(57)【要約】【課題】簡単な構造により高速回転による自動調芯機能を発揮させることおよび特殊な取り扱いや調整操作を必要としないホルダを提供すること。【解決手段】長軸方向に沿うようにしてホルダ本体の中心部に設けられた円筒状空孔の内部に、多数の剛体製小球群および粘性流体の混合材を封入した自動調芯型転削工具用ホルダ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダ本体の中心部に設けられた長軸方向の円筒状空孔の内部に、多数の剛体製小球群および粘性流体の混合材を封入したことを特徴とする自動調芯型転削工具用ホルダ。
【請求項２】
円筒状空孔の内周面に微細な凸部を分布状に形成したことを特徴とする請求項１の自動調芯型転削工具用ホルダ。
【請求項３】
微細な凸部が螺旋状のねじ溝であることを特徴とする請求項２の自動調芯型転削工具用ホルダ。
【請求項４】
剛体製小球群が鉄、ステンレス鋼もしくはタングステンカーバイド製であることを特徴とする請求項１の自動調芯型転削工具用ホルダ。
【請求項５】
粘性流体がグリスであることを特徴とする請求項１の自動調芯型転削工具用ホルダ。
【請求項６】
円筒状空孔が上方に向かって小径となるテーパ形状であることを特徴とする請求項１の自動調芯型転削工具用ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドミル、ドリル、ボーリングあるいはフライス等の工作機械用転削工具であって、とくに高速回転するこれらの転削工具が装着されるホルダに自動調芯機能を付与するための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンドミルやフライス等の転削工具を高速回転させて各種金属材料を切削加工する場合、高速回転に応じて増大する工具自身の回転振れが、被加工材料表面の仕上げ粗さを悪化させる問題があり、すでに多くの改善に努力が払われている。
【０００３】
その多くは、転削工具を保持するためのホルダ自体に、何等かのウエイトを内蔵させて重量バランスの修正を企図するものであって、高速回転にともなう重量アンバランスの量を不釣合いベクトルとして算出し、これにもとづいてウエイトの固定位置を決定する方法がある。しかし、この方式はウエイトの選定が面倒な上に熟練を要し作業性もよくないので、たとえば、下記特許文献１は、ホルダ自体に同心円軸方向に複数の穴を設け、重量バランス測定装置で位相ごとの重量アンバランスを算出し、それに応じて穴に所定のウエイトを装入する方式を提案する。
【０００４】
また、下記特許文献２は、同様に円周方向に幾つかのくぼみを設けてウエイトを装入し、重量バランスの悪い比較的に軽い部分にそのウエイトを移動させてねじで固定し、無段階に重量バランスを精密に微調整しようとする。
【０００５】
しかし、これらの解決策はいずれも取り付けるべき工具ごとに煩雑な重量バランス調整作業を必要とし、現場での実用性に難点がある。
【０００６】
そこで、下記特許文献３は、工具ホルダの外周にウエイトを内蔵するリングを取り付け、さらにそのウエイトを補助的な小型ウエイトとの重層構造とし、これが自動的に移動することにより、工具の振れ回りを自動的に抑制しようとする。原理的には理解できるが、このような複雑なウエイトの重層構造は必然的にリングを大型化し、ホルダまわりが被加工材との空間的干渉等の別の不都合を提起するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７―１９２８８号公報
【特許文献２】特開平１１―１７９６１２号公報
【特許文献３】特開２００７―２５５７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、転削工具ホルダの高速回転による重量バランスの崩れを自動的に軽減し、さらには回避するために、従来方式には、ホルダ自体の構造上の問題や取り扱い面になお不十分さが残されている。本発明は、ホルダ自体の自動調芯構造の単純化をはかること、そして、特殊な取り扱いや調整操作を必要としないで、高速回転により転削工具・ホルダに自動的に調芯機能を行なわせること、しかも加工まわりの空間的不具合をともなわないことを解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、多数の剛体製小球群と粘性流体との混合材が高速回転にともなって自然に従動する現象を利用してホルダ・工具の総体に自動調芯機能を付与することにより、転削工具の高速回転により生起しようとする回転振れを抑制しようとする転削工具ホルダであって、つぎの構成を特徴とする。
【００１０】
（１）ホルダ本体の中心部に設けられた長軸方向の円筒状空孔の内部に、多数の剛体製小球群および粘性流体の混合材を封入した自動調芯型転削工具用ホルダ。
【００１１】
（２）円筒状空孔の内周面に微細な凸部を分布状に形成した上記（１）に記載の自動調芯型転削工具用ホルダ。
【００１２】
（３）微細な凸部が螺旋状のねじ溝である上記（２）に記載の自動調芯型転削工具用ホルダ。
【００１３】
（４）剛体製小球群が鉄、ステンレス鋼もしくはタングステンカーバイド製である上記（１）に記載の自動調芯型転削工具用ホルダ。
【００１４】
（５）粘性流体がグリスである上記（１）に記載の自動調芯型転削工具用ホルダ。
【００１５】
（６）円筒状空孔が上方に向かって小径となるテーパ形状である上記（１）に記載の自動調芯型転削工具用ホルダ。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上記のように、ホルダ本体中心部に設けられた長軸方向に沿う円筒状空孔内に多数の剛体製小球群と粘性流体との混合材を封入しただけのきわめて簡単な構造の自動調芯型転削工具用ホルダである。この構造のホルダに転削工具を取り付けて転削加工するとき、それらが一体となって高速回転することにより、円筒状空孔内の剛体製小球群と粘性流体との混合材が遠心力によって同空孔の内周寄りに移動し、全く自動的に調芯機能がはたらいてホルダ全体がその動バランスの片寄りを修正してバランスが向上する。しかも、そのために作業ごとの煩雑な準備作業を必要としないので、現場での手数を煩わすおそれがほとんどない。また、この構造は、ホルダの内部に円筒状空孔を穿鑿するだけで余分の不可物を必要としないので、使用時の関係でまわりの空間的障害に煩わされるおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明ホルダの縦断面図
【図２】剛体製小球群および粘性流体の混合材の模式図
【図３】本発明ホルダの実施例を示す縦断面図
【図４】本発明ホルダの別の実施例を示す縦断面図
【図５】本発明と比較例の工具回転数と振れの増加量との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に本発明を実施するための基本的なホルダ構造を示す。これはミーリングホルダの代表的な形態を示しており、その長さ方向のほぼ全長に貫通するようにして、ホルダ本体１の中心に円筒状空孔２が設けてある。そして、その底部には止めねじにより蓋３をし、頂部にはプルスタットボルト４がねじこみにより取り付けるようにしてある。
【００１９】
この発明になるホルダ構造では、上記円筒状空孔２の内部に多数の剛体製小球群５と粘性流体６との混合材７が封入される。図２はこの剛体製小球５および粘性流体６としてのグリスを模式的に拡大して示す。
【００２０】
本構造のホルダに工具を普通通りに装着し工作機械にセットして高速回転させると、上記混合材７が遠心力によりその総体が円筒状空孔２の内周寄り付近に移動しようとし、結果的には混合材７の質量部分が円筒状空孔２の内周に近いほど偏ることになるのが明らかである。そして、グリスよりも比重の大きい剛体製小球群がグリス内にあってその傾向が大となり、ホルダ全体の高速回転による動バランスの不良状態を修正しようとし、結果として、均一の動バランスを維持するようになる。そして、この自動的な調芯機能により工具の回転振れの振幅が著しく低減される。しかもこの機能を発揮させるために、転削作業の開始ごとに、動バランスを調整する目的でホルダのいかなる箇所をも調節するような事前調整は何等必要としない。
【００２１】
また、本発明のホルダ構造は図から明らかなように、中心内部に細い円筒状空孔を穿削するだけでよいから、ホルダの嵩が異常に大きくなるようなことがなく、使用時に嵩張って生ずる被加工物との空間的干渉に留意する必要はない。
【００２２】
本発明を実施して高速回転により転削作業を行なうとき、実際の工程においては、転削工具は回転運動のみではなく、その軸方向すなわち上下方向にも移動する場合がある。たとえば、工具および工具ホルダを加工の仕様に従って下向きに移動させる際には、その加速度による慣性力が上記剛体製小球群およびグリスの混合材７が上方に向かって移動することになる。つまり、混合材７は水平方向と垂直方向との慣性移動を行なう。
【００２３】
このような場合、図３に例示したように、工具ホルダ１の円筒状空孔２の内周前面にわたって微細な凸部８を分布するように設けておくと、上記のような混合材７の軸方向移動は、これらの凸部８により抵抗されて抑制される。したがって、工具および工具ホルダの高速回転および軸方向移動の双方による動バランスが同時に調整される。
【００２４】
なお、上記凸部８は無数の小突起により形成してよいが、螺旋状のねじ溝をホルダ１の円筒状空孔２の全長全周にわたって設けることにしてもよい。
【００２５】
また、転削加工中における工具および工具ホルダの動バランスをより効果的に均一化させるためには、剛体製小球群のような重量物はできるだけ転削工具の先端方向に近づけることが望ましいのはいうまでもない。そこで、本発明の実施にあたっては、ホルダ１の円筒状空孔２を、図４に例示したように上方ほど小径となるようにテーパ状内面９に加工し、剛体製小球群の軸方向移動をこのテーパ面にて抑制するようにするとよい。
【００２６】
なお、本発明の実施に際して使用する剛体製小球は、鉄、ステンレス鋼もしくはタングステンカーバイドのように比重ができるだけ大なる硬質の材料で製作されたものが自動調芯のためにより敏感に反映する。これは限られた大きさと無駄のない形状で設計される工具ホルダの内部に設けられる円筒状空孔にこれらの混合材を充填して機能的に作動させるのに有効だからである。一方、同時に使用される粘性流体も同様に比重と粘性ができるだけ大であると同時に剛体製小球の滑りを円滑にする化成品を選定するのがよく、グリス類が最適である。
（実施例）
本発明になる自動調芯型ホルダおよび従来のホルダにそれぞれエンドミルを装着し、工具の回転数と回転振れとの関係を比較するために、高速回転させる実際の作業を実施した。すなわち、本発明になる自動調芯型ホルダは、下記剛体製小球と粘性流体との混合材を円筒状空孔に充填した構造とし、従来のホルダはこれらを具備しないままで使用した。
【００２７】
（実施条件）
・工具：三菱マテリアル社製超鋼エンドミル（Ｃ２ＭＢＲ０５００）
・剛体製小球：ステンレス鋼製の球体（直径２ｍｍ）
・粘性流体：トラスコ中山社製モリブデングリス（ＴＧＣＧ−４００Ｍ）
・非接触変位計：キーエンス社製渦電流変位計（ＥＸ−２００）
このときの工具回転数は、１００００ｒｐｍ近くまで連続的に高速化し、その過程で上記非接触変位計により回転工具の振れの増加量（μｍ）を段階的に測定し、図５の結果を得た。図５の上側のグラフ（太線）は従来のホルダを使用した場合（比較例）、下側のグラフ（細線）は本発明の使用した場合（実施例）で、この結果より、本発明によれば従来に比較して回転振れが著しく抑制され半減以下になっており、本発明のホルダが優れた自動調芯作用を発揮することが分かる。。
【符号の説明】
【００２８】
１    ホルダ本体
２    円筒状空孔
３    蓋
４    プルスタットボルト
５    剛体製小球
６    粘性流体
７    剛体製小球群および粘性流体の混合材
８    凸部
９  テーパ状内面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010172997.tif 000006
【図５】
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