(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸心（ＡＸ）まわりに回転しながら被加工物（１５）を切削する切削工具（１３）、を保持する工具ホルダであって、
工作機械（１１）の主軸（１２）に把持される把持部（２０）と、
前記把持部と一体に設けられており、前記回転軸心に対して非対称な形状であり、前記切削工具が取り付けられる切削部（２１、４１、５１、６１、７１、９１、１０１、１１１）と、
を備え、
前記切削部のうち、軸方向から見て前記回転軸心に対して最も突出している側を一方側（３５、４５、５５、６５、８５、９５、１０５、１１５）とし、前記回転軸心に対して前記一方側とは反対側を他方側（３６、４６、５６、６６、８６、９６、１０６、１１６）とすると、
前記一方側の嵩密度は、前記他方側の嵩密度よりも小さく、前記回転軸心から径方向へ離れるほど小さい工具ホルダ。
【請求項２】
前記切削部は、軸部（２２、４２、５２、６２、９２、１０２、１１２）と、当該軸部から径方向外側へ突き出している突出部（２３、４３、５３、６３、９３、１０３、１１３）とを有し、
前記軸部のうち前記一方側に含まれる部分は、密部（３７、４７、５７、９７、１０７、１１７）と、当該密部よりも嵩密度が小さい粗部（３８、４８、５８、９８、１０８、１１８）とから構成され、
前記粗部の軸方向長さは、前記回転軸心から径方向へ離れるほど長い請求項１に記載の工具ホルダ。
【請求項３】
前記一方側は、外部に対して閉塞している複数の閉塞空隙（８７、９４、１０４、１１４）を有する請求項１または２に記載の工具ホルダ。
【請求項４】
前記切削工具は、前記被加工物を切削する刃先部が前記切削部から軸方向へ突き出すように取り付けられ、
前記閉塞空隙（９４）は軸方向へ延びている請求項３に記載の工具ホルダ。
【請求項５】
前記切削工具は、前記被加工物を切削する刃先部が前記切削部から径方向へ突き出すように取り付けられ、
前記閉塞空隙は前記工具ホルダの回転方向の接線方向へ延びている請求項３に記載の工具ホルダ。
【請求項６】
複数の前記閉塞空隙（８７、９４、１０４、１１４）のうち少なくとも１つは、前記切削部が前記切削工具から受けた熱を放熱すべく、前記切削工具の近傍に設けられている請求項３〜５のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
【請求項７】
前記一方側は、当該一方側の外表面に開口している複数の開口穴（３０、５４、６４、８８、８９）を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
【請求項８】
前記開口穴（５４）は、前記工具ホルダの回転方向の後方から前方へ向かって開口している請求項７に記載の工具ホルダ。
【請求項９】
前記切削工具は、前記被加工物を切削する刃先部が前記切削部から軸方向へ突き出すように取り付けられ、
前記開口穴（３０、６４）は軸方向へ延びている請求項７または８に記載の工具ホルダ。
【請求項１０】
前記切削工具は、前記被加工物を切削する刃先部が前記切削部から径方向へ突き出すように取り付けられ、
前記開口穴（５４）は前記工具ホルダの回転方向の接線方向へ延びている請求項７または８に記載の工具ホルダ。
【請求項１１】
複数の前記開口穴（３０、５４、６４、８９）のうち少なくとも１つは、前記切削部が前記切削工具から受けた熱を放熱すべく、前記切削工具の近傍に設けられている請求項７〜１０のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
【請求項１２】
所定の回転軸心（ＡＸ）まわりに回転しながら被加工物（１５）を切削する切削工具（１３）、を保持する工具ホルダであって、
工作機械（１１）の主軸（１２）に把持される把持部（２０）と、
前記把持部と一体に設けられており、前記回転軸心に対して非対称な形状であり、前記切削工具が取り付けられる切削部（７１）と、
を備え、
前記把持部および前記切削部が中実であると仮定した場合における前記切削工具付きの前記工具ホルダの重心を仮想重心（Ｇｖ）と定義すると、
前記切削部は、前記切削工具付きの前記工具ホルダの実際の重心（Ｇ）が前記仮想重心よりも前記回転軸心に近づくように形成された複数のバランス修正用穴（８７、８８、８９）を有しており、
前記バランス修正用穴は、前記把持部とは反対側の一端が前記把持部側の他端と比べて前記工具ホルダの回転方向の前方に位置するように、前記回転軸心まわりに螺旋状に形成されている工具ホルダ。
【請求項１３】
工作機械（１１）の主軸（１２）に把持される把持部（２０）と、前記把持部と一体に設けられており、前記回転軸心に対して非対称な形状であり、切削工具（１３）が取り付けられる切削部（２１、４１、５１、６１、７１、９１、１０１、１１１）と、を備える工具ホルダの製造方法であって、
前記切削部のうち、軸方向から見て前記工具ホルダの回転軸心（ＡＸ）に対して最も突出している側を一方側（３５、４５、５５、６５、８５、９５、１０５、１１５）とし、前記回転軸心に対して前記一方側とは反対側を他方側（３６、４６、５６、６６、８６、９６、１０６、１１６）とすると、
前記一方側は、外表面に開口している開口穴（３０、５４、６４、８８、８９）、および、外部に対して閉塞している閉塞空隙（８７、９４、１０４、１１４）の少なくとも一方を有し、
前記一方側の嵩密度は前記他方側の嵩密度よりも小さく、
前記切削部は３Ｄプリンタによって成形され、
前記開口穴および前記閉塞空隙は、前記切削部の成形時に同時に成形される工具ホルダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具ホルダおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、所定の回転軸心まわりに回転しながら被加工物を切削する切削工具、を保持する工具ホルダが知られている。工具ホルダは、例えばマシニングセンタ等の工作機械の主軸に把持される把持部と、切削工具が取り付けられる切削部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９４４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば中ぐり加工や総形加工などに使われる工具ホルダでは、切削工具を回転軸心に対して径方向の片側へ突き出すように設ける場合がある。このような場合、切削部の形状が回転軸心に対して非対称となり、切削工具付きの工具ホルダの重心が回転軸心から離れてしまう。そのため、工具ホルダの動バランスがアンバランスとなって回転時に振動が生じ、加工精度が低下する問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工精度を向上させた工具ホルダおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、所定の回転軸心（ＡＸ）まわりに回転しながら被加工物（１５）を切削する切削工具（１３）、を保持する工具ホルダであって、把持部（２０）および切削部（２１、４１、５１、６１、７１、９１、１０１、１１１）を備える。把持部は、工作機械の主軸に把持される。切削部は、把持部と一体に設けられており、回転軸心に対して非対称な形状であり、切削工具が取り付けられる。
【０００７】
ここで、切削部のうち、軸方向から見て回転軸心に対して最も突出している側を一方側（３５、４５、５５、６５、８５、９５、１０５、１１５）とし、回転軸心に対して一方側とは反対側を他方側（３６、４６、５６、６６、８６、９６、１０６、１１６）とする。本発明の第１態様の工具ホルダでは、一方側の嵩密度は、他方側の嵩密度よりも小さく、回転軸心から径方向へ離れるほど小さい。これにより、切削工具付きの工具ホルダの重心が回転軸心に近づけられている。
【０００８】
また、把持部および切削部が中実であると仮定した場合における切削工具付きの工具ホルダの重心を仮想重心（Ｇｖ）とする。本発明の第２態様の工具ホルダでは、切削部は、切削工具付きの工具ホルダの実際の重心（Ｇ）が仮想重心よりも回転軸心に近づくように形成された複数のバランス修正用穴（８７、８８、８９）を有する。バランス修正用穴は、把持部とは反対側の一端が把持部側の他端と比べて工具ホルダの回転方向の前方に位置するように、回転軸心まわりに螺旋状に形成されている。
【０００９】
本発明によれば、工具ホルダの動バランスは、アンバランスが緩和する方へ修正されている。そのため、切削工具付きの工具ホルダを回転軸心まわりに回転させたときの工具ホルダの振動が抑えられる。したがって、振動に起因して加工精度が低下することを抑制することができる。
【００１０】
本発明の工具ホルダの製造方法は、工作機械の主軸に把持される把持部と、把持部と一体に設けられており、回転軸心に対して非対称な形状であり、切削工具が取り付けられる切削部と、を備える工具ホルダの製造方法である。切削部のうち、軸方向から見て工具ホルダの回転軸心に対して最も突出している側を一方側とし、回転軸心に対して一方側とは反対側を他方側とすると、一方側は、外表面に開口している開口穴、および、外部に対して閉塞している閉塞空隙の少なくとも一方を有している。一方側の嵩密度は他方側の嵩密度よりも小さくなっている。切削部は３Ｄプリンタによって成形される。開口穴および閉塞空隙は、切削部の成形時に同時に成形される。
ここで、物体の「嵩」とは、物体自身が占める体積、物体表面に開口している穴の体積、および、物体内部にあって外部に対して閉塞している空隙の体積の合計である。「嵩密度」とは、物体の質量を嵩で割った値である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による工具ホルダが工作機械の主軸に取り付けられた状態を示す模式図である。
【図２】図１の切削工具付きの工具ホルダの斜視図である。
【図３】図２の切削工具付きの工具ホルダを矢印ＩＩＩ方向から見た図である。
【図４】図３の工具ホルダのみを示す図である。
【図５】図３の切削工具付きの工具ホルダを矢印Ｖ方向から見た図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による工具ホルダの縦断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による工具ホルダの縦断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態による工具ホルダの横断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態による工具ホルダの縦断面図である。
【図１２】本発明の第６実施形態による工具ホルダの縦断面図である。
【図１３】本発明の第７実施形態による工具ホルダの縦断面図である。
【図１４】本発明の第８実施形態による切削工具付きの工具ホルダの外観図である。
【図１５】図１４の工具ホルダを矢印ＸＶ方向から見た図である。
【図１６】図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【図１７】図１４のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。
【図１８】図１４のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による工具ホルダを図１に示す。工具ホルダ１０は、工作機械１１の主軸１２に取り付けられている。主軸１２は、回転軸心ＡＸまわりに回転駆動する被駆動軸である。
【００１３】
工具ホルダ１０には切削工具１３が取り付けられている。本実施形態では、切削工具１３は、交換式の刃物すなわちスローアウェイチップである。切削工具１３は、工具ホルダ１０に保持されつつ、その工具ホルダ１０と共に回転軸心ＡＸまわりに回転しながら刃先部１６で被加工物１５を切削する。図１では、切削工具１３付きの工具ホルダ１０は中ぐり加工に使われている。
【００１４】
図１〜図６に示すように、工具ホルダ１０は、把持部２０および切削部２１を備える。把持部２０および切削部２１は、金属製であり、同一材料から一体に設けられている。本実施形態では、把持部２０および切削部２１は、例えば鉄系材料から作られている。
把持部２０は、主軸１２（図１参照）に把持される部分であり、円柱状に形成されている。
【００１５】
切削部２１は、軸部２２および突出部２３を有する。軸部２２は、把持部２０から軸方向へ延びている。突出部２３は、軸部２２のうち把持部２０とは反対側の端部から径方向外側へ突き出している。本実施形態では、突出部２３は１つである。
【００１６】
突出部２３の先端部のうち、回転方向Ｒ（図１、図５参照）の前方側の壁部には凹部２４が形成されている。凹部２４は、軸方向の把持部２０側と径方向外側とに開口している。凹部２４には切削工具１３が嵌められている。切削工具１３は、凹部２４の底部のねじ穴２５に螺合するビス２６により突出部２３に固定されている。
【００１７】
切削工具１３は、３つの刃先部１６、１７、１８を有する。刃先部１６は突出部２３から軸方向へ突き出している。本実施形態では、「被加工物を切削する刃先部」は刃先部１６である。刃先部１７は突出部２３から径方向外側へ突き出している。刃先部１８は、凹部２４に収容されている。この刃先部１８に対応する凹部２４の角には、刃先部１８と工具ホルダ１０との接触を避けるための逃がし穴３４が形成されている。
【００１８】
刃先部１６が寿命を迎えたとき、切削工具１３を回転させて取り付ければ、他の刃先部１７、１８のどちらかで切削することが可能となる。例えば図３の状態から切削工具１３を右回転させて取り付けると、「被加工物を切削する刃先部」は刃先部１７となる。
切削工具１３は、回転軸心ＡＸに対して径方向の片側へ突き出すように設けられている。切削部２１は、上述の切削工具１３の配置に対応するように構成される結果、回転軸心ＡＸに対して非対称な形状となっている。
【００１９】
以下の説明では、切削部２１のうち、軸方向から見て回転軸心ＡＸに対して最も突出している側を「一方側３５」と記載し、回転軸心ＡＸに対して一方側３５とは反対側を「他方側３６」と記載する。本実施形態では、切削部２１のうち、軸方向から見て回転軸心ＡＸに対して最も突出している部位は、切削部２１の先端である。この先端と回転軸心ＡＸとを結ぶ仮想直線Ｌ１に対して垂直であり、かつ、回転軸心ＡＸを通る仮想的な平面を「仮想平面Ｐ」とすると、一方側３５は、仮想平面Ｐに対して切削部２１の先端が位置する側である。他方側３６は、仮想平面Ｐに対して一方側３５とは反対側である。
【００２０】
また、把持部２０および切削部２１が中実であると仮定した場合における切削工具１３付きの工具ホルダ１０の重心のことを「仮想重心Ｇｖ」と記載する。「中実である」とは、外表面に開口している穴、および、外部に対して閉塞している空隙がある場合、それらの穴および空隙の全てに工具ホルダ１０と同じ材質の金属が存在する状態のことを意味する。また、切削工具１３付きの工具ホルダ１０の実際の重心のことを「重心Ｇ」と記載する。
【００２１】
一方側３５の嵩は、突出部２３がある分だけ他方側３６の嵩よりも大きい。その一方で、一方側３５は、外表面に開口している複数の開口穴３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを有する。そのため、一方側３５の嵩密度は他方側３６の嵩密度よりも小さい。これにより、重心Ｇは、仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸの近くに位置している。特に本実施形態では、重心Ｇは回転軸心ＡＸ上にある。言い換えれば、切削部２１は、重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づくように形成された「バランス修正用穴」としての開口穴３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを有する。以下の説明では、開口穴３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを区別しないとき「開口穴３０」と記載する。
【００２２】
開口穴３０Ａは、突出部２３のうち、軸方向に見て径方向位置および周方向位置の両方が凹部２４と重なる箇所に形成されている。すなわち、開口穴３０Ａは、突出部２３の先端部のうち、回転方向Ｒの前方側に形成されている。開口穴３０Ａは、軸方向において凹部２４に対して把持部２０とは反対側に形成されており、突出部２３のうち把持部２０とは反対側の側面２７から凹部２４に向かって軸方向へ延びている有底穴である。開口穴３０Ａは、切削部２１が切削工具１３から受けた熱を放熱すべく、切削工具１３の近傍に設けられている。
【００２３】
開口穴３０Ｂは、突出部２３のうち、軸方向に見て径方向位置および周方向位置の少なくとも一方が凹部２４と重ならない箇所に形成されている。すなわち、開口穴３０Ｂは、突出部２３の先端部のうち回転方向Ｒの後方側と、突出部２３の中間部および基端部に形成されている。開口穴３０Ｂは、突出部２３の側面２７から、突出部２３のうち把持部２０側の側面２９まで軸方向へ延びている貫通穴である。突出部２３の先端部に設けられているいくつかの開口穴３０Ａは、切削部２１が切削工具１３から受けた熱を放熱すべく、切削工具１３の近傍に設けられている。
【００２４】
開口穴３０Ｃは、軸部２２と突出部２３との境界部分に形成されている。開口穴３０Ｃは、軸部２２のうち把持部２０とは反対側の端面２８から軸方向へ延びている有底穴である。
開口穴３０Ｄは、軸部２２のうち一方側３５に含まれる部分に形成されている。開口穴３０Ｄは、軸部２２の端面２８から軸方向へ延びている有底穴である。開口穴３０Ｄの軸方向長さは、回転軸心ＡＸに近いほど短い。
【００２５】
軸部２２のうち一方側３５に含まれる部分は、他方側３６と嵩密度が同じである密部３７と、この密部３７よりも嵩密度が小さい粗部３８とから構成されている。他方側３６および密部３７は、開口穴や空隙を有しておらず、金属が密に詰まった部分である。これに対して、粗部３８は、開口穴３０Ｄを有しており、金属が密に詰まっていない部分、すなわち内部に空間がある部分である。本実施形態では、粗部３８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長い。
【００２６】
図５に示すように、開口穴３０を延伸方向から見たときの形状、すなわち開口穴３０の横断面形状は、非円形である。つまり、開口穴３０は、ドリルを一突きするだけでは形成することのできない穴である。
【００２７】
さらには、開口穴３０の横断面形状は六角形である。そして、各開口穴３０は、内壁面の平面部同士が背中合わせになるように配置されている。これにより、切削部２１のうち開口穴３０が形成されている部分はハニカム構造となっている。
本実施形態の場合、被加工物１５を切削する刃先部１６は軸方向へ突き出すように取り付けられており、また、開口穴３０は、切削部２１に作用する加工負荷の作用方向と略同じ軸方向へ延びている。つまり、切削部２１は、加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びる複数の中空柱が一体に設けられた構造体である。
【００２８】
工具ホルダ１０は３Ｄプリンタにより成形されている。具体的には、平らに敷いた微細な金属粉末にレーザーを照射して一層ずつ焼結させ、この工程を繰り返すことで３次元造形する方法（すなわち、粉末焼結法）によって、工具ホルダ１０は成形されている。開口穴３０は、３Ｄプリンタによる切削部２１の成形と同時に成形される。工具ホルダが３Ｄプリンタにより成形されているという点は、以降の実施形態においても同様である。
【００２９】
（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、工具ホルダ１０は、把持部２０および切削部２１を備える。把持部２０は、工作機械１１の主軸１２に把持される。切削部２１は、把持部２０と一体に設けられており、回転軸心ＡＸに対して非対称な形状であり、切削工具１３が取り付けられる。そして、切削部２１の一方側３５の嵩密度は他方側３６の嵩密度よりも小さい。
【００３０】
このようにして重心Ｇを回転軸心ＡＸに近づけることによって、工具ホルダ１０の動バランスはアンバランスが緩和する方へ修正されている。特に本実施形態では、重心Ｇは回転軸心ＡＸ上にある。そのため、切削工具１３付きの工具ホルダ１０を回転軸心ＡＸまわりに回転させたときの工具ホルダ１０の振動が抑えられる。したがって、振動に起因して加工精度が低下することを抑制することができる。
【００３１】
また、第１実施形態では、切削部２１は、切削工具１３付きの工具ホルダ１０の実際の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づくように形成された複数の開口穴３０を有する。
そのため、切削工具１３付きの工具ホルダ１０を回転軸心ＡＸまわりに回転させたときの工具ホルダ１０の振動が抑えられる。したがって、振動に起因して加工精度が低下することを抑制することができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、切削部２１は、軸部２２と、当該軸部２２から径方向外側へ突き出している突出部２３とを有する。軸部２２のうち一方側３５に含まれる部分は、他方側３６と嵩密度が同じである密部３７と、密部３７よりも嵩密度が小さい粗部３８とから構成されている。粗部３８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長い。本実施形態では、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど開口穴３０Ｄの軸方向長さが長くなっている。
このように粗部３８の軸方向長さを変えることにより、重心Ｇが回転軸心ＡＸに近づくように設計することが可能である。
【００３３】
また、第１実施形態では、一方側３５は、当該一方側３５の外表面に開口している複数の開口穴３０を有する。
このようにして一方側３５の嵩密度を他方側３６の嵩密度よりも小さくすることができる。
【００３４】
また、第１実施形態では、切削部２１には、被加工物１５を切削する刃先部１６が軸方向へ突き出すように取り付けられる。また、複数の開口穴３０は軸方向へ延びている。
そのため、切削部２１は、加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びる複数の中空柱が一体に設けられた構造体である。したがって、切削部２１は、加工負荷に対する剛性が高められている。
【００３５】
また、第１実施形態では、開口穴３０Ａと、突出部２３の先端部にある開口穴３０Ｂは、切削部２１が切削工具１３から受けた熱を放熱すべく、切削工具１３の近傍に設けられている。
そのため、切削部２１の放熱性を向上させることができる。
【００３６】
また、第１実施形態では、切削部２１のうち開口穴３０が形成されている部分はハニカム構造になっている。
したがって、工具ホルダ１０に複数の開口穴３０を設けつつも、切削加工時に工具ホルダ１０が受ける切削抵抗に十分耐えうる剛性を確保することができる。
【００３７】
また、第１実施形態では、開口穴３０の横断面形状は六角形である。
したがって、工具ホルダ１０の高剛性化と軽量化とを両立させることができる。
【００３８】
また、第１実施形態では、工具ホルダ１０（把持部２０および切削部２１）は、３Ｄプリンタによって成形される。開口穴３０は、３Ｄプリンタによる切削部２１の成形と同時に成形される。
したがって、開口穴３０がドリルだけでは形成することができない複雑な形状の穴であっても、容易に形成可能である。また、把持部２０および切削部２１を成形した後に別工程で開口穴３０を形成する必要がなく、製造工数を低減可能である。
【００３９】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、図７に示すように、工具ホルダ４０の切削部４１は、３Ｄプリンタによって成形されており、複数種類の材料からなる一体成形品である。切削部４１の軸部４２のうち把持部２０側は鉄系材料から構成されている。また、突出部４３、および、軸部４２のうち突出部４３側はアルミニウム系材料から構成されている。図７中の二点鎖線Ｌ２は、鉄系材料とアルミニウム系材料との境界を示す。切削部４１の一方側４５の嵩密度は他方側４６の嵩密度よりも小さい。
これにより切削工具１３付きの工具ホルダ４０の実際の重心が仮想重心よりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。
【００４０】
また、切削部４１が複数種類の材料から成形されることによって、各部に適した材料を選択可能である。例えば、軸部４２の根元部分は、鉄系材料が用いられることで剛性が高められている。また、切削工具１３の熱が伝わりやすい部分である突出部４３および軸部４２の先端部分は、アルミニウム系材料が用いられることで放熱性が高められている。
【００４１】
また、軸部４２のうち一方側４５に含まれる部分は、密部４７と、密部４７よりも嵩密度が小さい粗部４８とから構成されている。粗部４８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長い。
このように粗部４８の軸方向長さを変えることにより、切削工具１３付きの工具ホルダ４０の重心が回転軸心ＡＸに近づくように設計することが可能である。
【００４２】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態では、図８、図９に示すように、工具ホルダ５０の切削部５１（軸部５２および突出部５３）の一方側５５には、「バランス修正用穴」としての開口穴５４が形成されている。一方側５５の嵩密度は他方側５６の嵩密度よりも小さい。
これにより切削工具１３付きの工具ホルダ５０の実際の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。
【００４３】
また、開口穴５４は、回転軸心ＡＸに直交する断面において工具ホルダ５０の回転方向Ｒの後方から前方へ向かって開口している。そのため、工具ホルダ５０の回転時に開口穴５４には外部の空気が取り込まれるようになっている。特に本実施形態では、開口穴５４は、回転方向Ｒの前方から後方へ向かっても開口している。つまり、開口穴５４は貫通穴である。
このように開口穴５４を設けることによって、工具ホルダ５０の回転時に開口穴５４内部に空気が流れるので、切削部５１の放熱性が向上する。
【００４４】
また、軸部５２のうち一方側５５に含まれる部分は、密部５７と、密部５７よりも嵩密度が小さい粗部５８とから構成されている。粗部５８には開口穴５４が形成されているが、密部５７には開口穴５４が形成されていない。粗部５８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長い。
このように粗部５８の軸方向長さを変えることにより、切削工具１３付きの工具ホルダ５０の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づくように設計することが可能である。
【００４５】
また、第３実施形態では、「被加工物を切削する刃先部」は刃先部１７である。切削工具１３は、刃先部１７が径方向へ突き出すように切削部５１に取り付けられる。そして、開口穴５４は、工具ホルダ５０の回転方向の接線方向、すなわち切削部５１に作用する加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びている。
そのため、切削部５１は、加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びる複数の中空柱が一体に設けられた構造体である。したがって、切削部５１は、加工負荷に対する剛性が高められている。
【００４６】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態では、図１０に示すように、工具ホルダ６０の切削部６１（軸部６２および突出部６３）の一方側６５には、「バランス修正用穴」としての開口穴５４および開口穴６４が形成されている。一方側６５の嵩密度は他方側６６の嵩密度よりも小さい。
これにより切削工具１３付きの工具ホルダ６０の実際の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。
【００４７】
また、開口穴６４は、開口穴５４と交差するように形成されている。つまり、開口穴５４と開口穴６４とは連結している。
このように開口穴５４および開口穴６４を設けることによって、切削部６１内部で空気の触れる表面積が第３実施形態と比べて多くなる。また、切削部６１内部に流入した空気が外部へ抜け出すための経路が多くなる。そのため、切削部６１の放熱性が一層向上する。
【００４８】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態では、図１１に示すように、工具ホルダ９０の切削部９１（軸部９２および突出部９３）の一方側９５には、「バランス修正用穴」としての閉塞空隙９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃ、９４Ｄが形成されている。閉塞空隙９４Ａは、突出部２３の先端部のうち回転方向の前方側であって、軸方向において凹部２４に対して把持部２０とは反対側に形成されている。閉塞空隙９４Ｂは、突出部２３の先端部のうち回転方向の後方側と、突出部２３の中間部および基端部に形成されている。閉塞空隙９４Ｃは、軸部９２と突出部９３との境界部分に形成されている。閉塞空隙９４Ｄは、軸部９２のうち一方側９５に含まれる部分に形成されている。一方側９５の嵩密度は他方側９６の嵩密度よりも小さい。
これにより切削工具１３付きの工具ホルダ９０の実際の重心が仮想重心よりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。
【００４９】
以下の説明では、閉塞空隙９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃ、９４Ｄを区別しないとき「閉塞空隙９４」と記載する。閉塞空隙９４は、軸方向へ延びる穴であるが、外表面（すなわち、凹部２４内壁面、側面２７、２９、および端面２８）に開口しておらず、外部に対して閉塞している。閉塞している穴を有する切削部９１は、切削加工などで成形することはできないが、３Ｄプリンタであれば容易に成形することができる。閉塞空隙９４は、３Ｄプリンタによる切削部９１の成形と同時に成形される。
このように外部に対して閉塞している穴を形成する第５実施形態は、外表面に開口している穴を形成する形態と比べると、工具ホルダ９０の内部が腐食しないという利点がある。
【００５０】
また、軸部９２のうち一方側９５に含まれる部分は、密部９７と、密部９７よりも嵩密度が小さい粗部９８とから構成されている。粗部９８には閉塞空隙９４Ｄが形成されているが、密部９７には閉塞空隙９４Ｄが形成されていない。粗部９８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長い。
このように粗部９８の軸方向長さを変えることにより、切削工具１３付きの工具ホルダ９０の重心が仮想重心よりも回転軸心ＡＸに近づくように設計することが可能である。
【００５１】
また、第５実施形態では、「被加工物を切削する刃先部」は刃先部１６である。切削工具１３は、刃先部１６が軸方向へ突き出すように切削部９１に取り付けられる。そして、閉塞空隙９４は、軸方向、すなわち切削部９１に作用する加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びている。
そのため、切削部９１は、加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びる複数の中空柱が一体に設けられた構造体である。したがって、切削部９１は、加工負荷に対する剛性が高められている。
【００５２】
また、閉塞空隙９４Ａと、突出部２３の先端部にある閉塞空隙９４Ｂは、切削部９１が切削工具１３から受けた熱を放熱すべく、切削工具１３の近傍に設けられている。
そのため、切削部９１の放熱性を向上させることができる。
【００５３】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態では、図１２に示すように、工具ホルダ１００の切削部１０１（軸部１０２および突出部１０３）の一方側１０５は、３Ｄプリンタにより格子状に成形されている。図１２には、一方側１０５の各部位を拡大して示している。格子の間隔は、回転軸心ＡＸから離れるほど大きくなっている。
【００５４】
一方側１０５を構成する各格子の間には閉塞空隙１０４が形成されている。一方側１０５の空隙率（すなわち、単位体積あたりの空隙の割合）は、回転軸心ＡＸから離れるほど大きくなっている。一方側１０５が閉塞空隙１０４を有することから、一方側１０５の嵩密度は他方側１０６の嵩密度よりも小さい。しかも、一方側１０５の嵩密度は、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど小さい。
これにより切削工具１３付きの工具ホルダ１００の実際の重心が仮想重心よりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。
【００５５】
また、外部に対して閉塞している空隙を形成する第６実施形態は、外表面に開口している穴を形成する形態と比べると、工具ホルダ１００の内部が腐食しないという利点がある。
また、軸部１０２のうち一方側１０５に含まれる部分は、密部１０７と、密部１０７よりも嵩密度が小さい粗部１０８とから構成されている。粗部１０８には閉塞空隙１０４が形成されているが、密部１０７には閉塞空隙１０４Ｄが形成されていない。そして粗部１０８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長い。
このように粗部１０８の軸方向長さを変えることにより、切削工具１３付きの工具ホルダ１００の重心が仮想重心よりも回転軸心ＡＸに近づくように設計することが可能である。
【００５６】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態では、図１３に示すように、工具ホルダ１１０の切削部１１１（軸部１１２および突出部１１３）の一方側１１５は、３Ｄプリンタにより成形されており、内部に気泡状の閉塞空隙１１４を有する。一方側１１５の空隙率は、回転軸心ＡＸから離れるほど大きくなっている。一方側１１５が閉塞空隙１１４を有することから、一方側１１５の嵩密度は他方側１１６の嵩密度よりも小さい。しかも、一方側１１５の嵩密度は、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど小さい。
工具ホルダ１１０は、閉塞空隙１１４が気泡状である以外、工具ホルダ１００と同様の構成であり、第６実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
［第８実施形態］
本発明の第８実施形態では、図１４〜図１８に示すように、工具ホルダ７０は把持部２０および切削部７１を備える。切削部７１には２つの切削工具１３が取り付けられている。
切削部７１は、把持部２０側から順に設けられた基部７２、工具取付部７３および工具取付部７４を有する。工具取付部７３、７４は、軸方向位置が互いに異なる箇所に設けられている。
【００５８】
工具取付部７３は、径方向外側へ突き出す突出部７５を有する。突出部７５のうち、回転方向Ｒの前方側の壁部には凹部８１が形成されている。凹部８１には切削工具１３が嵌められている。固定具８２は、切削工具１３を凹部８１の底部との間に挟むようにして固定している。
【００５９】
工具取付部７４は、径方向外側へ突き出す突出部７６を有する。突出部７６のうち、回転方向Ｒの前方側の壁部には凹部８３が形成されている。凹部８３には切削工具１３が嵌められている。固定具８４は、切削工具１３を凹部８３の底部との間に挟むようにして固定している。
【００６０】
切削工具１３は、回転軸心ＡＸに対して径方向の片側へ突き出すように設けられている。工具取付部７３、７４は、上述の切削工具１３の配置に対応するように突出部７５、７６を有する結果、回転軸心ＡＸに対して非対称となっている。
【００６１】
切削部７１の一方側８５には、「バランス修正用穴」としての閉塞空隙８７および開口穴８８、８９が形成されている。閉塞空隙８７は、基部７２の内周部において基部７２から工具取付部７３まで延びるように形成されており、外部に対して閉塞している。開口穴８８は、基部７２の外周部において基部７２から工具取付部７３まで延びるように形成されており、把持部２０側の端部が基部７２の外表面に開口している。開口穴８９は、工具取付部７３の外周部において当該工具取付部７３を貫通するように形成されている。
【００６２】
一方側８５が閉塞空隙８７および開口穴８８、８９を有しているので、一方側８５の嵩密度は他方側８６の嵩密度よりも小さい。これにより切削工具１３付きの工具ホルダ７０の実際の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。
【００６３】
また、閉塞空隙８７および開口穴８８、８９は、把持部２０とは反対側の一端が把持部２０側の他端と比べて回転方向Ｒの前方に位置するように、回転軸心ＡＸまわりに螺旋状に形成されている。そのため、閉塞空隙および開口穴が軸方向に沿って真っ直ぐに形成される形態と比べると、切削加工時に切削部７１に作用する加工負荷に対する剛性が高められている。
【００６４】
［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、開口穴および閉塞空隙は、切削部から把持部に亘って形成されてもよい。つまり、バランス修正用穴は、切削部だけでなく、把持部に形成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、開口穴および閉塞空隙は、切削部の一方側だけでなく、他方側に形成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、切削部の一方側の粗部の軸方向長さは、径方向位置にかかわらず一定であってもよい。
【００６５】
本発明の他の実施形態では、開口穴および閉塞空隙の横断面形状は、例えば円形、楕円、矩形など、六角形以外であってもよい。
本発明の他の実施形態では、開口穴および閉塞空隙は、直線状の穴に限らず、曲線状の穴であってもよいし、直線部と曲線部とが複合した穴であってもよい。
本発明の他の実施形態では、切削部のうち開口穴および閉塞空隙が形成されている部分は、ハニカム構造になっていなくてもよい。
【００６６】
第２実施形態では、工具ホルダは、鉄系材料およびアルミニウム系材料からなる一体成形品であった。これに対して、本発明の他の実施形態では、工具ホルダは、上記材料以外の組み合わせからなる一体成形品であってもよい。
第３実施形態では、切削部は、回転方向の接線方向に貫通する開口穴を有していた。これに対して、本発明の他の実施形態では、切削部は、回転方向の接線方向に延びるとともに、外表面に開口しておらず、外部に対して閉塞している閉塞空隙を有していてもよい。
【００６７】
第６、第７実施形態では、切削部は、外部に対して閉塞している空隙を有していた。これに対して、本発明の他の実施形態では、切削部は、第６、第７実施形態の空隙と同様な形状の空隙であって、一部が外表面に開口している空隙を有していてもよい。
第５、第６、第７実施形態では、切削部が有する閉塞空隙の中身は空間のみであった。これに対して、本発明の他の実施形態では、閉塞空隙の中身に、粉末焼結法により切削部を成形するときに溶かされなかった金属粉末が内包されていてもよい。
【００６８】
本発明の他の実施形態では、複数のバランス修正用穴には、互いに交差する３つ以上の貫通穴が含まれていてもよい。これによると放熱性が一層向上する。
本発明の他の実施形態では、工具ホルダを３Ｄプリンタによって成形するとき、粉末焼結法以外の方法を用いてもよい。
本発明の他の実施形態では、工具ホルダは、中ぐり加工に限らず、他の加工に用いられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０、４０、５０、６０、７０、９０、１００、１１０・・・工具ホルダ
１１・・・工作機械
１２・・・主軸
１３・・・切削工具
１５・・・被加工物
２０・・・把持部
２１、４１、５１、６１、７１、９１、１０１、１１１・・・切削部
３０、５４、６４、８８、８９・・・開口穴（バランス修正用穴）
３５、４５、５５、６５、８５、９５、１０５、１１５・・・一方側
３６、４６、５６、６６、８６、９６、１０６、１１６・・・他方側
８７、９４、１０４、１１４・・・閉塞空隙（バランス修正用穴）
【図１】
0006508012.tif 000002
【図２】
0006508012.tif 000003
【図３】
0006508012.tif 000004
【図４】
0006508012.tif 000005
【図５】
0006508012.tif 000006
【図６】
0006508012.tif 000007
【図７】
0006508012.tif 000008
【図８】
0006508012.tif 000009
【図９】
0006508012.tif 000010
【図１０】
0006508012.tif 000011
【図１１】
0006508012.tif 000012
【図１２】
0006508012.tif 000013
【図１３】
0006508012.tif 000014
【図１４】
0006508012.tif 000015
【図１５】
0006508012.tif 000016
【図１６】
0006508012.tif 000017
【図１７】
0006508012.tif 000018
【図１８】
0006508012.tif 000019