(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転される略円筒形状を有するホルダ本体を有し、
該ホルダ本体は、
前記円筒形状の外周に沿って略等間隔に形成された複数の凹部と、
該凹部により区分けされるとともに切削インサートが取り付けられるインサート装着部を備える複数のインサート取り付け部と、
を有する工具ホルダにおいて、
前記複数のインサート取り付け部は、
空隙が形成された少なくとも１つの第１取り付け部と、前記ホルダ本体よりも単位体積あたりの質量が大きい高密度部材を備えた少なくとも１つの第２取り付け部と、を備えることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項２】
前記ホルダ本体の回転方向における、前記第１取り付け部と前記第２取り付け部との間および前記第２取り付け部と前記第１取り付け部との間には、前記空隙および前記高密度部材を備えていない第３取り付け部がそれぞれ少なくとも１つ配置されてい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】
軸線回りに回転される略円筒形状を有するホルダ本体を有し、
該ホルダ本体は、
前記円筒形状の外周に沿って略等間隔に形成された複数の凹部と、
該凹部により区分けされるとともに切削インサートが取り付けられるインサート装着部を備える複数のインサート取り付け部と、
を有する工具ホルダにおいて、
前記複数のインサート取り付け部は、少なくとも１つの第１取り付け部と、少なくとも１つの第２取り付け部と、複数の第３取り付け部と、を備えており、
前記第３取り付け部は、それぞれ略同一の質量を有し、
前記第１取り付け部は、前記第３取り付け部よりも質量が小さく、
前記第２取り付け部は、前記第３取り付け部よりも質量が大きい、
ことを特徴とする工具ホルダ。
【請求項４】
前記ホルダ本体の回転方向における、前記第１取り付け部と前記第２取り付け部との間および前記第２取り付け部と前記第１取り付け部との間には、前記第３取り付け部がそれぞれ少なくとも１つ配置されていることを特徴とする請求項３に記載の工具ホルダ。
【請求項５】
前記第１取り付け部には、空隙が形成されており、
前記第２取り付け部は、前記ホルダ本体よりも単位体積あたりの質量が大きい高密度部材を備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の工具ホルダ。
【請求項６】
前記インサート装着部は、前記ホルダ本体の回転方向に向うインサート載置面を有し、
前記空隙は、前記第１取り付け部のインサート載置面のうち工具ホルダの軸線側端部を通り、且つ当該インサート載置面と垂直な基準面を除く領域に形成されていることを特徴とする請求項１、請求項２及び請求項５のいずれかに記載の工具ホルダ。
【請求項７】
前記インサート装着部は、前記ホルダ本体の回転方向に向うインサート載置面を有し、
前記高密度部材は、前記第２取り付け部のインサート載置面のうち工具ホルダの軸線側端部を通り、且つ当該インサート載置面と垂直な基準面を除く領域に形成されていることを特徴とする請求項１、請求項２及び請求項５のいずれかに記載の工具ホルダ。
【請求項８】
前記第２取り付け部は、当該第２取り付け部の前記インサート載置面よりも前記ホルダ本体の回転方向と反対の方向側に位置する後方面を有し、
前記高密度部材は、前記インサート載置面と前記後方面との間の領域に配置されていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項５、請求項６及び請求項７のいずれかに記載の工具ホルダ。
【請求項９】
前記第２取り付け部は、前記ホルダ本体の外周に位置する外周側面を有し、
前記高密度部材は、前記外周側面の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項５、請求項６、請求項７及び請求項８のいずれかに記載の工具ホルダ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の工具ホルダの前記インサート装着部にそれぞれ切削インサートを取り付けた切削工具。
【請求項１１】
請求項１０に記載の切削工具を用いて被削材を切削する切削方法であって、
前記被削材に前記切削工具を相対的に近づける近接工程と、
前記切削工具を回転させ、前記切刃を被削材に接触させて、該被削材を切削する切削工程と、
前記被削材と前記切削工具とを相対的に遠ざける離間工程と、を備え、
前記切削工程において、前記切削工具が共振しないことを特徴とする切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材等の平面加工に用いられる工具ホルダ及び切削工具、並びに切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から金属部品等のフライス加工用切削工具に用いられる工具ホルダとして、例えば特許文献１に示すものが開示されている。
【０００３】
この工具ホルダは、軸線回りに回転される略円筒形状を有するホルダ本体を備えている。このホルダ本体は、円筒形状の外周に沿って略等間隔に形成された複数の凹部と、これらの凹部により区分けされるインサート取り付け部とを備えている。各インサート取り付け部は、切削インサートが取り付けられるインサートポケット（インサート装着部）を備えている。これらのインサートポケットは、ホルダ本体の回転方向に沿って、略等間隔に形成されており、各インサート装着部は、ホルダ本体の回転方向に向かうインサート載置面を備えている。
【０００４】
各インサート載置面に、切削インサートの下面を当接させて、切削工具が構成される。そして、この切削工具をホルダ本体の回転方向に回転させ、切削インサートの上面に沿って形成された切刃を用いて、固定された被削材を切削する。
【特許文献１】特開２００２−３２１１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インサートポケットがホルダ本体の回転方向に沿って等間隔に配置された工具ホルダは、被削材から規則的に切削抵抗を受けるため、共振し易いという問題がある。
【０００６】
この共振を抑制するため、上述した複数のインサートポケットを不等間隔で配置することにより、被削材から受ける切削抵抗のタイミングを不規則にして、工具ホルダの共振を抑制する方法がある。しかし、当該方法では、インサートポケットが不等間隔に配置されることにより、隣り合うインサート取り付け部の間隔が狭くなった位置にある凹部に形成された切り屑ポケットが、他の凹部に形成された切り屑ポケットに比べて切り屑を上手く処理できず、その結果、工具ホルダの切り屑排出性が低下するという問題点が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、複数のインサートポケットを不等間隔に配置することなく、切削加工時の共振を抑制可能な工具ホルダ及び切削工具、並びに切削方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る工具ホルダは、軸線回りに回転される略円筒形状を有するホルダ本体を有し、該ホルダ本体は、前記円筒形状の外周に沿って略等間隔に形成された複数の凹部と、該凹部により区分けされるとともに切削インサートが取り付けられるインサート装着部を備える複数のインサート取り付け部と、を有する工具ホルダにおいて、前記複数のインサート装着部は、空隙が形成された少なくとも１つの第１取り付け部と、前記ホルダ本体よりも単位体積あたりの質量が大きい高密度部材を備えた少なくとも１つの第２取り付け部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、上記発明において、前記ホルダ本体の回転方向における、前記第１取り付け部と前記第２取り付け部との間および前記第２取り付け部と前記第１取り付け部との間には、前記空隙および前記高密度部材を備えていない第３取り付け部がそれぞれ少なくとも１つ配置されていることが好ましい。
【００１０】
また、他の本発明にかかる工具ホルダは、軸線回りに回転される略円筒形状を有するホルダ本体を有し、該ホルダ本体は、前記円筒形状の外周に沿って略等間隔に形成された複数の凹部と、該凹部により区分けされるとともに切削インサートが取り付けられるインサート取り付け部を備える複数のインサート装着部と、を有する工具ホルダにおいて、前記複数のインサート装着部は、少なくとも１つの第１取り付け部と、少なくとも１つの第２取り付け部と、複数の第３取り付け部と、を備えており、前記第３取り付け部は、それぞれ略同一の質量を有し、前記第１取り付け部は、前記第３取り付け部よりも質量が小さく、前記第２取り付け部は、前記第３取り付け部よりも質量が大きい、ことを特徴とする。
【００１１】
また、上記発明において、前記ホルダ本体の回転方向における、前記第１取り付け部と前記第２取り付け部との間および前記第２取り付け部と前記第１取り付け部との間には、前記第３取り付け部がそれぞれ少なくとも１つ配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、上記発明において、前記第１取り付け部には、空隙が形成されており、
前記第２取り付け部は、前記ホルダ本体よりも単位体積あたりの質量が大きい高密度部材を備えることが好ましい。
【００１３】
また、上記発明において、前記インサート装着部は、前記ホルダ本体の回転方向に向うインサート載置面を有し、前記空隙は、前記第１取り付け部のインサート載置面のうち工具ホルダの軸線側端部を通り、且つ当該インサート載置面と垂直な基準面を除く領域に形成されていることが好ましい。
【００１４】
また、上記発明において、前記インサート装着部は、前記ホルダ本体の回転方向に向うインサート載置面を有し、前記高密度部材は、前記第２取り付け部のインサート載置面のうち工具ホルダの軸線側端部を通り、且つ当該インサート載置面と垂直な基準面を除く領域に形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、上記発明において、前記第２取り付け部は、当該第２取り付け部の前記インサート載置面よりも前記ホルダ本体の回転方向と反対の方向側に位置する後方面を有し、前記高密度部材は、前記インサート載置面と前記後方面との間の領域に配置されていることが好ましい。
【００１６】
また、上記発明において、前記第２取り付け部は、前記ホルダ本体の外周に位置する外周側面を有し、前記高密度部材は、前記外周側面の少なくとも一部を形成することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る切削工具は、上記本発明に係る工具ホルダの前記インサート装着部にそれぞれ切削インサートを取り付けた切削工具に切削インサートを取り付けたことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る切削方法は、上記本発明に係る切削工具を用いて被削材を切削する切削方法であって、前記被削材に切削工具を相対的に近づける工程と、前記切削工具を回転させ、前記切刃を被削材の表面に接触させて、被削材の表面を切削する工程と、前記被削材と前記切削工具とを相対的に遠ざける工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数のインサート装着部を不等間隔に配置することなく切削加工時の共振を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【００２１】
（工具ホルダ）
図１は本発明に係る工具ホルダの第一実施例の斜視図である。図２は図１の工具ホルダの下面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、工具ホルダ１は、軸線Ｎ回りに回転可能な略円筒形状を有するホルダ本体２を備えている。このホルダ本体２は、６つの凹部３０を備えている。この６つの凹部３０は、円筒形状の外周に沿って、略等間隔に形成されている。また、ホルダ本体２は、これらの凹部３０により区分けされる６つのインサート取り付け部を備えている。各インサート取り付け部は、それぞれホルダ本体２の軸線Ｎから離間する方向（以下、単に離間方向と略す）に突出している。これらのインサート取り付け部も、ホルダ本体２の回転方向Ｏ（以下、単に回転方向Ｏと略す）に沿って、略等間隔に形成されている。また、各インサート取り付け部は、それぞれインサートポケット４（インサート装着部）を備えている。このインサートポケット４は、回転方向Ｏに向うインサート載置面４ａと、ホルダ本体２の軸線Ｎから離間する方向（以下、単に離間方向とする）に向かう拘束壁面４ｂを備えている。また、各インサート取り付け部は、各インサート取り付け部のインサート載置面４ａよりも回転方向Ｏと反対の方向側に位置する後方面と、ホルダ本体２の外周に位置する外周側面とを備えている。
【００２３】
本明細書中において、「略円筒形状」とは、完全な円筒だけではなく、図１に示すような、先端部が切り欠かれたものも含む。また、本明細書中において、「略等間隔」とは、等間隔及び、その誤差の範囲内に形成されたものをいい、「略等間隔に形成された複数の凹部」とは、等間隔に形成された複数の凹部か、或いは、隣り合う凹部同士のなす中心角のうち、最大となる中心角の値と最小となる中心角との差が、１°以内となるように形成された複数の凹部をいう。
【００２４】
本実施例の特徴として、６つの取り付け部のうち２つが、それぞれ第１取り付け部３１と、第２取り付け部３２として形成されている。第１取り付け部３１には、ホルダ本体２の先端側（以下、単に先端側と略す）に開口し、ホルダ本体２の軸線Ｎと平行に延びる空隙３１ａが形成されている。また、第２取り付け部３２は、ホルダ本体２よりも単位体積あたりの質量が大きい高密度部材３２ｂを備えている。
【００２５】
上記構成により、第２取り付け部３２の質量は、第１取り付け部３１の質量よりも大きくなっている。このような第１取り付け部３１と第２取り付け部３２は、互いに異なる固有振動数をそれぞれ備えており、被削材から規則的なタイミングで切削抵抗を受ける工具ホルダ１であっても、切削加工時における共振を抑制することができる。
【００２６】
また、６つの取り付け部のうち４つが、第３取り付け部３３として形成されている。これら４つの第３取り付け部３３には、第１取り付け部３１のような空隙３１ａが形成されておらず、第２取り付け部３２のように高密度部材３２ｂを備えていないため、４つの第３取り付け部３３は、それぞれ略同一の質量を有している。したがって、第１取り付け部３１は、第３取り付け部３３よりも質量が小さく、第２取り付け部３２は、第３取り付け部３３よりも質量が大きくなっている。
【００２７】
これにより、３つの異なる固有振動数を備えた取り付け部を工具ホルダ１が備えるため、より効果的に、共振を抑制することができる。
【００２８】
なお、第1取り付け部３１の質量が、第３取り付け部３３の質量よりも小さく、第２取り付け部３２の質量が、第３取り付け部３３の質量よりも大きい工具ホルダ１は、２つの取り付け部の質量が、第３取り付け部よりも共に大きい工具ホルダ、或いは、２つの取り付け部の質量が、第３取り付け部よりも共に小さい工具ホルダに比べ、優れた効果を奏する。
【００２９】
２つの取り付け部の質量が第３取り付け部よりも共に大きい工具ホルダにおいて、これら２つの取り付け部の備える固有振動数は、第３取り付け部の備える固有振動数を基準にして、共に小さくなっている。また、２つの取り付け部の質量が第３取り付け部よりも共に小さい工具ホルダにおいて、これら２つの取り付け部の備える固有振動数が、第３取り付け部の備える固有振動数を基準にして、共に大きくなっている。
【００３０】
これに対し、本実施例の工具ホルダ１において、第１取り付け部３１は、第３取り付け部３３よりも大きい固有振動数を有しており、第２取り付け部３２は、第３取り付け部３３よりも小さい固有振動数を有している。このため、本実施例の工具ホルダ１においては、上述した２つの工具ホルダに比べて、各取り付け部の備える固有振動数のバラつきが大きくなっており、切削加工時における共振を、より効果的に抑制することができる。
【００３１】
また、本実施例において、第１取り付け部３１と第２取り付け部３２はそれぞれ１つずつであるが、本発明に係る他の実施例では、ホルダ本体に、第１取り付け部と第２取り付け部が複数形成されたものであっても良い。この場合も第一実施例と同様に、工具ホルダの共振を抑制することができる。
【００３２】
また、回転方向Ｏにおける、第１取り付け部３１と第２取り付け部３２との間及び第２取り付け部３２と第１取り付け部３１との間に、それぞれ２つの第３取り付け部３３が配置されている。このように、第１取り付け部３１と第２取り付け部３２を介し、固有振動数の等しい４つの第３取り付け部３３を２つずつに分けて配置することにより、切削加工時における共振を、さらに効果的に抑制することができる。
【００３３】
なお、上記効果を奏するためには、第１取り付け部３１と第２取り付け部３２との間に少なくとも１つの第３取り付け部３３があり、また、第２取り付け部３２と第１取り付け部３１との間に少なくとも１つの第３取り付け部３３があれば良い。
【００３４】
また、空隙３１ａは、第１取り付け部３１のインサート載置面４ａのうち工具ホルダ１の軸線Ｎ側端部を通り、且つ当該インサート載置面４ａと垂直な基準面３４を除く領域に形成されている。これにより、第１取り付け部３１のインサートポケット４と、第１取り付け部３１の他の部分との接続部分における強度の低下を抑制することができる。さらに、高密度部材３５もまた、第２取り付け部３２のインサート載置面４ａのうち工具ホルダ１の軸線Ｎ側端部を通り、且つ当該インサート載置面４ａと垂直な基準面３５を除く領域に形成されており、第１取り付け部３１と同様の理由で、インサートポケット４と、第２取り付け部３２の他の部分との接続部分における強度の低下を抑制することができる。
【００３５】
また、高密度部材３２ｂは、第２取り付け部３２の基準面３５よりも離間方向側に位置し、かつ、離間方向及び先端側に向かって開口した開口部３２ａに挿入されている。この位置に高密度部材３２ｂが配置されることにより、当該高密度部材３２ｂを基準に回転方向Ｏ側に生じる振動と、高密度部材３２ｂを基準に回転方向Ｏと反対側に生じる振動の位相がずれる。そして、これら異なる位相を有する振動同士が干渉し、高密度部材３２ｂよりも軸線Ｎ側に伝播する振動が減衰するため、振動の伝播により第２取り付け部３２が損傷するのを抑制することができる。なお、本実施例では、高密度部材３２ａは離間方向及び先端側に開口した開口部３２ａに挿入されているが、この振動減衰効果を奏するには、高密度部材３２ｂが、第２取り付け部３２の後方面３２ｄと第２取り付け部３２のインサート載置面４ｂとの間に配置されていれば良く、後述する第二実施例乃至第四実施例の工具ホルダも、上記振動減衰効果を奏することができる。
【００３６】
また、高密度部材３２ｂは、接着剤により開口部３２ａの内壁に固定されている。これにより、ネジ部材等により高密度部材３２ｂを固定する場合に比べて、第２取り付け部３２に余分なネジ孔等が形成されることがなく、高密度部材３２ｂの周囲における第２取り付け部３２の強度の低下を抑制することができる。なお、接着材としては、樹脂やロウ材等を用いることができる。
【００３７】
次に、本発明の工具ホルダの第二実施例について説明する。図３は、本発明に係る工具ホルダの第二実施例の下面図である。
【００３８】
図３に示すように、高密度部材３２ｂは、先端側にのみ開口した開口部３２ａに挿入されている。これにより、高密度部材３２ｂは、切削加工時にかかる遠心力により離間方向に抜け落ちることがないため好ましい。
【００３９】
次に、本発明の工具ホルダの第三実施例について説明する。図４は、本発明に係る工具ホルダの第三実施例の下面図である。
【００４０】
図４に示すように、高密度部材３２ｂは、第２取り付け部３２の内部に埋設されている。これにより、第二実施例と同様、切削加工時にかかる遠心力により離間方向に抜け落ちることがないため好ましい。さらに、ホルダ本体２の先端側に抜け落ちることもないため好ましい。
【００４１】
次に、本発明の工具ホルダの第四実施例について説明する。図５は、本発明に係る工具ホルダの第四実施例の斜視図である。図６は、図５の工具ホルダの下面図である。
【００４２】
高密度部材３２ｂは、第一実施例と同様、先端側及び離間方向に開口した開口部３２ａに挿入されている。この高密度部材３２ｂは、開口部３２ａに挿入された挿入部と、この挿入部に繋がり第２取り付け部３２の外周側面３２ｃの一部を形成する幅広部とを備えている。この幅広部により、外周側面３２ｃに切屑が突き当たることによって生じる第２取り付け部３２の損傷を抑制することができ、工具ホルダ１を長期にわたって使用することができる。
【００４３】
（切削工具）
次に、本発明に係る切削工具の第一実施例について説明する。図７は、本発明に係る工具ホルダの第一実施例に切削インサートを取り付けた切削工具の斜視図である。
【００４４】
図７に示すように、本実施例の切削工具５は、各取り付け部に１つずつ備えられたインサートポケット４に、切削インサート６を１つずつ取り付けて形成されている。切削インサート６の下面は、インサートポケット４のインサート載置面と当接しており、切削インサート６の側面は、インサートポケット４の拘束壁面と当接している。また、切削インサート６には、上面と側面との交差稜線に沿って切刃が形成されている。この切刃のうち、離間方向に突出した部分が、被削材を切削するために使用される。
【００４５】
（切削方法）
次に、本発明に係る切削工具の第一実施例を用いて被削材を切削する切削方法について図面を参照して説明する。
【００４６】
図８〜図１０に、本発明に係る第１の実施例の切削工具を用いて被削材を切削する切削方法の工程図を示す。まず、工具ホルダ１に切削インサート６を取り付ける。そして、図８に示すように、切削工具５を回転させるとともに、切削工具５を被削材７に近づける。なお、切削工具５と被削材７は、相対的に近づけば良く、例えば、被削材７を切削工具５に近づけても良い。
【００４７】
次いで、図９に示すように、切刃のうち離間方向に突出した部分を被削材７に接触させて被削材７を切削する。その後、図１０に示すように被削材７から切削工具５を離隔させる。なお、切削加工を継続する場合は、切削工具５を回転させた状態を維持して、被削材７の異なる箇所に切削インサート６の切刃を接触させる工程を繰り返す。
【００４８】
上記切削方法によれば、切削工具５と被削材７との間にびびり振動が生じるのを抑制することができ、被削材７の加工面を、滑らかに仕上げることができる。その理由は、工具ホルダ１が固有振動数の異なる第１取り付け部及び第２取り付け部を備えていることにより、切削加工時において切削工具が共振しないためである。
【００４９】
以上、本発明の実施例を例示したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る工具ホルダの第一実施例の斜視図である。
【図２】図１の工具ホルダの下面図である。
【図３】本発明に係る工具ホルダの第二実施例の下面図である。
【図４】本発明に係る工具ホルダの第三実施例の下面図である。
【図５】本発明に係る工具ホルダの第四実施例の斜視図である。
【図６】図５の工具ホルダの下面図である。
【図７】本発明に係る切削工具の第一実施例の斜視図である。
【図８】本発明に係る切削方法の工程図である。
【図９】本発明に係る切削方法の工程図である。
【図１０】本発明に係る切削方法の工程図である。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・工具ホルダ
２・・・ホルダ本体
Ｎ・・・ホルダ本体の軸線
Ｏ・・・ホルダ本体の回転方向
３０・・・凹部
３１・・・第１取り付け部
３１ａ・・・空隙
３２・・・第２取り付け部
３２ａ・・・開口部
３２ｂ・・・高密度部材
３２ｃ・・・外周側面
３２ｄ・・・後方面
３３・・・第３取り付け部
３４・・・第１取り付け部における基準面
３５・・・第２取り付け部における基準面
４・・・インサートポケット（インサート装着部）
４ａ・・・インサート載置面
４ｂ・・・拘束壁面
５・・・切削工具
６・・・切削インサート
７・・・被削材
【図１】
0005111192.tif 000002
【図２】
0005111192.tif 000003
【図３】
0005111192.tif 000004
【図４】
0005111192.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005111192.tif 000008
【図８】
0005111192.tif 000009
【図９】
0005111192.tif 000010
【図１０】
0005111192.tif 000011