(57)【要約】【課題】機械的強度・剛性に優れ、びびり振動を抑制して加工精度を向上させた工作機械の振動減衰材、構造体およびその製造方法を提供する。【解決手段】密実に充填された骨材２０・２１・２２の空隙に結合材２３を充填して成形される工作機械の振動減衰材２において、骨材２０・２１・２２は、粗骨材２０を５０〜７０ｖｏｌ％と、粒径Ｒ２が粗骨材２０の粒径Ｒ１の１／７以下である中骨材２１を２０〜２８ｖｏｌ％と、粒径Ｒ３が粗骨材２０の粒径Ｒ１の１／４９以下である細骨材２２を５〜１５ｖｏｌ％と、を含有してなり、粗骨材２０、中骨材２１、及び細骨材２２のうち少なくとも一種がマグネシウムよりなり、その他が焼成アルミナよりなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密実に充填された骨材の空隙に結合材を充填して成形される工作機械の振動減衰材において、
前記骨材は、
粗骨材を５０〜７０ｖｏｌ％と、
粒径が前記粗骨材の粒径の１／７以下である中骨材を２０〜２８ｖｏｌ％と、
粒径が前記粗骨材の粒径の１／４９以下である細骨材を５〜１５ｖｏｌ％と、
を含有してなり、
前記粗骨材、中骨材、及び細骨材のうち少なくとも一種がマグネシウムよりなり、その他が焼成アルミナよりなることを特徴とする工作機械の振動減衰材。
【請求項２】
前記粗骨材が焼成アルミナよりなる請求項１に記載の工作機械の振動減衰材。
【請求項３】
前記粗骨材及び細骨材が焼成アルミナよりなる請求項１に記載の工作機械の振動減衰材。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の振動減衰材を用いた工作機械の構造体。
【請求項５】
所定の工作機械に連結可能な形状に形成されるとともに、剥離防止用のアンカーボルトが突設された金属部材が設けられ、
前記振動減衰材がアンカーボルトを介して前記金属部材と一体に成形される請求項４に記載の工作機械の構造体。
【請求項６】
密実に充填された骨材の空隙に結合材を充填して成形される工作機械の振動減衰材の製造方法において、
所定の成形型内に、粗骨材を５０〜７０ｖｏｌ％と、粒径が前記粗骨材の粒径の１／７以下である中骨材を２０〜２８ｖｏｌ％と、粒径が前記粗骨材の粒径の１／４９以下である細骨材を５〜１５ｖｏｌ％と、を含有してなり、前記粗骨材、中骨材、及び細骨材のうち少なくとも一種がマグネシウムよりなり、その他が焼成アルミナよりなる骨材と、結合材と、を攪拌充填する攪拌充填工程と、
前記成形型を加振する加振工程と、
前記成形型を加圧した状態で前記結合材を硬化させる加圧硬化工程と、
を有してなる工作機械の振動減衰材の製造方法。
【請求項７】
密実に充填された骨材の空隙に結合材を充填して成形される工作機械の振動減衰材を用いた構造体の製造方法において、
所定の工作機械に連結可能な形状に形成されるとともに、剥離防止用のアンカーボルトが突設された金属部材が設置された成形型内に、粗骨材を５０〜７０ｖｏｌ％と、粒径が前記粗骨材の粒径の１／７以下である中骨材を２０〜２８ｖｏｌ％と、粒径が前記粗骨材の粒径の１／４９以下である細骨材を５〜１５ｖｏｌ％と、を含有してなり、前記粗骨材、中骨材、及び細骨材のうち少なくとも一種がマグネシウムよりなり、その他が焼成アルミナよりなる骨材と、結合材と、を攪拌充填する攪拌充填工程と、
前記成形型を加振する加振工程と、
前記成形型を加圧した状態で前記結合材を硬化させる加圧硬化工程と、
を有してなる工作機械の構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の振動減衰材、構造体およびその製造方法に関し、より詳細には、密実に充填された骨材の空隙に結合材を充填して成形される工作機械の振動減衰材、構造体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作物を回転させて切削する旋盤や、工具を回転させて切削するフライス盤等の工作機械では、切削加工時に、びびり振動と呼ばれる不要な振動が発生する。びびり振動は、仕上げ面性状の劣化による品質の低下たけでなく、工具の異常摩耗や機械構造の破損等を引き起こす要因となることから、工作機械を用いた切削加工では、かかるびびり振動を制御・回避するための対処が要求されている。
【０００３】
一般的に「びびり振動」は、強制振動に起因する強制びびり、及び自励振動に起因する自励びびりに大別される。強制びびりは、工作機械・工具・工作物が振動しながら加工が行われることで発生する振動のことであり、加工方法や切りくず生成の仕方といった加工自体が振動源となる力外乱型強制びびりと、工作機械の主軸振れや近接する機械の振動などの外部からの振動が振動源となる変位外乱型びびりとに分類される。一方、自励びびりは、切削過程における切削抵抗の変動で発生した振動が収束されない場合に発生する振動のことであり、切削抵抗の要因や機械構造系の振動特性の特徴の違いによって再生びびりと摩擦型びびりとに分類される。
【０００４】
従来、上述した工作機械で発生するびびり振動を抑制するための振動減衰材として、例えば、特許文献１に開示されるように、強度のあるセラミックス、鉄より低密度のエンジニアリングプラスチック、及び軽量骨材等の骨材とともに熱硬化性樹脂からなる結合材を充填して成形してなるレジンコンクリート製の構造体が提案されている。かかる振動減衰材によれば、振動減衰特性が高められるため、従来の鋼材に代えて工作機械の刃物台やベッド等として用いることで、上述したびびり振動の抑制が期待できる。
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に開示される工作機械の振動減衰材では、レジンコンクリートの欠点として知られているように、鋼材等に比べて機械的強度・剛性が劣るという問題があった。また、特許文献１において、機械的強度・剛性を担保するために公知の強度・剛性のある物質を骨材として用いることが好ましいことが開示されているが、通常、この種の材料では、複合材料（コンポジット）としての振動減衰特性や機械的特性が骨材の選択や充填状態により左右されるところ、機械的特性とともに振動減衰特性を維持・向上するための他の骨材との組み合わせや、充填状態に影響する配合割合（体積比率）等が考慮されておらず、改善の余地を充分に残したものとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−６８４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明では、工作機械の振動減衰材、構造体およびその製造方法に関し、前記従来の課題を解決するもので、機械的強度・剛性に優れ、びびり振動を抑制して加工精度を向上させた工作機械の振動減衰材、構造体およびその製造方法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】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、密実に充填された骨材の空隙に結合材を充填して成形される工作機械の振動減衰材において、前記骨材は、粗骨材を５０〜７０ｖｏｌ％と、粒径が前記粗骨材の粒径の１／７以下である中骨材を２０〜２８ｖｏｌ％と、粒径が前記粗骨材の粒径の１／４９以下である細骨材を５〜１５ｖｏｌ％と、を含有してなり、前記粗骨材、中骨材、及び細骨材のうち少なくとも一種がマグネシウムよりなり、その他が焼成アルミナよりなるものである。
【００１０】
請求項２においては、前記粗骨材が焼成アルミナよりなるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記粗骨材及び細骨材が焼成アルミナよりなるものである。
【００１２】
請求項４においては、請求項１乃至請求項３に記載の振動減衰材を用いた工作機械の構造体である。
【００１３】
請求項５においては、所定の工作機械に連結可能な形状に形成されるとともに、剥離防止用のアンカーボルトが突設された金属部材が設けられ、前記振動減衰材がアンカーボルトを介して前記金属部材と一体に成形されるものである。
【００１４】
請求項６においては、密実に充填された骨材の空隙に結合材を充填して成形される工作機械の振動減衰材の製造方法において、所定の成形型内に、粗骨材を５０〜７０ｖｏｌ％と、粒径が前記粗骨材の粒径の１／７以下である中骨材を２０〜２８ｖｏｌ％と、粒径が前記粗骨材の粒径の１／４９以下である細骨材を５〜１５ｖｏｌ％と、を含有してなり、前記粗骨材、中骨材、及び細骨材のうち少なくとも一種がマグネシウムよりなり、その他が焼成アルミナよりなる骨材と、結合材と、を攪拌充填する攪拌充填工程と、前記成形型を加振する加振工程と、前記成形型を加圧した状態で前記結合材を硬化させる加圧硬化工程と、を有してなるものである。
【００１５】
請求項７においては、密実に充填された骨材の空隙に結合材を充填して成形される工作機械の振動減衰材を用いた構造体の製造方法において、所定の工作機械に連結可能な形状に形成されるとともに、剥離防止用のアンカーボルトが突設された金属部材が設置された成形型内に、粗骨材を５０〜７０ｖｏｌ％と、粒径が前記粗骨材の粒径の１／７以下である中骨材を２０〜２８ｖｏｌ％と、粒径が前記粗骨材の粒径の１／４９以下である細骨材を５〜１５ｖｏｌ％と、を含有してなり、前記粗骨材、中骨材、及び細骨材のうち少なくとも一種がマグネシウムよりなり、その他が焼成アルミナよりなる骨材と、結合材と、を攪拌充填する攪拌充填工程と、前記成形型を加振する加振工程と、前記成形型を加圧した状態で前記結合材を硬化させる加圧硬化工程と、を有してなるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、機械的強度・剛性に優れ、びびり振動を抑制して加工精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例に係る振動減衰材を用いた刃物台の斜視図である。
【図２】振動減衰材の充填状態を模式的に示した図である。
【図３】振動減衰材を用いた刃物台の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】振動減衰材の密度を測定した結果を示した図である。
【図５】振動減衰材のヤング率を測定した結果を示した図である。
【図６】振動減衰材の減衰比を測定した結果を示した図である。
【図７】丸形チップによる切削加工後の表面粗さを測定した結果を示した図である。
【図８】丸形チップによる切削加工後のびびり振動発生率を測定した結果を示した図である。
【図９】シェービングチップによる切削加工後の表面粗さを測定した結果を示した図である。
【図１０】シェービングチップによる切削加工後の加工面の写真である。
【図１１】シェービングチップによる切削加工時の振動振幅を測定した結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、発明を実施するための形態を説明する。
【００１９】
以下の実施例では、工作物を回転させて切削する旋盤や、工具を回転させて切削するフライス盤等の工作機械の構造体の一例として、本実施例の振動減衰材２を用いて刃物台１を構成した場合について説明している。ただし、後述するように、振動減衰材２を用いた工作機械の構造体としては刃物台１に限定されるものではない。
【００２０】
＜刃物台＞
図１に示すように、刃物台１は、所定の工作機械に取り付けられ図示せぬ工具ホルダを固定可能に構成されており、具体的には、剥離防止用のアンカーボルト３１・４１が突設された金属部材３・４が設けられ、振動減衰材２がアンカーボルト３１・４１を介して金属部材３・４と一体に成形されて構成されている。振動減衰材２は、略直方体形状に形成され、振動減衰材２の上方（図１における上方向）の縁部に略コ字型に形成された鋼製の金属部材３が配設され、振動減衰材２の下方（図１における下方向）の対向する縁部に一対の鋼製の金属部材４・４が配設されている。
【００２１】
金属部材３は、図示せぬ工具ホルダの固定部材として構成されており、金属本体３０の長手方向に沿って凹設された取付溝３０ａに工具ホルダが横向きに取り付けられ、金属本体３０の上辺に穿設されたボルト孔３０ｂ・３０ｂ・・・を介して図示せぬボルト等の止金具により固定される。また、金属部材３は、金属本体３０の一側面であって振動減衰材２との接合面にアンカーボルト３１・３１・・・が突設され、アンカーボルト３１・３１・・・が振動減衰材２に埋設されることで、振動減衰材２及び金属部材３の剥離を防止するように構成されている。
【００２２】
金属部材４は、図示せぬ工作機械の往復台への取付部材として構成されており、刃物台１が設置された状態で、金属本体４０の上辺に穿設されたボルト孔４０ａ・４０ａ・・を介して図示せぬボルト等の止金具により工作機械に取り付けられる。また、金属部材４も同様に、金属本体４０の一側面であって振動減衰材２との接合面にアンカーボルト４１・４１・・・が突設され、アンカーボルト４１・４１・・・が振動減衰材２に埋設されることで、振動減衰材２及び金属部材４の剥離を防止するように構成されている。
【００２３】
＜振動減衰材＞
振動減衰材２は、密実に充填された骨材２０・２１・２２の空隙に結合材２３を充填して成形された複合材料（コンポジット）として構成され、骨材２０・２１・２２は、粗骨材２０を５０〜７０ｖｏｌ％と、粒径Ｒ２が粗骨材２０の粒径Ｒ１の１／７以下（Ｒ１＞Ｒ２）である中骨材２１を２０〜２８ｖｏｌ％と、粒径Ｒ３が粗骨材２０の粒径Ｒ１の１／４９以下（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３）である細骨材２２を５〜１５ｖｏｌ％と、を含有してなるものである。
【００２４】
振動減衰材２は、骨材２０・２１・２２及び結合材２３が最充填状態となるように充填されており、各構成成分の体積比率は、次のように説明される。図２に示すように、まず、所定の容器１０内に粒径Ｒ１の粗骨材２０のみが充填された状態では、容器１０内のほぼ６０ｖｏｌ％が粗骨材２０にて充填される（図２（ａ）参照）。このときの充填形態は、斜方晶充填となる。この段階で、容器１０内の粗骨材２０の空間部は４０（＝１００−６０）ｖｏｌ％である。
【００２５】
次いで、粗骨材２０間に中骨材２１が充填された状態では、粒径Ｒ２が粗骨材２０の粒径Ｒ１の１／７以下の中骨材２１が粗骨材２０間の隙間をすり抜けて、空間部のほぼ２４（＝４０×０．６）ｖｏｌ％に充填される（図２（ｂ）参照）。このとき、中骨材２１の充填形態も斜方晶充填となる。この段階で、容器１０内の粗骨材２０及び中骨材２１の空間部は１６（＝１００−６０−２４）ｖｏｌ％である。
【００２６】
次いで、粗骨材２０及び中骨材２１間に細骨材２２が充填された状態では、粒径Ｒ３が粗骨材２０の粒径Ｒ１の１／４９以下の細骨材２２が粗骨材２０及び中骨材２１間の隙間をすり抜けて、空間部のほぼ１０（＝１６×０．６）ｖｏｌ％に充填される（図２（ｃ）参照）。細骨材２２の充填形態も斜方晶充填となる。そして、最後に、粗骨材２０、中骨材２１及び細骨材２２の間の空間部６（＝１００−６０−２４−１０）ｖｏｌ％に結合材２３が充填される（図２（ｄ）参照）。
【００２７】
このように、骨材２０・２１・２２及び結合材２３が密実に充填された状態での各構成成分の体積比率の理論値は、粗骨材２０が６０ｖｏｌ％、中骨材２１が２４ｖｏｌ％、細骨材２２が１０ｖｏｌ％、及び結合材２３が６ｖｏｌ％となる。ただし、実際の成形では、骨材２０・２１・２２の形状や表面状態、及び結合材２３の粘性等の影響を受けて最充填状態が変化するため、振動減衰材２としては、粗骨材２０が５０〜７０ｖｏｌ％、中骨材２１が２０〜２８ｖｏｌ％、及び細骨材２２が５〜１５ｖｏｌ％となるように配合されるのが好ましい。結合材２３の配合量は、骨材２０・２１・２２の配合量に併せて余剰の空間部に充填されるように適宜調整される。
【００２８】
骨材の種類としては、粗骨材２０、中骨材２１、及び細骨材２２のうち少なくとも一種がマグネシウムよりなり、その他が焼成アルミナよりなるものであり、好ましくは粗骨材２０が焼成アルミナよりなり、より好ましくは粗骨材２０及び細骨材２２が焼成アルミナよりなるものである。振動減衰材２では、骨材の構成成分として焼成アルミナとともにマグネシウムを用いることで、マグネシウムにて所望の振動減衰特性を達成し、焼成アルミナで所望の機械的強度・剛性を達成するものである。
【００２９】
焼成アルミナ及びマグネシウムは、実用金属の中でも比較的軽量で強度・剛性に優れた材料であり、特に、マグネシウムは、焼成アルミナに比べてヤ減衰比が大きく優れた振動減衰特性を有している。表１には、本実施例で用いる焼成アルミナ及びマグネシウムとともに、工作機械の構造体等として一般的に用いられる材料の機械的特性（物性データ）を示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
結合材２３の種類としては、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の公知の熱硬化性樹脂が用いられる。
【００３２】
振動減衰材２の構成成分の一例として、例えば、焼成アルミナよりなる粗骨材２０、マグネシウムよりなる中骨材２１、及び焼成アルミナよりなる細骨材２２をそれぞれ所定体積比率で含有させた骨材と結合材２３（エポキシ樹脂等）で構成した場合には、焼成アルミナ（粗骨材２０・細骨材２２）が機械的強度・剛性のある構造体としての機能とともに、マグネシウム（中骨材２１）が振動減衰特性の機能をバランスさせた振動減衰材２とすることができる。
【００３３】
また、例えば、焼成アルミナよりなる粗骨材２０、マグネシウムよりなる中骨材２１、及びマグネシウムよりなる細骨材２２をそれぞれ所定体積比率で含有させた骨材と結合材２３（エポキシ樹脂等）で構成した場合には、マグネシウム（中骨材２１・細骨材２２）にて所定の機械的強度・剛性を保持しつつ、上記と比べてより優れた振動減衰特性を発揮する振動減衰材２とすることができる。
【００３４】
また、例えば、マグネシウムよりなる粗骨材２０、焼成アルミナよりなる中骨材２１、及び焼成アルミナよりなる細骨材２２をそれぞれ所定体積比率で含有させた骨材と結合材２３（エポキシ樹脂等）で構成した場合には、機械的強度・剛性が抑制されるものの、さらに優れた振動減衰特性を発揮する振動減衰材２とすることができる。なお、かかる場合には、機械的強度・剛性が制限されるために、機械的強度・剛性が要求される構造体（例えば間座や敷板等）として用いるには不向きである。
【００３５】
＜刃物台の製造方法＞
図３に示すように、振動減衰材２を用いた刃物台１の製造方法としては、所定の工作機械に連結可能な形状に形成されるとともに、剥離防止用のアンカーボルト３１・４１が突設された金属部材３・４が設置された図示せぬ成形型内に、粗骨材２０を５０〜７０ｖｏｌ％と、中骨材２１を２０〜２８ｖｏｌ％と、細骨材２２を５〜１５ｖｏｌ％と、を含有してなり、粗骨材２０、中骨材２１、及び細骨材２２のうち少なくとも一種がマグネシウムよりなり、その他が焼成アルミナよりなる骨材と、結合材２３と、を攪拌充填する攪拌充填工程Ｓ１００と、成形型を加振する加振工程Ｓ１０１と、成形型を加圧した状態で結合材２３を硬化させる加圧硬化工程Ｓ１０２等とを有してなるものである。
【００３６】
攪拌充填工程Ｓ１００では、まず、成形型内に刃物台１を構成する金属部材３・４を所定位置に配置する。金属部材３・４の配置は、振動減衰材２に対する相対位置となるように予め位置決めされる。成形型は、木型や石膏型等の材質より形成され、金属部材３・４が配置された状態で、残りの空間部に骨材２０・２１・２２及び結合材２３が充填されることで、金属部材３・４が一体に成形された所定形状の振動減衰材２が得られるように構成される。次いで、所定の体積比率となるように骨材２０・２１・２２及び結合材２３を調製し、予め別所にて攪拌した後に、上述した成形型に供給して充填する。
【００３７】
加振工程Ｓ１０１では、加振器を用いて骨材２０・２１・２２及び結合材２３が攪拌充填された成形型を加振する。このように結合材２３が硬化する前に成形型を加振することで、骨材２０・２１・２２及び結合材２３に含まれる空気を除外するとともに、瞬間的に骨材２０・２１・２２間に間隙を生じさせ、そこに結合材２３を充填させることができ、結合材２３を満遍なく充填させて成形型内での骨材２０・２１・２２及び結合材２３の充填密度を高めることができる。
【００３８】
加圧硬化工程Ｓ１０２では、成形型内に充填された骨材２０・２１・２２及び結合材２３にプリストレス（予備負荷）を付与して加圧した状態で、結合材２３を硬化させる。加圧状態で結合材２３を硬化させることで、粗骨材２０間に介在する結合材２３（の膜）を薄くして、振動減衰材２の機械的強度を向上できる。このようにして、振動減衰材２がアンカーボルト３１・４１を介して金属部材３・４と一体に成形された刃物台１が得られる。
【００３９】
なお、振動減衰材２又は振動減衰材２を用いた他の構造体（間座や敷板等）の製造方法としては、上述した刃物台１の製造方法に即して、例えば、成形型内に他の金属部材を設置するか、又は他の金属部材を設置しないで振動減衰材２の構成成分を充填して成形すればよい。
【００４０】
＜振動減衰材の機械的特性の測定＞
焼成アルミナ及びマグネシウムよりなる骨材（粗骨材・中骨材・細骨材）及び結合材を用いて振動減衰材を成形して、密度、ヤング率、及び減衰比の機械的特性（物性データ）を測定した。
【００４１】
測定に用いた振動減衰材は、表２に示した焼成アルミナ及びマグネシウムよりなる骨材（粗骨材・中骨材・細骨材）を、粗骨材が６０ｖｏｌ％、中骨材が２４ｖｏｌ％、細骨材が１０ｖｏｌ％、及び結合材（エポキシ樹脂）が６ｖｏｌ％となるように配合したものを、所定の成形型に攪拌充填し、加振後に加圧硬化させて各試料を成形した（実施例：試料Ｎｏ．１〜３）。同様に、表２に示した各材料を用いて比較用の各試料を成形した（比較例：試料Ｎｏ．４〜１５）。
【００４２】
得られた各試料について密度、ヤング率、及び減衰比の物性データを測定し、その結果を表２に示している。また、図４乃至図６は、密度、ヤング率、及び減衰比のそれぞれの測定値が上位（１０つ）の試料を順に示したものである。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
このように、焼成アルミナよりなる粗骨材、マグネシウムよりなる中骨材、及び焼成アルミナよりなる細骨材をそれぞれ所定体積比率で含有させた骨材を用いた場合（試料Ｎｏ．３）には、機械的特性と振動減衰特性に優れたバランスのよい振動減衰材とすることができる。
【００４５】
また、焼成アルミナよりなる粗骨材、マグネシウムよりなる中骨材、及びマグネシウムよりなる細骨材をそれぞれ所定体積比率で含有させた骨材を用いた場合（試料Ｎｏ．２）には、上記の場合（試料Ｎｏ．３）と比べて振動減衰特性に優れ、マグネシウムよりなる粗骨材、焼成アルミナよりなる中骨材、及び焼成アルミナよりなる細骨材をそれぞれ所定体積比率で含有させた骨材を用いた場合（試料Ｎｏ．１）には、上記の場合（試料Ｎｏ．３等）と比べて、機械的強度・剛性が抑制されるものの、さらに優れた振動減衰特性を発揮させることができる。
【００４６】
＜実切削による有効性評価１＞
振動減衰材を用いた刃物台を成形し、工作機械（ＮＣ旋盤）での丸形チップによる中仕上げ切削を行ってびびり振動抑制効果を評価した。丸形チップは、ノーズ半径が大きいため良い表面粗さが得られ、また刃先強度が大きいことから中重切削に適用されているが、切込み量の増加に伴って工具の切削幅が大きくなるため、びびり振動を発生し易いという特徴がある。
【００４７】
測定に用いた刃物台は、振動減衰材の構成成分として焼成アルミナよりなる粗骨材を６０ｖｏｌ％、マグネシウムよりなる中骨材を２４ｖｏｌ％、及び焼成アルミナよりなる細骨材を１０ｖｏｌ％、及び結合材（エポキシ樹脂）が６ｖｏｌ％となるように配合し（表２の試料Ｎｏ．３を参照）、かかる材料を所定形状の金属部材が予め設置された所定の成形型に攪拌充填し、加振後に加圧硬化させて、振動減衰材と金属部材とが一体に成形された試料を得た（実施例）。また、比較用として、従来の鋼製の刃物台を使用した（比較例）。
【００４８】
評価方法は、振動減衰材を用いた刃物台（実施例）及び従来の鋼製の刃物台（比較例）を用いて、表３に示す切削条件で切込み量を変化させて切削を行い（５回）、その際の表面粗さ、及びびびり振動発生率を測定した。この「びびり振動発生率」とは、切削を行った際に発生するびびり振動の割合（％）を表したものである。びびり振動の発生の判定は、加工中の聴覚判定及び加工終了後の加工面のマーク判定の両方で評価した。
【００４９】
【表３】
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【００５０】
図７は、所定の切込み量における表面粗さの測定結果であり、図８は、びびり振動発生率の測定結果である。振動減衰材を用いた刃物台（実施例）では、従来の刃物台（比較例）と比べて表面粗さが改善され、切込み量が０．８ｍｍ及び１．０ｍｍの場合にびびり振動の発生が抑制された。なお、振動減衰材を用いた刃物台（実施例）において、切込み量が１．５ｍｍの場合にびびり振動の抑制が見られないのは、工具と工作物との接触長さが長くなったためと考えられる。このように、振動減衰材を用いた刃物台（実施例）を使用することで、工具の切削幅が大きい丸形チップでの中仕上げ切削において、びびり振動の発生を遅らせることができ、広範囲の切削条件で正常な加工が可能であることが確認された。
【００５１】
＜実切削による有効性評価２＞
次に、振動減衰材を用いた刃物台を成形し、工作機械（ＮＣ旋盤）でのシェービングチップによる円筒外周の仕上げ切削を行って加工面の表面粗さを比較してその効果を評価した。シェービングチップは、ノーズ半径が非常に大きく（本実験では３００ｍｍ）、極めて高品位な加工面を得ることができる一方で、工具の切削幅が大きくなるため、びびり振動が発生し易いとう特徴がある。
【００５２】
また、シェービングチップは、工具の切れ刃を送り方向に平行ではなくある角度（４５度）に傾いた状態で取り付けて加工するため、次の式（１）に示すように、ノーズ半径の代わりに工作物の半径が表面粗さの決定因子の一つとなるのが特徴である。なお、式（１）において、Ｒｙは最大高さ（μｍ）、Ｒａは算術平均粗さ（μｍ）、Ｆは送り速度（ｍｍ／ｒｅｖ）、ｒは工作物半径（ｍｍ）、θは切れ刃と送り方向のなす角度（ｒａｄ）である。
【００５３】
【数１】
2016083712.tif 000006
【００５４】
測定に用いた刃物台は、振動減衰材の構成成分として焼成アルミナよりなる粗骨材を６０ｖｏｌ％、マグネシウムよりなる中骨材を２４ｖｏｌ％、及び焼成アルミナよりなる細骨材を１０ｖｏｌ％、及び結合材（エポキシ樹脂）が６ｖｏｌ％となるように配合し（表２の試料Ｎｏ．３を参照）、かかる材料を所定形状の金属部材が予め設置された所定の成形型に攪拌充填し、加振後に加圧硬化させて、振動減衰材と金属部材とが一体に成形された試料を得た（実施例）。また、比較用として、従来の鋼製の刃物台を使用した（比較例）。
【００５５】
評価方法は、振動減衰材を用いた刃物台（実施例）及び従来の鋼製の刃物台（比較例）を用いて、表４に示す切削条件で送り速度を変化させて切削（５回づつ）を行い、その際の表面粗さを測定した。
【００５６】
【表４】
2016083712.tif 000007
【００５７】
図９は、所定の送り速度における表面粗さの測定結果であり、図１０は、加工面の比較写真である。従来の鋼製の刃物台（比較例）では表面粗さＲａが２．４μｍ程度であったのに対し、振動減衰材を用いた刃物台（実施例）では、表面粗さＲａが１．６μｍ（上仕上げ）よりも小さくすることができ、高品位な表面粗さを得ることができることを確認した。
【００５８】
また、図１１は、切削時（送り速度０．０５ｍｍ／ｒｅｖ）の振動振幅を測定した結果である。これは、加速度ピックアップをシャンクの末端のＸ方向に取り付けて、表面粗さに最も影響があると考えられる切込み方向の振動を測定したものである。なお、ピーク強度は、シェービング加工時の振動から切削を行わずに送りをかけただけの振動を引いた相対変位として示されている。この結果は、振動減衰材を用いた刃物台（実施例）の方が２０〜３０Ｈｚ付近のピーク強度が小さくなっており、この差が加工面の表面粗さの測定結果に影響していることを示している。
【００５９】
以上のように、本実施例の振動減衰材２は、密実に充填された骨材２０・２１・２２の空隙に結合材２３を充填して成形される工作機械の振動減衰材２において、骨材２０・２１・２２は、粗骨材２０を５０〜７０ｖｏｌ％と、粒径Ｒ２が粗骨材２０の粒径Ｒ１の１／７以下である中骨材２１を２０〜２８ｖｏｌ％と、粒径Ｒ３が粗骨材２０の粒径Ｒ１の１／４９以下である細骨材２２を５〜１５ｖｏｌ％と、を含有してなり、粗骨材２０、中骨材２１、及び細骨材２２のうち少なくとも一種がマグネシウムよりなり、その他が焼成アルミナよりなるため、機械的強度・剛性に優れ、びびり振動を抑制して加工精度を向上できるのである。
【００６０】
すなわち、本実施例の振動減衰材２によれば、粗骨材２０、中骨材２１、及び細骨材２２として焼成アルミナ及びマグネシウムを含有し、所定の粒径の粗骨材２０、中骨材２１、及び細骨材２２とすることで骨材が最充填された複合材料（コンポジット）とすることができる。そのため、骨材の構成成分として焼成アルミナとともにマグネシウムが勧誘されることで、マグネシウムにて所望の振動減衰特性を達成し、焼成アルミナで所望の機械的強度・剛性を達成して、機械的特性及び振動減衰特性を高めることができ、振動減衰材２を用いた構造材（刃物台１）において振動減衰能を発揮することでびびり振動の発生が抑制され、加工精度の向上による高品位・高付加価値の加工が可能となる。
【００６１】
なお、振動減衰材２、振動減衰材２を用いた構造体およびその製造方法としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００６２】
すなわち、上述した実施例では、振動減衰材２を用いた構造体として刃物台１を構成する場合について説明したが、かかる構造体としてはこれに限定されず、振動減衰材２の機械的特性を考慮しながら、例えば、振動減衰材２を用いて間座や敷板として構成するようにしてもよい。
【００６３】
また、上述した実施例の振動減衰材２及び刃物台１の製造方法では、攪拌充填工程（図３参照）において成形型に振動減衰材２の構成材料を充填する際に、予め別所にて攪拌した後に充填するものであるが、成形型への充填方法はこれに限定されず、例えば、成形型を加振させた状態で粗骨材２０→中骨材２１→粗骨材２２→結合材２３を順に充填するようにしてもよい。また、結合材２３の充填後に真空ポンプ等で成形型を減圧するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１    刃物台
２    振動減衰材
３    金属部材
４    金属部材
２０  粗骨材
２１  中骨材
２２  細骨材
２３  結合材
３０  金属本体
３１  アンカーボルト
４０  金属本体
４１  アンカーボルト
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１０】
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