(57)【要約】【課題】簡易な構造で、切削工具のびびり振動を抑えることができる工作機械の工具保持装置を提供する。【解決手段】回転軸線Ｏｓ回りに回転させながら先端側をワークに接触させて切削する切削工具２を保持するためのホルダ３を備える工作機械の工具保持装置１Ａであって、ホルダ３のチャック筒部３ｃに、周方向に間隔をあけて回転軸線Ｏｓ方向に沿って切り込まれる一対のスリット６を設けることで自由振動可能な可振動部７を形成して、ワークの切削時に切削工具２が振動するに伴いその可振動部７が振動するようにし、かつ該可振動部７の振動を粘弾性体１０で減衰するものとする。【選択図】図１
2015208817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線回りに回転させながら先端側をワークに接触させて切削する切削工具を保持するためのホルダを備える工作機械の工具保持装置であって、
前記ホルダに、自由振動可能な可振動部を形成して、ワークの切削時に前記切削工具が振動するに伴いその可振動部が振動するようにし、かつ該可振動部の振動を粘弾性体で減衰するようにしたことを特徴とする工作機械の工具保持装置。
【請求項２】
前記ホルダは、切削工具の基端側が差し込まれるチャック筒部を備えてなり、前記可振動部は、前記チャック筒部の端部に、周方向に間隔をあけて回転軸線方向に沿って切り込まれる一対のスリットを設けることで形成したことを特徴とする請求項１に記載の工作機械の工具保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマシニングセンタのような工作機械において、エンドミル等の切削工具を保持する工具保持装置に関し、特に、切削工具のびびり振動を防ぐ防振機能を備えた工作機械の工具保持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばマシニングセンタ等の工作機械においては、主軸に工具保持装置を介して切削工具を装着し、主軸の回転駆動により、切削工具を回転軸線回りに回転させながらその一端側をワークに接触させて切削加工を行うようにされている。
【０００３】
切削加工の際に、加工対象の加工精度を悪化させる原因として、加工に伴う切削工具のびびり振動がある。例えば、ワーク形状等に適応させるために比較的全長の長いエンドミルを使用した場合、工具保持装置からの突出し量が大きいため、工具先端側が揺れやすい構造となり、工具の軸心振れが大きくなってびびり振動が発生し、加工精度の低下を招いていた。加工精度を確保するためには、加工速度を落とすなどして加工負荷を下げて加工しなければならず、加工能率が悪くなるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決し得るものとして、ゴム弾性または粘弾性を有する防振部材を切削工具の外周側に装着し、切削時における切削工具の撓みや捻じれに追随するように防振部材が変形するようにして、防振部材の減衰効果により、切削工具のびびり振動を減衰させるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、工具ホルダ本体の外周側に第１の防振部材および第２の防振部材をそれぞれ装着して防振部材を二重のリング構造とし、切削工具と第１の防振部材との間に２本のＯリングを、第１の防振部材と第２の防振部材との間に２本のＯリングを、それぞれ組み込み、合計４本のＯリングで切削時の切削工具のびびり振動を減衰するようにしたものも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０１１９４４号
【特許文献２】国際公開第２０１１／０６７８２８号
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のものでは、使用する切削工具のそれぞれに防振部材を装着しなければならず、使用する切削工具の数が多ければ多い程、装着に必要な防止部材の数が増えるため、コストが嵩むという問題点がある。
また、特許文献２に記載のものでは、工具保持装置側に防振機能を持たせるので上記特許文献１の問題点は解消し得るものの、工具保持装置側に防振機能を持たせるために、工具ホルダ本体に装着される防振部材を二重リング構造とし、かつその内部に合計４本のＯリングを組み込まなくてはならず、構造が複雑になるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構造で、切削工具のびびり振動を抑えることができる工作機械の工具保持装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明による工作機械の工具保持装置は、
回転軸線回りに回転させながら先端側をワークに接触させて切削する切削工具を保持するためのホルダを備える工作機械の工具保持装置であって、
前記ホルダに、自由振動可能な可振動部を形成して、ワークの切削時に前記切削工具が振動するに伴いその可振動部が振動するようにし、かつ該可振動部の振動を粘弾性体で減衰するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明において、前記ホルダは、切削工具の基端側が差し込まれるチャック筒部を備えてなり、前記可振動部は、前記チャック筒部の端部に、周方向に間隔をあけて回転軸線方向に沿って切り込まれる一対のスリットを設けることで形成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の工作機械の工具保持装置によれば、切削工具のびびり振動の発生に伴いホルダに形成された可振動部が振動され、この可振動部の振動が粘弾性体によって減衰されるので、振動し易い一方の可振動部の振動が減衰されることで振動し易い他方の切削工具の振動が減衰されることになり（振動のモード減衰理論）、切削工具のびびり振動を抑えることができる。しかも、このような作用効果は、ホルダに可振動部を形成し、該可振動部の振動を粘弾性体で減衰するといった簡易な構造で得ることができる。
【００１１】
また、第２発明の構成を採用することにより、可振動部を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る工具保持装置の全体斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る工具保持装置の全体斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る工具保持装置を示す図で、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明による工作機械の工具保持装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
図１には、本発明の第１の実施形態に係る工具保持装置の全体斜視図が示されている。また、図２には、図１のＡ−Ａ線断面図が示されている。
【００１５】
＜工具保持装置の概略説明＞
図１に示される工具保持装置１Ａは、例えばマシニングセンタ等の図示されない工作機械の主軸に装着されるもので、回転軸線Ｏｓ回りに回転させながら先端側をワークに接触させて切削する例えばエンドミル等の切削工具２を保持するためのホルダ３を備えている。
【００１６】
＜ホルダの説明＞
ホルダ３は、工作機械に装備される図示されないＡＴＣ（自動工具交換装置）の工具交換用のアームが係合するリング状の溝４が形成された円柱状の胴部３ａを有し、この胴部３ａの基端側に、工作機械の主軸に挿入連結される先細り形状のテーパシャンク部３ｂが一体的に延設されるとともに、その胴部３ａの先端側に、切削工具２の基端側が差し込まれるチャック筒部３ｃが一体的に延設されて構成されている。
【００１７】
＜チャック筒部の説明＞
チャック筒部３ｃは、先端側に向かってやや先細る厚肉の円筒形状とされており、その中心部分に、切削工具２を内部に向けて差込可能な工具差込口５を有している。
【００１８】
＜可振動部の説明＞
チャック筒部３ｃの中間位置から先端に至る部分には、周方向に所定間隔をあけて回転軸線Ｏｓ方向に沿って切り込まれる一対のスリット６を設けることで形成される可振動部７が、周方向に等角度（１２０°）間隔で３つ配設されている。こうして、一対のスリット６を設けることにより、基端側が固定される一方で先端側が自由振動可能な可振動部７を容易に形成することができる。
【００１９】
＜粘弾性体の説明＞
図２に示されるように、工具差込口５を通して内部に差し込まれる切削工具２と各可振動部７それ自身とは非接触で、両者の間には隙間ｔが設けられ、各隙間ｔには粘弾性体１０が配され、該粘弾性体１０は切削工具２に接触可能に可振動部７に貼り付けられている。ここで、粘弾性体１０とは、ばね要素と減衰要素とを有するものであり、非線形なばね定数を有するものである。つまり、荷重を加えることによって粘弾性体１０を変形させた場合、粘弾性体１０のばね定数は荷重の大きさによって変化することになる。粘弾性体１０としては例えばゴム等が挙げられる。
【００２０】
図１に示されるように、チャック筒部３ｃにおいて、周方向に隣り合う可振動部７の間の部分は、チャック爪部８とされて、合計３つのチャック爪部８で切削工具２を掴むことができるようになっている。チャック筒部３ｃの先端部分における外周側には、図示されない転動体（例えば、ニードルローラ）を介して、円筒状の締付体９が回転可能に嵌め込まれている。
【００２１】
工具保持装置１Ａにおいて、切削工具２を保持する際には、工具差込口５に切削工具２を差し込んだ状態で、締付体９を一方向側（締付側）に回転させ、締付体９とチャック筒部３ｃとの二面間で転動体を螺旋状に転動させて、締付体９と共に転動体をチャック筒部３ｃの基端側へ移動させる。この締付体９による締付操作により、チャック筒部３ｃを縮径させる力が発生され、３つのチャック爪部８で切削工具２を挟み付け固定することができる。なお、締付体９を他方向側に回転させることにより、それらチャック爪部８による切削工具２の固定を解除することができる。
【００２２】
以上に述べたように構成される工具保持装置１Ａにおいて、工具差込口５を通してチャック筒部３ｃの内部に差し込まれた切削工具２は、締付体９の締付操作により、３つのチャック爪部８で挟み付けられて固定されるとともに、粘弾性体１０を介して可振動７が押し付けられる。
そして、工作機械の主軸の回転駆動により、切削工具２を回転軸線Ｏｓ回りに回転させながらその一端側をワークに接触させて切削加工を行う。
この時、切削工具２の軸心振れが大きくなってびびり振動が発生すると、これに伴いチャック筒部３ｃの可振動部７が振動され、この可振動部７の振動が粘弾性体１０によって減衰される。
【００２３】
＜作用効果の説明＞
第１の実施形態の工具保持装置１Ａによれば、振動し易い一方の可振動部７の振動が減衰されることで振動し易い他方の切削工具２の振動が減衰されるので（振動のモード減衰理論）、切削工具２のびびり振動を抑えることができる。しかも、このような作用効果は、ホルダ３のチャック筒部３ｃに可振動部７を形成し、該可振動部７の振動を粘弾性体１０で減衰するといった簡易な構造で得ることができる。
【００２４】
〔第２の実施形態〕
図３には、本発明の第２の実施形態に係る工具保持装置の全体斜視図が示されている。また、図４には、図３のＢ−Ｂ線断面図が示されている。なお、第２の実施形態の工具保持装置１Ｂにおいて、第１の実施形態の工具保持装置１Ａと同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、本実施形態の工具保持装置１Ｂに特有の部分を中心に説明することとする（後述する第３の実施形態についても同様）。
【００２５】
図３に示される工具保持装置１Ｂにおいては、チャック筒部３ｃの中間位置から先端に至る部分に、第１の実施形態では設けられていた可振動部７が設けられておらず、チャック筒部３ｃの中間位置から後端に至る部分に、周方向に所定間隔をあけて回転軸線Ｏｓ方向に沿って切り込まれる一対のスリット６を設けることで形成される可振動部７が、周方向に等角度（１２０°）間隔で３つ配設されている。
図４に示されるように、工具差込口５を通して内部に差し込まれる切削工具２と各可振動部７それ自身とは非接触で、両者の間には隙間ｔが設けられ、各隙間ｔには粘弾性体１０が配され、該粘弾性体１０は切削工具２に接触可能に可振動部７に貼り付けられている。
【００２６】
また、この工具保持装置１Ｂにおいては、第１の実施形態の工具保持装置１Ａでは設けられていたチャック爪部８が設けられておらず、締付体９による締付操作でチャック筒部３ｃを弾性変形により縮径させて切削工具２を挟み付け固定するようにされている。
【００２７】
＜作用効果の説明＞
以上に述べたように構成される工具保持装置１Ｂによっても、切削加工時に、切削工具２の軸心振れが大きくなってびびり振動が発生すると、これに伴いチャック筒部３ｃの可振動部７が振動され、この可振動部７の振動が粘弾性体１０によって減衰されるので、第１の実施形態の工具保持装置１Ａと同様の作用効果を得ることができる。
【００２８】
〔第３の実施形態〕
図５には、本発明の第３の実施形態に係る工具保持装置を示す図で、全体斜視図（ａ）および分解斜視図（ｂ）がそれぞれ示されている。図６には、図５のＣ−Ｃ線断面図が示されている。
【００２９】
図５（ａ）（ｂ）に示される工具保持装置１Ｃにおいては、ホルダ３のチャック筒部３ｃに、切削工具２の基端側がコレット１１を介して差し込まれるようになっている。
【００３０】
＜チャック筒部の説明＞
図５（ｂ）に示されるように、チャック筒部３ｃは、厚肉の円筒形状で、基端から先端部近傍に亘って所定外径寸法の大径筒部１２と、先端部近傍から先端に亘って大径筒部１２よりも小径で外周面に雄螺子を有する小径筒部１３とによりなり、その中心部分に、コレット１１を内部に向けて差込可能なコレット差込口１４を有している。
コレット差込口１４の内周側には、チャック筒部３ｃの先端側から基端側へと進むに従って内径が小さくなるテーパ面１５が形成されている。
【００３１】
＜可振動部の説明＞
チャック筒部３ｃの中間位置から先端に至る部分には、周方向に所定間隔をあけて回転軸線Ｏｓ方向に沿って切り込まれる一対のスリット１６を設けることで形成される可振動部１７が、周方向に等角度（１２０°）間隔で３つ配設されている。こうして、一対のスリット１６を設けることにより、基端側が固定される一方で先端側が自由振動可能な可振動部１７を容易に形成することができる。
【００３２】
＜粘弾性体の説明＞
図６に示されるように、コレット差込口１４に差し込まれるコレット１１と各可振動部１７それ自身とは非接触で、両者の間には隙間ｔが設けられ、各隙間ｔには前述した粘弾性体１０と同様の粘弾性体２０が配され、該粘弾性体２０は切削工具２に接触可能に可振動部１７に貼り付けられている。
【００３３】
図５（ｂ）に示されるように、チャック筒部３ｃにおいて、周方向に隣り合う可振動部１７の間の部分は、チャック爪部１８とされて、合計３つのチャック爪部１８でコレット１１を掴むことができるようになっている。
【００３４】
コレット１１は、チャック筒部３ｃにおけるコレット差込口１４のテーパ面１５と係合するテーパ面１９を外周側に有する厚肉の円筒形状とされており、その中心部分に、切削工具２を内部に貫通状態で差込可能な工具差込口２１を有している。
【００３５】
図６に示されるように、コレット１１の先端部には、円筒状の締付体２５が互いの凹凸部を係合させて抜け止め状態で装着されている。締付体２５は、小径筒部１３と螺合可能とされている。
【００３６】
工具保持装置１Ｃにおいて、切削工具２を保持する際には、切削工具２が差し込まれた状態のコレット１１を、チャック筒部３ｃのコレット差込口１４に差し込んだ状態で締付体２５を小径筒部１３に螺合させ、その締付体２５による締付操作を行う。これにより、チャック筒部３ｃの小径筒部１３を縮径させる力が発生され、３つのチャック爪部１８でコレット１１を介して切削工具２を挟み付けて固定することができる。なお、締付体２５の締付を緩める操作を行うことにより、それらチャック爪部１８によるコレット１１を介した切削工具２の固定を解除することができる。
【００３７】
＜作用効果の説明＞
以上に述べたように構成される工具保持装置１Ｃにおいて、切削工具２を回転軸線Ｏｓ回りに回転させながらその一端側をワークに接触させて切削加工を行った際に、切削工具２の軸心振れが大きくなってびびり振動が発生すると、該びびり振動がコレット１１を介してチャック筒部３ｃの可振動部１７に伝わって可振動部１７が振動され、この可振動部１７の振動が粘弾性体２０によって減衰される。したがって、第１の実施形態の工具保持装置１Ａと同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
以上、本発明の工作機械の工具保持装置について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の工作機械の工具保持装置は、簡易な構造で、切削工具のびびり振動を抑えることができるという特性を有していることから、マシニングセンタ等の工作機械においてエンドミル等の回転切削工具を保持する用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ    工具保持装置
２          切削工具
３          ホルダ
３ｃ        チャック筒部
６，１６    スリット
７，１７    可振動部
１０，２０  粘弾性体
【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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