JP2001328022A

JP2001328022A - 制振工具

Info

Publication number: JP2001328022A
Application number: JP2000153767A
Authority: JP
Inventors: Shogo Tanaka; 省吾田中; Yoichi Ishikawa; 陽一石川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成でビビリ振動を抑制することがで
き、旋削工具及び転削工具のいずれにも用いることがで
きる制振工具を提供する。【解決手段】工具本体１の内部に中空部１１を形成
し、中空部１１の内壁面１１ａに、工具本体１より高い
減衰能を有する制振部材１２の一部を連結する。他方、
制振部材１２の他の部分と中空部１１の内壁面との間に
は間隙Ｓを設ける。このようにして、制振部材１２が中
空部１１内で減衰振動して工具本体１の振動を吸収する
ように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被削材の加工時に
発生する振動を抑制し得る制振工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばアーバ等を有する工具本体
にスローアウェイチップを装着したヘッドを取り付け、
工具本体を軸線周りに回転させて送り、被削材を切削加
工したり、ボーリングバー等の工具本体の先端にスロー
アウェイチップを装着し、軸線周りに回転する被削材を
切削加工する。この時、工作機械の把持部で工具本体を
片持ち支持して切刃で被削材を切削すると、把持部から
スローアウェイチップの切刃までの突き出し長さ等に由
来する工具の固有振動と、切削抵抗等により切削時に工
具に加わる振動とが共鳴してビビリ振動を発生する。こ
のビビリ振動の振幅は、把持部から離間して切削を行う
切刃の部分で最大であり、ビビリ振動によって加工面粗
さが悪化するという問題があった。

【０００３】このような問題を解決するための一つの手
段として、工具本体に吸振錘を設け、工具本体の振動に
より吸振錘の振動を励起させ、次いで吸振錘の振動を減
衰することによって工具本体の振動を吸収させる方法が
用いられる。例えば、実開昭５５−１３４１０８号公報
には、工具本体内の中空部に棒状のスプリングを介して
吸振錘を固定し、吸振錘と中空部の内壁面との間の間隙
にシリコングリース等の減衰剤を封入した構成が記載さ
れている。また、特開平０６−３１５０７号公報には、
吸振錘の固定手段の長さを変更することで吸振する振動
数を工具本体の固有振動数に一致させるよう調整する構
成が報告されている。これらの構成においては、防振錘
を工具本体と逆位相で振動させ、防振錘の振動を減衰す
ることによって工具本体のビビリ振動が抑制される。こ
のような構成に類似して、さらに、特開昭５９−１１０
６号公報には、工具本体の内部に中空部を設け、この中
空部内に、吸振錘と中空部内壁面との間にリング状の弾
性部材を介在させるようにして吸振錘を収納し、中空部
内壁面と吸振錘の間の間隙を埋めるように減衰剤を封入
する構成が記載されている。図１２は、このような構成
を旋削工具に用いた例を示している。工具本体１００に
発生するビビリ振動は、弾性部材Ｇに支持された吸振錘
２００の振動を励起させ、次いで吸振錘２００の振動が
周囲の減衰剤Ｄによって減衰されることで工具本体１０
０の振動が抑制される。あるいは、実開平３−７９２０
４号公報に報告されるように、いわゆるインパクトダン
パを用いる構成も用いられる。例えば、図１３に示すよ
うに、工具本体１００に中空部を設け、この中にヘビー
メタル等の比重の大きい金属製の複数の防振ディスク３
００，３００・・・を挿入する。工具本体１００が振動す
ると、防振ディスク３００,３００・・・が中空部内で揺動
され、工具本体１００に衝突し、その衝突で工具本体１
００の振動が吸収される。

【０００４】ビビリ振動を抑制する他の手段として、工
具本体に他の部材を配設し、ビビリ振動により工具本体
が変形する際、工具本体と他の部材との間に発生する摩
擦によって振動エネルギーを散逸させたり、あるいは、
工具本体の変形に伴う材質の構造変化等に起因する材質
内での振動エネルギーの消耗を積極的に利用する方法も
知られている。前者は、ランチェスタダンパとして知られる摩擦減衰を
用いる方法であり、例えば特開平６−３１５０５号公報
に見られるように、工具本体内に長手方向にテーパを有
する中空部を設け、この中に棒状の制振部材を挿入嵌合
する構成とし、工具本体と制振部材との間の摩擦によっ
て工具本体の振動を吸収する。後者は、工具本体に炭素
繊維強化プラスチック（Ｃａｒｂｏｎ−Ｆｉｂｅｒ−Ｒ
ｅｉｎｆｏｒｃｅｄ−Ｐｌａｓｔｉｃ、以下、ＣＦＲＰ
と略称する）、あるいは、Ａｌ−Ｚｎ合金系、Ｍｎ−Ｃ
ｕ合金系等の制振合金を用いるものであって、いずれも
減衰能が高く、工具本体の変形に伴う内的な構造変化等
によりエネルギーを消耗して工具本体の振動を減衰させ
るものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中空部
に吸振錘を収納する構成は、防振錘を指示するスプリン
グ等の弾性体の剛性が低く、工具の回転と共に吸振錘の
偏心を生じるため、回転速度を下げる必要があるなど、
転削工具として用いるには不向きであるといった欠点が
ある。防振ディスクを内蔵する構成も同様で、工具の回
転と共に遠心力により偏心を生じるため回転工具には適
さない。また、ランチェスタダンパによって振動を抑え
る場合も、制振部材の端部を工具本体に固定したりする
ために工具本体と一体となって振動しやすく、切削時の
振動減衰作用が不十分であるという欠点がある。工具本
体そのものに振動を減衰させる部材を用いる場合は、工
具本体が剛性及び強度不足になって、切削時に刃先が逃
げて実用にならない問題が存在する。この問題を回避す
るために、例えば、特開平７−２９０３０５号公報に記
載されるように、ＣＦＲＰからなる本体の外側を曲げ弾
性の高い鋼材等で被覆する等、他の部材を用いて工具本
体の強化を図る方法が用いられるが、強度を保つための
構造上の配慮が必要であり、全体的に見て必ずしも簡易
な構成にならない面がある。以上のような構成の他に、
工具本体の外側に超硬合金を配設して曲げ剛性を高め、
工具本体の固有振動数を上げて共鳴を生じにくくする方
法もある。しかしながら、同時に比重も大きくなるので
固有振動数の上昇には限度がある。中ぐり加工を行うた
めのボーリングバー等では、工具本体の直径Ｄに対する
突き出し長さＬの比Ｌ／Ｄの値をできるだけ大きく取る
ことが望ましい。しかしながら、この方法では、Ｌ／Ｄ
の値が５程度で限界となり、中ぐり工具として用いる場
合には最良の方法とは必ずしも言えない面がある。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、簡易な構成でビビリ振動を抑制することが
でき、旋削工具及び転削工具のいずれにも用いることが
でき、さらに工具本体の直径に対する突き出し長さの比
をより大きくとることのできる制振工具を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、先端部分に被加工物を加工する加工手段が設けられ
る工具本体の内部に中空部が形成され、該中空部の内壁
面に、前記工具本体より高い減衰能を有する制振部材が
連結されると共に、前記制振部材の他の部分と前記中空
部の内壁面との間に間隙が設けられ、前記制振部材が前
記中空部内で減衰振動して前記工具本体の振動を吸収す
るようにしたことを特徴とする。

【０００８】このような構成としたことにより、被削材
の切削時に工具本体にビビリ振動が発生すると、中空部
内壁面に連結された制振部材が、連結された部分を固定
端として工具本体の振動に対して逆位相程度位相のずれ
を有して振動を行う。制振部材は、工具本体よりも減衰
能の高い材質によって形成されており、常に減衰を受け
ながら中空部内で振動する。すなわち、制振部材が工具
本体に発生するビビリ振動のエネルギーを吸収し、最終
的には制振部材の振動エネルギーを漸次熱エネルギーに
変換して散逸することでビビリ振動を抑制する。このよ
うに、工具本体の振動と略逆位相で振動する制振部材の
減衰抵抗によってビビリ振動が抑制される。本発明にお
いては、制振部材が減衰能の高い材質であるために減衰
剤を別途必要とせず、加えて、制振部材の剛性によって
振動するので、制振部材をスプリング等の弾性部材によ
って支持する必要もない。すなわち、制振部材が、吸振
錘、弾性部材、減衰剤の全ての役割を担っており、工具
本体に発生するビビリ振動を抑制する構成を簡易なもの
とすることができる。制振部材の材質に合わせて制振部
材の長さ及び太さ等、制振部材の形状を変更することに
よって制振部材の固有振動数が調整され、工具本体がビ
ビリ振動する際、制振部材が共振して最も効果的に工具
本体の振動を抑制する。この時、制振部材の減衰能の値
を変えることにより、共鳴の幅を変えることができるの
で、制振する振動数に幅を持たせることも可能である。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の制振工具であって、前記中空部は、前記工具本体の内
部に前記先端部分より前記工具本体の長手方向に延在す
るよう形成され、前記制振部材は、前記中空部の先端側
の内壁面で連結されていることを特徴とする。

【００１０】このような構成としたことにより、ビビリ
振動の振幅の最大となる工具の先端部分でビビリ振動が
効果的に抑制される。すなわち、制振力は制振部材を支
持する箇所に働くので、中空部を工具本体の先端部分に
設け、制振部材をこの中空部の先端側に連結することに
より、工具の先端部分で制振力が効果的に働くようにす
ることができる。しかも、ビビリ振動は、工具の長手方
向に直交する方向の振動が主な振動であるから、制振部
材が中空部内の長手方向の内壁面で連結されることによ
り長手方向に直交する方向に振動しやすくなり、制振効
果が増大する。さらに、転削工具として工具本体を長手
方向の軸線周りに回転させる際には、制振部材が同軸上
に連結されていること、及び、制振部材の剛性が高いた
めに工具本体を回転する場合にも偏心を生じないこと等
から、工具本体が安定して回転する。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の制振工具であって、前記制振部材は、前記内壁面に連
結された連結部から離間するにしたがって前記工具本体
の長手方向に直交する方向の断面積が漸次大きくなる形
状とされていることを特徴とする制振工具。

【００１２】このような構成としたことにより、制振部
材の振動の腹となる部分の重量が増し、制振部材の固有
振動数が低下する。したがって、制振部材の太さを変更
することで、制振部材の固有振動数が調整される。例え
ば、工具本体の突き出しの長さが増し、工具本体の固有
振動数が低くなる場合には、これに合わせて制振部材の
固有振動数を低くするよう形状が変更される。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の制振工具であって、前記制振部材の連結された部分と
反対の側の他端が前記内壁面に支持されていることを特
徴とする。

【００１４】このような構成としたことにより、制振部
材が両端の連結部で工具本体に固定され、連結部を固定
端として中央部が振動の腹となる振動を行う。この振動
モードは、固定された一端が振動の節となり、自由端が
振動の腹となる振動よりも高次の振動モードであり、高
い振動数のビビリ振動に共振して高次のビビリ振動を効
果的に抑制する。

【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１から請
求項４のいずれかに記載の制振工具であって、前記制振
部材が前記中空部内に複数設けられ、これら制振部材が
弾性を有する連結部材によって結合されてなることを特
徴とする。

【００１６】このような構成としたことにより、それぞ
れの制振部材の固有振動数に対応するビビリ振動、及
び、連成振動による振動モードの振動数に対応するビビ
リ振動が吸収され抑制される。さらに、制振部材が減衰
率の大きい材質によって形成されているので、ビビリ振
動を吸収する振動数の幅が広がっており、結果として広
い振動数領域でビビリ振動が吸収される。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項１から請
求項５のいずれかに記載の制振工具であって、前記制振
部材と前記中空部内壁面との間の間隙の一部に粘弾性体
が設けられてなることを特徴とする。

【００１８】工具本体は、制振部材が工具本体の振動に
対して一定の位相差を以って振動することにより制振さ
れるので、制振部材の振動の振幅が大きくなり、中空部
の内壁面に衝突してこの位相関係が崩れると、所望の制
振効果が得られなくなる。このため、本発明において
は、制振部材と中空部内壁面との間の間隙に、制振部材
を支持する粘弾性体を介在させることにより、制振部材
が中空部内壁面に衝突することが防止され、制振部材と
工具本体の振動の位相差が一定に保たれる。さらに、粘
弾性体により制振部材を支持する位置を変えると、制振
部材の固有振動数が変わるため、ビビリ振動の振動数に
合わせてより柔軟に制振部材の固有振動数を調整するこ
とが可能となる。

【００１９】請求項７に記載の発明は、請求項１から請
求項５のいずれかに記載の制振工具であって、前記制振
部材と前記中空部内壁面との間の間隙に粘弾性流体が封
入されてなることを特徴とする。

【００２０】このような構成としたことにより、制振部
材の振動がより強く減衰され、ビビリ振動がより効果的
に吸収減衰されると共に、制振部材のビビリ振動に共振
する振動数の幅が広くなり、ビビリ振動がより効果的に
吸収される。

【００２１】請求項８に記載の発明は、請求項１から請
求項７のいずれかに記載の制振工具であって、前記制振
部材は、制振合金とされていることを特徴とする。

【００２２】本発明においては、制振部材として制振合
金が用いられる。比重が大きいため防振錘として機能
し、加えて剛性、減衰能も有するので、本発明に係る制
振部材として最適である。制振合金としては、Ａｌ−Ｚ
ｎ合金系、Ｍｎ−Ｃｕ合金系等、種々のものがあり、各
々減衰能が異なるので、制振するビビリ振動の振動数、
制振部材の形状等に合わせて適宜材質を選択する。やや
具体的には、使用する制振合金の材質として、対数減衰
率にして０．１以上のものが好ましい。

【００２３】請求項９に記載の発明は、請求項２から請
求項８のいずれかに記載の制振工具であって、前記加工
手段がヘッド本体の先端に切刃が設けられたヘッド部と
され、前記ヘッド部が、前記工具本体の先端部に前記切
刃が先端に位置するように着脱自在に設けられてなるこ
とを特徴とする。

【００２４】転削工具に用いられる工具本体は、工作機
械の把持部に片持ち支持されるアーバと呼ばれる部分か
らヘッド部が装着される部分までの長さが一定であり、
工作機械に装着された状態で工具の突き出しの長さが一
定となるので、工具の固有振動数が一定の値で不変とな
る。したがって、工具の固有振動数と、これに対応する
制振部材の固有振動数とを評価し、所定の形状と材質に
よる制振部材をあらかじめ工具本体内に収納することが
可能となる。このような構成とすることにより、吸振器
を内蔵した工具本体を単独で一体として取り扱うことが
でき、操作性が向上する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による制振工具を図
面に基づき説明する。

【００２６】[第一の実施の形態]図１及び図２に、本発
明に係る制振工具の第一の実施形態を示す。図１におい
て、転削工具である制振工具Ｔ１は、工作機械の把持部
に片持ち支持される工具本体１と、ヘッド本体２の外周
先端に複数のスローアウェイチップ３,３・・・が装着され
たヘッド部４（加工手段）とから概略構成されている。
ここで、ヘッド部４は、図２に示すように、スローアウ
ェイチップ３,３・・・の切刃が工具先端に位置するよう
に、連結ネジ５によって工具本体１の先端部分に同軸上
に着脱自在に設けられている。

【００２７】ヘッド部４が設けられる工具本体１の先端
部分の内部には、先端部分より工具本体１の長手方向に
延在するよう中空部１１が形成されている。この中空部
１１の先端側の内壁面１１ａに、工具本体１より高い減
衰能（後述参照）を有する制振合金からなる制振部材１
２が、中空部１１の内壁面との間に制振部材１２の振動
が可能となるよう、空気が封入された状態で充分な間隙
Ｓを有して連結されている。ここで、中空部１１は、工
具本体１の先端に軸線方向の穴が穿設され、かつ、制振
部材１２が取り付けられた基板１３によってこの穴を塞
ぐことによって形成されている。基板１３は、工具本体
１にろう付けされており、制振部材１２は、中空部１１
に収納されて完全に密閉されている。したがって、工具
本体１は、吸振用の制振部材１２を内蔵した状態で単独
に一体として取り扱えるようになっている。この他、工
具本体１には、工作機械に取り付けるためのアーバ１４
がヘッド部４の設けられる側と反対の側に設けられてい
る。

【００２８】制振部材１２は、好ましくは対数減衰率
０.１以上の減衰能の高い制振合金からなり、ビビリ振
動に共振するよう制振工具Ｔ１の固有振動数に一致する
ような形状とされている。具体的には、縦に延在した略
円柱形状とされ、選択される制振合金の持つ剛性により
所定の径及び長さが選択されるようになっている。

【００２９】本実施の形態による制振工具Ｔ１は、上述
の構成を備えており、次にその作用を説明する。ヘッド
部４が先端に装着された工具本体１は、アーバ１４にて
工作機械の把持部に片持支持される。制振部材１２が工
具本体１に同軸上に固定されていること、及び、制振部
材１２の剛性が高く、工具本体１を回転しても偏心を生
じないこと等から、切削加工時の制振工具Ｔ１の回転の
際、安定な回転状態が維持される。こうして、スローア
ウェイチップ３,３・・・の切刃が被削材に向かって送られ
ると、切削抵抗により工具本体１の長手方向に直交する
方向にビビリ振動を発生する。この時、中空部内壁面１
１ａに連結された制振部材１２が、共振して連結部１２
ａを固定端として長手方向に直交する方向に振動を開始
する。制振部材１２は、工具本体１よりも減衰能の高い
材質によって形成されており、常に減衰を受けながら中
空部１１内で振動する。制振部材１２の振動の位相は、
工具本体１のビビリ振動による振動の位相に対して逆位
相程度位相がずれているので、制振部材１２の減衰抵抗
によってビビリ振動が抑制される。さらに、制振力が制
振部材１２を固定する工具本体１の先端部分に働くの
で、ビビリ振動の振幅の大きいヘッド部４において振動
が効果的に抑えられる。

【００３０】減衰振動の程度を表す量として対数減数率
が用いられる。振動の初期の振幅をＡ₀、ｎ回目の振動
の振幅をＡ_nとすると、対数減衰率δは、下記の式によ
り与えられる。 δ＝ｌｎ（Ａ₀／Ａ_n）／ｎ減衰能とは、初期の振動エネルギーＷに対する振動一周
期当たりに失われる振動エネルギーΔＷの比であり、対
数減衰率δによって下記の式により与えられる。 ΔＷ／Ｗ＝ｅｘｐ（２δ）−１したがって、対数減衰率が高い程、減衰能も高くなり、
対数減衰率として０,１の材質を選択すると、減衰能
は、およそ０.２程度となる。すなわち、一周期当たり
２０％のエネルギーが制振部材１２の内部で消耗される
ことになる。このように、制振部材１２は、制振工具Ｔ
１に発生するビビリ振動の振動エネルギーを吸収し、最
終的には漸次熱エネルギーに変換して散逸することでビ
ビリ振動を抑制する。図１１には、種々の合金が示され
ており、各々異なった対数減衰率及び剛性を有してい
る。制振合金として用いるには、対数減衰率０.１以上
のものが好ましい。とりわけ、Ａｌ−Ｚｎ合金系、Ｍｎ
−Ｃｕ合金系等が主に使用される。

【００３１】制振部材１２の長さ及び太さ等、制振部材
１２の形状は、用いられる制振合金の剛性に合わせ、制
振部材がビビリ振動に共振して最も効果的にビビリ振動
を抑制するよう選択されている。さらに、制振部材１２
の減衰能の値により制振部材１２が共振する振動数の幅
を変えることができるので、制振する振動数に応じて減
衰能値を有する材質が適宜選択されている。

【００３２】上述のように本実施の形態によれば、制振
部材１２が中空部１１内で工具本体１と逆位相程度位相
のずれを有して減衰振動し、ビビリ振動を抑制すること
ができる。しかも、制振部材１２は、工具本体１の先端
部部分に取り付けられているので、ビビリ振動の振幅の
大きいヘッド部４近傍において振動を効果的に抑制する
ことができる。この時、制振部材１２が、吸振錘、弾性
部材、減衰剤の全ての役割を担っており、減衰剤や弾性
部材を別途必要とせず、構成を簡単にすることができ
る。また、制振部材１２が軸線上に取り付けられてお
り、しかも、制振合金の剛性が高いので、工具本体１を
回転しても制振部材１２が偏心することがなく、制振工
具Ｔ１の安定した回転状態を維持することができる。さ
らに、制振部材１２の制振合金の材質、形状、及び制振
合金の減衰能の値により制振する振動数と幅を調整する
ことができる。

【００３３】なお、上記の実施形態では、制振部材１２
は、円柱形状としたが、これ以外の形状としてもよい。
すなわち、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、内壁面１
１ａに連結された連結部１２ａから離間するにしたがっ
て軸線方向に直交する方向の断面積が漸次大きくなる形
状としてもよい。ここで、図３では、制振部材１２の方
向を明示するためヘッド部４が共に示されており、工具
本体１及び中空部１１は省略されている。これらの形状
のうち、図３（ｃ）に示されるものは、制振部材１２の
自由端側の重さが増すにしたがって制振部材１２が連結
部１２ａで応力集中により破断するのを防止するため、
内壁面１１ａに向かって、連結部１２ａの径が一定の曲
率半径を以って再び増加する形状とされているものであ
る。

【００３４】斯かる構成によれば、振動の腹となる自由
端側の重さが増すにしたがって制振部材１２の固有振動
数が低下する。工具本体１の突き出しの長さが増加する
場合には、ビビリ振動の振動数も低下するので、制振部
材１２の形状を変更することにより制振する振動数を調
整することができる。このようにして、突き出し長さを
変える場合にも、ビビリ振動を効果的に抑制することが
できる。

【００３５】また、図４に示すように、制振部材１２と
中空部１１の内壁面との間の間隙Ｓの一部に粘弾性体１
５が設けられる構成とされてもよい。工具本体１は、制
振部材１２が工具本体１の振動に対して一定の位相差を
以って振動することにより制振されるので、制振部材１
２の振動の振幅が大きくなり、中空部１１の内壁面に衝
突してこの位相関係が崩れると、所望の制振効果が得ら
れなくなる。このため、本実施例においては、制振部材
１２と中空部１１の内壁面との間の間隙Ｓに、粘弾性体
１５を一部介在させることにより、制振部材１２が中空
部１１内壁面に衝突することが防止され、制振部材１２
と工具本体１の振動の位相差が一定に保たれる。こうし
て、常に所望の制振効果を得ることができる。さらに、
例えば図５に示すように、制振部材１２の他端を粘弾性
体１５を介して中空部１１の内壁面１１ｂに連結しても
よい。このように、制振部材１２を支持する粘弾性体１
５の位置を変えると、制振部材１２の固有振動数が変わ
るため、ビビリ振動の振動数に合わせてより柔軟に制振
部材１２の固有振動数を調整することが可能となる。

【００３６】また、粘弾性体１５や空気に代えて、間隙
Ｓに粘弾性流体を封入してもよい。これにより、制振部
材１２の減衰をより強くすることができ、ビビリ振動を
より効果的に吸収減衰することができると共に、制振部
材１２のビビリ振動に対する共鳴の幅を広くし、ビビリ
振動をより効果的に吸収することができる。

【００３７】さらに、図６に示すように、制振部材１２
を中空部１１のアーバ１４側の内壁面１１ｂに取り付け
る構成としても構わない。

【００３８】なお、図７に示すように、制振部材１２が
一端の連結部１２ａにおいて内壁面１１ａに連結固定さ
れると共に、他端の連結部１２ｂにおいて内壁面１１ｂ
に支持される構成としてもよい。ここで、連結部１２ｂ
は、制振部材１２が基板１３と共に中空部１１内に挿入
される際、内壁面１１ｂに設けられた支持穴１１ｃに嵌
合挿入されるようになっている。また、制振部材１２
は、両端の連結部１２ａ，１２ｂに近づくにしたがって
工具本体１の長手方向に直交する方向の断面積が漸次小
さくなる形状とされている。

【００３９】図７に示される制振工具Ｔ１によれば、制
振部材１２が両端の連結部１２ａ，１２ｂで工具本体１
に支持され、連結部１２ａ，１２ｂを固定端として中央
部が振動の腹となる振動が励起される。この時、制振部
材１２は、連結部１２ａ及び連結部１２ｂで軸線方向に
直交する方向の断面積が小さくなる形状なので、この部
分でたわみを生じて振動しやすい。しかも、連結部１２
ｂが内壁面１１ｂに固着されていないので、制振部材１
２に伸長による応力が加わりにくく、制振部材１２の振
動が規制されない。制振部材１２に励起される振動モー
ドは、固定された一端が振動の節、自由端が振動の腹と
なる振動よりも高次の振動モードであり、高い振動数の
ビビリ振動に共振して高次のビビリ振動を効果的に抑制
することができる。

【００４０】あるいはまた、図８に示すように、内壁面
１１ａに複数の制振部材１２，１２を連結固定し、弾性
を有する連結部材１６によってこれらを結合する構成と
してもよい。

【００４１】図８に示される制振工具Ｔ１によれば、複
数の制振部材１２,１２・・・が弾性を有する連結部材１６
によって結合されて連成振動するので、それぞれの制振
部材１２の固有振動数に対応するビビリ振動と、連成振
動の振動数に対応するビビリ振動とが吸収され、異なる
振動数のビビリ振動を広い幅で効果的に抑制することが
できる。

【００４２】また、図９に示すように、制振部材１２
１，１２２を内壁面１１ａ，１１ｂにそれぞれ連結固定
する構成としてもよい。両者を連結部材で結合してもよ
いが、斯かる構成の場合、制振部材１２１,１２２が互
いに衝突して振動の位相が不規則にずれたりすることが
ないので、連結部材によってそれぞれの振動の位相に関
係を与えずとも制振効果を得ることができるので、ここ
では両者が結合されていない例が示されている。しか
も、この構成によれば、制振部材を並べて複数配置する
場合と異なり、設置場所を確保するために制振部材を細
くする必要がない。そのため、制振するのに十分な重さ
を確保することができ、制振部材１２１,１２２の固有
振動数に対応するビビリ振動を確実に抑制することがで
きる。

【００４３】[第二の実施の形態]図１０に、本発明に係
る制振工具の第二の実施形態を示す。図１０において、
旋削工具である制振工具Ｔ２は、工作機械の把持部に片
持ち支持されるシャンク部６（工具本体）と、ヘッド本
体２ｂの先端角部にスローアウェイチップ３ｂが装着さ
れたヘッド部４ｂ（加工手段）とから概略構成されてい
る。ここで、ヘッド部４ｂは、シャンク部６の先端部分
にネジ等により着脱自在に設けられている。このシャン
ク部６の先端部分の内部に、中空部１１が長手方向に延
在して形成され、中空部１１内の先端側の内壁面１１ａ
に、制振部材１２が同軸上に固定されている。この他、
図１に示される部分にそれぞれ対応する部分は、同一の
符号を付し、ここでは詳しい説明を省略する。

【００４４】本実施の形態による制振工具Ｔ２は上述の
構成を備えており、回転する被削材に対してヘッド部４
ｂに装着されたスローアウェイチップ３ｂの切刃で切込
み切削を行うと、切削抵抗により長手方向に直交する方
向にビビリ振動が発生する。この時、中空部内壁面１１
ａに固定された制振部材１２が、連結部１２ａを固定端
として長手方向に直交する方向に振動を開始する。制振
部材１２は、工具本体１よりも減衰能の高い材質によっ
て形成されており、常に減衰を受けながら中空部１１内
で振動する。制振部材１２の振動の位相は、工具本体１
のビビリ振動による振動の位相に対して逆位相程度位相
がずれているので、制振部材１２の減衰抵抗によってビ
ビリ振動が抑制される。さらに、制振力が制振部材１２
を連結する工具本体１の先端部分に働くので、ビビリ振
動の振幅の最大となるヘッド部４の振動が効果的に抑え
られる。

【００４５】上述のように本実施の形態によれば、制振
部材１２が、吸振錘、弾性部材、減衰剤の全ての役割を
担っており、減衰剤や弾性部材を別途必要とせず、簡易
な構成でビビリ振動を抑制することができる。

【００４６】なお、図１０に示される制振工具Ｔ２にお
いて、図１〜８に示されるように、制振部材を粘弾性体
で一部支持したり、中空部内壁面との間の間隙に粘弾性
流体を封入したり、あるいはまた、制振部材の両端を固
定したり、制振部材を複数設けてこれらを結合するよう
な構成を用いても構わない。

【００４７】なお、以上の実施形態において、切刃は、
スローアウェイ式に限定せず、ソリッド式、ろう付けチ
ップ等でもよい。また、ヘッド部を工具本体に着脱自在
に設ける構成とせず、工具本体に切刃を設ける構成でも
無論構わない。

【００４８】さらに、以上の実施形態では、工具本体内
に制振部材を内蔵する構成としたが、ヘッド部に制振部
材を取り付け、ネジ止め、ろう付け等によって工具本体
に固定する構成としてもよい。あるいはまた、制振部材
の収納されたカセット式の制振部を工具本体に交換自在
に設ける構成としてもよい。

【００４９】加えて、以上の実施形態では、転削工具と
旋削工具を例として示したが、制振部材を内蔵すること
によって振動を抑制する構成は、被加工物の加工時に周
期的な加振力が加わり振動を発生するような工具に対し
て全て適用できるものである。例えば、回転する研磨体
を備えた研磨工具等にも有用であることは言うまでもな
い。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。

【００５１】以上説明したように、請求項１に記載の発
明によれば、工具本体の内部に中空部が形成され、中空
部の内壁面に、工具本体より高い減衰能を有する制振部
材の一部が連結され、制振部材が中空部内で工具本体の
振動と位相のずれを有して減衰振動し、工具本体の振動
を吸収するようにしたので、ビビリ振動を効果的に抑制
することができる。この時、制振部材が、吸振錘、弾性
部材、減衰剤の全ての役割を担っており、減衰剤や弾性
部材を必要とせず、簡易な構成とすることができる。さ
らに、制振部材の材質、形状、及び減衰能の値により制
振する振動数と幅とを調整することができる。

【００５２】また、請求項２に記載の発明によれば、中
空部が工具本体の先端部分より工具本体の長手方向に延
在するよう形成され、制振部材が中空部の先端側の内壁
面で連結されているので、工具先端でのビビリ振動を効
果的に抑制することができ、かつ、軸心方向に連結され
るので偏心がなく、転削工具に用いて工具本体を安定し
て回転させることができる。

【００５３】また、請求項３に記載の発明によれば、制
振部材が内壁面に連結された連結部から離間するにした
がって工具本体の長手方向に直交する方向の断面積が漸
次大きくなる形状とされているので、制振部材の振動の
腹となる部分の重量が増し、制振部材の固有振動数を低
下させることができる。このように、ビビリ振動の振動
数に合わせて、制振部材の太さを変更することで、制振
部材の固有振動数を調整することができる。

【００５４】また、請求項４に記載の発明によれば、制
振部材が中空部の互いに向き合う内壁面のそれぞれに連
結されるので、制振部材が両端を固定端として中央が振
動の腹となる高次の振動モードで振動し、高い振動数の
ビビリ振動を効果的に抑制することができる。

【００５５】また、請求項５に記載の発明によれば、制
振部材が中空部内に複数設けられ、これら制振部材が弾
性を有する連結部材によって結合されるので、それぞれ
の制振部材の固有振動数、及び、連成振動の振動数に対
応するビビリ振動を吸収し、複数の異なる振動数のビビ
リ振動を広い幅で効果的に抑制することができる。

【００５６】また、請求項６に記載の発明によれば、制
振部材と中空部内壁面との間の間隙の一部に粘弾性体が
設けられるので、制振部材が中空部内壁面に当たること
が防止され、制振部材と工具本体の振動の位相差が一定
に保たれ、常に所望の制振効果を得ることができる。

【００５７】また、請求項７に記載の発明によれば、制
振部材と中空部内壁面との間の間隙に粘弾性流体が封入
されるので、ビビリ振動をより効果的に吸収減衰すると
共に、制振部材のビビリ振動に共振する幅を広くし、ビ
ビリ振動をより効果的に吸収することができる。

【００５８】また、請求項８に記載の発明によれば、制
振部材が制振合金とされているので、吸振錘としての重
さ、弾性体としての剛性、減衰振動させるための高い減
衰能を全て有し、弾性部材、減衰剤等を別途設ける必要
がなく、構成を簡易にすることができる。さらに、種々
の制振合金が存在するため、制振するビビリ振動の振動
数、制振部材の形状等に合わせて適宜材質を選択するこ
とができる。

【００５９】また、請求項９に記載の発明によれば、工
具本体が工具本体とされ、ヘッド本体の先端にスローア
ウェイチップが装着されたヘッド部が、工具本体の先端
部にスローアウェイチップの切刃が先端に位置するよう
に着脱自在に設けられる構成とされているので、吸振機
を内蔵した工具本体を単独で一体として取り扱うことが
でき、操作性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一の実施形態を示す図であっ
て、制振工具の一例を一部破断図で示す正面図である。

【図２】本発明に係る第一の実施形態を示す図であっ
て、工具本体とヘッド部の組立ての様子を示す図であ
る。

【図３】工具本体内部に固定される制振部材をヘッド部
と共に示す図である。

【図４】本発明に係る第一の実施形態の第一変形例を示
す図であって、制振部材を粘弾性体で一部支持する構成
を一部破断図で示す図である。

【図５】本発明に係る第一の実施形態の第二変形例を示
す図であって、制振部材を粘弾性体で一部支持する構成
を一部破断図で示す図である。

【図６】本発明に係る第一の実施形態の第三変形例を示
す図であって、制振部材が中空部内の他の位置に固定さ
れる構成を一部破断図で示す図である。

【図７】本発明に係る第一の実施形態の第四変形例を示
す図であって、制振部材の両端が中空部の内壁面に固定
される構成を一部破断図で示す図である。

【図８】本発明に係る第一の実施形態の第五変形例を示
す図であって、複数の制振部材が中空部内に設けられ、
互いに連結部材によって結合される構成を一部破断図で
示す図である。

【図９】本発明に係る第一の実施形態の第六変形例を示
す図であって、二つの制振部材が中空部内の互いに向き
合う内壁面にそれぞれ設けられる構成を一部破断図で示
す図である。

【図１０】本発明に係る第二の実施形態を示す図であっ
て、制振工具の他の一例を一部破断図で示す図である。

【図１１】合金種類による剛性と対数減衰率との関係を
示す図である。

【図１２】従来の制振工具の一例を一部破断図で示す図
である。

【図１３】従来の制振工具の他の一例を一部破断図で示
す図である。

【符号の説明】

Ｔ１，Ｔ２・・・制振工具Ｓ・・・間隙１・・・工具本体４・・・ヘッド部１１・・・中空部１１ａ，１１ｂ・・・内壁面１２・・・制振部材１５・・・粘弾性体１６・・・連結部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端部分に被加工物を加工する加工手段
が設けられる工具本体の内部に中空部が形成され、該中
空部の内壁面に、前記工具本体より高い減衰能を有する
制振部材が連結されると共に、前記制振部材の他の部分
と前記中空部の内壁面との間に間隙が設けられ、前記制
振部材が前記中空部内で減衰振動して前記工具本体の振
動を吸収するようにしたことを特徴とする制振工具。
【請求項２】請求項１に記載の制振工具であって、前
記中空部は、前記工具本体の内部に前記先端部分より前
記工具本体の長手方向に延在するよう形成され、前記制
振部材は、前記中空部の先端側の内壁面で連結されてい
ることを特徴とする制振工具。
【請求項３】請求項２に記載の制振工具であって、前
記制振部材は、前記内壁面に連結された連結部から離間
するにしたがって前記工具本体の長手方向に直交する方
向の断面積が漸次大きくなる形状とされていることを特
徴とする制振工具。
【請求項４】請求項１に記載の制振工具であって、前
記制振部材の連結された部分と反対の側の他端が前記内
壁面に支持されていることを特徴とする制振工具。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかに記載
の制振工具であって、前記制振部材が前記中空部内に複
数設けられ、これら制振部材が弾性を有する連結部材に
よって結合されてなることを特徴とする制振工具。
【請求項６】請求項１から請求項５のいずれかに記載
の制振工具であって、前記制振部材と前記中空部内壁面
との間の間隙の一部に粘弾性体が設けられてなることを
特徴とする制振工具。
【請求項７】請求項１から請求項５のいずれかに記載
の制振工具であって、前記制振部材と前記中空部内壁面
との間の間隙に粘弾性流体が封入されてなることを特徴
とする制振工具。
【請求項８】請求項１から請求項７のいずれかに記載
の制振工具であって、前記制振部材は、制振合金とされ
ていることを特徴とする制振工具。
【請求項９】請求項２から請求項８のいずれかに記載
の制振工具であって、前記加工手段がヘッド本体の先端
に切刃が設けられたヘッド部とされ、前記ヘッド部が、
前記工具本体の先端部に前記切刃が先端に位置するよう
に着脱自在に設けられてなることを特徴とする制振工
具。