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長尺な軸のフライス加工における工作物挙動の解析と加工条件最適化(第1報): 工作物挙動の解析的予測と共振現象回避の可能性

机译：长轴铣削中工件行为的分析和加工条件的优化（第一份报告）：工件行为的分析预测和避免共振现象的可能性

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摘要

近年，複数の刃物台やミーリング軸などの第2スピンドルを搭載した複合型CNC旋盤の開発が進み，生産性向上と省スペース，設備投資軽減などの点からその利用が急速に広まってきた.しかし長尺で曲げ剛性が小さい軸などにフライス加工を施す工程においては，切削抵抗による工作物の弾性変形が加工部位の精度低下や仕上げ面粗さの増大をもたらし，また加工条件によってはびびり振動を誘発して加工継続を困難にすることもある.%The productivity of circular shafts with a straight groove and/or a plane surface on outside surface of workpiece was much improved by the development of CNC lathe having a milling spindle. However, for milling of shafts with a large length and a small diameter, workpiece deflection induced by cutting forces causes deterioration of surface quality and chatter vibration. This investigation deals with an analysis of workpiece behavior and optimization of the. machining conditions for ball-end milling a shaft with a small flexural rigidity in the direction of perpendicular to the shaft axis. In this paper, to apply a previously developed cutting model to milling of shafts, geometric quantities such as contact region between the cutting edge and the workpiece surface, and distribution of undeformed chip thickness along the cutting edge are analyzed. Cutting forces are calculated by using the cutting model and an energy method. Then, the workpiece deflection is analyzed on the basis of calculated results of cutting forces, and the variation of the above quantities with tool rotational angle are compared with experimental results at various tool locations on the workpiece. It is found that both of the cutting forces and the workpiece deflection take each maximum value at a location where the tool axis reaches close to the perpendicular plane passed the axis of the workpiece. Through the comparison of the results obtained by analysis of resonance frequency of the workpiece and that obtained by impact test using impulse hammer it is shown that the possibility of avoiding the occurrence of chatter vibration.
机译：近年来，配备有多个主轴（例如转塔和铣削轴）的复合型CNC车床的开发取得了进展，并且在提高生产率，节省空间和减少资本投资方面，它们的使用已迅速普及。在铣削抗弯刚度小的长轴的过程中，由于切削阻力导致的工件弹性变形会导致加工零件的精度降低，并且最终的表面粗糙度会增加，并且视加工条件而定会产生颤振。 ％通过开发带有铣削主轴的CNC车床，可以大大提高带有直槽和/或工件外表面为平面的圆轴的生产率。对于大直径小直径轴的铣削，切削力引起的工件偏斜会导致表面质量下降和颤动振动。本研究旨在分析工件行为并对其进行优化。在垂直于轴轴线的方向上具有较小抗弯刚度的轴。在本文中，将先前开发的切削模型应用于轴的铣削，几何量，例如切削刃与工件表面之间的接触区域以及Undefo使用切削模型和能量方法计算切削力，然后根据切削力的计算结果以及上述量的变化情况，分析工件的挠度。发现切削力和工件挠曲都在刀具轴到达接近通过旋转角轴线的垂直平面的位置处取每个最大值，并与在工件上各个刀具位置处的实验结果进行了比较。通过比较通过分析工件的共振频率所获得的结果和通过使用脉冲锤进行的冲击试验所获得的结果，表明了避免发生颤振的可能性。

著录项

  • 来源
    《精密工学会誌》 |2013年第8期|784-789|共6页
  • 作者

    笠原和夫; 鈴木千博; 吉田亮二; 広田明彦;

  • 作者单位

    成蹊大学理工学部(武蔵野市吉祥寺北町3-3-1);

    スタンレー電気株式会社(目黒区中目黒2-9-13);

    成蹊大学大学院理工学研究科(日野自動車株式会社);

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