラムストック１５の移動位置が変化すると、この移動位置に応じて、流量調整弁３７の開度を調整し、各圧力室３３に所定の油圧を供給（または排出）することで、各押しつぶし部材２３が移動してＯリング２２の押しつぶし量が変動することでその形状が変形し、Ｏリング２２のばね定数が変化してダンパ２１の固有振動数が調整される。そのため、ダンパ２１の固有振動数がラムストック１５の固有振動数と同調し、両者の共振現象によりラムストック１５の振動を減衰し、工具の振動を効果的に減衰することで加工精度を向上することができる。

　図１１は、本発明の実施例４に係る工作機械としての横中ぐりフライスにおける概略構成図、図１２は、周波数に対する振動の振幅を表すグラフである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

　実施例４の横中ぐりフライスにおいて、図１１に示すように、ラムストック１５は、内部にダンパ２１が支持されると共に、ラムストック１５とダンパ２１との間にこのダンパ２１に接触するようにＯリング２２が設けられている。また、ラムストック１５は、内部にこのＯリング２２を押しつぶして変形させる押しつぶし部材２３が設けられている。そして、アタッチメント１７の質量や移動位置に応じて押しつぶし部材２３によりＯリング２２の変形度合、つまり、押しつぶし量を調整するＮＣ装置２４が設けられている。この場合、押しつぶし部材２３によりＯリング２２を押しつぶして変形度合を調整することで、ダンパ２１の固有振動数を調整する。

　この場合、ラムストック１５には、振動検出手段としての加速度センサ６１が設けられ、この加速度センサ６１の検出結果が振動検出器６２に送られ、この振動検出器６２は、ラムストック１５の振動の振幅を算出して判定装置６３に送り、この判定装置６３は、この振動の振幅が良好な範囲内であるかどうかを判定する。ここで、ラムストック１５の振動の振幅が良好な範囲内でないと判定されたら、ＮＣ装置２４は、ラムストック１５の振動の振幅が良好な範囲内となるように流量調整弁３７の開度を調整し、各圧力室３３に供給される油圧を制御することで、各押しつぶし部材２３によるＯリング２２の押しつぶし量を調整し、その変形度合を調整してダンパ２１の固有振動数を調整する。

　従って、振動検出器６２は、加速度センサ６１の検出結果に基づいてラムストック１５の振動の振幅を算出し、判定装置６３は、この振動の振幅が良好な範囲内であるかどうかを判定し、ＮＣ装置２４に送信しており、このＮＣ装置２４は、ラムストック１５の振動の振幅が良好な範囲内でないと判定されたら、油圧により押しつぶし部材２３を移動してＯリング２２の押しつぶし量を変動させることでその形状を変形させ、Ｏリング２２はばね定数が変化してダンパ２１の固有振動数が調整される。そのため、ダンパ２１の固有振動数がラムストック１５の固有振動数と同調し、両者の共振現象によりラムストック１５の振動を減衰し、工具の振動を効果的に減衰することで加工精度を向上することができる。

　そのため、実施例４のように、ラムストック１５にダンパ２１が装着された横中ぐりフライスにより加工を行うと、図１２に示すように、例えば、周波数Ａのときに振動の振幅が減衰された状態から、アタッチメント１７が交換されたり、ラムストック１５が移動して周波数Ｂに移行しても振動の振幅が適正に減衰されることとなる。

　このように実施例４の横中ぐりフライス及びその加工方法にあっては、ラムストック１５に振動検出手段としての加速度センサ６１を設け、ＮＣ装置２４は、ラムストック１５の振動の振幅が良好な範囲内となるように押しつぶし部材２３によるＯリング２２の押しつぶし量を調整し、その変形度合を調整可能としている。

　従って、横中ぐりフライスによる下降中に、ラムストック１５に振動が発生した場合、ＮＣ装置２４は、流量調整弁３７の開度を調整し、各圧力室３３に所定の油圧を供給（または排出）することで、各押しつぶし部材２３が移動してＯリング２２の押しつぶし量が変動することでその形状が変形し、Ｏリング２２のばね定数が変化してダンパ２１の固有振動数が調整される。そのため、ダンパ２１の固有振動数がラムストック１５の固有振動数と同調し、両者の共振現象によりラムストック１５の振動を減衰し、工具の振動を効果的に減衰することで加工精度を向上することができる。

　なお、上述した各実施例では、弾性体としてＯリング２２，４２を適用したが、ゴムに限らず、変形させることでばね定数が変わるものであればよい。例えば、シリコーンを主原料とする非常に柔らかいゲル状素材（アルファゲル－商標）などを用いてもよい。

　本発明に係る工作機械及び加工方法は、装置の小型化及び省スペース化を可能とするものであり、いずれの工作機械にも適用することができる。

Claims

　工作機械本体と、該工作機械本体に対して移動自在に支持される移動体と、該移動体に駆動回転可能に支持される主軸と、前記移動体の先端部に着脱可能なアタッチメントとを有する工作機械であって、
　前記移動体に設けられる振動減衰部と、
　前記移動体と前記振動減衰部との間に設けられる弾性体と、
　該弾性体を変形させる変形手段と、
　前記アタッチメントの質量または移動位置に応じて前記変形手段により前記弾性体の変形度合を調整する変形度合調整手段と、
　を備えることを特徴とする工作機械。
　前記工作機械本体に対して鉛直方向に沿って鉛直移動体が移動自在に支持され、該鉛直移動体に水平方向に沿って水平移動体が移動自在に支持され、前記水平移動体の先端部に前記アタッチメントが着脱可能であり、前記変形度合調整手段は、前記アタッチメントの質量または前記水平移動体による前記アタッチメントの移動位置に応じて前記変形手段により前記弾性体の変形度合を調整することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
　前記水平移動体の内部に前記弾性体を介して前記振動減衰部としてリング形状をなすダンパが支持されると共に、前記水平移動体の内部に前記変形手段として前記弾性体を押しつぶして変形させる押しつぶし部材が設けられ、前記変形度合調整手段は、前記押しつぶし部材により前記弾性体を押しつぶして変形度合を調整することで、前記ダンパの固有振動数を調整することを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
　前記弾性体は、前記ダンパに接触するように保持されたＯリングであり、前記押しつぶし部材は前記Ｏリングを押しつぶすことで、前記ダンパの固有振動数を調整することを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
　前記移動体の振動を検出する振動検出手段が設けられ、前記変形度合調整手段は、前記振動検出手段の検出結果に応じて前記変形手段により前記弾性体の変形度合を調整することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
　工作機械本体と、該工作機械本体に対して移動自在に支持される移動体と、該移動体に駆動回転可能に支持される主軸と、前記移動体の先端部に着脱可能なアタッチメントとを有する工作機械において、
　前記移動体と振動減衰部との間に弾性体を設け、該弾性体を変形手段により変形可能とし、前記アタッチメントの質量または前記アタッチメントの移動位置に応じて前記変形手段により前記弾性体の変形度合を調整しながら、前記アタッチメントに装着された工具により加工を行うことを特徴とする加工方法。