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JP6233580B2 - Support tool for machining tools - Google Patents
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Description

本発明は、加工工具のサポート具に関するものである。   The present invention relates to a support tool for a processing tool.

金型等の製作において、幅が狭い(例えば幅2mm以下)深溝等を加工する際、従来から、加工工具による切削加工ではなく、放電加工が用いられている。切削加工が用いられない理由について説明すると、深溝の加工には、L/D(加工工具の突き出し量と直径の比)が高い(以下、「高L/D」と称す)加工工具が必要となる。そして、この高L/Dの加工工具を用いた場合に、工具の折損・たわみや加工振動が発生し、加工精度が損なわれてしまうためである。なお、ここでの高L/Dとは、L/D>30である。工具の折損・たわみは、工具の軸方向と直交する方向に発生する切削抵抗に、加工工具の剛性が負けることで発生する。又、加工振動は、加工工具が回転工具の場合、切刃がワークから周期的に離れる断続切断となり、その上で、前述のたわみとたわみ戻りとが繰り返されることで、切刃がワークに対して、大きく離れることと食い込むこととが不規則に繰り返され、びびり現象として発生する。一方、びびり現象を抑制する発明として、エンドミル等の回転する加工工具をサポートする装置が開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。   In manufacturing a mold or the like, when machining a deep groove or the like having a narrow width (for example, a width of 2 mm or less), conventionally, electric discharge machining is used instead of cutting with a machining tool. The reason why the cutting process is not used will be explained. A machining tool with a high L / D (ratio between the protruding amount of the machining tool and the diameter) (hereinafter referred to as “high L / D”) is required for machining the deep groove. Become. This is because when this high L / D processing tool is used, tool breakage / deflection or processing vibration occurs, and processing accuracy is impaired. Here, the high L / D is L / D> 30. The tool breakage / deflection occurs when the rigidity of the machining tool loses the cutting resistance generated in the direction orthogonal to the axial direction of the tool. In addition, when the machining tool is a rotary tool, the machining vibration is intermittent cutting in which the cutting blade is periodically separated from the workpiece, and then the above-described deflection and deflection return are repeated, so that the cutting blade moves against the workpiece. Thus, a large separation and a bite are repeated irregularly and occur as a chatter phenomenon. On the other hand, as an invention for suppressing the chatter phenomenon, an apparatus for supporting a rotating processing tool such as an end mill is disclosed (for example, see Patent Documents 1 and 2).

特開平8−257823号公報JP-A-8-257823 特開2003−136324号公報JP 2003-136324 A

しかしながら、上述した放電加工は、専用の放電加工機の操作に訓練が必要であり、又、専用設備へのワークの移動、電極製作等の段取り、実加工に時間を要し、コストも高額であった。
一方、高L/Dの加工工具を用いて、幅の小さい深溝等を高精度で加工するためには、加工工具のたわみの抑制、加工振動の抑制が必要になる。しかしながら、従来のサポート装置は、加工工具のびびり現象を抑制するものの、工具の折損・たわみを抑制するものではない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工工具による切削加工の精度を高めることにある。
However, the above-mentioned electric discharge machining requires training in the operation of a dedicated electric discharge machine, and it takes time to move the workpiece to the dedicated equipment, prepare the electrodes, etc., and perform actual machining, and the cost is high. there were.
On the other hand, in order to machine a deep groove having a small width with high accuracy using a high L / D machining tool, it is necessary to suppress the deflection of the machining tool and the machining vibration. However, although the conventional support device suppresses the chatter phenomenon of the machining tool, it does not suppress breakage / deflection of the tool.
This invention is made | formed in view of the said subject, The place made into the objective is to raise the precision of the cutting process by a processing tool.

(発明の態様)
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。そのため、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
(Aspect of the Invention)
The following aspects of the present invention exemplify the configuration of the present invention, and will be described separately for easy understanding of various configurations of the present invention. Each section does not limit the technical scope of the present invention. Therefore, while considering the best mode for carrying out the invention, some of the constituent elements in each section are replaced, deleted, or further added with other constituent elements. It can be included in the range.

(1)工作機械の加工ヘッドの主軸に保持される加工工具のサポート具であって、前記加工ヘッドに固定されるベース部と、前記加工工具の先端近傍の外周の一部に接触する、少なくとも1つのサポート部とを含み、前記サポート部は、前記ベース部から前記加工工具の先端近傍まで延び、前記加工工具によりワークを加工する際に、少なくとも前記加工工具のたわむ方向に配置された、加工工具の進行方向における幅が前記加工工具の前記ワークとの接触部位の幅以下である、バックアップ部材を含み、前記ベース部は、前記加工ヘッドの主軸に前記加工工具を固定している固定器具を内周に通す態様で、前記加工ヘッドに固定される環状部を含み、前記バックアップ部材は、少なくとも、前記加工工具によりワークを加工する際の前記加工工具の進行方向後方側に、前記加工工具の進行方向と平行に、前記固定器具を避ける態様で、前記ベース部から前記加工工具の先端近傍まで延びる、延在方向の断面が矩形の板状部材を含み、該板状部材は、前記ベース部から延びる第1の板状部材と、該第1の板状部材の先端から前記加工工具の先端近傍まで延びる第2の板状部材とを含み、前記第1の板状部材は前記ベース部に対して取り外し可能に固定され、前記第2の板状部材は前記第1の板状部材に対して取り外し可能に固定されている加工工具のサポート具(請求項1)。 (1) A support tool for a machining tool held on a spindle of a machining head of a machine tool, which is in contact with a base portion fixed to the machining head and a part of an outer periphery near the tip of the machining tool, One support portion, and the support portion extends from the base portion to the vicinity of the tip of the processing tool, and is disposed at least in the direction in which the processing tool bends when the workpiece is processed by the processing tool. width in the traveling direction of the tool is less than the width of the contact portion between the workpiece of the machining tool, it saw including a backup member, wherein the base unit includes retainer that secures the machining tool to the spindle of the machining head Including an annular portion fixed to the machining head, and the backup member at least when the workpiece is machined by the machining tool. A plate-like member having a rectangular cross section extending in the extending direction extending from the base portion to the vicinity of the tip of the processing tool in a manner avoiding the fixing tool in parallel with the traveling direction of the processing tool on the rear side in the traveling direction of the tool The plate-like member includes a first plate-like member extending from the base portion, and a second plate-like member extending from the tip of the first plate-like member to the vicinity of the tip of the processing tool, The first plate member is detachably fixed to the base portion, and the second plate member is detachably fixed to the first plate member. (Claim 1).

(2)上記(1)項において、前記サポート部を2つ含み、該2つのサポート部は、前記バックアップ部材の各々が、前記環状部に取り付けられて前記ベース部から延び、前記加工工具によりワークを加工する際に前記加工工具のたわむ方向及びたわむ方向と対向する方向に配置される加工工具のサポート具(請求項2)。 (2) In the above item (1), the support unit includes two support units, and each of the backup members is attached to the annular unit and extends from the base unit. A machining tool support tool disposed in a direction in which the machining tool bends and a direction opposite to the deflection direction when machining the workpiece (Claim 2).

(3)工作機械の加工ヘッドの主軸に保持される加工工具をサポートするために、前記加工ヘッドに固定されるベース部と、前記加工工具の先端近傍の外周の一部に接触する、少なくとも1つのサポート部とを含む、サポート具を用いる加工工具のサポート方法であって、前記サポート部は、前記ベース部から前記加工工具の先端近傍まで延び、加工工具の進行方向における幅が前記加工工具の前記ワークとの接触部位の幅以下である、バックアップ部材を含み、前記加工工具によりワークを加工する際に、少なくとも前記加工工具のたわむ方向から、前記バックアップ部材を前記加工工具に接触させる加工工具のサポート方法。 (3) In order to support a machining tool held by the spindle of the machining head of the machine tool, at least one that contacts a base portion fixed to the machining head and a part of the outer periphery in the vicinity of the tip of the machining tool. A support tool for a machining tool using a support tool, wherein the support part extends from the base part to the vicinity of a tip of the machining tool, and a width in a traveling direction of the machining tool is equal to that of the machining tool. A machining tool that includes a backup member that is equal to or less than the width of a contact portion with the workpiece, and that causes the backup member to contact the machining tool at least from the direction of bending of the machining tool when machining the workpiece with the machining tool. Support method.

本発明はこのように構成したので、加工工具による切削加工の精度を高めることが可能となる。   Since this invention was comprised in this way, it becomes possible to raise the precision of the cutting process by a processing tool.

本発明の実施の形態に係る加工工具のサポート具の構成を示す概略図であり、(a)は正面図、(b)は底面図である。It is the schematic which shows the structure of the support tool of the processing tool which concerns on embodiment of this invention, (a) is a front view, (b) is a bottom view. 高L/Dの加工工具を用いて幅が狭い深溝を加工する様子を示す概略図である。It is the schematic which shows a mode that a deep groove with a narrow width | variety is processed using the processing tool of high L / D. 図1に示した加工工具のサポート具を、4軸加工機の加工工具に用いた例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example which used the support tool of the processing tool shown in FIG. 1 for the processing tool of a 4-axis processing machine. 片持ち梁のモデル図であり、(a)は加工工具のモデル図、(b)はサポート部と加工工具とのモデル図である。It is a model figure of a cantilever, (a) is a model figure of a processing tool, (b) is a model figure of a support part and a processing tool. サポート部の概略的な断面図である。It is a schematic sectional drawing of a support part. 加工工具の回転力を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the rotational force of a processing tool. 加工工具の回転による切削抵抗を考慮する場合の、サポート部の配置を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating arrangement | positioning of a support part in the case of considering the cutting resistance by rotation of a processing tool. 図1と異なる形態の、加工工具のサポート具の構成を示す概略図であり、(a)は、環状部のみを(b)のA−A´断面で示した正面図、(b)は底面図である。It is the schematic which shows the structure of the support tool of a processing tool of the form different from FIG. 1, (a) is the front view which showed only the annular part in the AA 'cross section of (b), (b) is a bottom face. FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。
図1は、本発明の実施の形態に係る加工工具のサポート具10を概略的に示している。図示のように、加工工具のサポート具10は、図中左右両側から加工工具24に接触する2つのサポート部12と、サポート部12を加工ヘッド26に固定するベース部18とを含んでいる。なお、図1の加工工具24は、図2に示すような幅が狭い深溝等を加工する際に用いられる、高L/Dの加工工具であり、ホルダ30a及びチャック30bからなる固定器具30により、加工ヘッド26の回転主軸28に固定されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, detailed description of the same or corresponding parts as those of the prior art will be omitted.
FIG. 1 schematically shows a processing tool support 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the support tool 10 of the processing tool includes two support portions 12 that come into contact with the processing tool 24 from both the left and right sides in the drawing, and a base portion 18 that fixes the support portion 12 to the processing head 26. The processing tool 24 in FIG. 1 is a high L / D processing tool used when processing a deep groove having a narrow width as shown in FIG. 2, and is fixed by a fixing device 30 including a holder 30 a and a chuck 30 b. The main spindle 28 of the machining head 26 is fixed.

サポート具10のベース部18は、図1の例では、環状部締付ボルト32により加工ヘッド26に固定される環状部20と、サポート部12の各々を環状部20に固定している2つの固定部22とを含んでいる。環状部20は半割りの環状部材であり、外周の対向位置にある2つの環状部締付ボルト32の締め付けにより、加工ヘッド26の外周部に環状部20の外壁20aの内周面が圧接されることで、加工ヘッド26に固定されている。又、環状部20の内周の空間部には、加工工具24、固定器具30、回転主軸28が配置されている。又、固定部22は、環状部20の外壁20aから、内周方向へ突出した底部20bの底面に、溶接等で固定された、ブロック状のブラケットである。   In the example of FIG. 1, the base portion 18 of the support tool 10 includes an annular portion 20 that is fixed to the machining head 26 by the annular portion tightening bolt 32, and two pieces that fix each of the support portions 12 to the annular portion 20. The fixing part 22 is included. The annular portion 20 is a half-shaped annular member, and the inner peripheral surface of the outer wall 20a of the annular portion 20 is pressed against the outer peripheral portion of the processing head 26 by tightening the two annular portion tightening bolts 32 located at opposite positions on the outer periphery. As a result, it is fixed to the machining head 26. Further, a processing tool 24, a fixing tool 30, and a rotation main shaft 28 are disposed in the inner circumferential space of the annular portion 20. The fixing portion 22 is a block-like bracket fixed by welding or the like to the bottom surface of the bottom portion 20b protruding in the inner circumferential direction from the outer wall 20a of the annular portion 20.

2つのサポート部12の各々は、バックアップ部材14を含んでおり、図1の例では、バックアップ部材14が、第1の板状部材16aと第2の板状部材16bとを含む、板状部材16で構成されている。第1の板状部材16aは、サポート部固定ボルト34により固定部22に固定されており、又、第2の板状部材16bは、中間ボルト36により第1の板状部材16aに固定されている。すなわち、第1の板状部材16aと第2の板状部材16bとは、加工工具24の変更等の必要に応じて、取り替え可能となっている。又、板状部材16は、図1(a)で確認できるように、固定器具30を避けて、ベース部18の環状部20に固定された固定部22から、加工工具24の先端近傍に達するように、加工工具24の軸心に向かって傾斜した形状を有している。又、第2の板状部材16bは、厚み(図1(b)における上下方向の厚み)が、加工工具24の直径D(図2参照)以下(加工工具24の直径Dが先端側に向けて縮小するような場合には、最細部の直径以下)に形成されている。一方、第1の板状部材16aは、第2の板状部材16bのような厚みの制約は無く、第2の板状部材16bを確実に保持するための、必要十分な厚みを有している。   Each of the two support portions 12 includes a backup member 14, and in the example of FIG. 1, the backup member 14 includes a first plate member 16a and a second plate member 16b. 16. The first plate member 16a is fixed to the fixing portion 22 by a support portion fixing bolt 34, and the second plate member 16b is fixed to the first plate member 16a by an intermediate bolt 36. Yes. In other words, the first plate-like member 16a and the second plate-like member 16b can be replaced as necessary for changing the processing tool 24 or the like. Further, as can be confirmed in FIG. 1A, the plate-like member 16 reaches the vicinity of the tip of the processing tool 24 from the fixing portion 22 fixed to the annular portion 20 of the base portion 18, avoiding the fixing tool 30. Thus, it has the shape inclined toward the axial center of the processing tool 24. Further, the thickness of the second plate-like member 16b (the thickness in the vertical direction in FIG. 1B) is equal to or less than the diameter D (see FIG. 2) of the processing tool 24 (the diameter D of the processing tool 24 faces the tip side). In such a case, the diameter is smaller than the smallest diameter. On the other hand, the first plate-like member 16a is not limited in thickness as the second plate-like member 16b, and has a necessary and sufficient thickness for reliably holding the second plate-like member 16b. Yes.

又、サポート部12は、板状部材16の第2の板状部材16bが、加工工具24の先端近傍の外周の一部に接触するものである。第2の板状部材16bの加工工具24に対する接触面の形状は、加工工具24の外周面に倣った形状とし、例えば、加工工具24の直径Dが先端側に向けて縮小するようにテーパがつけられている場合は、テーパに沿って傾斜した曲面となる。又、第2の板状部材16bの各々が、加工工具24に接触する範囲は、加工工具24が受ける切削抵抗等を考慮して、適切な範囲を設定できる。例えば、周方向の接触範囲は、加工工具24の外周の半分程度としてもよく、この場合は、2つの第2の板状部材16bが、加工工具24の外周の略全周にわたって接触することとなる。又、第2の板状部材16bは、例えば、DLCコートが施された超鋼合金製であり、加工工具24への接触部位には、潤滑油が用いられる。   Further, the support portion 12 is such that the second plate-like member 16 b of the plate-like member 16 contacts a part of the outer periphery near the tip of the processing tool 24. The shape of the contact surface of the second plate member 16b with respect to the processing tool 24 is a shape that follows the outer peripheral surface of the processing tool 24. For example, the taper is tapered so that the diameter D of the processing tool 24 decreases toward the tip side. When attached, the curved surface is inclined along the taper. In addition, the range in which each of the second plate-like members 16b is in contact with the processing tool 24 can be set to an appropriate range in consideration of the cutting resistance received by the processing tool 24 and the like. For example, the contact range in the circumferential direction may be about half of the outer periphery of the processing tool 24. In this case, the two second plate-like members 16b are in contact with each other over substantially the entire outer periphery of the processing tool 24. Become. The second plate-like member 16b is made of, for example, a super steel alloy to which a DLC coat is applied. Lubricating oil is used for a contact portion with the processing tool 24.

又、サポート部12の板状部材16は、加工工具24によりワークを加工する際に、少なくとも加工工具24のたわむ方向に配置されるものである。図1の例では、ワークを加工する際の、加工工具24の進行方向後方側と前方側とに、加工工具24の進行方向と平行な配置になるように、2つのサポート部12が図中左右方向に配置されている。よって、本例は、加工の際に図中左方向又は右方向に加工工具24がたわむ場合の、サポート部12の配置例を示している。より詳しくは、図2に示すように、ワーク40に加工工具24の直径Dよりも僅かに大きい幅の深溝を形成する際に、加工工具24を紙面手前方向と奥方向とに往復移動させて、図中下方向に徐々に深く(段階的に)溝を加工する。そして、加工工具24は、紙面手前方向へ移動する加工の際に、紙面奥方向へたわむ傾向にあり、又、紙面奥方向へ移動する加工の際に、紙面手前方向へたわむ傾向にある。このため、図2の深溝を加工する場合には、図1に示す2つのサポート部12が、図2の紙面手前方向と奥方向とに配置されるようにして、サポート具10が加工ヘッド26に設置される。又、図3の例のように、サポート具10のサポート部12は、加工工具24がたわむ方向に応じて、1つのみの構成であってもよい。そして、4軸加工機の加工工具24により、ワーク40にインロー部等を加工する場合は、図3に示すように、加工工具24がワーク40に接触する方向と反対の方向に、サポート部12の第2の板状部材16bが配置されるように、サポート具10が設置される。   Further, the plate-like member 16 of the support portion 12 is disposed at least in the direction in which the machining tool 24 bends when the workpiece is machined by the machining tool 24. In the example of FIG. 1, the two support portions 12 are illustrated in the drawing so that the processing tool 24 is arranged in parallel with the traveling direction of the processing tool 24 on the rear side and the front side of the processing tool 24 when processing the workpiece. It is arranged in the left-right direction. Therefore, this example shows an arrangement example of the support portion 12 when the machining tool 24 bends in the left direction or the right direction in the drawing at the time of machining. More specifically, as shown in FIG. 2, when forming a deep groove having a width slightly larger than the diameter D of the processing tool 24 on the workpiece 40, the processing tool 24 is reciprocated in the front and back directions on the paper surface. In the figure, the groove is gradually deepened (stepwise) in the downward direction. The processing tool 24 tends to bend in the back direction of the paper surface during the process of moving in the front direction of the paper surface, and tends to bend in the front direction of the paper surface in the process of moving in the back direction of the paper surface. For this reason, when processing the deep groove of FIG. 2, the support tool 10 is disposed on the processing head 26 so that the two support portions 12 shown in FIG. Installed. Further, as in the example of FIG. 3, the support unit 12 of the support tool 10 may have only one configuration according to the direction in which the processing tool 24 bends. And when processing the spigot part etc. to the workpiece | work 40 with the processing tool 24 of a 4-axis processing machine, as shown in FIG. 3, the support part 12 is the direction opposite to the direction in which the processing tool 24 contacts the workpiece | work 40. The support tool 10 is installed such that the second plate-like member 16b is disposed.

次に、本発明の実施の形態に係る加工工具のサポート具10により、加工工具24を適切にサポートするための条件について、加工工具24が回転工具であり、説明の便宜上、サポート具10のサポート部12が1つである場合を例にして説明する。
まず、加工工具24を保持する工作機械の、送り速度をF(mm/min)、ピックフィードをp(mm)、切込み量をt(mm)、1刃あたりの送り量をf(mm/刃)、回転速度をS(rpm)とすると、〔数1〕のような関係になる。
又、切削加工能率kは、〔数2〕のように示される。
又、切削抵抗Pは、比切削抵抗をKcとすると、〔数3〕のように示される。
Next, the processing tool 24 is a rotary tool with respect to conditions for appropriately supporting the processing tool 24 by the processing tool support tool 10 according to the embodiment of the present invention. A case where there is one unit 12 will be described as an example.
First, the feed rate of the machine tool holding the machining tool 24 is F (mm / min), the pick feed is p (mm), the cutting amount is t (mm), and the feed amount per blade is f (mm / blade). ), Assuming that the rotation speed is S (rpm), the relationship is as shown in [Equation 1].
Further, the cutting efficiency k is expressed as [Equation 2].
Further, the cutting resistance P is expressed as [Equation 3] where the specific cutting resistance is Kc.

続いて、図4は片持ち梁のモデル図であり、図4(a)が加工工具24単体のモデル図、図4(b)がサポート具10のサポート部12と加工工具24とのモデル図である。図4(a)において、加工工具24の突き出し量をL、縦弾性係数(ヤング率)をEr、断面2次モーメントをIr、曲げモーメントをMrとすると、たわみδrは、〔数4〕のように示される。
そして、x=L(点B)におけるたわみδrは、〔数5〕のようになる。
4 is a model diagram of a cantilever beam, FIG. 4A is a model diagram of the processing tool 24 alone, and FIG. 4B is a model diagram of the support portion 12 of the support tool 10 and the processing tool 24. It is. In FIG. 4A, assuming that the protruding amount of the processing tool 24 is L, the longitudinal elastic modulus (Young's modulus) is Er, the secondary moment of inertia is Ir, and the bending moment is Mr, the deflection δr is given by [Equation 4]. Shown in
The deflection δr at x = L (point B) is as shown in [Formula 5].

又、図4(b)において、点Aから、サポート部12の板状部材16が加工工具24に接する点Bまでの距離をaとし、点Bの反力をWとすると、点Cでのつり合いより、
となり、変形すると、〔数7〕のようになる。
又、サポート部12の板状部材16の縦弾性係数(ヤング率)をEh、断面2次モーメントをIh、曲げモーメントをMhとすると、たわみδhは、〔数8〕のように示される。
そして、点Bにおける板状部材16のたわみδbは、〔数9〕のようになる。
ここで、板状部材16が弾性体で、点Bにおけるたわみが発生しないためには、δb≒0となればよいことから、例えば、δb=0.000001とすると、〔数9〕から〔数10〕のようになる。
In FIG. 4B, when the distance from the point A to the point B where the plate-like member 16 of the support portion 12 contacts the processing tool 24 is a and the reaction force at the point B is W, the point C From the balance
Then, when transformed, it becomes [Formula 7].
Further, when the longitudinal elastic modulus (Young's modulus) of the plate-like member 16 of the support portion 12 is Eh, the cross-sectional secondary moment is Ih, and the bending moment is Mh, the deflection δh is expressed as [Equation 8].
The deflection δb of the plate-like member 16 at the point B is as shown in [Equation 9].
Here, in order that the plate-like member 16 is an elastic body and the deflection at the point B does not occur, it is sufficient that δb≈0. For example, when δb = 0.0001, 10].

一方、図5は、サポート部12の板状部材16の概略的な断面図を示しており、断面2次モーメントの関係から、
となる。そして、加工工具24の直径以下に形成される、板状部材16の厚みbが、加工工具24の直径と等しいと仮定すると、加工工具24のサポートに必要なhの大きさは、〔数10〕と〔数11〕とから、〔数12〕のようになる。
On the other hand, FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of the plate-like member 16 of the support portion 12. From the relationship of the cross-sectional secondary moment,
It becomes. Assuming that the thickness b of the plate-like member 16 formed below the diameter of the processing tool 24 is equal to the diameter of the processing tool 24, the size of h required for supporting the processing tool 24 is expressed by ] And [Equation 11] to [Equation 12].

他方、図4(a)におけるxでのたわみδrxは、
となり、図4(b)における点Bでの加工工具24のたわみは、〔数14〕のように示される。
従って、〔数14〕の加工工具24のたわみを考慮して、加工工具24にサポート部12を接触させることが好ましい。
On the other hand, the deflection δrx at x in FIG.
Thus, the deflection of the machining tool 24 at point B in FIG. 4B is expressed as [Equation 14].
Accordingly, it is preferable to bring the support portion 12 into contact with the machining tool 24 in consideration of the deflection of the machining tool 24 of [Equation 14].

続いて、回転工具である加工工具24の回転力について考慮する。図6において、加工工具24の半径をr、角速度をω、比重量をγとすると、円周部hsの部分における遠心力Qは、〔数15〕のように示される。
そして、hsの部分の円周方向の垂直応力をσとして、y軸方向について考えると、垂直応力σは、x軸から角度θ傾斜した微小角dθの応力を合計した応力とつり合うため、〔数15〕から、
となる。このため、円周速度をv(mm/s)とすると、
となる。
ここで、円周速度v(mm/s)と回転速度S(rpm)との関係は、〔数18〕のようになる。
Next, the rotational force of the processing tool 24 that is a rotary tool is considered. In FIG. 6, when the radius of the processing tool 24 is r, the angular velocity is ω, and the specific weight is γ, the centrifugal force Q in the circumferential portion hs is expressed as [Equation 15].
Then, if the vertical stress in the circumferential direction of the portion hs is σ, and the y-axis direction is considered, the vertical stress σ is balanced with the total stress of the small angle dθ inclined by the angle θ from the x-axis. 15]
It becomes. For this reason, when the circumferential speed is v (mm / s),
It becomes.
Here, the relationship between the circumferential speed v (mm / s) and the rotational speed S (rpm) is expressed by [Equation 18].

以上により、加工工具24の回転による切削抵抗Prは、比切削抵抗をKrとすると、
となる。このため、サポート具10を工作機械の加工ヘッド26に設置する場合は、図7に示すPとPrとの関係から、〔数3〕、〔数5〕、〔数6〕、〔数7〕の切削抵抗を、下記のP´に置き換えればよい。
更に、図7に示すように、切削抵抗P´をサポート部12により受けるために、サポート部12の第2の板状部材16bを、
で求められる角度ηだけ、図中右方向の加工方向に対して傾けて、加工工具24に接触させればよい。なお、このように加工方向に対して傾けて接触させる形態は、図2に示すような、加工工具24の直径Dよりも僅かに大きい幅の深溝を加工する場合ではなく、図3に示すような、幅が極端に制限されない加工を施す際に適用するものとする。
From the above, the cutting resistance Pr due to the rotation of the processing tool 24 is expressed as follows.
It becomes. For this reason, when installing the support tool 10 in the processing head 26 of the machine tool, from the relationship between P and Pr shown in FIG. 7, [Equation 3], [Equation 5], [Equation 6], [Equation 7]. The cutting resistance may be replaced with the following P ′.
Further, as shown in FIG. 7, in order to receive the cutting resistance P ′ by the support portion 12, the second plate-like member 16 b of the support portion 12 is
It is only necessary to incline the machining tool 24 by the angle η obtained in the above incline with respect to the machining direction in the right direction in the figure. In addition, the form which inclines and contacts with respect to a process direction in this way is not a case where the deep groove of a width | variety slightly larger than the diameter D of the processing tool 24 as shown in FIG. 2 is processed, as shown in FIG. In addition, it shall be applied when processing the width is not extremely limited.

次に、図8は、本発明の実施の形態に係る図1とは異なる形態の、加工工具のサポート具10´を示している。図8のサポート具10´は、図1のサポート具10と比較すると、ベース部18の環状部20´のみが異なっており、他の部位は図1のサポート具10と同様の構成である。このため、図8については、ベース部18の環状部20´のみの説明を行い、他の部位の説明は省略する。
図8におけるベース部18の環状部20´は、一体の円環状をなしており、環状部固定ボルト38により、図8(a)の下側から、加工ヘッド26に固定されている。又、図1の環状部20と同様に、環状部20´の内周の空間部には、加工工具24、固定器具30、回転主軸28が配置されており、サポート部12を固定するための固定部22が、環状部20´の底部20bの底面に、溶接等で固定されている。
Next, FIG. 8 shows a processing tool support 10 ′ in a form different from FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. 8 is different from the support tool 10 in FIG. 1 only in the annular portion 20 ′ of the base portion 18, and the other parts have the same configuration as the support tool 10 in FIG. For this reason, about FIG. 8, only the cyclic | annular part 20 'of the base part 18 is demonstrated, and description of another site | part is abbreviate | omitted.
An annular portion 20 ′ of the base portion 18 in FIG. 8 has an integral annular shape, and is fixed to the machining head 26 from the lower side of FIG. 8A by an annular portion fixing bolt 38. Further, like the annular portion 20 in FIG. 1, a processing tool 24, a fixing device 30, and a rotation main shaft 28 are disposed in the inner circumferential space portion of the annular portion 20 ′ for fixing the support portion 12. The fixing portion 22 is fixed to the bottom surface of the bottom portion 20b of the annular portion 20 ′ by welding or the like.

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係る加工工具のサポート具10、10´は、図1、図8に示すように、加工ヘッド26の回転主軸28に保持されている加工工具24に対して、2つのサポート部12が、加工工具24の先端近傍の外周の一部に接触することで、加工工具24をサポートするものである。サポート部12は、加工ヘッド26に固定されるベース部18から、加工工具24の先端近傍まで延びる、バックアップ部材14を有している。このバックアップ部材14は、加工工具24によりワーク40(図2、図3参照)を加工する際の、少なくとも加工工具24のたわむ方向に配置され、加工工具24に接触する。これにより、特に高L/Dの加工工具24を用いる際に発生するたわみの要因である、加工工具24の軸方向と直交する方向に発生する切削抵抗を、バックアップ部材14で受け、加工工具24のたわみや折損を抑制することができる。更に、加工工具24のたわみの抑制とに、回転工具である加工工具24の切刃がワーク40から不規則に離れることが抑制されるため、切削加工の加工精度を高めることができる。
Now, according to the embodiment of the present invention configured as described above, the following operational effects can be obtained. That is, the processing tool support 10, 10 ′ according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 8, with respect to the processing tool 24 held on the rotary spindle 28 of the processing head 26. The two support portions 12 support the machining tool 24 by contacting a part of the outer periphery near the tip of the machining tool 24. The support portion 12 has a backup member 14 that extends from the base portion 18 fixed to the machining head 26 to the vicinity of the tip of the machining tool 24. The backup member 14 is disposed at least in the direction in which the processing tool 24 bends when the workpiece 40 (see FIGS. 2 and 3) is processed by the processing tool 24, and contacts the processing tool 24. As a result, the cutting force generated in the direction orthogonal to the axial direction of the processing tool 24, which is a cause of deflection generated particularly when using the high L / D processing tool 24, is received by the backup member 14. Deflection and breakage can be suppressed. Furthermore, the deflection of the suppression and co-processing tool 24, the cutting edge of the machining tool 24 is a rotary tool because it is suppressed away irregularly from the workpiece 40, it is possible to increase the cutting precision.

更に、本発明の実施の形態に係る加工工具のサポート具10、10´は、サポート部12のバックアップ部材14の、加工工具24の軸方向と直交する方向(図1(b)、図8(b)の上下方向)の厚みが、加工工具24の接触部位の幅以下となっている。すなわち、バックアップ部材14の当該方向の厚みは、少なくとも加工工具24の直径D以下である。このため、図2に示すように、高L/Dの加工工具24を用いて、加工工具24の直径Dよりも僅かに大きい幅の深溝等を加工する場合でも、加工工具24をサポートしているサポート具10、10´のバックアップ部材14が、ワーク40に接触することはない。より詳しくは、加工工具24に対するバックアップ部材14の接触部位が、ワーク40の加工開始前の表面(図2中上面)よりも深い位置に達した場合でも、それまでに加工した溝幅よりも小さい厚みを有するバックアップ部材14が、ワーク40に接触することなく、加工工具24をサポートすることができる。これにより、従来は放電加工を用いていた幅が狭い深溝等の加工を、高L/Dの加工工具24を用いて高精度で行うことが可能となるため、設備の省スペース化、加工時間の短縮、加工費の低減を図ることができる。   Further, the processing tool support tools 10 and 10 'according to the embodiment of the present invention are configured so that the backup member 14 of the support portion 12 is perpendicular to the axial direction of the processing tool 24 (FIGS. 1B and 8B). The thickness of b) in the vertical direction is equal to or less than the width of the contact portion of the processing tool 24. That is, the thickness of the backup member 14 in the direction is at least the diameter D of the processing tool 24. For this reason, as shown in FIG. 2, even when machining a deep groove having a width slightly larger than the diameter D of the machining tool 24 using the machining tool 24 having a high L / D, the machining tool 24 is supported. The backup member 14 of the support tool 10, 10 ′ that does not come into contact with the workpiece 40. More specifically, even when the contact portion of the backup member 14 with respect to the processing tool 24 reaches a position deeper than the surface of the workpiece 40 before the processing starts (upper surface in FIG. 2), the width of the groove processed so far is smaller. The backup member 14 having a thickness can support the processing tool 24 without contacting the workpiece 40. As a result, it becomes possible to perform processing of deep grooves having a narrow width, which has conventionally used electric discharge machining, with high accuracy using the high L / D processing tool 24, thereby saving space in equipment and processing time. Can be shortened and processing costs can be reduced.

又、本発明の実施の形態に係る加工工具のサポート具10、10´は、ベース部18の環状部20、20´が、加工ヘッド26の回転主軸28に加工工具24を固定している固定器具30を内周に通す態様で、加工ヘッド26に固定されている。更に、バックアップ部材14の板状部材16が、固定器具30を避ける態様で、ベース部18から加工工具24の先端近傍まで延びているものである。このように、固定器具30に接触しない構造でありながらも、加工ヘッド26に固定されたベース部18から延びる板状部材16が、加工工具24の先端近傍に接触する。このため、加工時の加工工具24の回転運動等を妨げることなく、加工工具24をより確実にサポートすることが可能となる。   Further, in the processing tool support 10, 10 ′ according to the embodiment of the present invention, the annular portions 20, 20 ′ of the base portion 18 are fixed so that the processing tool 24 is fixed to the rotation main shaft 28 of the processing head 26. The tool 30 is fixed to the machining head 26 in such a manner that the tool 30 is passed through the inner periphery. Further, the plate-like member 16 of the backup member 14 extends from the base portion 18 to the vicinity of the tip of the processing tool 24 in a manner that avoids the fixing device 30. As described above, the plate-like member 16 extending from the base portion 18 fixed to the processing head 26 comes into contact with the vicinity of the tip of the processing tool 24 even though the structure does not contact the fixing tool 30. For this reason, it becomes possible to support the processing tool 24 more reliably without obstructing the rotational movement of the processing tool 24 during processing.

更に、本発明の実施の形態に係る加工工具のサポート具10、10´は、図2に示すような幅が狭い深溝の加工だけではなく、図3に示すような溝幅に限定されない加工に対しても有用なものである。又、図3に示すような溝幅に限定されない加工の際に、加工工具24が回転工具である場合の回転力を考慮し、図7に示すように、サポート部12の第2の板状部材16bを、加工方向に対して傾けて加工工具24に接触させることとすれば、加工工具24に加わる切削抵抗P´の如何に関わらず、より安定してサポートすることが可能となる。
なお、図1及び図8では、加工ヘッド26の主軸が回転主軸28であり、加工工具24が回転工具である例を示しているが、本発明の実施の形態に係る加工工具のサポート具10、10´は、加工ヘッド26の主軸が固定主軸であり、加工工具24が固定工具であってもよい。又、加工工具のサポート具10、10´は、第1の板状部材16aと第2の板状部材16bとが一体化されていてもよく、更に固定部22が加えられて一体化されていてもよい。
Furthermore, the processing tool support tools 10 and 10 'according to the embodiment of the present invention are not limited to the processing of deep grooves having a narrow width as shown in FIG. 2, but are also not limited to the groove width as shown in FIG. It is also useful for this. Further, in the machining not limited to the groove width as shown in FIG. 3, the second plate-like shape of the support portion 12 is taken into consideration as shown in FIG. 7 in consideration of the rotational force when the machining tool 24 is a rotary tool. If the member 16b is tilted with respect to the machining direction and brought into contact with the machining tool 24, it becomes possible to support more stably regardless of the cutting resistance P ′ applied to the machining tool 24.
1 and 8 show an example in which the spindle of the machining head 26 is the rotary spindle 28 and the machining tool 24 is a rotary tool, the machining tool support 10 according to the embodiment of the present invention. 10 ′, the main axis of the processing head 26 may be a fixed main axis, and the processing tool 24 may be a fixed tool. Further, the support tools 10 and 10 'of the processing tool may be integrated with the first plate-like member 16a and the second plate-like member 16b, and further with the fixing portion 22 added thereto. May be.

10、10´:加工工具のサポート具、12:サポート部、14:バックアップ部材、16:板状部材、18:ベース部、20、20´:環状部、24:加工工具、26:加工ヘッド、28:主軸、30:固定器具、40:ワーク   10, 10 ′: processing tool support tool, 12: support portion, 14: backup member, 16: plate member, 18: base portion, 20, 20 ′: annular portion, 24: processing tool, 26: processing head, 28: Spindle, 30: Fixing device, 40: Workpiece

Claims (2)

工作機械の加工ヘッドの主軸に保持される加工工具のサポート具であって、
前記加工ヘッドに固定されるベース部と、前記加工工具の先端近傍の外周の一部に接触する、少なくとも1つのサポート部とを含み、
前記サポート部は、前記ベース部から前記加工工具の先端近傍まで延び、前記加工工具によりワークを加工する際に、少なくとも前記加工工具のたわむ方向に配置された、加工工具の進行方向における幅が前記加工工具の前記ワークとの接触部位の幅以下である、バックアップ部材を含み、
前記ベース部は、前記加工ヘッドの主軸に前記加工工具を固定している固定器具を内周に通す態様で、前記加工ヘッドに固定される環状部を含み、
前記バックアップ部材は、少なくとも、前記加工工具によりワークを加工する際の前記加工工具の進行方向後方側に、前記加工工具の進行方向と平行に、前記固定器具を避ける態様で、前記ベース部から前記加工工具の先端近傍まで延びる、延在方向の断面が矩形の板状部材を含み、
該板状部材は、前記ベース部から延びる第1の板状部材と、該第1の板状部材の先端から前記加工工具の先端近傍まで延びる第2の板状部材とを含み、前記第1の板状部材は前記ベース部に対して取り外し可能に固定され、前記第2の板状部材は前記第1の板状部材に対して取り外し可能に固定されていることを特徴とする加工工具のサポート具。
A support tool for a machining tool held on a spindle of a machining head of a machine tool,
A base portion fixed to the processing head, and at least one support portion that contacts a part of the outer periphery in the vicinity of the tip of the processing tool,
The support portion extends from the base portion to the vicinity of the tip of the processing tool, and when the workpiece is processed by the processing tool, the support portion is arranged at least in a direction in which the processing tool is bent, and has a width in the traveling direction of the processing tool. is the width or less of the contact portion between the workpiece machining tool, a back-up member viewed including,
The base portion includes an annular portion that is fixed to the processing head in a mode in which a fixing device that fixes the processing tool to the main shaft of the processing head is passed through the inner periphery.
The back-up member is at least on the rear side in the advancing direction of the machining tool when machining a workpiece with the machining tool, and is parallel to the advancing direction of the machining tool, avoiding the fixing device, and from the base portion. A plate-shaped member having a rectangular section extending in the extending direction extending to the vicinity of the tip of the processing tool,
The plate-like member includes a first plate-like member extending from the base portion, and a second plate-like member extending from the tip of the first plate-like member to the vicinity of the tip of the processing tool. The plate member is detachably fixed to the base portion, and the second plate member is detachably fixed to the first plate member. Support tool.
前記サポート部を2つ含み、該2つのサポート部は、前記バックアップ部材の各々が、前記環状部に取り付けられて前記ベース部から延び、前記加工工具によりワークを加工する際に前記加工工具のたわむ方向及びたわむ方向と対向する方向に配置されることを特徴とする請求項1記載の加工工具のサポート具。 The two support portions include two support portions, each of the backup members being attached to the annular portion and extending from the base portion, and bending of the processing tool when the workpiece is processed by the processing tool. The tool support tool according to claim 1, wherein the tool support tool is disposed in a direction opposite to the direction and the bending direction .
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