具有支承构件的恒定节距圆头端铣刀
[0197]图19是示出针对使用恒定节距圆头端铣刀并且应用支承构件620的情况研究颤振的稳定极限的测试结果的两个曲线图。图19(a)的水平轴表示端铣刀的旋转速度(rpm)。图19(a)的竖直轴表示切削深度即轴向进给量(毫米)。轴向进给量是指端铣刀在端铣刀的旋转轴的方向上的进给量。在如图1中所示限定坐标轴的情况下，轴向进给量为沿Z轴方向的进给量。图19(a)中所示的线示出了由分析模型估计的稳定极限。例如，假定特定旋转速度下的稳定极限值为0.2毫米。在这种情况下，当端铣刀在该旋转速度下旋转时，如果轴向进给量为0.2毫米或更小，则端铣削设备可以进行稳定的机械加工。S卩，稳定极限值越大进给量可能增加的程度越大，从而更有效地进行机械加工。
[0198]如图19(a)所示，理论稳定极限的线在特定旋转速度下具有多个峰值。注意，基于图18的测量数据来描绘稳定极限的线。因此，该线是不平滑的。图19(a)中的标记“0”、“Λ”、“Χ”和示出当以不同的旋转速度并且在不同的轴向进给量的情况下进行切削操作时的圆头端铣刀的自激振动的存在/不存在和幅度。
[0199]标记“0”示出了频率不是旋转频率(受迫振动)的η(η为整数)倍的最大分量等于或小于1微米的情况。标记“Λ”示出了频率不是旋转频率的η(η为整数)倍的最大分量大于1微米且不大于2微米的情况。标记“X”示出了频率不是旋转频率的η (η为整数)倍的最大分量大于2微米且不大于4微米的情况。标记“ * ”示出了频率不是旋转频率的η (η为整数)倍的最大分量大于4微米的情况。
[0200]如图19(a)所示，在将细长恒定节距圆头端铣刀和支承构件620用于机械加工的情况下，允许稳定的机械加工的轴向进给量的上限值为约0.2毫米至约0.4毫米。
[0201 ] 图19 (b)的水平轴表示端铣刀的旋转速度(rpm)。图19 (b)的竖直轴表示颤振的频率(Hz)。如图19(b)所示，颤振的频率总是高于图18所示的约1350Hz的谐振频率。这意味着由于使用支承构件620，抑制了耦合模式型自激振动，并且再生型自激振动仍然存在。
[0202]2-2-2.可变节距圆头端铣刀
[0203]图20是示出针对使用可变节距圆头端铣刀的情况研究稳定极限的测试结果的两个曲线图。图20 (a)的水平轴表示端铣刀的旋转速度(rpm)。图20 (a)的竖直轴表示轴向进给量。图20(a)还示出针对使用可变节距圆头端铣刀并且应用支承构件620的情况下图19(a)所示的测试的结果。如图20(a)所示，在使用恒定节距圆头端铣刀并且不应用支承构件620的情况下，允许稳定的机械加工的轴向进给量的上限为约0.03毫米至约0.1毫米。反之，在使用可变节距圆头端铣刀并且应用支承构件620的情况下，允许稳定的机械加工的轴向进给量的上限为约0.5毫米至约2毫米。另外，允许稳定的机械加工的轴向进给量的上限在6800rpm(端铣刀的旋转速度)附近具有峰值。
[0204]如上所述，由于使用支承构件620和可变节距端铣刀，显著增大了在抑制颤振的情况下允许稳定进行机械加工的轴向进给量的极限值，即机械加工效率的极限。注意，针对使用支承构件620和可变节距端铣刀的情况的轴向进给量的极限值的增大不是因可变节距端铣刀的使用效果与支承构件620的使用效果的简单组合来产生。即，使用可变节距端铣刀和使用支承构件620提供了协同作用。
[0205]图20(b)的水平轴表示端铣刀的旋转速度(rpm)。图20 (b)的竖直轴表示颤振的频率(Hz)。颤振的频率在6800rpm (端铣刀的旋转速度)附近具有峰值。该峰值被定位在与在图20(a)的情况下的位置相同的位置处(在端铣刀的相同的旋转速度下)。
[0206]2-3.逆切
[0207]图21是用于将逆切和顺切之间的切削稳定性进行比较的两个曲线图。图21的水平轴表示要形成的槽的宽度Wl(参见图15)。图21的竖直轴表示在第(η+1)个切削周期中的切削深度与在第η个周期中的切削深度之间的差异，即进给量El(参见图15)。在本实施方式中，由于使用直径D1为6毫米的端铣刀，所以不能够对宽度小于6毫米的槽进行机械加工。因此，在图21中，槽宽度W1为6毫米或更大。
[0208]图21(a)是示出逆切的情况的曲线图。图21(a)的实线示出了通过使用支承构件620和恒定节距端铣刀进行测试的结果。图21 (a)的虚线示出了通过使用支承构件620和可变节距端铣刀进行测试的结果。当设置被定位在实现和虚线以下的进给量E1时，可以进行稳定的机械加工。
[0209]如图21 (a)所示，在通过逆切并且使用支承构件620和可变节距端铣刀对工件进行机械加工的情况下，在7毫米(槽宽度W1)附近出现峰值。在该峰值附近，可以将进给量E1设置成约0.3毫米。在这种情况下，可以对工件稳定地进行机械加工。
[0210]同时，在使用支承构件620和恒定节距端铣刀的情况下，当进给量E1为约0.02毫米时可能发生自激振动的问题。
[0211]如图21(b)所示，在通过顺切对工件进行机械加工的情况下，允许通过使用支承构件620和可变节距端铣刀进行稳定的机械加工的进给量E1为约0.08毫米。另外，允许通过使用支承构件620和恒定节距端铣刀进行稳定的机械加工的进给量E1为约0.02毫米。在进行顺切的情况下，没有出现与进行逆切的情况下相似的峰值。
[0212]如上所述，使用支承构件620和可变节距端铣刀抑制了模式耦合型自激振动和再生型自激振动。因此，可以通过使用悬垂长度L1大于端铣刀的直径D1的端铣刀在大进给量的情况下来有效地进行窄槽的机械加工。另外，当选择针对逆切的进给方向并且适当地设置了工具直径和槽宽度时，与顺切的情况相比，可以在更大的进给量的情况下有效地进行窄槽的机械加工。在逆切的情况下，与顺切的情况相比，切削力的方向更接近于进给方向。这减少了切削力分量即沿不能有效地获得支承构件的作用的X轴方向的激励力。因此，在逆切的情况下，与顺切的情况相比，进一步抑制了自激振动。
[0213]附图标记的描述
[0214]100、200……端铣削设备
[0215]10......端铣刀
[0216]11……切削部
[0217]12……非切削部
[0218]20、120、220、320、420、520、620......支承构件
[0219]240、340、441、442......润滑油供给开口
【主权项】
1.一种端铣削设备，其特征在于，包括: 端铣刀，所述端铣刀包括切削部和非切削部；以及 至少一个支承构件，所述至少一个支承构件沿朝向所述端铣刀的外周的至少一个方向支承所述端铣刀的非切削部， 其中，当沿与所述端铣刀的中心轴的方向正交且与从所述端铣刀观察时所述支承构件所处于的方向正交的方向测量时，所述支承构件的宽度小于所述端铣刀的外径。2.根据权利要求1所述的端铣削设备，还包括切削液供给部，所述切削液供给部将切削液供给至所述端铣刀，其中，所述支承构件经由所述切削液来支承所述端铣刀的非切削部。3.根据权利要求1所述的端铣削设备，还包括润滑油供给部，所述润滑油供给部将润滑油供给至所述端铣刀，其中，所述支承构件包括流道和润滑油供给开口，从所述润滑油供给部供给的润滑油流经所述流道，所述润滑油供给开口用于将所述润滑油供给至所述端铣刀的非切削部。4.根据权利要求3所述的端铣削设备，其中，所述支承构件经由所述润滑油来支承所述端铣刀的非切削部。5.根据权利要求1所述的端铣削设备，其中，所述支承构件在所述支承构件与所述非切削部接触的状态下支承所述端铣刀。6.根据权利要求1至5中任一项所述的端铣削设备，包括两个或更多个支承构件，并且所述支承构件沿不同的方向支承所述端铣刀的非切削部。7.根据权利要求1至6中任一项所述的端铣削设备，其中，所述支承构件包括面向所述端铣刀的非切削部的至少一个支承表面，并且所述支承表面为圆柱形内表面的至少一部分。8.根据权利要求7所述的端铣削设备，其中，所述支承构件包括两个或更多个支承表面。9.根据权利要求1至8中任一项所述的端铣削设备，其中，所述支承构件被设置在下述位置中的至少之一处:关于所述端铣刀相对于工件前进的进给方向在所述端铣刀的前方的位置和在所述端铣刀的后方的位置。10.根据权利要求1至9中任一项所述的端铣削设备，其中，所述端铣刀的切削部被形成为具有可变螺纹导程或可变节距。11.根据权利要求1至10中任一项所述的端铣削设备，还包括轴承，所述轴承将静止的所述支承构件支承在保持器上，所述保持器夹持所述端铣刀并且将所述端铣刀与旋转主轴耦接。12.一种用于支承根据权利要求1至11中任一项所述的端铣削设备的计算机辅助制造设备，其特征在于，所述计算机辅助制造设备通过使用所述端铣刀的形状和所述支承构件的形状来支持工艺设计或工作设计。13.一种用于操作根据权利要求1至11中任一项所述的端铣削设备的数控程序，其特征在于，所述数控程序基于所述支承构件的形状信息和位置信息以及工件的形状信息和位置信息来操作所述端铣削设备。14.一种用于操作根据权利要求1至11中任一项所述的端铣削设备的数控程序，其特征在于，所述数控程序包括辅助操作命令，所述辅助操作命令指示用于防止所述支承构件与工件发生干扰的辅助操作。15.一种用于操作根据权利要求1至11中任一项所述的端铣削设备的数控程序，其特征在于，所述数控程序操作所述端铣削设备以通过逆切来对工件进行机械加工。
【专利摘要】本发明解决提供端铣削设备以及计算机辅助制造CAM设备和数控NC程序的问题，该端铣削设备被设计成至少限制模式耦合型自激振动。端铣削设备(100)包括端铣刀(10)和支承构件(20)。端铣刀(10)包括切削部(11)和非切削部(12)。支承构件(20)从端铣刀(10)的外部的至少一个方向支承非切削部(12)。支承构件(20)关于端铣刀(10)相对于工件(M1)前进的进给方向(K1)被设置在端铣刀(10)的后方或前方，或者被设置在与工件不发生干扰的一些其他方向上的位置处。支承构件(20)沿与端铣刀(10)的中心轴的方向垂直且与从端铣刀(10)观察时支承构件(20)所处于的方向垂直的方向上的宽度小于端铣刀(10)的外径。
【IPC分类】B23C5/28, B23Q15/12, B23Q11/00, B23Q11/10, B23C9/00
【公开号】CN105358278
【申请号】CN201480038184
【发明人】社本英二
【申请人】国立大学法人名古屋大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年6月30日
【公告号】WO2015001789A1