(57)【要約】【課題】被加工物の内面を機械加工するに際し、大掛かりな被加工物保持具を用いることなく被加工物のびびり振動の発生を抑制すること。【解決手段】被加工物Ｗの内面を機械加工するにあたり、前記被加工物Ｗの外側を弾性体Ｇにより囲繞し、前記弾性体Ｗによって前記被加工物Ｗとの間にスペーサ部材Ｓを挟み込み保持した状態で、前記被加工物Ｗの内面を機械加工することを特徴とする内面加工方法。【選択図】　　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の内面を機械加工するにあたり、前記被加工物の外側を弾性体により囲繞し、前記弾性体によって前記被加工物との間にスペーサ部材を挟み込み保持した状態で、前記被加工物の内面を機械加工することを特徴とする内面加工方法。
【請求項２】
前記弾性体が無端で帯状又は無端でチューブ状をなす無端状弾性体であること特徴とする請求項１記載の内面加工方法。
【請求項３】
前記被加工物が複数の面を持つ箱状物であり、前記スペーサ部材が少なくとも前記機械加工する内面に対応する外側面に対して保持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の内面加工方法。
【請求項４】
前記被加工物と前記スペーサ部材との間にさらに他の弾性体が挟み込まれ保持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内面加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物の内面を機械加工するにあたり、大掛かりな被加工物保持具を用いることなく被加工物のびびり振動の発生を抑制することができるようにした内面加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、大型の割には比較的薄肉であってその内面が切削加工される開口した箱状被加工物の斜視図である。この被加工物１０は、半導体製造装置などに用いられるアルミニウム製真空チャンバとなるものであって、例えば、幅、奥行き及び高さそれぞれが１０００ｍｍ程度で上側が開口した箱状をなし、大型の割には肉厚が比較的薄いものである。このような開口した箱状被加工物１０の内面を切削加工して表面平滑化する場合、加工効率を高めるべく切り込み量や送り速度を大きくすることで加工負荷が高くなると、開口した箱状被加工物１０にびびり振動が発生しやすく、その結果、仕上げ面粗さが悪化することになる。
【０００３】
そこで、従来は、箱状被加工物１０の剛性を高めてびびり振動の発生を抑制するために、図８に示すように、被加工物用大型保持具１２を切削加工する内面に合わせて箱状被加工物１０の外側の側面にそのほぼ全面に当接させて、箱状被加工物１０を保持するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した被加工物用大型保持具１２を用いる内面加工方法では、箱状被加工物１０の剛性を高めて該被加工物１０のびびり振動を抑制することが可能なものの、保持具１２自体が大掛かりなものとなり、その製作と、取り付け・取り外しとに多大の手間がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑み、被加工物の内面を機械加工するにあたり、大掛かりな被加工物保持具を用いることなく被加工物のびびり振動の発生を抑制することができる内面加工方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明では次の技術的手段を講じている。
【０００７】
請求項１の発明は、被加工物の内面を機械加工するにあたり、前記被加工物の外側を弾性体により囲繞し、前記弾性体によって前記被加工物との間にスペーサ部材を挟み込み保持した状態で、前記被加工物の内面を機械加工することを特徴とする内面加工方法である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の内面加工方法において、前記弾性体が無端で帯状又は無端でチューブ状をなす無端状弾性体であること特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の内面加工方法において、前記被加工物が複数の面を持つ箱状物であり、前記スペーサ部材が少なくとも前記機械加工する内面に対応する外側面に対して保持されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内面加工方法において、前記被加工物と前記スペーサ部材との間にさらに他の弾性体が挟み込まれ保持されていることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による内面加工方法では、図３に示すように、箱状の被加工物Ｗの内面に切削加工のような機械加工を施すにあたり、被加工物Ｗの外側に弾性体Ｇ（例えば無端で帯状をなすゴム体）を嵌め、この弾性体Ｇによって被加工物Ｗとの間にスペーサ部材Ｓを挟み込み保持するようにしている。これにより、伸び状態にある弾性体Ｇの復元力によって被加工物Ｗの外側面に対してスペーサ部材Ｓを常に押え付けて拘束することで、被加工物Ｗの剛性が向上するとともに質量が付加される効果により被加工物Ｗの内外方向の振動を抑制できることから、機械加工時における被加工物Ｗの振動振幅を低減することができる。また、機械加工時に発生する被加工物の内外方向の振動が伸び状態にある弾性体Ｇに伝えられて該弾性体Ｇにより吸収されることで、機械加工時における被加工物Ｗの振動を減衰させるという効果も期待できる。このようにして、大掛かりな被加工物保持具を用いることなく、被加工物Ｗのびびり振動の発生を抑制することができる。
【００１２】
前記スペーサ部材Ｓは、弾性体Ｇによって被加工物Ｗとの間に保持可能な適度の重さ、剛性を持つものであればよく、適宜の材質で差し支えない。なお、スペーサ部材Ｓは、被加工物Ｗの外周面と一体的に振動することとなるため、その重量が大きいものほど振動し難くなり、振動振幅の低減効果が大きいものである。スペーサ部材Ｓの肉厚は、１ｍｍ程度でもよいものの、弾性体Ｇに強い伸び状態を与えておく方が好ましく、実用上は数十ｍｍ〜１００ｍｍ程度がよい。
【００１３】
前記弾性体Ｇは、無端で帯状又は無端でチューブ状をなす無端状弾性体であることがよい。このような無端状の弾性体Ｇによれば、被加工物Ｗの外側にこれを囲繞するように該弾性体Ｇを嵌め、被加工物Ｗとの間にスペーサ部材Ｓを挟み込むことにより、容易に、被加工物Ｗの外周面に対してスペーサ部材Ｓを密着接触状態させて保持することができる。弾性体Ｇの材質としてはゴムがよく、その他に樹脂材料などが使用可能である。
【００１４】
【実施例】
図１は本発明による内面加工方法が適用される上側が開口した箱状被加工物（加工後に組み立てられてアルミニウム製真空チャンバとなるもの）が、被加工物用小型保持具により保持される様子を示す斜視図である。図２は図１における開口した箱状被加工物に、本発明方法の実施に用いる弾性体としての無端帯状ゴム体、スペーサ部材及び別の弾性体としての接触傷防止用ゴム板を取り付けた状態を模式的に示す平面図である。ただし、図２においては図１における被加工物用小型保持具は図示省略している。
【００１５】
大型の割には比較的薄肉であってアルミニウム製の開口した箱状被加工物１０は、図１に示すように、この実施例では、幅１０００ｍｍ×奥行き１０００ｍｍ×高さ６００ｍｍで、肉厚が６０ｍｍである。この開口した箱状被加工物１０の固有振動数は７７０Ｈｚであり、内面がフライス工具であるエンドミルを用いて仕上げの切削加工がなされる。内面の切削加工に際し、開口した箱状被加工物１０は、図１に示すように、両方の側面に押し当てられた被加工物用小型保持具１１，１１によって図示しない定盤（ベッド）上に保持される。なお、箱状被加工物１０の固有振動数は、インパルスハンマー、変位計及びＦＦＴアナライザ（高速フーリエ変換式振動アナライザ）を用いて、周知のインパルス応答法により測定することができる。
【００１６】
そして、この開口した箱状被加工物１０の外側に弾性体としての無端で帯状をなす無端帯状ゴム体１が嵌められ、この無端帯状ゴム体１により、箱状被加工物１０の１つの外側側面との間に、該側面の側に配した接触傷防止用ゴム板３を介してスペーサ部材２が挟み込まれて保持されている。ここで、他の弾性体としての接触傷防止用ゴム板３は、これがない場合、箱状被加工物１０の外側側面とスペーサ部材２とがじかに密着接触することで箱状被加工物１０に接触傷が生じることがあるので、これを防止するためのものである。また、他の弾性体の材料としては、ゴム、樹脂材料などが使用でき、例えば防振ゴムを用いれば、びびり振動の発生をさらに抑制しうることが期待できる。
【００１７】
無端帯状ゴム体１は、本発明例では、天然ゴムからなり、長手方向に直角をなす方向における断面積が７００ｍｍ２　である。また、アルミニウム製のスペーサ部材２は、本発明例では厚み約１００ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍで全体として四角柱状をなし、無端帯状ゴム体１と接する上面が山型となされている。天然ゴムからなる接触傷防止用ゴム板３は、厚み１０ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍの平板状をなしている。
【００１８】
このように開口した箱状被加工物１０の外側に、無端帯状ゴム体１、スペーサ部材２及び接触傷防止用ゴム板３を取り付けた状態で、箱状被加工物１０における前記スペーサ部材２を取り付けた外側面に対応する内面の仕上げ研削加工を実施した。また、比較のため比較例１、比較例２を実施し、内面の仕上げ面の状態を目視観察して評価した。すなわち、無端帯状ゴム体１、スペーサ部材２及び接触傷防止用ゴム板３を使用しない場合（箱状被加工物１０を小型保持具１１，１１により保持しただけの場合）を比較例１とした。また、比較例１と同じく無端帯状ゴム体１、スペーサ部材２及び接触傷防止用ゴム板３を使用せず、かつ、加工効率を下げた切削条件（軸方向切込み量を１／２とする）による場合を比較例２とした。
【００１９】
発明例及び比較例１の切削条件は、工具：φ２０ｍｍ超硬エンドミル、潤滑：湿式（水溶性切削油）、主軸回転数：４５８０ｒｐｍ、送り速度：１８３０ｍｍ／ｍｉｎ、径方向切込み：１．０ｍｍ、軸方向切込み：４０ｍｍ、切削方向：ダウンカット、である。また、比較例２の切削条件は、軸方向切込み量を発明例及び比較例１の場合の１／２である２０ｍｍとし、それ以外は発明例及び比較例１と同一である。
【００２０】
まず、内面の切削加工を行う前に、発明例（箱状被加工物１０の外側に、無端帯状ゴム体１、スペーサ部材２及び接触傷防止用ゴム板３を取り付けた状態）と、比較例（無端帯状ゴム体１、スペーサ部材２及び接触傷防止用ゴム板３を使用せず、箱状被加工物１０を小型保持具１１，１１により保持しただけ状態）について、インパルスハンマーを用いたインパルス応答法により、振動波形と伝達関数（コンプライアンス）とを測定した。測定装置はＦＦＴアナライザを使用した。図４は比較例においてインパルス応答法による振動振幅の測定結果を示す図、図５は発明例においてインパルス応答法による振動振幅の測定結果を示す図、図６は発明例と比較例とにおいてインパルス応答法による伝達関数の測定結果を示す図である。
【００２１】
図５、図４から明らかなように、発明例は、比較例に比べて振動振幅の値を１／２〜１／３に小さくすることができている。また、図６において、伝達関数はこの値が大きいほど動的剛性が低く、励振されやすいことを意味しており、発明例は、比較例に比べて動的剛性に優れるという結果が得られている。
【００２２】
次に、実際に前記切削条件で内面の切削加工を行った結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１からわかるように、本発明方法を実施しない比較例１では、箱状被加工物１０のびびり振動の発生を防止することができず、仕上げ面が荒れて良好な仕上げ面を得ることができなかった。また、比較例２では、良好な仕上げ面が得られたものの、軸方向切込み量が発明例での１／２に設定されており、加工効率が大幅に悪かった。
【００２５】
これに対して、本発明例によれば、開口した箱状被加工物１０の内面の仕上げ切削加工に際し、大掛かりな被加工物保持具を用いることなく、被加工物１０のびびり振動の発生を抑制することができ、良好な仕上げ面を得ることができた。
【００２６】
なお、前述した本発明例では、無端帯状ゴム体１により、箱状被加工物１０の１つの外側側面との間にスペーサ部材２を挟み込み保持するようにしたが、これに限らず、本発明においては、箱状被加工物１０の複数の外側側面、例えば４つの外側側面との間に、それぞれ、スペーサ部材を挟み込み保持するようにしてもよい。これにより、びびり振動の発生をさらに抑制できることが期待できる。また、接触傷防止用ゴム板３として防振ゴムなどを選択すれば、びびり振動の発生をさらに抑制できることが期待できる。また、本発明においては、弾性体及び他の弾性体の材料として、本発明例ではゴムを用いたが、これに限らず、樹脂材料などが使用可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による内面加工方法によれば、大型で比較的薄肉の被加工物の内面に切削加工を施すに際し、大掛かりな被加工物保持具を用いることなく被加工物のびびり振動の発生を抑制することができ、良好な仕上げ面を得ることができる。また、従来とは違って被加工物保持具の取り付け・取り外しに手間がかからないので、従来に比べて切削加工作業時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内面加工方法が適用される開口した箱状被加工物が、被加工物用小型保持具により保持される様子を示す斜視図である。
【図２】図１における開口した箱状被加工物に、本発明方法の実施に用いる無端帯状ゴム体、スペーサ部材及び接触傷防止用ゴム板を取り付けた状態を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明による内面加工方法を説明するための平面図である。
【図４】比較例においてインパルス応答法による振動振幅の測定結果を示す図である。
【図５】発明例においてインパルス応答法による振動振幅の測定結果を示す図である。
【図６】発明例と比較例とにおいてインパルス応答法による伝達関数の測定結果を示す図である。
【図７】大型の割には比較的薄肉であってその内面が切削加工される開口した箱状被加工物の斜視図である。
【図８】図７に示す開口した箱状被加工物が被加工物用大型保持具により保持される様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…無端帯状ゴム体　２…スペーサ部材　３…接触傷防止用ゴム板　１０…開口した箱状被加工物　１１…被加工物用小型保持具　Ｗ…被加工物　Ｇ…ゴム体
Ｓ…スペーサ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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