CN1886223A - 防振切削工具 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种成本低且颤振的抑制效果极其显著，另外，具备以简单的结构就可以应对宽范围的加工直径或宽范围的切削条件的刀夹的防振切削工具。在刀夹(1)的刀柄部(2)设置袋槽(4)，在该袋槽(4)插入减振片(5)并使其相对于刀夹(1)可以相对运动、且不能飞出，该减振片(5)在切削加工时从刀夹接受动能而交替冲撞于袋槽的相对位置的内壁(4a、4b)，该冲撞以面接触、在多处的线接触、或者在多处的点接触产生，从而使刀夹的振动衰减。

Description

防振切削工具

技术领域

本发明涉及防振切削工具，其主要在颤振成为问题的切削加工中，能够以简单且低价的结构有效地使该颤振衰减。

背景技术

在刀夹(holder)内组装入减振器(damper)等，利用惯性来控制颤振的方法已经被熟知。特别地，在加工内径的镗孔刀中，由于刀夹的大小受到工件的孔径限制，所以不得不用细刀柄使突出量增长，从而容易产生颤振。因此，防振切削工具的现有技术大多与镗孔刀具有关。以下，主要以该镗孔刀为例来进行说明。

例如，在下述专利文献1中公开了图5所示的方法，即，在刀夹1从后端开孔21，在接近于刀尖的孔的前端部分设置减振器22，在孔的中空部插入超硬的芯杆23的方法。另外，在下述专利文献2中公开了：在刀夹的中央部形成深孔，其中配置了粘性流体与平衡块的车刀，进而在下述专利文献3中公开了：在设置于工具本体的孔插入杆(rod)簧，粘弹性体介于该杆簧与孔之间，在杆簧的前端设置切削头，在切削头与工具本体之间配置了摩擦吸振材料的切削工具。

专利文献1、2所记载的切削工具，利用减振器的惯性来消除颤振。另外，专利文献3所记载的切削工具将振动能量变换为摩擦热而使向工具本体传播的振动降低。

除此之外，还有一种工具是：在设置于刀柄的插入孔圆锥嵌合并插入有材质与刀柄不同的减振器，利用刀柄与减振器的接触摩擦使振动衰减的镗孔刀杆(参考下述专利文献4)、或在工具本体的内部组装入吸收振动能量的减振材料使振动衰减(参考下述专利文献5、6)。

专利文献1～3的防振切削工具，由于在刀柄开有深孔而在该孔插入有减振器，所以特别是在小直径的刀柄长度长的内径加工用刀夹的情况下，不得不用深孔钻等来进行孔加工，随着加工费变高而影响成本。另外，由于使插入减振器的中空部变大所以刀夹的刚性下降。进而有结构复杂从而引起成本上升等的问题。

另外，还有个问题是，这些刀夹，由于结构复杂而限制了刀柄直径(由此在内径加工中限制了加工直径)，限制了在得到防振效果方面的切削条件。

专利文献4、5所公开的工具也具有同样的问题。另外，用减振材料来吸收振动能量的方法，作为减振材料需要使用衰减性能高的Mn-Cu类减振合金等，但这样的合金大多有价格高，加工性也不好等的问题，所以难以实现性能、成本两方面都优越的工具。

另外，使用减振材料的工具，如果为了降低成本而减少减振材料的使用量，则得不到满意的衰减效果，相反地，如果增加减振材料的使用量，则工具的刚性或强度下降从而导致弯曲的增大或耐久性的下降。

此外，在使用利用刀柄与减振器的接触摩擦来使振动衰减的方法时，以提高振动衰减效果为目的，如果提高摩擦面积，则要考虑加工部位的增加而导致的成本增加，在减振器相对于刀柄的密合性差的情况下，还会有刚性下降反而切削振动变大的危险性。

专利文献1：特开2003-136301号公报

专利文献2：特开平6-31507号公报

专利文献3：特许第2979823号公报

专利文献4：特开平6-31505号公报

专利文献5：特开2001-96403号公报

专利文献6：特开2003-62703号公报

发明内容

本发明的课题在于，提供一种可以解决在现有的防振切削工具中所能发现的问题，成本低且颤振的抑制效果极其显著，另外，具备以简单的结构就可以应对宽范围的加工直径或宽范围的切削条件的刀夹的防振切削工具。

为了解决上述课题，在该发明中，如图1所示，在刀夹1的刀柄部2设置袋槽4，在该袋槽4插入减振片5使其相对于刀夹可以相对移动且不能飞出。另外，减振片5，随着切削加工在刀夹1振动时以惯性交替冲撞于相对位置的袋槽内壁，该冲撞以面接触、在多处的线接触、或者在多处的点接触产生，来使刀夹的振动衰减。

该防振切削工具，作为优选的方式是，在刀夹的刀柄部设置具有相对配置的第一内壁面与第二内壁面的袋槽，在该袋槽插入具备分别与所述第一内壁面与第二内壁面相对的面的减振片并使其不会飞出，所述袋槽的第一内壁面与第二内壁面以及与这些面相对的减振片的面由平面构成，并被配置在与切削时假想的刀夹的振动方向交叉的方向，在所述第一、第二内壁面与减振片之间设有使减振片可动而形成的间隙。

减振片5可以分成多个而插入到单一的袋槽。另外，也可以设置多个独立的袋槽，将分成多个的减振片分别插入到各袋槽。进而，使该减振片5在多处与袋槽4线接触，或者点接触也有效果，但为了得到更加良好的效果，也可以以尽量广的面与袋槽4的壁面接触。图1中的轴直角截面形状(刀柄的轴直角截面所显现的形状)为方形，使交替冲撞于相对配置的袋槽壁面4a、4b的面5a、5b的面积，大于其他的面5c、5d的面积，就能够对应于该要求。

减振片5优选为使轴直角截面形状为方形。该减振片5的俯视形状并没有特定的限定，可以选择任意的形状。

另外，该减振片5可以由比重大于刀柄部2的材质的材料来形成。例如，在由钢形成刀柄部2的情况下，由于钢的比重为7.8，所以优选为由比重为7.8以上的超硬合金或重金属等来形成。虽然由比重与刀柄部2的材质相同或比其小的材料来形成也有效，但如果使用比重大的材料，则能够以小尺寸的片保证必要的重量。

壁面4a、4b和与这些壁面冲撞的减振片5之间的间隙，可以在0.01～0.5mm的程度。另外，壁面4a、4b是能够与切削时假想的刀夹的振动方向形成交叉角的面。更优选的是，形成为与振动方向大致正交的面。

另外，袋槽4的宽度w为刀柄直径D或者刀柄宽度W的20％～100％，将壁面4a、4b之间的高度h设定为刀柄高度H的5％～70％。此处所指的宽度与高度是刀柄的轴直角截面的宽度与高度，以下也相同。

所述防振切削工具考虑了如下的方式：如图2所示，从刀夹1的侧面加工在刀柄部2设置的袋槽4，具备片保持元件或盖6等的密封元件，并用这些元件将插入到袋槽4的减振片5保持在袋槽内的方式；

如图3所示，从配置刀尖7a的一侧的相反侧的刀夹侧面1a加工袋槽4，使该袋槽4形成为没有贯通于配置了刀具的刀尖7a的一侧的侧面1b的止动孔的方式；

或者如图4所示，刀夹的刀柄部2与刀头部3分别形成，在刀柄部2的前端开放而设置的袋槽4插入减振片5，在刀柄部2的前端接合刀头部3，堵塞位于刀柄部前端的袋槽4的口的方式。

任意方式的工具，袋槽4的轴向长度c(参考图1)都是刀柄直径D(或者刀柄高度H)的50％～250％，将该袋槽4设置于偏向工具的前端侧的位置，具体来说，从刀具的刀尖到袋槽设置点的距离e(参考图1)为刀柄直径D的50％～250％左右的位置。袋槽长度c的更优选的值，对于镗孔刀是刀柄直径D的100％～150％左右，从刀尖到袋槽设置点的距离e的更优选的值，是刀柄直径D的150％～220％左右，但是这些因切屑条件等不同而适当值也变化。

而且，袋槽4，在镗孔刀等的内径加工用工具中，如果宽度w是刀柄直径D或者刀柄宽度W的50％～100％，高度h是刀柄高度H的20％～40％的范围，则是最好的，但是因工具的尺寸等不同，即使是超出了该范围的尺寸也可以得到良好的效果。

例如，刀柄直径D超过Φ20mm的镗孔刀，即使袋槽4的宽度w为0.2D～0.5D(0.2W～0.5W)，高度h为0.2H～0.5H，也能够得到很好的效果。

另外，淬火钢等高硬度材料的加工所使用的工具、或用带擦具(wiper)刀片进行加工的工具，在袋槽4的宽度w为0.5D～1.0D(0.5W～1.0W)，高度h为0.4H～0.7H左右时的效果也好。

进而，袋槽的宽度w为0.2D～1.0D(0.2W～1.0W)，高度h为0.05H～0.2H左右的工具，碳素钢的高速加工或不锈钢的加工中的颤振的抑制效果高。

发明效果

如果刀夹振动，则在袋槽收纳的减振片以惯性振动，直接冲撞袋槽的内壁。此时的减振片的振幅与刀夹的振幅是逆相位，因此，消除刀夹的振动来降低颤振。特别地，在该发明中，由于减振片与袋槽面接触，或者由于在多处线接触或点接触，所以减振片的负载分散到广范围而施加于袋槽的内壁，有效地利用这种情况从而能够大幅度地抑制颤振。

如果使减振片冲撞的袋槽的壁面成为与假想的刀夹振动方向大致正交的朝向，则由于来自减振片的能量(消除刀夹振动的能量)没有损失地传递到刀柄，所以可以减小减振片与袋槽，可以减少因设置袋槽而引起的刀柄的刚性下降，从而提高颤振的抑制效果。

另外，根据该发明，由于能够从刀柄的侧面加工袋槽，因此可以实现制造的容易化、和基于它们的制造成本的大幅度削减，能够提供更低价的防振切削工具。

进而，即使形成：刀夹的刀柄部与刀头部分别形成，从刀柄部的前端将减振片插入形成于刀柄部的袋槽的结构，也可以插入相对于颤振的最有效的减振片，因此，不需要加工大的刀柄插入用的空洞，将因设置袋槽引起的刀柄的刚性下降抑制到最小限度，同时实现结构的简化，能够大幅度地降低工具成本。

而且，如果减振片小使其重量不够，则防振效果不够，另一方面，如果减振片过大，则袋槽变大使得刀柄刚性下降。为了避免这种麻烦，可以使袋槽的大小在前面叙述的范围内。

另外，如果袋槽长度c为刀柄直径D或者刀柄高度H的50％以下，则减振片变小，得不到充分的效果，另一方面，其长度c如果超过D或者H的250％，则刀柄的刚性下降变大，在使刀夹突出量(从支承点到刀尖的突出量)在刀柄直径的三倍以上而进行的一般的切削状态下容易产生颤振。

附图说明

图1(a)是表示本发明的工具的一个实施方式的俯视图，(b)是图1(a)的X-X线部分的截面图；

图2(a)是表示本发明的工具的其他实施方式的俯视图，(b)是图2(a)的X-X线部分的截面图；

图3(a)是表示另外的其他实施方式的俯视图，(b)是图3(a)的X-X线部分的截面图；

图4(a)是表示另外的其他实施方式的俯视图，(b)是图4(a)的X-X线部分的截面图；

图5(a)是表示现有的防振刀具的基本结构的俯视图，(b)是图5(a)的X-X线部分的截面图；

图6(a)是表示工具的实施方式的俯视图，(b)是图6(a)的X-X线部分的截面图；

图7(a)是使图6的工具的袋槽(pocket)倾斜θ°的状态的俯视图，(b)是使图6的工具的袋槽倾斜θ°的状态的截面图；

图8(a)是使图6的工具的袋槽倾斜θ°＝90°的状态的俯视图，(b)是使图6的工具的袋槽倾斜θ°＝90°的状态的截面图；

图9(a)是其他的实施方式的工具的俯视图，(b)是图9(a)的X-X线部分的截面图，(c)是Y-Y线部分的截面图；

图10是袋槽的形状的不同而引起的刀夹变形量的比较图；

图11是表示在效果的确认实验中使用的工具的式样的图；

图12是表示图11的工具的效果的确认实验结果的图；

图13是将图9的工具的减振片置换成长方体形状的减振片的图；

图14(a)是其他的实施方式的工具的俯视图，(b)是图14(a)的X-X线部分的截面图；

图15(a)是其他的实施方式的工具的俯视图，(b)是图15(a)的X-X线部分的截面图；

图16是表示使袋槽从刀柄中心偏心的例子的截面图；

图17(a)是其他的实施方式的工具的俯视图，(b)是图17(a)的X-X线部分的截面图；

图18(a)是其他的实施方式的工具的俯视图，(b)是同上的工具的侧视图，(c)是图18(a)的X-X线部分的截面图；

图19是表示袋槽与减振片的变形例的俯视图；

图20是表示改变了袋槽的配置状态的例子的截面图；

图21是表示图18的工具的效果的确认实验结果的图；

图22(a)是其他的实施方式的工具的俯视图，(b)是同上的工具的侧视图，(c)是图22(a)的X-X线部分的截面图；

图23(a)是表示另外的其他实施方式的工具的俯视图，(b)是同上的工具的侧视图；

图24(a)是表示另外的其他实施方式的工具的俯视图，(b)是同上的工具的侧视图；

图25是表示图22的工具的效果的确认实验结果的图；

图26(a)是表示其他实施方式的工具的俯视图，(b)是同上的工具的侧视图；

图27(a)是表示另外的其他实施方式的工具的俯视图，(b)是同上的工具的侧视图；

图28是表示图26的工具的效果的确认实验结果的图；

图29是表示另外的其他实施方式的立体图；

图30(a)是表示减振片的截面的其他例子的图，(b)～(d)是表示减振片的截面的另外的其他例子的图；

图31是表示减振片的其他例子的截面图；

图32(a)是表示减振片的平面的其他的例子的图，(b)是表示减振片的平面的另外其他例子的图。

符号说明

1：刀夹

2：刀柄部

3：刀头部

4：袋槽

4a：第一内壁面

4b：第二内壁面

5：减振片

5a～5f：平面

6：盖

7：不重磨刀片

8：夹紧元件

9：注油孔

10：安装孔

11：止动销

12：孔

具体实施方式

以下，基于附图，说明本发明的防振切削工具的实施例。

实施例1

图6表示本发明的防振切削工具的一个实施方式。图示的工具是镗孔刀，在刀夹1的前端用夹紧元件8可以自由装卸地夹紧有不重磨刀片7。在刀夹1的刀柄部2，通过放电加工，开有从一方的侧面向另一方侧面贯通的孔，在偏置于刀夹1的前端侧设置的该孔作为袋槽4，并在该袋槽4中插入有比重为15.1的超硬合金制的长方体的减振片5，用盖6密封袋槽4的两端以防止减振片5向外部飞出。袋槽4是轴直角截面形状为长方形的袋槽，具有平行配置的壁面4a、4b。刀夹1的刀柄部2，图示出了圆形截面的刀柄部，但使用本发明的工具的刀柄部也可以是角截面。

减振片5，其高度a与宽度f比袋槽4的尺寸小于0.15mm左右，并具备与袋槽的壁面4a、4b相对应的平面5a、5b，允许在这些面与袋槽4之间产生的逢隙(间隙)的范围内的运动。

该减振片5必须要在袋槽4内可动，如果不允许与袋槽4的壁面干扰而与刀夹1的相对移动则就不能发挥抑制颤振的效果。另外，如果减振片5太小，则该振动片5的重量不足，也得不到满意的抑制颤振的效果。根据发明人的研究，在刀柄直径D为φ20mm以下的较小的直径刀夹中，相对于袋槽4将减振片5作成小于0.5mm左右，如果有减振片5活动的间隙则效果明显。减振片5与袋槽4之间的间隙，如果小于0.01mm，则由于具有刀夹1或减振片5热变形等而减振片5在袋槽内就不能活动的可能性，所以作成0.01mm～0.5mm左右为佳。特别地，相对于袋槽4将减振片5减小0.1mm～0.3mm程度时的效果最好。但是，在刀柄直径D例如大于φ20mm的情况下，由于即使增大与袋槽4之间的间隙，也能确保减振片5的重量不会不足，所以减振片5即使比袋槽4小0.5mm以上也有效果。

减振片5，在刀夹1的材质是钢的情况下，优选为由具有钢的比重为7.8以上的比重的材料形成。由于在得到相同效果的方面，该比重越大则袋槽的尺寸就可以越小，所以比较有利。一般来说，比重为14～16的超硬合金或比重为18左右的重金属，由于容易获得且容易加工，所以适合作为减振片5的材料。当然，也可以使用比重比它大的材料。

对于袋槽4的大小，如果过大则刀夹1的刚性下降，工具的加工精度(加工尺寸或表面粗糙度)恶化，工具反而容易引起颤振。另外，如果该袋槽4过小，则减振片5也变小，颤振抑制的效果下降。此外，在袋槽4的、特别是高度尺寸h过小的情况下，由于加工袋槽的立铣刀等的工具的直径变小，所以加工变得困难。

考虑到这些诸多情况，袋槽4的合适的宽度w是刀柄直径D或者刀柄宽度W的20％～100％，其合适的高度h是刀柄直径D或者刀柄高度H的5％～70％。如果考虑到颤振防止效果与加工时的刀夹的弯曲而引起的加工精度的恶化、制作的容易程度等来综合地判断，在刀柄直径为D＝Φ20mm以下的较小的直径的刀夹中，宽度w是刀柄直径D或刀柄宽度W的50％～100％，更优选的是70％～95％，高度h是刀柄直径D或者刀柄高度H的20％～40％，更优选的是20％～30％。

另外，袋槽4的长度c与从工具前端到袋槽设置点的距离e，最好是刀柄直径D的50％～250％。特别是，在镗孔刀中，在使袋槽4的长度c为刀柄直径D的100％～150％左右、使从刀尖到袋槽的距离e为150％～220％左右时效果最好。在刀柄直径D大于Φ20mm的情况下，由于即使袋槽4小也能够得到防振效果，所以特别使袋槽4的宽度w减小到刀柄直径D的50％左右也有效果。

图7所示的袋槽4的设置角θ可以被适当设定成与切削力的施加方向相对应。在一般的内径加工用工具中，以将壁面4a、4b作成水平面的袋槽就能够充分达成抑制颤振的目的。在通常以一定条件来切削的情况下，设置如下的袋槽：以水平面为基准在0°～45°的范围倾斜，壁面4a、4b相对于切削力的主分力与背分力的合力而成直角朝向，将减振片5插入到其中，这样效果更好。另外，在背分力变得极高的特殊的加工中，如图8所示，也可以考虑使袋槽4垂直，对于一般的内径加工用工具，即使设置这样方向的袋槽，抑制颤振的效果小，几乎没有意义。

实施例2

图9表示在重视加工精度时的有效的方式。图6的工具能够增大减振片5，容易提高抑制颤振的效果，但相反地由于袋槽4贯通了刀柄部2，所以刀夹1的刚性下降、加工精度下降的倾向变高。图9的防振切削工具能够解决该问题。

该图9的防振切削工具，从配置刀尖7a的一侧的相反侧的侧面1a，在刀柄部2用立铣刀加工而设置有袋槽4。袋槽4的两端转印了立铣刀的外径而呈圆弧形状，另外，为了防止刀夹1的刚性降低，袋槽4形成了如下的构造：配置刀尖7a的一侧的侧面1b形成了留有厚度为2mm左右的止动孔，与实施例1同样地用盖堵塞了位于侧面1a侧的入口，来防止减振片5的飞出。盖6的材料可以是与刀夹1的材料相同的钢，但如果由超硬合金形成而被牢固地粘贴于刀夹1，则能够减小由于设置袋槽而引起的刀夹的钢性下降。

图9的防振切削工具将袋槽4作为止动孔，这在进一步提高工具的实用性方面成为重要的一点。发明人首先试作了图6的工具，确认了非常高的颤振抑制效果。但是，图6的结构的颤振抑制效果虽然高，但是由于不可避免刀夹的刚性下降而有由此引起的加工精度下降的顾虑。

因此，对应用了多在建筑材料等中使用的H型钢的结构等的多种类的结构，研究其刚性的不同。其结果如图10所示。该图的A～D，表示沿着图1(a)所示的刀夹的X-X线的截面形状。从该图可以看出，在以贯通孔形成袋槽4的图6(图10的A)的结构中，与使用了没有防振元件的一般钢制刀柄的内径加工用工具相比，由负载引起的变形量大约变大了40％。对此，图9的结构(图10的B)将由负载引起的变形量抑制到大约9％，由袋槽设置引起的刚性下降变小，实现加工精度的稳定化。该效果，从图10可以看出在其他的结构中不能得到。

图9的结构，通过将由超硬合金形成的盖6，通过将其牢固地固定于刀柄部2，也可以使由负载引起的刀柄的变形量变得与没有孔的一般的钢刀柄相同。

而且，插入到从侧面观察时两端为圆弧面的袋槽4的减振片5，也可以是如图13所示的长方体形状。在即使两端平坦也可以确保足够减振片的重量的情况下，图13的长方体形状的减振片的一方省略圆弧面的加工是有利的。

接着，为了确认该发明的颤振抑制效果，试作使用了以ISO规格S12M-STUPR1103为基准的形状的刀夹的工具，来进行切削实验。该工具的各个尺寸是：图1所示的刀柄直径D＝Φ12mm，从工具前端到袋槽设置点的距离e＝21mm，袋槽长度c＝15mm，袋槽宽度w＝8mm，袋槽高度h＝3mm，图1的(w-f)＝0.1mm。另外，图10所示的t为2mm。

供实验的切削工具，是图11所示的发明品1～6与比较品1～5。发明品1～6与比较品1及3，是使袋槽的高度与宽度、减振片的大小、材质变化的工具，比较品2是使减振片与袋槽之间的间隙为0的工具，比较品4是使用了一般的钢制刀柄的工具，比较品5是由超硬合金形成了刀柄。而且，比较品5以外的工具的刀柄材质是钢。

切削实验，准备作为被切削材料的一般的合金钢SCR420，在切削速度80m/min，160m/min，切深0.2mm，进给速度0.1mm/rev的条件下，使从工具刀夹的突出量变化(突出量＝48mm，60mm，72mm，84mm)来切削，研究有无发生颤振。

图12表示其结果。在图12中，○表示没有发生颤振的工具，×表示发生了颤振的工具。从该实验结果可以看出，各发明品的颤振抑制效果非常高。其中发明品1、3、5比由超硬合金形成的刀夹的比较品5，还能够得到更好的颤振抑制效果。

对于颤振抑制效果还进行了与市场上多家公司出售的防振型镗孔刀的比较。在同一条件下利用各工具实施切削，发现市场出售品都产生了由颤振引起的噪音(加工中的金属音)。对此，发明品由于切削条件的不同在加工初期产生若干噪音，但是该噪音马上消失而实现了无噪音的加工。另外，从最初到最后几乎没有产生噪音，有时还不知道是在进行切削。

实施例3

图14表示另外其他的实施方式。该图14的防振切削工具，分别制作了刀夹1的刀柄部2与刀头部3，将两者组合成一体。刀头部3可以结合成不能从刀柄部2取下，也可以装卸自如地连接使得在刀头部3破损时可以进行更换修理。

该结构，由于在刀柄部2的前端开口形成有袋槽4而形成，通过将减振片5插入到该袋槽4，使刀头部3作为盖来起作用。所以能够省去专用的盖。另外，若通过放电加工等形成袋槽4，则可以由超硬合金形成刀柄部2，能够得到刚性高、颤振抑制效果极高的内径加工用防振切削工具。

实施例4

如图15所示，考虑了从刀夹1的两侧面加工袋槽4而留下刀柄的中央的材料。该结构与已述的其他实施方式相比，由于减振片5变小而使得颤振抑制效果稍微下降，但是能够在留在左右的袋槽之间的材料部分，形成沿着轴向的供油孔，有效地将切削液供给到刀尖前端。

实施例5

图16的防振切削工具，可以从刀柄部2的中心偏向下侧(也可以是上侧)地设置袋槽4，该结构也可以在袋槽4的上侧部分确保空间而形成供油孔9。

实施例6

图17是防止减振片5从袋槽4飞出的方法的其他的例子。如图所示，可以在该减振片5设置有上下贯通该减振片的安装孔10，在该安装孔10贯通有比孔径细的止动销11等，而防止减振片的脱落，从而该结构不需要盖。

实施例7

图18示出了该发明的防振切削工具的另外其他实施例。该工具示出了如下的例子，在镗孔刀中，在刀夹1的刀柄部2形成的袋槽4的宽度w与高度h，都为刀柄直径D的20％～50％，但适用对象并不一定是镗孔刀，袋槽尺寸也并不限定于此处所列举的数值。另外，袋槽4也不一定需要从横向向刀柄加工，也可以形成如图18所示的结构：从刀柄部2的上方(或者下方)向刀柄部2加工，将减振片5插入到该袋槽4之后，用盖6堵塞袋槽4的入口。盖6优选为由超硬合金形成而弥补因设置袋槽引起的钢制刀柄的钢性下降。

袋槽4，用立铣刀加工成前端与后端形成如图19所示的圆弧状。与此相配合，如果将减振片5的长度方向两端作成图19(b)所示的圆弧或者图19(c)所示的山形形状，则能够进一步增大减振片的重量，减振片5的长度方向两端也可以如图19(a)所示切割成轴直角。

减振片5的朝向(袋槽4的设置角)也可以是面5a，5b相对于作用有切削阻力的方向垂直的方向，因此，面5a、5b并不一定是水平，也可以如图20(a)那样倾斜。

减振片5的截面形状没有必要是正方形。使相对于作用有切削阻力的方向垂直的面5a、5b的面积，大于相对于这些面成直角的面5c、5d的面积，则振动衰减效果高。该减振片5，可以被分割成多个而收纳于袋槽4，这样也可以得到足够的振动衰减效果。

另外，袋槽4的位置，如图20(b)所示，可以离开刀柄的中央。这样有时使袋槽4的加工变得容易，能够降低加工成本。另外，由于减振片5在离开刀柄中心的位置冲撞于袋槽壁面而对刀柄施加扭力，所以提高了在对刀柄施加扭转振动时的振动衰减效果。

该实施例7的工具的颤振抑制效果的确认实验结果如下所述。实验是在ISO标准S16RSSKPR09(Φ16mm)的刀柄上形成了如图21所示的尺寸的袋槽(重心位于刀柄中央)，在该袋槽插入了与由比重为18.1的重金属形成的袋槽相比，纵向、横向的尺寸小0.3mm的减振片，这样构成了发明品1、2与比较品1、2以及钢刀柄、没有袋槽的比较品3，使用这些发明品与比较品并在下述1、2的切削条件下进行该实验。发明品1、2，比较品1、2，从刀尖到袋槽的距离e都为25mm，袋槽4的长度c都为20mm。

切削条件1

使用刀片：ISO标准SPMTO90304N(带有模制断路器(mold breaker))

刀夹突出量：80mm

被切削材料：SCM415

切削速度：V＝120m/min

进给速度：f＝0.15mm/rev

切深：d＝0.5mm/rev

切削液：不溶于水性切削油剂

切削条件2

使用刀片：ISO标准SPMTO90304N(带有模制断路器mold breaker)

刀夹突出量：80mm

被切削材料：SUJ2

切削速度：V＝120m/min

进给速度：f＝0.1mm/rev

切深：d＝0.5mm/rev

切削液：不溶于水性切削油剂

图21一起显示了实验结果。该图的○、×表示颤振的有无。发明品1、2，不管在一般的碳素钢的切削条件即切削条件1、或被切削材料的硬度高时的精加工切削条件即切削条件2的任意一个中，都能得到良好的结果，可以全能发挥抑制颤振的效果。

对此，比较品1在切削条件1、2中的结果都差。认为是减振片过轻的原因。比较品2在切削条件1中有效，在背分力变高的切削条件2中的结果差。另外，比较品3完全得不到振动的衰减效果，因此，在切削条件1、2的结果都差。

实施例8

图22表示了将该发明使用于开槽刀具的例子，另外图23、24分别示出了将该发明使用于外径加工用刀具的例子。这些刀具由于与内径加工用刀具不同、不会受到尺寸限制，所以通过增大刀柄的尺寸就能够减小因增大袋槽的尺寸而引起的刀柄的刚性下降。

在外径加工用的刀具中，主要使用负(negative)型的刀片，此时，因为切削阻力变高，所以产生了更大的振动能量。因此，需要能够消除更大的振动能量的减振片。此时的袋槽4优选为，宽度w与图6的工具相同(刀柄宽度W的50％～100％)，将高度h扩大到刀柄高度H(或者刀柄直径D)的40％～70％，如果是不受到刀柄的尺寸限制的工具，能够形成该优选的尺寸的袋槽。

实施例8的效果的确认实验结果如图25所示。即使在用开槽刀具进行的开槽加工中，也会产生与一般的外径加工同样大小的振动能量。因此，研究使用图22的开槽刀具的颤振的衰减状况。

此处的实验，准备了：在安装了K10-PVD涂层超硬合金制三角形状纵使用开槽刀片(刀刃宽度3mm)的刀夹的钢制刀柄(尺寸：25mm×25mm)上，形成图25所示的尺寸的袋槽，在该袋槽插入了比由比重为18.1的重金属形成的袋槽尺寸小0.2mm的减振片，这样构成了的发明品1、2与比较品1～3以及钢制刀柄、没有袋槽的比较品4。然后，使用这些发明品与比较品进行切削。此时的实验条件如下所示。而且，发明品1、2，比较品1～3，从刀尖到袋槽的距离e都为15mm，袋槽的长度c都为30mm。

切削条件1

被切削材料：S45C

切削速度：V＝100m/min

进给速度：f＝0.05mm/rev

切削液：不溶于水性切削油剂

切削条件2

被切削材料：S45C

切削速度：V＝200m/min

进给速度：f＝0.1mm/rev

切削液：不溶于水性切削油剂

从图25一起显示的实验结果可以看出，发明品1、2，不管在切削条件1、2的任意一个中，都防止了颤振。对此，比较品1，由于袋槽设置引起的刀柄的刚性下降得过大，所以袋槽设置成为相反效果变得与比较品4差异不大。另外，比较品2、3在轻切削中有效，在重切削中得不到抑制颤振的效果。

实施例9

图26表示了外径切削用刀具的另外其他的例子。在一般的外径加工中，由于能够确保刀柄的刚性，所以难以产生“kiki”的噪音那样的大的颤振。但是，产生了无声音的微小颤振，因此有时在刀尖产生微小的崩刃，或者在涂层工具中涂层膜脱落。

对于成为该问题的原因的微小颤振，能够以尺寸比已述的减振片小的减振片来应对。袋槽4的宽度w为刀柄宽度W的20％～100％，高度h为刀柄高度H的5％～20％，在该袋槽4中插入在壁面4a、4b之间具有0.03～0.5mm、更优选的是0.03～0.1mm的间隙的减振片5，为了防止该减振片5的飞出用盖6堵塞袋槽4的入口。该图26的工具在碳素钢的高速加工或不锈钢的加工中有效。由减振片5的防振效果抑制微小颤振，减少刀尖的崩刃等，提高耐久性。

而且，刀柄部2分为上下来制作部件，在袋槽4的加工、减振片5的插入后，如果用嵌合、螺栓固定、焊接等适当的方法来相互固定下侧部分与上侧部分，则能够将下侧部分作为盖来发挥作用。

镗孔刀在确保刀柄的刚性时，并不是大的颤振，而是产生了微小的颤振，对于这样的镗孔刀，使用与在图26的外径切削用刀具中所采用的工具相同的袋槽和减振片是有效的。设置了该袋槽4与减振片5的镗孔刀的

实施方式如图27所示。

实施例9的效果的确认实验结果如图28所示。实验准备了：在25mm角的钢制刀柄形成了图28所示尺寸的袋槽4，在该袋槽4插入了比由比重为18.1的重金属形成的袋槽尺寸小0.2mm的减振片5，这样构成的图26所示结构的发明品1、2与比较品1、2以及钢制刀柄、没有袋槽的比较品3。然后，使用这些发明品与比较品进行切削。此时的实验条件如下所示。而且，发明品1、2与比较品1、2，从刀尖到袋槽4的距离e都为25mm，袋槽4的长度c都为30mm。

切削条件

被切削材料：SCM435

切削速度：V＝300m/min

进给速度：f＝0.25mm/rev

切深：1.5mm

切削液：不溶于水性切削油剂

在上述条件下进行断续切削，计量直到切削刃损坏为止的冲撞次数，进行十次实验，取其平均值进行讦价，结果如图28所示。

在该实验中，比较品1、2在切削刃产生了微小的崩刃，该微小崩刃积聚最终产生大的破损。对此发明品1、2没有产生微小崩刃，增大磨损才导致破损。从该实验结果可以看出，通过该发明也能够抑制成为微小崩刃的原因的微小颤振。

图29的防振切削工具，在刀柄部2的前端侧，在刀柄长度方向错开位置地设置有多个沿刀柄宽度方向延伸的孔(不论贯通孔、止动孔)12，各孔12作为袋槽，而在该孔中分别插入减振片5使其可动且不会从孔飞出。该结构由于减振片5也在多个部位与刀夹线接触，所以能够得到好于使用了减振器的已知的防振切削工具的振动衰减效果。该结构由于分散设置孔12，所以比设置了单一的袋槽的工具容易抑制刀夹刚性的下降。另外，通过使孔12形成圆孔，使减振片5形成圆杆状，能够使刀夹的制作更加简单从而也可以抑制制造成本。

而且，减振片5，如果使轴直角截面形状为方形，则能够保证大的相对于壁面4a、4b的接触面积，但是也可以是如图30(a)所示的多角形，或图30(b)所示的椭圆形等，也可以如图30(c)或图30(d)所示，在面5a、5b上形成有凸凹，在袋槽的壁面4a、4b上在多处形成线接触或点接触的形状。

如图31所示，在刀夹的刀柄部2，在宽度方向错开位置地设置多个独立的袋槽4，即使是在各袋槽4中收纳减振片5的结构，也使减振片5在多处与袋槽的壁面4a、4b线接触，或者，能够使其面接触，这样的结构也是有利的。

减振片5的俯视形状并没有特别的限定。方形、长方形之外，也可以采用圆形(参考图32(a))或接近于半椭圆的形状(参考图32(b))等任意的形状。俯视形状不是四角的减振片，也使刀柄的轴直角截面形状为方形。

而且，该发明能够适用于容易发生颤振的内径加工工具、开槽加工用刀具、攻丝用工具、一般外径车削用工具等。另外，并不限于车削加工，即使使用于安装于铣床或加工中心等而使用的镗孔套筒主轴(boring quill)或钻头等，也能够得到良好的抑制颤振的效果。

本发明的防振切削工具，安装于公知的钻床、外径加工用的车床、铣床、加工中心等来使用。使用该防振切削工具来进行加工，不会因加工不良而引起成品率的下降，不会产生再加工的实施引起的生产率的下降等。另外，使用该防振切削工具加工的部件在切削面不会有颤振痕迹。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.(修改)一种防振切削工具，其中，

在刀夹的刀柄部设置袋槽，相对于刀夹没有连结的减振片不能飞出地被插入到所述袋槽内，随着切削加工而刀夹振动时，所述减振片以面或多处冲撞于所述袋槽的内壁，所述减振片与所述袋槽的内壁的至少一方的冲撞部分由平面构成。

2.(修改)根据权利要求1所述的防振切削工具，其中，

所述减振片以及所述袋槽内壁的冲撞部分都由平面构成。

3.(修改)根据权利要求1所述的防振切削工具，其中，

在刀夹的刀柄部设置具有相对配置的第一内壁面与第二内壁面的袋槽，在该袋槽插入具备分别与所述第一内壁面和第二内壁面相对的面的减振片，并使其不会飞出，所述袋槽的第一内壁面与第二内壁面以及与这些面相对的减振片的面由平面构成，并被配置在与切削时假想的刀夹的振动方向交叉的方向，在所述第一、第二内壁面与减振片之间设有使减振片可动而形成的间隙。

4.(修改)根据权利要求1至3中任意一项所述的防振切削工具，其中，

所述袋槽与减振片的刀柄的轴直角截面的形状为方形，使冲撞于所述减振片的所述袋槽内壁的面的面积，大于其他的面的面积。

5.(修改)根据权利要求1至4中任意一项所述的防振切削工具，其中，

所述减振片与使该减振片冲撞的袋槽内壁之间的间隙，被设定在0.01～0.5mm的范围。

6.(修改)根据权利要求1至5中任意一项所述的防振切削工具，其中，

刀柄的轴直角截面的袋槽宽度w为刀柄直径D或者刀柄宽度W的20％～100％，使减振片冲撞的相对的袋槽内壁之间的高度h为刀柄高度H的5％～70％。

7.(修改)根据权利要求1至6中任意一项所述的防振切削工具，其中，

所述袋槽的轴向长度c成为刀柄直径D或刀柄高度H的50％～250％，该袋槽被设置于偏向工具的前端侧的位置。

8.(修改)根据权利要求1至7中任意一项所述的防振切削工具，其中，

由比重与刀夹的刀柄部的材质相同或者比其大的材料，形成所述减振片。

9.(修改)根据权利要求1至8中任意一项所述的防振切削工具，其中，

使所述减振片冲撞的袋槽内壁，与假想的刀夹的切削时振动方向大致正交。

10.(修改)根据权利要求1至9中任意一项所述的防振切削工具，其中，

所述减振片被分成多个，并将该多个减振片插入到单一的袋槽或者独立的多个袋槽。

11.(修改)根据权利要求1至10中任意一项所述的防振切削工具，其中，

从刀夹的侧面加工所述袋槽，还具备在袋槽内保持所述减振片的片保持元件或者密封元件。

12.(修改)根据权利要求11所述的防振切削工具，其中，

从刀夹的与刀尖配置侧相反一侧的侧面加工所述袋槽，使其作成没有到达刀尖配置侧的侧面的止动孔。

13.(追加)根据权利要求1至12中任意一项所述的防振切削工具，其中，

刀夹的刀柄部与刀头部分别形成，使所述袋槽在刀柄部的前端开放，在该袋槽插入所述减振片，通过在刀柄部的前端接合的所述刀头部，堵塞刀柄部前端的袋槽的口。

Claims (12)

1.一种防振切削工具，其中，

在刀夹的刀柄部设置袋槽，在该袋槽插入减振片并使其相对于刀夹可以相对运动、且不能飞出，该减振片随着切削加工而刀夹振动时以惯性交替冲撞于相对位置的袋槽内壁，该冲撞以面接触，或者在多处的线接触，或者在多处的点接触产生，从而使刀夹的振动衰减。

2.一种防振切削工具，其中，

在刀夹的刀柄部设置具有相对配置的第一内壁面与第二内壁面的袋槽，在该袋槽插入具备分别与所述第一内壁面和第二内壁面相对的面的减振片，并使其不会飞出，所述袋槽的第一内壁面与第二内壁面以及与这些面相对的减振片的面由平面构成，并被配置在与切削时假想的刀夹的振动方向交叉的方向，在所述第一、第二内壁面与减振片之间设有使减振片可动而形成的间隙。

3.根据权利要求1或2所述的防振切削工具，其中，

所述袋槽与减振片的刀柄的轴直角截面的形状为方形，使冲撞于所述减振片的所述袋槽内壁的面的面积，大于其他的面的面积。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的防振切削工具，其中，

所述减振片与使该减振片冲撞的袋槽内壁之间的间隙，被设定在0.01～0.5mm的范围。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的防振切削工具，其中，

刀柄的轴直角截面的袋槽宽度w为刀柄直径D或者刀柄宽度W的20％～100％，使减振片冲撞的相对的袋槽内壁之间的高度h为刀柄高度H的5％～70％。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的防振切削工具，其中，

所述袋槽的轴向长度c成为刀柄直径D或刀柄高度H的50％～250％，该袋槽被设置于偏向工具的前端侧的位置。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的防振切削工具，其中，

由比重与刀夹的刀柄部的材质相同或者比其大的材料，形成所述减振片。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的防振切削工具，其中，

使所述减振片冲撞的袋槽内壁，与假想的刀夹的切削时振动方向大致正交。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的防振切削工具，其中，

所述减振片被分成多个，并将该多个减振片插入到单一的袋槽或者独立的多个袋槽。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的防振切削工具，其中，

从刀夹的侧面加工所述袋槽，还具备在袋槽内保持所述减振片的片保持元件或者密封元件。

11.根据权利要求10所述的防振切削工具，其中，

从刀夹的与刀尖配置侧相反一侧的侧面加工所述袋槽，使其作成没有到达刀尖配置侧的侧面的止动孔。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的防振切削工具，其中，

刀夹的刀柄部与刀头部分别形成，使所述袋槽在刀柄部的前端开放，在该袋槽插入所述减振片，通过在刀柄部的前端接合的所述刀头部，堵塞刀柄部前端的袋槽的口。

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