(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の先端部に着脱自在なシャンク部と切削工具を保持する機構とを有するアーバ部からなる工具ホルダにおいて、前記アーバ部の内部に空洞部を形成し、切削加工中の切削振動に対する減衰特性が得られるような充填率で振動減衰材料を前記空洞部に封入し、前記空洞部は、前記アーバ部のフランジ部の端面にリング状の溝を形成し、この溝を蓋部材で閉じることにより形成したことを特徴とする工具ホルダ。
【請求項２】
前記振動減衰材料は、硬質材料の粒子または粒子と液体の混合物からなることを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダ。
【請求項３】
前記振動減衰材料は、流動可能な充填率で封入された粘性流体からなることを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸に切削工具を取り付けるための工具ホルダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械では、切削工具で工作物を切削するときに、切削抵抗等を不断に受けるので、振動が不可避的に発生する。切削工具で発生する振動は、工作機械での加工精度に大きな影響を及ぼすため、従来から様々な対策が講じられている。
【０００３】
一般には、切削工具や工具ホルダ自体の材質に振動減衰性の大きいものを使用し、切削時の振動を抑制することや、溶接や焼き嵌め等により工具ホルダに制振材料を一体的に設け、この制振材料で振動を抑制することが行われている。
【０００４】
工具ホルダ自体の振動減衰性を高めること以外に、主軸ユニットに制振機構を組み込むことは、周知技術であり、例えば、特開平５−２７７８０６号に開示されているように、主軸ユニットと主軸頭ハウジングの間に弾性体と粘性流体とを充填し、弾性体の弾性変形と流体の粘性抵抗により振動を減衰させる減衰機構はその一例である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように、工具や工具ホルダの材料自体の振動減衰性に依存するのでは、十分な減衰作用を期待できず、とりわけ、仕上げ加工での仕上げ面に振動が転写し、仕上げ面の加工精度を低下させる。また、制振材料を設けるものでは、一般に制振材料は高価であり、製造コストの上で問題がある。さらには、工具ホルダのテーパシャンクが接触する主軸のテーパ孔の内周面に生じるフレッチングの防止に有効な減衰作用を得られないと問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、制振材料などの特殊な材料を使用せずに、通常の工具ホルダの形でありながら高い振動減衰性を有し、切削時の振動を効率良く減衰させ、加工精度の向上に有効な工具ホルダを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、主軸の先端部に着脱自在なシャンク部と切削工具を保持する機構とを有するアーバ部からなる工具ホルダにおいて、前記アーバ部の内部に空洞部を形成し、切削加工中の切削振動に対する減衰特性が得られるような充填率で振動減衰材料を前記空洞部に封入し、前記空洞部は、前記アーバ部のフランジ部の端面にリング状の溝を形成し、この溝を蓋部材で閉じることにより形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
この請求項１の発明によれば、切削加工中に生じる振動により空洞部に封入された砂の粒子同士が衝突し合ったり、空洞部の壁に衝突するなどして、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されるので、振動を次第に減衰させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による工具ホルダの一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、本実施の形態による工具ホルダを示す。参照符号２は工具ホルダの本体を構成するアーバ部である。このアーバ部２の先端部には、工具取付部４が設けられており、切削工具６は工具取付部４に挿着されて図示しないボルトを用いて固定される。
【００１１】
アーバ部２は、シャンク部７とフランジ部８を有しており、シャンク部７の端部には、プルスタッド９が取り付けられている。シャンク部７を主軸端部に開口するテーパ孔に挿入し、プルスタッド９を主軸に組み込まれているドローバーと連結したコレットによって把持して引っ張ることにより、アーバ部２を主軸に固定することができる。
【００１２】
アーバ部２のフランジ部８の端面には、図２に示すように、リング状の溝が形成されており、このリング状の溝を蓋１０で密封することにより振動減衰材料が封入される空洞部１２が形成されている。この空洞部１２は、きるだけ切削工具６に近い位置に配置した方が好ましい。
【００１３】
この実施形態では、振動減衰材料は、砂を粘性のある油等の流体に混合したものが用いられている。砂はそれぞれの砂粒子が接触し合うような高密度で混合されている。
【００１４】
なお、振動減衰材料としては、砂のみを稠密に充填するようにしてもよい。また、砂以外には、ガラス粒子、セラミック粒子、金属粒子等を用いることができる。また、粒子の粒度は、なるべく均一でなく、粒径や形状にばらつきがあるほうが好ましい。
【００１５】
本実施の形態による工具ホルダは、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
【００１６】
切削加工時には、主軸が回転しながら送られると、工具ホルダに取り付けられた切削工具６が工作物を切削していく。切削の過程では、切削抵抗等により振動が発生し、その振動は切削工具６からアーバ部２に伝達しアーバ部２を振動させる。この振動により空洞部１２に封入された砂の粒子は運動を始めて粒子同士衝突し合ったり、空洞部１２の壁に衝突し、これにより振動エネルギーが熱エネルギーに変換されて、振動は次第に減衰していく。したがって、仕上げ加工では、仕上げ面に振動が転写するのを防止できる。粒子運動を熱エネルギーに変えるため、従来のような特殊な制振材料を使用するのに較べてより大きな減衰作用を得ることが可能である。また、充填率や粒子の粒径などを調整することにより、シャンク部７の外周面に生じるフレッチング摩耗の防止に有効な減衰特性とすることも可能である。
【００１７】
このようにして、アーバ部２内部の空洞部１２に砂等の粒子を密封することにより、工具ホルダそれ自体に通常の工具ホルダにはない減衰性を付加し切削加工時の振動を減衰することができる。
【００１８】
なお、アーバ部２内部の空洞部１２には、粒子を入れずに粘性流体を流動可能な充填率で密封するようにしてもよい。この場合は、流体の移動に伴う流体の専断によって振動エネルギーが熱エネルギーに変わり、振動を減衰させることができる。また、工具ホルダ全体では、重心が軸中心からわずかに外れるアンバランスがあるが、空洞部１２の流体は、加工中の工具ホルダの回転に伴い自動的にアンバランスを修正する作用を及ぼす。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、アーバ部の内部に空洞部を形成し、切削加工中の切削振動に対する減衰特性が得られるような充填率で振動減衰材料を前記空洞部に封入したので、制振材料などの特殊な材料を使用せずに、通常の工具ホルダの形でありながら高い振動減衰性を有し、切削時の振動を効率良く減衰させ、加工精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による工具ホルダを示す一部断面側面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ端面図。
【符号の説明】
２  アーバ部
４  工具取付部
６  切削工具
７  シャンク部
８  フランジ部
９  プルスタッド
１０  蓋
１２  空洞部
【図１】
0003998958.tif 000002
【図２】
0003998958.tif 000003