端銑削設(shè)備、計(jì)算機(jī)輔助制造設(shè)備以及數(shù)控程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書的技術(shù)領(lǐng)域涉及端銑削設(shè)備、計(jì)算機(jī)輔助制造CAM設(shè)備以及數(shù)控NC程序。更具體地，本說明書的技術(shù)領(lǐng)域涉及在機(jī)械加工期間抑制振動(dòng)的端銑削設(shè)備以及CAM設(shè)備和NC程序。
【背景技術(shù)】
[0002]在制造工業(yè)產(chǎn)品的過程中頻繁地使用切削。例如，切削可以用于產(chǎn)品的直接的機(jī)械加工、模子(die)的機(jī)械加工等。當(dāng)進(jìn)行這樣的切削時(shí)，在工具上可能產(chǎn)生顫振(chattervibrat1n)。這樣的顫振使得完工表面的形狀劣化以及/或者對(duì)工具造成損壞。
[0003]顫振被劃分成兩種類型即受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。當(dāng)一些種類的受迫振動(dòng)引發(fā)的振動(dòng)由于機(jī)器的振動(dòng)特性而被放大時(shí)產(chǎn)生受迫振動(dòng)。例如，在端銑削期間產(chǎn)生的間歇的切削力引起這樣的受迫振動(dòng)。然而，在一些情況下，顫振不包括受迫振動(dòng)。自激振動(dòng)是由于在切削過程中存在反饋振動(dòng)的閉合環(huán)路而引起的其程度增大或增加的振動(dòng)。
[0004]自激振動(dòng)被劃分成兩種主要類型，即再生型自激振動(dòng)和模式耦合型自激振動(dòng)。例如當(dāng)由于在比當(dāng)前時(shí)間早與一次旋轉(zhuǎn)或一個(gè)刀片(刀刃)間隔對(duì)應(yīng)的時(shí)間的點(diǎn)處進(jìn)行切削而產(chǎn)生的振動(dòng)保持機(jī)械加工表面的起伏的形式時(shí)，產(chǎn)生再生型自激振動(dòng)，并且切削厚度由于剩余的形狀和當(dāng)前的振動(dòng)而波動(dòng)。例如由于振動(dòng)模式沿諧振頻率彼此接近的兩個(gè)方向的耦合而產(chǎn)生模式耦合型自激振動(dòng)。以下表1示出了上述類型的顫振。
[0005][表1]
[0006](a)受迫振動(dòng)
[0007](b)自激振動(dòng)
[0008](b-Ι)再生型自激振動(dòng)
[0009](b-2)模式耦合型自激振動(dòng)
[0010]因此，已經(jīng)研究了用于抑制顫振的技術(shù)。例如，專利文獻(xiàn)1公開了具有奇數(shù)數(shù)目的切削刀片并且提供彼此不同的分割角的不均等劃分的端銑刀。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kokai)N0.2000-714

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明要解決的問題
[0015]在所公開的端銑刀中，殘留在機(jī)械加工的表面上并且改變當(dāng)前切削厚度的“再生效應(yīng)”的階段不保持恒定。因此，可以抑制再生型自激振動(dòng)。然而，專利文獻(xiàn)1中所公開的端銑刀所遇到的難點(diǎn)在于抑制模式耦合型自激振動(dòng)。
[0016]近年來，越來越需要在形成模子期間形成其深度大于寬度的槽。形成這樣的深槽需要使用其懸垂長(zhǎng)度與其外徑之比較大的端銑刀，即細(xì)長(zhǎng)的端銑刀。在使用這樣的細(xì)長(zhǎng)端銑刀的情況下，與使用傳統(tǒng)的端銑刀的情況相比，更可能產(chǎn)生自激振動(dòng)。
[0017]開發(fā)了本說明書中所描述的技術(shù)以解決上述常規(guī)技術(shù)的問題。本說明書的目的是提供一種用于至少抑制模式耦合型自激振動(dòng)的端銑削設(shè)備以及CAM設(shè)備和NC程序。
[0018]解決問題的手段
[0019]根據(jù)第一方面的端銑削設(shè)備包括:端銑刀，該端銑刀具有切削部和非切削部；以及至少一個(gè)支承構(gòu)件，所述至少一個(gè)支承構(gòu)件沿朝向端銑刀的外周的至少一個(gè)方向支承端銑刀的非切削部。當(dāng)沿與所述端銑刀的中心軸的方向正交且與從所述端銑刀觀察時(shí)所述支承構(gòu)件所處于的方向正交的方向測(cè)量時(shí)，所述支承構(gòu)件的寬度小于所述端銑刀的外徑。
[0020]該端銑刀設(shè)備具有支承構(gòu)件，支承構(gòu)件支承端銑刀的非切削部。該支承抑制模式耦合型自激振動(dòng)的生成。因此，幾乎不會(huì)對(duì)端銑刀造成損壞。另外，機(jī)械加工精度幾乎不會(huì)由于振動(dòng)的增大而降低。另外，支承構(gòu)件不可能與工件接觸。因此，該端銑削設(shè)備適于形成其深度大于其寬度的槽。
[0021]根據(jù)第二方面的端銑削設(shè)備具有將切削液供給至端銑刀的切削液供給部。支承構(gòu)件經(jīng)由切削液來支承端銑刀的非切削部。因此，支承構(gòu)件可以在不與端銑刀的非切削部接觸的情況下來支承端銑刀的非切削部。此時(shí)，支承構(gòu)件通過切削液的動(dòng)態(tài)壓力來支承端銑刀。
[0022]根據(jù)第三方面的端銑削設(shè)備具有將潤(rùn)滑油供給至端銑刀的潤(rùn)滑油供給部。支承構(gòu)件具有流道和潤(rùn)滑油供給開口，從潤(rùn)滑油供給部供給的潤(rùn)滑油流經(jīng)流道，潤(rùn)滑油供給開口用于向端銑刀的非切削部供給潤(rùn)滑油。
[0023]在根據(jù)第四方面的端銑削設(shè)備中，支承構(gòu)件經(jīng)由潤(rùn)滑油來支承端銑刀的非切削部。因此，支承構(gòu)件可以在不與端銑刀的非切削部接觸的情況下支承端銑刀的非切削部。此時(shí)，支承構(gòu)件通過潤(rùn)滑油的動(dòng)態(tài)壓力來支承端銑刀。注意，潤(rùn)滑油還可以用作切削液。
[0024]在根據(jù)第五方面的端銑削設(shè)備中，支承構(gòu)件在支承構(gòu)件與非切削部接觸的狀態(tài)下支承端銑刀。
[0025]根據(jù)第六方面的端銑削設(shè)備具有兩個(gè)或更多個(gè)支承構(gòu)件。支承構(gòu)件沿不同的方向支承端銑刀的非切削部。由于兩個(gè)或更多個(gè)支承構(gòu)件支承端銑刀，所以可以更大程度地抑制模式耦合型自激振動(dòng)。例如，沿進(jìn)給方向觀察時(shí)，在一個(gè)支承構(gòu)件被設(shè)置在端銑刀的前方并且另一支承構(gòu)件被設(shè)置在端銑刀的后方的情況下，可靠地抑制了模式耦合型自激振動(dòng)。另外，在支承構(gòu)件沿X軸方向和Y軸方向中的每個(gè)方向被設(shè)置的情況下，不僅可以可靠地抑制模式耦合型自激振動(dòng)還可以可靠地抑制再生型自激振動(dòng)和受迫振動(dòng)。
[0026]在根據(jù)第七方面的端銑削設(shè)備中，支承構(gòu)件具有面向端銑刀的非切削部的至少一個(gè)支承表面。支承表面為圓柱形內(nèi)表面的一部分。因此，可以更適當(dāng)?shù)刂С卸算姷丁?br>[0027]在根據(jù)第八方面的端銑削設(shè)備中，支承構(gòu)件具有兩個(gè)或更多個(gè)支承表面。因此，可以更適當(dāng)?shù)刂С卸算姷丁?br>[0028]在根據(jù)第九方面的端銑削設(shè)備中，支承構(gòu)件被設(shè)置在下述位置中的至少之一處:關(guān)于端銑刀相對(duì)于工件前進(jìn)的進(jìn)給方向，在端銑刀前方的位置和在端銑刀后方的位置。因此，支承構(gòu)件不可能與工件發(fā)生干擾。
[0029]在根據(jù)第十方面的端銑削設(shè)備中，端銑刀的切削部被形成為具有可變螺紋導(dǎo)程或可變節(jié)距。不僅可以充分地抑制模式耦合型自激振動(dòng)還可以充分地抑制再生型自激振動(dòng)。由于可以抑制振動(dòng)程度增大或增加的自激振動(dòng)，所以可以預(yù)期機(jī)械加工精度的改善和工具的耐久性的改善二者。
[0030]根據(jù)第^^一方面的端銑削設(shè)備具有軸承，該軸承將靜止的支承構(gòu)件支承在保持器上，保持器夾持端銑刀并且將端銑刀與旋轉(zhuǎn)主軸耦接。因此，可以容易地進(jìn)行端銑刀與其他工具的交換的操作。
[0031]根據(jù)第十二方面的CAM設(shè)備適于支承上述端銑削設(shè)備。CAM設(shè)備通過使用端銑刀的形狀和支承構(gòu)件的形狀來支持工藝設(shè)計(jì)或工作設(shè)計(jì)。
[0032]根據(jù)第十三方面的NC程序適于操作上述端銑削設(shè)備。NC程序基于支承構(gòu)件的形狀信息和位置信息以及工件的形狀信息和位置信息來操作端銑削設(shè)備。
[0033]根據(jù)第十四方面的NC程序適于操作上述端銑削設(shè)備。NC程序包括輔助操作命令，輔助操作命令指示用于防止支承構(gòu)件與工件發(fā)生干擾的輔助操作。
[0034]根據(jù)第十五方面的NC程序適于操作上述端銑削設(shè)備，以通過逆切來對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工。
[0035]發(fā)明的有益效果
[0036]在本說明書中，提供了一種抑制至少模式耦合型自激振動(dòng)的端銑削設(shè)備以及CAM設(shè)備和NC程序。
【附圖說明】
[0037]圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的端銑削設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0038]圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的端銑削設(shè)備的位于端銑刀附近的部分的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0039]圖3是示出沿圖2的線A-A截取的橫截面的截面圖；
[0040]圖4是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的端銑削設(shè)備的控制系統(tǒng)的框圖；
[0041]圖5是用于闡述根據(jù)第一實(shí)施方式的端銑削設(shè)備的機(jī)械加工方法的視圖；
[0042]圖6是示出沿圖5的線B-B截取的橫截面的截面圖；
[0043]圖7是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的第一變型的支承構(gòu)件的截面圖；
[0044]圖8是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的第二變型的支承構(gòu)件的截面圖；
[0045]圖9是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的端銑削設(shè)備的位于端銑刀附近的部分的結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0046]圖10是示出沿圖9的線C-C截取的橫截面的截面圖；
[0047]圖11是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的第一變型的支承構(gòu)件的截面圖；
[0048]圖12是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的第二變型的支承構(gòu)件的截面圖；
[0049]圖13是示出根據(jù)第三實(shí)施方式的端銑削設(shè)備的支承構(gòu)件的截面圖；
[0050]圖14是示出根據(jù)第三實(shí)施方式的變型的支承構(gòu)件的截面圖；
[0051]圖15是示出根據(jù)第四實(shí)施方式的端銑削設(shè)備的機(jī)械加工方法的概念圖；
[0052]圖16是示出根據(jù)第五實(shí)施方式的機(jī)械加工系統(tǒng)的概念圖；
[0053]圖17是示出在試驗(yàn)中端銑刀與X軸方向和Y軸方向之間的關(guān)系的例示；
[0054]圖18是分別示出在試驗(yàn)中端銑刀的振動(dòng)頻率與柔量之間的關(guān)系的兩個(gè)曲線圖；
[0055]圖19是示出恒定節(jié)距端銑刀的穩(wěn)定極限的試驗(yàn)的結(jié)果的兩個(gè)曲線圖；
[0056]圖20是示出可變節(jié)距端銑刀的穩(wěn)定極限的試驗(yàn)的結(jié)果的兩個(gè)曲線圖；以及
[0057]圖21是用于將逆切(up cut)與順切(down cut)之間的切削穩(wěn)定性進(jìn)行比較的兩個(gè)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058]參照附圖，將通過采用端銑削設(shè)備和機(jī)械加工系統(tǒng)作為示例來描述【具體實(shí)施方式】。
[0059](第一實(shí)施方式)
[0060]1.端銑削設(shè)備
[0061]圖1示出了本實(shí)施方式的端銑削設(shè)備100。端銑削設(shè)備100包括端銑刀10、支承構(gòu)件20、機(jī)械加工單元130、機(jī)器本體101、X軸電動(dòng)機(jī)111、Y軸電動(dòng)機(jī)112、Z軸電動(dòng)機(jī)113、X軸傳感器121、Y軸傳感器122、Ζ軸傳感器123、Χ軸給料臺(tái)141、Υ軸給料臺(tái)142和控制部150。
[0062]端銑刀10是用于對(duì)作為實(shí)際機(jī)械加工的對(duì)象的工件進(jìn)行機(jī)械加工的工具。端銑刀10具有切削部11和非切削部12，切削部11用于對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工，并且非切削部12與切削部11形成為一體并且其上未形成有刀刃。切削部11被定位在非切削部12的遠(yuǎn)端側(cè)。
[0063]本實(shí)施方式的端銑削設(shè)備100適于對(duì)窄槽進(jìn)行機(jī)械加工。因此，端銑刀10的懸垂長(zhǎng)度L1與端銑刀10的直徑D1相比較大。懸垂長(zhǎng)度L1與直徑D1之比為10或更大。從機(jī)械加工時(shí)間的角度而言，懸垂長(zhǎng)度L1與直徑D1之比為40或更小。S卩，懸垂長(zhǎng)度L1與直徑D1之比落入10至40—一優(yōu)選地10至35，更優(yōu)選地15至30—一的范圍內(nèi)。如上所述，在端銑刀10中，與直徑D1相比，懸垂長(zhǎng)度L1非常大。由于設(shè)置有隨后將要描述的支承構(gòu)件20，所以又細(xì)又長(zhǎng)的端銑刀10可以對(duì)工件進(jìn)行有效和準(zhǔn)確地機(jī)械加工。
[0064]支承構(gòu)