(57)【要約】【課題】切削加工時に発生するびびり振動をはめあい機構で抑制する防振手段が設けられた工具ホルダを提供する。【解決手段】本発明の防振機能を有する工具ホルダ１は、長尺のアーバ部５と、アーバ部５の先端側に設けられると共に工具１３が装着される工具取付具１１と、アーバ部５の基端側に工作機械の回転駆動軸に取り付けるためのシャンク部２とを有し、工具１３を用いて切削加工時に生じるびびり振動を抑制する防振手段１０がアーバ部５に設けられた工具ホルダ１において、アーバ部５は、長手方向に分割された棒体であって、分割された一方の棒体６の端部に凸状の軸部７が形成されていると共に、分割された他方の棒体８の端部に軸部７が嵌り込む凹状の孔部９が形成されていて、防振手段１０は軸部７が孔部９に嵌り込んで構成される「はめあい機構」からなる。【選択図】図１
2015134385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺のアーバ部と、前記アーバ部の先端側に設けられると共に工具が装着される工具取付具と、前記アーバ部の基端側に工作機械の回転駆動軸に取り付けるためのシャンク部とを有し、前記工具を用いて切削加工時に生じるびびり振動を抑制する防振手段が前記アーバ部に設けられた工具ホルダにおいて、
前記アーバ部は、長手方向に分割された棒体であって、
前記分割された一方の棒体の端部に凸状の軸部が形成されていると共に、前記分割された他方の棒体の端部に前記軸部が嵌り込む凹状の孔部が形成されていて、
前記防振手段は、前記軸部が孔部に嵌り込んで構成される「はめあい機構」からなる
ことを特徴とする防振手段が設けられた工具ホルダ。
【請求項２】
前記防振手段において、
前記孔部の内径Ｄと前記軸部の外径ｄとの差Δｄが、−２０μｍ≦Δｄ≦１０μｍの範囲とされ、
前記軸部の軸心方向高さｌが、２０ｍｍ≦ｌ≦５０ｍｍの範囲とされ、
前記孔部の軸心方向深さＬが、Ｌ≧ｌとされている
ことを特徴とする請求項１に記載の防振手段が設けられた工具ホルダ。
【請求項３】
前記防振手段において、
前記孔部の内周面と前記軸部の外周面とが面接触する部分の接触面積Ｓが、６００ｍｍ２＜Ｓ＜３０００ｍｍ２の範囲とされている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の防振手段が設けられた工具ホルダ。
【請求項４】
前記防振手段の配備位置ｔは、前記アーバ部の基端側からの位置ｔ１がｔ１≧３０ｍｍ、且つ当該アーバ部の先端側からの位置ｔ２がｔ２≧３０ｍｍの範囲とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の防振手段が設けられた工具ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、被加工材に対して切削加工や研削加工を行う際に用いられる切削工具を保持する工具ホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被加工材（例えば、鋼材）に対して、ボーリング加工、中ぐり加工やフライス加工など切削加工を行う際には、長尺の工具ホルダの先端に回転切削工具を取り付けて、その取り付けられた回転切削工具を用いて切削加工を行っている。
ところが、ボーリング加工やフライス加工などを行ってゆく過程においては、回転切削工具が取り付けられた長尺の工具ホルダを被加工材に押し込む際に、回転切削工具に発生する抵抗力により振動（びびり振動）が生じ、加工精度の不良や加工能率の低下を引き起こしたり、長尺の工具ホルダの工具寿命を短くする虞があった。
【０００３】
上述した問題を解決するために、様々な防振技術が開発されてきた。例えば、長尺の工具ホルダに備えられたアーバ部を高剛性化する防振技術（アーバを高剛性の部材で作製したり、鋼材製のアーバ部の中空内部に高剛性の部材で作成された防振用の芯棒を圧入したりする技術）や、アーバ部を高減衰能化する防振技術（アーバ部の中空内部にウエイトなどの粘弾性体を充填したり、回転切削工具の先端にウエイトなどの粘弾性体を取り付けたりする技術）などが挙げられる。
【０００４】
工具ホルダのアーバ部を高剛性化する防振技術としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されているようなものがある。
特許文献１には、軸方向の端部に切刃を保持する鋼材製アーバであって、前記アーバの外周面に溶射層を有する防振アーバが開示されている。
また、特許文献２には、長尺の工具本体の先端には切れ刃チップが装着されて、被削材の深部が切削できるようにした工具であって、工具本体の一部には、防振効果を高める目的で、超硬合金の如き高剛性材料の使用された深部加工用の防振工具において、前記工具本体には、その軸心に沿って、基部側直径が先端側直径より大きなテーパ部を有する穴が後端より穿設され、該テーパ部に適合するテーパ部を有する前記高剛性材料からなる丸棒が前記穴に挿入されて、前記穴の入口近傍に螺設されたねじ部に螺合する押込みねじにより、前記丸棒が工具本体内に圧接固定されるようにした深部加工用の防振工具が開示されている。
【０００５】
一方、アーバ部を高減衰能化する防振技術（びびり振動の振動エネルギを粘弾性体のひずみエネルギとして吸収させる技術）としては、例えば、特許文献３〜特許文献６に開示されているようなものがある。
特許文献３には、先端部に切刃を装着したシャンク部を有する切削工具において、該シャンク部の後端部から軸心に沿って穿設された穴部と、該穴部に挿入された高剛性棒と、該高剛性棒と該穴部の内周面とが形成する間隙に充填されたエポキシ樹脂系接着剤と、該シャンク部の後端部に嵌合する押圧固定具と、を備え、且つ、該高剛性棒は該押圧固定具により押圧固定されている切削工具が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、先端側に工具を着脱可能に固定する工具保持手段が設けられ、基端側に工作機械のスピンドルに取り付けるためのシャンク部が設けられ、前記工具を用いて加工する際に該工具に生じる振動を抑制する振動抑制部を備えた工具保持体であって、この工具保持体の周部には該工具保持体の軸方向に延設される補強部が放射方向に複数設けられ、この補強部同士の間には振動減衰材が収納される収納凹部が設けられ、この収納凹部には前記振動減衰材が収納され、この振動減衰材と前記補強部とで前記振動抑制部が構成されている工具保持体が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、円盤状の本体に切れ刃を取り付けた回転切削工具において、前記円盤状の本体の端面側に、粘弾性体を介してリング状の錘を設け、工具本体の回転軸方向に前記錘が前記本体と相対的に移動可能に構成した回転切削工具が開示されている。
特許文献６には、切削時のびびり振動を抑制するための減衰用部材であって、剛性体と
粘弾性体とから構成され、前記剛性体の一方の先端部近傍に前記粘弾性体を備え、他方の先端部が切削工具のシャンクを把持する部分に保持可能な形状を有し、前記粘弾性体を介して前記剛性体を前記シャンクに当接させることで切削時のびびり振動を抑制する切削工具の減衰用部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２３３９１１号公報
【特許文献２】特開平７−２８５００２号公報
【特許文献３】特開２００２−２１０６０２号公報
【特許文献４】特開２０１１−１１５９２９号公報
【特許文献５】特開２０１２−１９６７２９号公報
【特許文献６】特開２００９−５０９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１〜特許文献６に示すようなアーバ部（長尺の工具ホルダ）の防振技術を用いても、以下に述べるような難点が存在する。
すなわち、特許文献１及び特許文献２は、アーバ部を高剛性化して、切削加工時に発生する「びびり振動」（振動）を抑制しているが、アーバ部を高剛性化するには、高価な高剛性材料を採用することが必要となったり、その高剛性材料をアーバ部に加工する際の加工コストが嵩んだりといった工具加工費の増大が懸念される。
【００１０】
一方、特許文献３〜特許文献６は、アーバ部を高減衰能化して、切削加工時に発生する「びびり振動」を抑制しているが、アーバ部を高減衰能化するには、特殊な機構を有する防振機構をアーバ部に配備したり、特殊な機構を有する防振機構を回転切削工具に配備しなければならず工具加工費の増大が懸念される。
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたものであり、切削加工時に発生するびびり振動をはめあい機構で抑制する防振手段が設けられた工具ホルダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明の防振手段が設けられた工具ホルダは、長尺のアーバ部と、前記アーバ部の先端側に設けられると共に工具が装着される工具取付具と、前記アーバ部の基端側に工作機械の回転駆動軸に取り付けるためのシャンク部とを有し、前記工具を用いて切削加工時に生じるびびり振動を抑制する防振手段が前記アーバ部に設けられた工具ホルダにおいて、前記アーバ部は、長手方向に分割された棒体であって、前記分割された一方の棒体の端部に凸状の軸部が形成されていると共に、前記分割された他方の棒体の端部に前記軸部が嵌り込む凹状の孔部が形成されていて、前記防振手段は、前記軸部が孔部に嵌り込んで構成される「はめあい機構」からなることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記防振手段において、前記孔部の内径Ｄと前記軸部の外径ｄとの差Δｄが、−２０μｍ≦Δｄ≦１０μｍの範囲とされ、前記軸部の軸心方向高さｌが、２０ｍｍ≦ｌ≦５０ｍｍの範囲とされ、前記孔部の軸心方向深さＬが、Ｌ≧ｌとされているとよい。
好ましくは、前記防振手段において、前記孔部の内周面と前記軸部の外周面とが面接触する部分の接触面積Ｓが、６００ｍｍ２＜Ｓ＜３０００ｍｍ２の範囲とされているとよい。
【００１３】
好ましくは、前記防振手段の配備位置ｔは、前記アーバ部の基端側からの位置ｔ１がｔ１≧３０ｍｍ、且つ当該アーバ部の先端側からの位置ｔ２がｔ２≧３０ｍｍの範囲とされているとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の防振手段が設けられた工具ホルダによれば、切削加工時に発生するびびり振動を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明に係る防振手段が設けられた工具ホルダを模式的に示した図であり、（ｂ）は工具ホルダの防振手段を拡大して示した図である。
【図２】防振手段を構成する孔部の内径Ｄと軸部の外径ｄとの差Δｄに対する工具ホルダの粘性を示す図である。
【図３】（ａ）は工具ホルダの動剛性の比較例を示す図であり、（ｂ）は本発明の工具ホルダの動剛性を示す図である。
【図４】回転切削加工時に「びびり振動」が発生した際における回転切削工具の切込み量を示す図である。
【図５】防振手段の配備位置と、工具ホルダの動剛性との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の防振手段が設けられた工具ホルダ１について、図面に基づき説明する。
図１は、アーバ部５が軸心方向に向かって突出状に備えられると共に、そのアーバ部５に本発明の防振手段１０が設けられている工具ホルダ１を模式的に示した側面図である。
工具ホルダ１は、被加工材に対してボーリング加工、中ぐり加工やフライス加工など切削加工を行う際に用いられるものである。この工具ホルダ１は、工作機械の回転駆動軸（スピンドル軸）に取り付けられるようになっていて、その回転駆動軸の回転駆動力を、アーバ部５の先端側に取り付けられたエンドミル、ボーリングヘッドなどの工具１３に伝達して、被加工材に対して切削加工を行うようになっている。
【００１７】
図１に示すように、工具ホルダ１は、長尺のアーバ部５と、そのアーバ部５の先端側に設けられると共に工具１３（例えば、回転切削工具など）が装着される工具取付具１１と、アーバ部５の基端側に設けられて工作機械の回転駆動軸（スピンドル軸）に取り付けるためのシャンク部２と、切削加工時に生じる「びびり振動」（以降、単に振動と呼ぶ）を抑制ないしは防止する防振手段１０とを有している。特に、寸法サイズが大きく且つ複雑な形状の被加工材や、深い窪みなどの切削加工が困難とされる領域を有する被加工材に対しては、非常に長い突き出し量を有するアーバ部５を備えられた工具ホルダ１が用いられる。
【００１８】
具体的には、工具ホルダ１は、工作機械の回転駆動軸に取り付けられるシャンク部２に長尺のアーバ部５の基端側が接合されていて、このアーバ部５がシャンク部２から軸心方向に沿って突出するように配備されているものである。加えて、アーバ部５には、切削加工時に生じる振動を抑制する防振手段１０が設けられている。また、アーバ部５の先端側には、工具１３（ボーリングヘッド等の切刃）を装着する工具取付具１１が設けられている。
【００１９】
シャンク部２は、内部が中空とされ且つ端部が先細るようなテーパ形状の円錐部材３と、その円錐部材３の底部に連接された円板部材４とからなるものであって、テーパ形状の円錐部材３が工作機械の回転駆動軸に取り付けられるようになっている。また、円板部材４には、アーバ部５の基端側が接合されている。なお、本実施形態では、テーパ形状のシャンク部２を回転駆動軸に直接取り付ける構成として説明したが、ストレート形状のシャンク部２を別体のホルダを介して回転駆動軸に取り付ける構成としてもよい。
【００２０】
アーバ部５は、シャンク部２の円板部材４から軸心方向に沿って突出状に設けられた長尺の円柱部材であって、鋼材や超硬合金などの硬質材料で形成されている。アーバ部５の長さＬ１は例えば１００ｍｍ〜５００ｍｍ程度であり、アーバ部５の外径ｄ２はシャンク部２の円板部材４の外径より小径とされ、例えばφ３０ｍｍ〜φ１００ｍｍ程度である。
アーバ部５の軸心方向の先端側には、突起状の工具取付具１１が設けられている。工具取付具１１は、荒切削用の工具や仕上切削用の工具などの仕様の異なる工具１３（切刃）をアーバ部５に取り付けるアタッチメントである。この突起状の工具取付具１１を、工具１３に設けられた取付孔部１２に嵌合させて、その工具１３と工具取付具１１とをボルトなどの締結具（図示せず）で固定する。
【００２１】
このように工具１３を固定することで、回転駆動軸の回転駆動力をアーバ部５を介して工具１３に伝達することができる。なお、工具取付具１１は、エンドミルやドリルなどを
取り付けるためのミーリングチャックであってもよい。
ところで、このように締結された工具１３を用いて、被加工材にボーリング加工やフライス加工などの切削加工を行うと、工具１３に発生する抵抗力により長尺のアーバ部５に振動が生じてしまう虞がある。特に、工具突き出し長さ／工具径（Ｌ２／ｄ１）の値が大きい場合、切削加工時にアーバ部５に大きな振動が生じてしまい、工具ホルダの動剛性を大きく低下させてしまう。
【００２２】
そこで、本願発明者らは、上述した問題を解決するために鋭意研究を重ね、以下に示す防振手段１０が設けられた工具ホルダ１を発明した。
本発明に係る防振手段１０が設けられた工具ホルダ１は、長尺のアーバ部５に、このアーバ部５の振動を抑制する防振手段１０が設けられているものである。
このアーバ部５は、長手方向に少なくとも２つ以上に分割された棒体であり、その分割された一方の棒体６の端部に凸状（円柱状）の軸部７が形成されていると共に、分割された他方の棒体８の端部に軸部７が嵌り込む凹状（円筒状）の孔部９が形成されている。この軸部７の外径ｄ及び孔部９の内径Ｄは、アーバ部５の外径ｄ２との比率によって設定されるようになっている。例えば、軸部７の外径ｄとアーバ部５の外径ｄ２との比率は、ｄ：ｄ２＝２：３とされる。
【００２３】
防振手段１０は、一方の棒体６の軸部７が他方の棒体８の孔部９に嵌り込んで構成される「はめあい機構」からなるものである。この防振手段１０は、「はめあい機構」において、アーバ部５に生じる振動エネルギを、孔部９の側壁面と軸部７の側壁面とが面接触する際に発生する摩擦エネルギに変換して、アーバ部５に生じる振動を抑制するようになっている。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、本発明の防振手段１０である「はめあい機構」は、孔部９の内径Ｄと軸部７の外径ｄとの差Δｄが、−２０μｍ≦Δｄ≦１０μｍの範囲とされ、軸部７の軸心方向高さｌが、２０ｍｍ≦ｌ≦５０ｍｍの範囲とされ、孔部９の軸心方向深さＬが、Ｌ≧ｌとされている。
詳しくは、「はめあい機構」における寸法差Δｄが−２０μｍ≦Δｄ≦１０μｍの範囲の略「しまりばめ」状態であり、且つ軸部７の軸心方向高さｌが２０ｍｍ≦ｌ≦５０ｍｍの範囲であると、孔部９の内周面と軸部７の外周面とが密着するように面接触し、その接触面において大きな押圧力が発生する。このとき、押圧力は、工具ホルダ１が回転してアーバ部５に曲げ変形が加えられる際に、孔部９の内周面と軸部７の外周面との間（摺動面）に摩擦エネルギを生じさせる。
【００２５】
この摩擦エネルギが、切削加工時に生じるアーバ部５の振動エネルギを吸収する（摩擦エネルギが振動エネルギを打ち消す）ようになっている。すなわち、孔部９の内周面と軸部７の外周面との間に生じた摩擦が、切削加工時に生じるアーバ部５の振動を抑制ないし防止するものとなっている。
なお、寸法差Δｄが−２０μｍよりも小さい値、あるいは１０μｍよりも大きい値の場合は、「はめあい機構」のすべり面における摩擦（摩擦エネルギ）が生じ難く、防振手段のダンパ（減衰）効果が小さくなるため、アーバ部５に発生する振動を抑制ないしは防止することが困難である。
【００２６】
なお、軸部７及び孔部９の軸心方向の長さは、孔部９の軸心方向深さＬがＬ≧ｌとすることが好ましい。
また、防振手段１０の配備位置ｔを設定することによって、アーバ部５に生じる振動を効果的に抑制することができる。
図１（ａ）に示すように、防振手段１０の配備位置ｔは、アーバ部５の基端側に近い部分（アーバ部５の長手方向中央より基端側）とされている。
【００２７】
詳しくは、防振手段１０の配備位置ｔは、アーバ部５の基端側からの位置ｔ１がｔ１≧３０ｍｍ、且つアーバ部５の先端側からの位置ｔ２がｔ２≧３０ｍｍの範囲とされている。すなわち、防振手段１０は、アーバ部５の基端側から３０ｍｍ離れた位置ｔ１からアーバ部５の先端側３０ｍｍ離れた位置ｔ２までの間（ｔ１〜ｔ２）に配備すればよい。
なお、アーバ部５の基端側のみを防振手段１０の配備位置ｔの基準とすると、アーバ部
５の長さによって先端側の配備位置ｔ２が変わるため、アーバ部５の基端側および先端側からそれぞれ３０ｍｍ以上離れた位置としている。
【００２８】
なお、防振手段１０の配備位置ｔ１が３０ｍｍより小さい値、すなわちアーバ部５の基端側に近すぎる場合、アーバ部５の基端側とシャンク部２（円板部材４）とが接合されている部分に非常に大きな応力が集中してしまい、工具ホルダ１本体が損傷してしまう虞がある。また、工具ホルダ１本体の損傷により、被加工材も損傷してしまう虞もある。一方、防振手段１０の配備位置ｔ２が３０ｍｍより小さい値、すなわちアーバ部５の先端側に近い場合、回転しているアーバ部５による撓み（ひずみ）が小さいため、孔部９の内周面と軸部７の外周面との間の摩擦が生じ難くなり、アーバ部５に生じる振動を抑制することが困難である。
【００２９】
図２は、「はめあい機構」における孔部９の内径Ｄと軸部７の外径ｄとの差Δｄと、「はめあい機構」において発生する摩擦エネルギの指標である工具１３の粘性μとの関係を示した図である。
図２に示すように、横軸に示された寸法差Δｄが−２０μｍ≦Δｄ≦１０μｍの範囲において、縦軸に示される粘性μが約１００ｋｇ／ｓより大きい値となり、（粘性μの最大値、約５００ｋｇ／ｓ）、アーバ部５に生じる振動エネルギが「はめあい機構」にて摩擦エネルギに変換されていることがわかる。
【００３０】
つまり、上述した範囲を満たす形状の軸部７と孔部９とで構成される「はめあい機構」からなる防振手段１０は、「はめあい機構」からなる防振手段１０を有さない工具ホルダにて発生する粘性μ（１００ｋｇ／ｓ）より大きい値となり、アーバ部５に発生する振動を抑制することが可能となる。なお、粘性能は、孔部９の内径Ｄと軸部７の外径ｄとの差Δｄを変更することにより、簡易に調整することができる。
【００３１】
以上述べたように、軸部７と孔部９とからなる「はめあい機構」の形状及び寸法を適切なものに設定することで、アーバ部５に生じる振動を抑制することが可能となる。
一方、軸部７と孔部９とからなる「はめあい機構」の形状及び寸法を別の観点から、設定することもできる。別の観点とは、孔部９の内周面と軸部７の外周面とが面接触する部分の接触面積Ｓを設定することである。
【００３２】
詳しくは、防振手段１０においての「はめあい機構」は、孔部９の内周面と軸部７の外周面とが面接触する部分の接触面積Ｓが、６００ｍｍ２＜Ｓ＜３０００ｍｍ２の範囲とされている。
また、孔部９の内径Ｄと軸部７の外径ｄとの差Δｄ［μｍ］と、孔部９の内周面と軸部７の外周面とが面接触する部分の接触面積Ｓ［ｍｍ２］とは、−２６０００≦Δｄ・Ｓ≦１３０００の範囲とされているとよい。
【００３３】
接触面積Ｓは、アーバ部５に生じる振動エネルギを、孔部９の内周面と軸部７の外周面との摩擦で生じる摩擦エネルギに変換する際に必要な部分であり、この接触面積Ｓの広さによってアーバ部５に生じる振動を抑制することが可能となる。すなわち、「はめあい機構」からなる防振手段１０は、アーバ部５に生じる振動エネルギを摩擦エネルギに変換して、アーバ部５に生じる振動を抑制するものである。
【００３４】
以上述べたように、軸部７と孔部９とからなる「はめあい機構」の接触面積Ｓを設定することで、アーバ部５に生じる振動を抑制することが可能となる。
［実験例］
次に、本発明に係る防振手段１０が設けられた工具ホルダ１を用いて、被加工材にボーリング加工を実施した結果を述べる。
【００３５】
ボーリング加工用の工具１３が取り付けられた工具ホルダ１を３つ用意して、それぞれの工具ホルダ１を用いて被加工材にボーリング加工を実施する。
本発明の防振手段１０が設けられた工具ホルダ１として、工具外径ｄ１が５３ｍｍ、工具突き出し長さＬ２が２７５ｍｍ、防振手段１０の配備位置ｔがアーバ部５の基端側から９０ｍｍの工具ホルダ１Ａと、工具外径ｄ１が５３ｍｍ、工具突き出し長さＬ２が２７５ｍｍ、防振手段１０の配備位置ｔがアーバ部５の基端側から１８０ｍｍの工具ホルダ１Ｂを用意する。また、工具ホルダ１Ａ、工具ホルダ１Ｂともに、軸部７の外径ｄを約３０ｍ
ｍ、長さｌを約５０ｍｍ、孔部９の内径Ｄを約３０ｍｍ、長さＬを約５０ｍｍとする。
【００３６】
なお、実験例では、「はめあい機構」における孔部９の内径Ｄと軸部７の外径ｄとの差Δｄを−３μｍとする。また、軸部７を孔部９に挿入して嵌め合わせる「はめあい機構」のみとすると、ボーリング加工時にアーバ部５に付与される回転モーメントにより、嵌め合わされた一方の棒体６と他方の棒体８とが別々に回転してしまう可能性があるので、一方の棒体６と他方の棒体８とをボルトなどの締結具（図示せず）にて固定して、一方の棒体６と他方の棒体８とが一体に回転するようにする。
【００３７】
一方で、比較例の工具ホルダとして、工具外径ｄ１が５３ｍｍ、工具突き出し長さＬ２が２７５ｍｍ、防振手段１０を有さない工具ホルダＣを用意する。
そして、表１にボーリング加工の条件を示す。
【００３８】
【表１】
2015134385.tif 000003
【００３９】
ボーリング加工の実施については、まず工具ホルダ１Ａ,１Ｂ及び工具ホルダＣの回転数を１０００ｒｐｍ、工具送り量を０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、工具切込み量(片)を０．０２５ｍｍに設定して加工を始めて、その後工具切込み量(片)を０．０２５ｍｍ毎に増加させてゆき、アーバ部５に振動が発生するまで加工を実施した。
図３に工具ホルダ１の動剛性を示し、図４にアーバ部５に振動が発生した際における工具１３の切込み量を示す。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、比較例の工具ホルダＣは、アーバ部における振動周波数（Ｈｚ）が約４００Ｈｚから約５３０Ｈｚに増加するにつれて、加速度が増加していることが読み取れる。特に、振動周波数が約５００Ｈｚから約５３０Ｈｚまでの範囲では、加速度が急峻に増加していることが読み取れる。つまり、工具ホルダＣは、動剛性が低下しており、アーバ部に発生する振動を抑制することが困難である。
【００４１】
図３（ｂ）に示すように、本発明の防振手段１０が設けられた工具ホルダ１Ａは、アーバ部５における振動周波数（Ｈｚ）が増加しても、加速度の増加が少ないことが読み取れる。特に、振動周波数が約４００Ｈｚから約４８０Ｈｚまでの範囲においての工具ホルダ１Ａの加速度は、工具ホルダＣの加速度より、小さいことが読み取れる。
つまり、本発明の防振手段１０が設けられた工具ホルダ１Ａは、「はめあい機構」によりアーバ部５が高い動剛性（高減衰能化）を有するようになり、アーバ部５に発生する振動を抑制することができる。
【００４２】
図４に示すように、アーバ部５に振動が発生した際におけるボーリング加工の切込み量は、本発明の防振手段１０が設けられた工具ホルダ１Ａを用いている場合、０．１ｍｍである。一方、比較例の工具ホルダＣを用いている場合のボーリング加工の切込み量は、０．０２ｍｍである。
本発明の防振手段１０が設けられた工具ホルダ１Ａを用いて被加工材に対してボーリング加工を行うと、比較例の工具ホルダＣを用いている場合よりも深く切削することが可能である。
【００４３】
また、防振手段１０の配備位置ｔを設定することで、アーバ部５に生じる振動を効果的に抑制することができる。
図５は、防振手段１０の配備位置ｔが異なった工具ホルダ１Ａ、工具ホルダ１Ｂの動剛性を示す図である。
図５（ａ）に示すように、アーバ部５の基端側から９０ｍｍの位置ｔ１に防振手段１０を配備した場合の工具ホルダ１Ａは、アーバ部５における振動周波数が約４００Ｈｚから約４８０Ｈｚまでの範囲において、加速度が増加していることが読み取れる。
【００４４】
一方、図５（ｂ）に示すように、アーバ部５の基端側からmmの位置ｔ２に防振手段１０を配備した場合の工具ホルダ１Ｂは、約４００Ｈｚから約４８０Ｈｚまでの範囲において、加速度が工具ホルダ１Ａの加速度よりも多く増加していることが読み取れる。
図５を見ながら工具ホルダ１Ａと工具ホルダ１Ｂとを比較してみると、工具ホルダ１Ａの方が工具ホルダ１Ｂよりアーバ部５に発生する振動を効果的に抑制していることがわかる。すなわち、工具ホルダ１Ａの方が、工具ホルダ１Ｂよりも高い動剛性を有していることがわかる。
【００４５】
このように、防振手段１０をアーバ部５の基端側に配備することで、「はめあい機構」においてのすべり（摺動）が相対的に大きくなり、摩擦がより生じやすくなる。
以上の実験結果より、軸部７と孔部９とからなる「はめあい機構」の形状及び寸法を設定することで、防振手段１０のダンパ効果が高くなり、アーバ部５が高減衰能化される。それゆえ、アーバ部５に生じる振動を抑制することが可能となる。
【００４６】
また、軸部７と孔部９とからなる「はめあい機構」おける孔部９の内周面と軸部７の外周面とが面接触する部分の接触面積Ｓを設定することで、効果的にアーバ部５に生じる振動を抑制することが可能となる。
防振手段１０においての「はめあい機構」は、孔部９の内周面と軸部７の外周面とが面接触する部分の接触面積Ｓが、６００ｍｍ２＜Ｓ＜３０００ｍｍ２の範囲とされている。
【００４７】
以上の実験結果より、軸部７と孔部９とからなる「はめあい機構」の接触面積Ｓを設定することで、防振手段１０のダンパ効果が高くなり、アーバ部５が高減衰能化される。それゆえ、アーバ部５に生じる振動を抑制することが可能となる。
このように、本発明の防振手段１０が設けられた工具ホルダ１は、切削加工時に発生するアーバ部５の振動エネルギを「はめあい機構」で摩擦エネルギに変換してアーバ部５を高減衰能化することで、切削加工時に発生するアーバ部５の振動を抑制するものである。
【００４８】
以上まとめれば、本発明の防振手段１０が設けられた工具ホルダ１によれば、切削加工時に発生する振動（びびり振動）を「はめあい機構」で抑制ないしは防止することができると共に、低コストで製造することが可能である。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
【００４９】
例えば、本実施形態では、アーバ部５を２分割し、防振手段１０を１つ配備した工具ホルダ１を例に挙げて説明したが、アーバ部５を３つ以上に分割し、防振手段１０を２つ以上配備した工具ホルダ１であってもよい。また、本実施形態では、工具ホルダ１について、仕様の異なる工具１３を着脱自在に取り付けることのできる工具取付具１１を有するもの（工具交換タイプ）として説明したが、各仕様の工具１３ごとに用意されたもの（工具固定タイプ）であってもよい。
【００５０】
特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００５１】
１  工具ホルダ
２  シャンク部
３  円錐部材
４  円板部材
５  アーバ部
６  一方の棒体
７  軸部
８  他方の棒体
９  孔部
１０  防振手段
１１  工具取付具
１２  取付孔部
１３  工具（回転切削工具）
【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１】
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