端铣削设备、计算机辅助制造设备以及数控程序的制作方法
【技术领域】
[0001]本说明书的技术领域涉及端铣削设备、计算机辅助制造CAM设备以及数控NC程序。更具体地，本说明书的技术领域涉及在机械加工期间抑制振动的端铣削设备以及CAM设备和NC程序。
【背景技术】
[0002]在制造工业产品的过程中频繁地使用切削。例如，切削可以用于产品的直接的机械加工、模子(die)的机械加工等。当进行这样的切削时，在工具上可能产生颤振(chattervibrat1n)。这样的颤振使得完工表面的形状劣化以及/或者对工具造成损坏。
[0003]颤振被划分成两种类型即受迫振动和自激振动。当一些种类的受迫振动引发的振动由于机器的振动特性而被放大时产生受迫振动。例如，在端铣削期间产生的间歇的切削力引起这样的受迫振动。然而，在一些情况下，颤振不包括受迫振动。自激振动是由于在切削过程中存在反馈振动的闭合环路而引起的其程度增大或增加的振动。
[0004]自激振动被划分成两种主要类型，即再生型自激振动和模式耦合型自激振动。例如当由于在比当前时间早与一次旋转或一个刀片(刀刃)间隔对应的时间的点处进行切削而产生的振动保持机械加工表面的起伏的形式时，产生再生型自激振动，并且切削厚度由于剩余的形状和当前的振动而波动。例如由于振动模式沿谐振频率彼此接近的两个方向的耦合而产生模式耦合型自激振动。以下表1示出了上述类型的颤振。
[0005][表1]
[0006](a)受迫振动
[0007](b)自激振动
[0008](b-Ι)再生型自激振动
[0009](b-2)模式耦合型自激振动
[0010]因此，已经研究了用于抑制颤振的技术。例如，专利文献1公开了具有奇数数目的切削刀片并且提供彼此不同的分割角的不均等划分的端铣刀。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本专利申请特开(kokai)N0.2000-714
【发明内容】
[0014]本发明要解决的问题
[0015]在所公开的端铣刀中，残留在机械加工的表面上并且改变当前切削厚度的“再生效应”的阶段不保持恒定。因此，可以抑制再生型自激振动。然而，专利文献1中所公开的端铣刀所遇到的难点在于抑制模式耦合型自激振动。
[0016]近年来，越来越需要在形成模子期间形成其深度大于宽度的槽。形成这样的深槽需要使用其悬垂长度与其外径之比较大的端铣刀，即细长的端铣刀。在使用这样的细长端铣刀的情况下，与使用传统的端铣刀的情况相比，更可能产生自激振动。
[0017]开发了本说明书中所描述的技术以解决上述常规技术的问题。本说明书的目的是提供一种用于至少抑制模式耦合型自激振动的端铣削设备以及CAM设备和NC程序。
[0018]解决问题的手段
[0019]根据第一方面的端铣削设备包括:端铣刀，该端铣刀具有切削部和非切削部；以及至少一个支承构件，所述至少一个支承构件沿朝向端铣刀的外周的至少一个方向支承端铣刀的非切削部。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。
[0020]该端铣刀设备具有支承构件，支承构件支承端铣刀的非切削部。该支承抑制模式耦合型自激振动的生成。因此，几乎不会对端铣刀造成损坏。另外，机械加工精度几乎不会由于振动的增大而降低。另外，支承构件不可能与工件接触。因此，该端铣削设备适于形成其深度大于其宽度的槽。
[0021]根据第二方面的端铣削设备具有将切削液供给至端铣刀的切削液供给部。支承构件经由切削液来支承端铣刀的非切削部。因此，支承构件可以在不与端铣刀的非切削部接触的情况下来支承端铣刀的非切削部。此时，支承构件通过切削液的动态压力来支承端铣刀。
[0022]根据第三方面的端铣削设备具有将润滑油供给至端铣刀的润滑油供给部。支承构件具有流道和润滑油供给开口，从润滑油供给部供给的润滑油流经流道，润滑油供给开口用于向端铣刀的非切削部供给润滑油。
[0023]在根据第四方面的端铣削设备中，支承构件经由润滑油来支承端铣刀的非切削部。因此，支承构件可以在不与端铣刀的非切削部接触的情况下支承端铣刀的非切削部。此时，支承构件通过润滑油的动态压力来支承端铣刀。注意，润滑油还可以用作切削液。
[0024]在根据第五方面的端铣削设备中，支承构件在支承构件与非切削部接触的状态下支承端铣刀。
[0025]根据第六方面的端铣削设备具有两个或更多个支承构件。支承构件沿不同的方向支承端铣刀的非切削部。由于两个或更多个支承构件支承端铣刀，所以可以更大程度地抑制模式耦合型自激振动。例如，沿进给方向观察时，在一个支承构件被设置在端铣刀的前方并且另一支承构件被设置在端铣刀的后方的情况下，可靠地抑制了模式耦合型自激振动。另外，在支承构件沿X轴方向和Y轴方向中的每个方向被设置的情况下，不仅可以可靠地抑制模式耦合型自激振动还可以可靠地抑制再生型自激振动和受迫振动。
[0026]在根据第七方面的端铣削设备中，支承构件具有面向端铣刀的非切削部的至少一个支承表面。支承表面为圆柱形内表面的一部分。因此，可以更适当地支承端铣刀。
[0027]在根据第八方面的端铣削设备中，支承构件具有两个或更多个支承表面。因此，可以更适当地支承端铣刀。
[0028]在根据第九方面的端铣削设备中，支承构件被设置在下述位置中的至少之一处:关于端铣刀相对于工件前进的进给方向，在端铣刀前方的位置和在端铣刀后方的位置。因此，支承构件不可能与工件发生干扰。
[0029]在根据第十方面的端铣削设备中，端铣刀的切削部被形成为具有可变螺纹导程或可变节距。不仅可以充分地抑制模式耦合型自激振动还可以充分地抑制再生型自激振动。由于可以抑制振动程度增大或增加的自激振动，所以可以预期机械加工精度的改善和工具的耐久性的改善二者。
[0030]根据第^^一方面的端铣削设备具有轴承，该轴承将静止的支承构件支承在保持器上，保持器夹持端铣刀并且将端铣刀与旋转主轴耦接。因此，可以容易地进行端铣刀与其他工具的交换的操作。
[0031]根据第十二方面的CAM设备适于支承上述端铣削设备。CAM设备通过使用端铣刀的形状和支承构件的形状来支持工艺设计或工作设计。
[0032]根据第十三方面的NC程序适于操作上述端铣削设备。NC程序基于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端铣削设备。
[0033]根据第十四方面的NC程序适于操作上述端铣削设备。NC程序包括辅助操作命令，辅助操作命令指示用于防止支承构件与工件发生干扰的辅助操作。
[0034]根据第十五方面的NC程序适于操作上述端铣削设备，以通过逆切来对工件进行机械加工。
[0035]发明的有益效果
[0036]在本说明书中，提供了一种抑制至少模式耦合型自激振动的端铣削设备以及CAM设备和NC程序。
【附图说明】
[0037]图1是示出根据第一实施方式的端铣削设备的结构的示意图；
[0038]图2是示出根据第一实施方式的端铣削设备的位于端铣刀附近的部分的结构的示意图；
[0039]图3是示出沿图2的线A-A截取的横截面的截面图；
[0040]图4是示出根据第一实施方式的端铣削设备的控制系统的框图；
[0041]图5是用于阐述根据第一实施方式的端铣削设备的机械加工方法的视图；
[0042]图6是示出沿图5的线B-B截取的横截面的截面图；
[0043]图7是示出根据第一实施方式的第一变型的支承构件的截面图；
[0044]图8是示出根据第一实施方式的第二变型的支承构件的截面图；
[0045]图9是示出根据第二实施方式的端铣削设备的位于端铣刀附近的部分的结构的截面图；
[0046]图10是示出沿图9的线C-C截取的横截面的截面图；
[0047]图11是示出根据第二实施方式的第一变型的支承构件的截面图；
[0048]图12是示出根据第二实施方式的第二变型的支承构件的截面图；
[0049]图13是示出根据第三实施方式的端铣削设备的支承构件的截面图；
[0050]图14是示出根据第三实施方式的变型的支承构件的截面图；
[0051]图15是示出根据第四实施方式的端铣削设备的机械加工方法的概念图；
[0052]图16是示出根据第五实施方式的机械加工系统的概念图；
[0053]图17是示出在试验中端铣刀与X轴方向和Y轴方向之间的关系的例示；
[0054]图18是分别示出在试验中端铣刀的振动频率与柔量之间的关系的两个曲线图；
[0055]图19是示出恒定节距端铣刀的稳定极限的试验的结果的两个曲线图；
[0056]图20是示出可变节距端铣刀的稳定极限的试验的结果的两个曲线图；以及
[0057]图21是用于将逆切(up cut)与顺切(down cut)之间的切削稳定性进行比较的两个曲线图。
【具体实施方式】
[0058]参照附图，将通过采用端铣削设备和机械加工系统作为示例来描述【具体实施方式】。
[0059](第一实施方式)
[0060]1.端铣削设备
[0061]图1示出了本实施方式的端铣削设备100。端铣削设备100包括端铣刀10、支承构件20、机械加工单元130、机器本体101、X轴电动机111、Y轴电动机112、Z轴电动机113、X轴传感器121、Y轴传感器122、Ζ轴传感器123、Χ轴给料台141、Υ轴给料台142和控制部150。
[0062]端铣刀10是用于对作为实际机械加工的对象的工件进行机械加工的工具。端铣刀10具有切削部11和非切削部12，切削部11用于对工件进行机械加工，并且非切削部12与切削部11形成为一体并且其上未形成有刀刃。切削部11被定位在非切削部12的远端侧。
[0063]本实施方式的端铣削设备100适于对窄槽进行机械加工。因此，端铣刀10的悬垂长度L1与端铣刀10的直径D1相比较大。悬垂长度L1与直径D1之比为10或更大。从机械加工时间的角度而言，悬垂长度L1与直径D1之比为40或更小。S卩，悬垂长度L1与直径D1之比落入10至40—一优选地10至35，更优选地15至30—一的范围内。如上所述，在端铣刀10中，与直径D1相比，悬垂长度L1非常大。由于设置有随后将要描述的支承构件20，所以又细又长的端铣刀10可以对工件进行有效和准确地机械加工。
[0064]支承构