JP2003117751A - ツールホルダおよびそのツールホルダを用いる加工方法 - Google Patents
ツールホルダおよびそのツールホルダを用いる加工方法Info
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- JP2003117751A JP2003117751A JP2001318063A JP2001318063A JP2003117751A JP 2003117751 A JP2003117751 A JP 2003117751A JP 2001318063 A JP2001318063 A JP 2001318063A JP 2001318063 A JP2001318063 A JP 2001318063A JP 2003117751 A JP2003117751 A JP 2003117751A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐びびり性に優れたツールホルダを提供する
ことである。 【解決手段】 テーパシャンク部１を後端に有し、先端
にツール保持部３が形成されたツールホルダにおいて、
テーパシャンク部１の外周に、そのテーパシャンク部１
より減衰性の高い材料から成る振動吸収層４を形成し
て、剛性Ｋと減衰比ζの積で表される耐びびり性λの向
上を図る。
ことである。 【解決手段】 テーパシャンク部１を後端に有し、先端
にツール保持部３が形成されたツールホルダにおいて、
テーパシャンク部１の外周に、そのテーパシャンク部１
より減衰性の高い材料から成る振動吸収層４を形成し
て、剛性Ｋと減衰比ζの積で表される耐びびり性λの向
上を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンドミル等の
各種の切削工具を保持するツールホルダおよびそのツー
ルホルダを用いる加工方法に関するものである。
各種の切削工具を保持するツールホルダおよびそのツー
ルホルダを用いる加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、マシニングセンタの主軸に装着
されるツールホルダは、テーパシャンク部、フランジ部
およびツール保持部を有し、前記テーパシャンク部を主
軸に形成されたテーパ孔から成るシャンク挿入孔に挿入
し、そのテーパシャンク部の後端に設けられたプルスタ
ッドを主軸内に組込まれたドローバによりシャンク挿入
孔内に引き込み、テーパシャンク部の外周がシャンク挿
入孔の内周に密着する一面拘束状態又はテーパシャンク
部の外周がシャンク挿入孔の内周に密着し、かつフラン
ジ部の後端面が主軸の先端面に密着する二面拘束状態で
ツールホルダ部に保持された切削工具に回転を与えて切
削加工を施すようにしている。
されるツールホルダは、テーパシャンク部、フランジ部
およびツール保持部を有し、前記テーパシャンク部を主
軸に形成されたテーパ孔から成るシャンク挿入孔に挿入
し、そのテーパシャンク部の後端に設けられたプルスタ
ッドを主軸内に組込まれたドローバによりシャンク挿入
孔内に引き込み、テーパシャンク部の外周がシャンク挿
入孔の内周に密着する一面拘束状態又はテーパシャンク
部の外周がシャンク挿入孔の内周に密着し、かつフラン
ジ部の後端面が主軸の先端面に密着する二面拘束状態で
ツールホルダ部に保持された切削工具に回転を与えて切
削加工を施すようにしている。
【０００３】切削加工時、切削抵抗によって切削工具が
びびり振動する場合がある。そのびびり振動を抑制する
ため、ツールホルダをＳＣＭ４１５等のクロムモリブデ
ン鋼で形成して、ツールホルダの剛性を高めるようにし
ているが、切削工具のびびり振動を抑制することはでき
ない。
びびり振動する場合がある。そのびびり振動を抑制する
ため、ツールホルダをＳＣＭ４１５等のクロムモリブデ
ン鋼で形成して、ツールホルダの剛性を高めるようにし
ているが、切削工具のびびり振動を抑制することはでき
ない。
【０００４】特に、マシニングセンタの主軸が高速回転
された場合、あるいはツール保持部の軸方向長さの長い
深掘り加工用のツールホルダの場合、切削工具にびびり
振動が生じ易く、そのびびり振動により、加工精度が低
下し、工具寿命も短縮化されることになる。
された場合、あるいはツール保持部の軸方向長さの長い
深掘り加工用のツールホルダの場合、切削工具にびびり
振動が生じ易く、そのびびり振動により、加工精度が低
下し、工具寿命も短縮化されることになる。
【０００５】このため、精度の高い加工が要求される場
合には、主軸の回転速度を低下させる必要が生じ、加工
効率が低下することになる。その加工効率の向上を図る
ため、びびり振動の発生を抑制し得るようにしたツール
ホルダの実現が要望されている。
合には、主軸の回転速度を低下させる必要が生じ、加工
効率が低下することになる。その加工効率の向上を図る
ため、びびり振動の発生を抑制し得るようにしたツール
ホルダの実現が要望されている。
【０００６】本件の発明者らは、びびり振動の生じにく
さ（以下「耐びびり性」という）は、切削工具を含むツ
ールホルダの剛性と減衰比の積に依存することに着目し
て各種の試験を行ったところ、テーパシャンクの表面に
減衰性を有する材料、例えば鋳鉄からなる振動吸収層を
設けることにより、剛性は低下するものの減衰能が高め
られ、結果として耐びびり性に優れたツールホルダが得
られることを見いだしたのである。
さ（以下「耐びびり性」という）は、切削工具を含むツ
ールホルダの剛性と減衰比の積に依存することに着目し
て各種の試験を行ったところ、テーパシャンクの表面に
減衰性を有する材料、例えば鋳鉄からなる振動吸収層を
設けることにより、剛性は低下するものの減衰能が高め
られ、結果として耐びびり性に優れたツールホルダが得
られることを見いだしたのである。
【０００７】
【発明の課題】この発明の課題は、切削工具のびびり振
動を抑制することができる耐びびり性に優れたツールホ
ルダおよびそのツールホルダを用いる加工方法を提供す
ることである。
動を抑制することができる耐びびり性に優れたツールホ
ルダおよびそのツールホルダを用いる加工方法を提供す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、第１の発明に係るツールホルダにおいては、テーパ
シャンク部を後端に有し、先端部にツール保持部が設け
られたツールホルダにおいて、前記テーパシャンク部の
表面に、そのテーパシャンク部より減衰性の高い材料か
ら成る振動吸収層を設けた構成を採用したのである。
め、第１の発明に係るツールホルダにおいては、テーパ
シャンク部を後端に有し、先端部にツール保持部が設け
られたツールホルダにおいて、前記テーパシャンク部の
表面に、そのテーパシャンク部より減衰性の高い材料か
ら成る振動吸収層を設けた構成を採用したのである。
【０００９】ここで、ツールホルダがＳＣＭ４１５等の
クロムモリブデン鋼で形成されている場合、それより減
衰性の高い振動吸収層の材料として、鋳鉄、Ｍｎ−Ｃｕ
合金等を挙げることができる。また、鋳鉄としては、普
通鋳鉄、強靱鋳鉄、可鍛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、アシキュ
ラ鋳鉄等を採用することができる。
クロムモリブデン鋼で形成されている場合、それより減
衰性の高い振動吸収層の材料として、鋳鉄、Ｍｎ−Ｃｕ
合金等を挙げることができる。また、鋳鉄としては、普
通鋳鉄、強靱鋳鉄、可鍛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、アシキュ
ラ鋳鉄等を採用することができる。
【００１０】上記振動吸収層の形成には、鋳込み接合
法、固体接合法、プラズマ溶射法、プラズマ肉盛り法、
テーパ状スリーブはめ込み法等を採用することができ
る。
法、固体接合法、プラズマ溶射法、プラズマ肉盛り法、
テーパ状スリーブはめ込み法等を採用することができ
る。
【００１１】上記のように、テーパシャンク部の表面に
減衰性の高い材料から成る振動吸収層を設けることによ
り、テーパシャンク部の剛性は低下するものの、減衰性
が高められるため、結果として、耐びびり性に優れたツ
ールホルダを得ることができ、そのツールホルダに支持
された切削工具のびびり振動を効果的に抑制することが
できる。
減衰性の高い材料から成る振動吸収層を設けることによ
り、テーパシャンク部の剛性は低下するものの、減衰性
が高められるため、結果として、耐びびり性に優れたツ
ールホルダを得ることができ、そのツールホルダに支持
された切削工具のびびり振動を効果的に抑制することが
できる。
【００１２】また、前記課題を解決するため、第２の発
明に係るツールホルダにおいては、前記第１の発明に係
るツールホルダのツール保持部の表面に、そのツール保
持部より剛性の高い材料から成る高剛性層を設けた構成
を採用している。前記高剛層の形成によってツール保持
部の剛性を高めることができ、ツールホルダの耐びびり
性をさらに高めることができる。高剛性の材料として、
超硬合金を挙げることができ、その高剛性層の形成には
プラズマ溶射法、プラズマ肉盛り法等を採用することが
できる。
明に係るツールホルダにおいては、前記第１の発明に係
るツールホルダのツール保持部の表面に、そのツール保
持部より剛性の高い材料から成る高剛性層を設けた構成
を採用している。前記高剛層の形成によってツール保持
部の剛性を高めることができ、ツールホルダの耐びびり
性をさらに高めることができる。高剛性の材料として、
超硬合金を挙げることができ、その高剛性層の形成には
プラズマ溶射法、プラズマ肉盛り法等を採用することが
できる。
【００１３】さらに、前記課題を解決するため、第３の
発明に係るツールホルダにおいては、テーパシャンク部
を後端に有し、先端部にツール保持部が設けられたツー
ルホルダにおいて、前記ツール保持部の表面に、そのツ
ール保持部より剛性の高い材料から成る高剛性層を設け
た構成を採用している。
発明に係るツールホルダにおいては、テーパシャンク部
を後端に有し、先端部にツール保持部が設けられたツー
ルホルダにおいて、前記ツール保持部の表面に、そのツ
ール保持部より剛性の高い材料から成る高剛性層を設け
た構成を採用している。
【００１４】また、前記課題を解決するため、第４の発
明に係る加工方法においては、前記第１の発明乃至第３
の発明に係るツールホルダのいずれかを工作機械の主軸
に取付け、そのツールホルダに取付けられたツールによ
って加工を施すようにした構成を採用したのである。
明に係る加工方法においては、前記第１の発明乃至第３
の発明に係るツールホルダのいずれかを工作機械の主軸
に取付け、そのツールホルダに取付けられたツールによ
って加工を施すようにした構成を採用したのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１はこの発明に係るツールホ
ルダの第１の実施形態を示す。図示のように、ツールホ
ルダＡは、工作機械の主軸に形成されたテーパ孔から成
るシャンク挿入孔に挿入されるテーパシャンク部１と、
そのテーパシャンク部１の大径端部に設けられたフラン
ジ部２と、そのフランジ部２の先端面中央に設けられた
ツール保持部３とから成り、全体がＳＣＭ４１５等のク
ロムモリブデン鋼により形成されている。（Ｔ）ツール
保持部３に保持された切削工具を示す。
面に基づいて説明する。図１はこの発明に係るツールホ
ルダの第１の実施形態を示す。図示のように、ツールホ
ルダＡは、工作機械の主軸に形成されたテーパ孔から成
るシャンク挿入孔に挿入されるテーパシャンク部１と、
そのテーパシャンク部１の大径端部に設けられたフラン
ジ部２と、そのフランジ部２の先端面中央に設けられた
ツール保持部３とから成り、全体がＳＣＭ４１５等のク
ロムモリブデン鋼により形成されている。（Ｔ）ツール
保持部３に保持された切削工具を示す。
【００１６】テーパシャンク部１の外周には振動吸収層
４が形成されている。振動吸収層４は、テーパシャンク
部１より減衰性に優れた材料から成っている。減衰性が
優れた材料として、鋳鉄、Ｍｎ−Ｃｕ合金等を挙げるこ
とができる。また、鋳鉄として、普通鋳鉄、強靱鋳鉄、
可鍛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、アシキュラ鋳鉄等を採用する
ことができる。
４が形成されている。振動吸収層４は、テーパシャンク
部１より減衰性に優れた材料から成っている。減衰性が
優れた材料として、鋳鉄、Ｍｎ−Ｃｕ合金等を挙げるこ
とができる。また、鋳鉄として、普通鋳鉄、強靱鋳鉄、
可鍛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、アシキュラ鋳鉄等を採用する
ことができる。
【００１７】振動吸収層４の形成に際しては、鋳込み接
合法、固体接合法、プラズマ溶射法、プラズマ肉盛り
法、およびテーパ状スリーブはめ込み法等を採用するこ
とができる。鋳込み接合に際して、テーパシャンク部１
にブラストをかけ、Ｎｉ基自溶性合金１５Ｅ（Ｎｉ：７
０．５、Ｃｒ：１７、Ｂ：３．５、Ｓｉ：４、Ｃ：１、
Ｆｅ：４ｍａｓｓ％）をガスパウダ溶射して、バインダ
層を形成するのが好ましい。
合法、固体接合法、プラズマ溶射法、プラズマ肉盛り
法、およびテーパ状スリーブはめ込み法等を採用するこ
とができる。鋳込み接合に際して、テーパシャンク部１
にブラストをかけ、Ｎｉ基自溶性合金１５Ｅ（Ｎｉ：７
０．５、Ｃｒ：１７、Ｂ：３．５、Ｓｉ：４、Ｃ：１、
Ｆｅ：４ｍａｓｓ％）をガスパウダ溶射して、バインダ
層を形成するのが好ましい。
【００１８】ここで、鋳込み接合法、固体接合法、プラ
ズマ溶射法、プラズマ肉盛り法等により形成する振動吸
収層４の厚さは、１ｍｍ乃至４ｍｍの範囲が好ましい。
ズマ溶射法、プラズマ肉盛り法等により形成する振動吸
収層４の厚さは、１ｍｍ乃至４ｍｍの範囲が好ましい。
【００１９】上記のように、テーパシャンク部１に減衰
性に優れた振動吸収層４を形成することにより、ツール
ホルダＡの剛性は低下するものの、その減衰比は大きく
増加し、ツールホルダＡの耐びびり性の向上を図ること
ができる。
性に優れた振動吸収層４を形成することにより、ツール
ホルダＡの剛性は低下するものの、その減衰比は大きく
増加し、ツールホルダＡの耐びびり性の向上を図ること
ができる。
【００２０】耐びびり性を評価するため、減衰比と剛性
について試験を行った。試験に際し、図２に示すツール
ホルダモデルＭ0 を製作した。このツールホルダモデル
Ｍ0はＳＣＭ４１５から成り、各部の寸法は下記の通り
である。 テーパシャンク部Ｍ1 の長さＬ1 ：６７．４ｍｍ フランジ部Ｍ2 の長さＬ2 ：２５ｍｍ フランジ部Ｍ2 の外径Ｄ1 ：６５ｍｍ ツール保持部Ｍ3 の長さＬ3 ：１２０ｍｍ ツール保持部Ｍ3 の外径Ｄ2 ：４０ｍｍ
について試験を行った。試験に際し、図２に示すツール
ホルダモデルＭ0 を製作した。このツールホルダモデル
Ｍ0はＳＣＭ４１５から成り、各部の寸法は下記の通り
である。 テーパシャンク部Ｍ1 の長さＬ1 ：６７．４ｍｍ フランジ部Ｍ2 の長さＬ2 ：２５ｍｍ フランジ部Ｍ2 の外径Ｄ1 ：６５ｍｍ ツール保持部Ｍ3 の長さＬ3 ：１２０ｍｍ ツール保持部Ｍ3 の外径Ｄ2 ：４０ｍｍ
【００２１】図２に示すツールホルダモデルＭ0 を４本
用意し、そのうち、３本のツールホルダモデルＭ0 のテ
ーパシャンク部Ｍ1 に表１から成る化学成分の普通鋳鉄
を鋳込んで図１に示す振動吸収層４を形成した。振動吸
収層４の鋳込み厚さｔc は、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍと
した。
用意し、そのうち、３本のツールホルダモデルＭ0 のテ
ーパシャンク部Ｍ1 に表１から成る化学成分の普通鋳鉄
を鋳込んで図１に示す振動吸収層４を形成した。振動吸
収層４の鋳込み厚さｔc は、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍと
した。
【００２２】上記、普通鋳鉄を鋳込むにあたり、テーパ
シャンク部Ｍ1 にブラストをかけ、Ｎｉ基自溶性合金１
５Ｅを厚さ０．２ｍｍでガスパウダ溶射した。鋳込み温
度は１６７３Ｋ〜１６９３Ｋ、ツールホルダモデルＭ0
の予熱温度は７７３Ｋ〜８７３Ｋとした。
シャンク部Ｍ1 にブラストをかけ、Ｎｉ基自溶性合金１
５Ｅを厚さ０．２ｍｍでガスパウダ溶射した。鋳込み温
度は１６７３Ｋ〜１６９３Ｋ、ツールホルダモデルＭ0
の予熱温度は７７３Ｋ〜８７３Ｋとした。
【００２３】
【表１】
【００２４】減衰比の試験に際し、図３に示す試験装置
を用いた。この試験装置は、マシニングセンタのテーブ
ル１０上にクランプ治具１１を固定し、そのクランプ治
具１１に形成されたテーパ孔１２にツールホルダモデル
Ｍ0 のテーパシャンク部Ｍ1を挿入し、このテーパシャ
ンク部Ｍ1 をボルト１３の締付けによってテーパ孔１２
内に引き込むようにしている。このとき、ツールホルダ
モデルＭ0 に付与される引張り力はロードセル１４から
出力される信号をアンプ１５に取り込み、その表示によ
り確認を行うようにしている。
を用いた。この試験装置は、マシニングセンタのテーブ
ル１０上にクランプ治具１１を固定し、そのクランプ治
具１１に形成されたテーパ孔１２にツールホルダモデル
Ｍ0 のテーパシャンク部Ｍ1を挿入し、このテーパシャ
ンク部Ｍ1 をボルト１３の締付けによってテーパ孔１２
内に引き込むようにしている。このとき、ツールホルダ
モデルＭ0 に付与される引張り力はロードセル１４から
出力される信号をアンプ１５に取り込み、その表示によ
り確認を行うようにしている。
【００２５】また、クランプ治具１１に取付けられるツ
ールホルダモデルＭ0 のツール保持部Ｍ3 の先端部外周
に加速度センサ１６を取付け、その取付け位置から１８
０°ずれた位置をインパルスハンマ１７でインパルスを
与え、加速度センサ１６から出力される信号をチャージ
アンプ１８で増幅し、インパルスと共にデータロガ１９
で収録するようにしている。
ールホルダモデルＭ0 のツール保持部Ｍ3 の先端部外周
に加速度センサ１６を取付け、その取付け位置から１８
０°ずれた位置をインパルスハンマ１７でインパルスを
与え、加速度センサ１６から出力される信号をチャージ
アンプ１８で増幅し、インパルスと共にデータロガ１９
で収録するようにしている。
【００２６】一方、剛性試験に際し、図４の試験装置を
用いた。この試験装置は、マシニングセンタのテーブル
１０上に取付けられたクランプ治具１１によってツール
ホルダモデルＭ0 を支持し、マシニングセンタの主軸２
０の先端にツールホルダモデルＭ0 の先端に荷重がかか
るようにロードセル２１を取付け、テーブル１０を移動
させることにより、ツールホルダモデルＭ0 の中心線に
垂直な半径方向の荷重を与え、ツールホルダモデルＭ0
のツール保持部Ｍ3 の先端の変位と、クランプ治具１１
の移動量を電気マイクロメータ２２、２３で測定するよ
うにしている。
用いた。この試験装置は、マシニングセンタのテーブル
１０上に取付けられたクランプ治具１１によってツール
ホルダモデルＭ0 を支持し、マシニングセンタの主軸２
０の先端にツールホルダモデルＭ0 の先端に荷重がかか
るようにロードセル２１を取付け、テーブル１０を移動
させることにより、ツールホルダモデルＭ0 の中心線に
垂直な半径方向の荷重を与え、ツールホルダモデルＭ0
のツール保持部Ｍ3 の先端の変位と、クランプ治具１１
の移動量を電気マイクロメータ２２、２３で測定するよ
うにしている。
【００２７】振動吸収層４の鋳込み厚さｔc が０ｍｍ、
１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍの４種類のツールホルダモデル
の減衰比の試験に際し、図３に示すクランプ治具１１の
テーパ孔１２内に各モデルのテーパシャンク部Ｍ1 を挿
入し、ボルト１３の締付けにより引張り力Ｐ（５ｋＮ、
１０ｋＮ）を与えた。各ツールホルダモデルＭ0 の先端
にインパルスハンマ１７にて中心線に垂直なインパルス
を与え、その衝撃を与えた位置から１８０°位置がずれ
る加速度センサ１６により加速度を測定し、減衰比ζに
およぼす鋳込み厚さｔc の影響を調べた。このときのサ
ンプリング周波数は４０ｋＨｚとした。
１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍの４種類のツールホルダモデル
の減衰比の試験に際し、図３に示すクランプ治具１１の
テーパ孔１２内に各モデルのテーパシャンク部Ｍ1 を挿
入し、ボルト１３の締付けにより引張り力Ｐ（５ｋＮ、
１０ｋＮ）を与えた。各ツールホルダモデルＭ0 の先端
にインパルスハンマ１７にて中心線に垂直なインパルス
を与え、その衝撃を与えた位置から１８０°位置がずれ
る加速度センサ１６により加速度を測定し、減衰比ζに
およぼす鋳込み厚さｔc の影響を調べた。このときのサ
ンプリング周波数は４０ｋＨｚとした。
【００２８】一方、各ツールホルダモデルの剛性試験に
際し、図４に示すクランプ治具１１のテーパ孔１２内に
各モデルのテーパシャンク部Ｍ1 を挿入し、ボルト１３
の締付けにより引張り力Ｐ（５ｋＮ、１０ｋＮ）を与え
たのち、テーブル１０を半径方向に移動させて主軸２０
の先端部に取付けたロードセル２１に各ツールホルダモ
デルＭ0 のツール保持部Ｍ3 の先端を押し付けて、その
先端に荷重Ｗ（０．１ｋＮ〜０．７ｋＮ）を与え、各ツ
ールホルダモデルのツール保持部Ｍ3 の先端の変位と、
クランプ治具１１の移動量を電気マイクロメータ２２、
２３で測定し、変位δと半径方向の荷重Ｗより剛性Ｋを
求め、その剛性におよぼす鋳込み厚さｔ c の影響を調べ
た。
際し、図４に示すクランプ治具１１のテーパ孔１２内に
各モデルのテーパシャンク部Ｍ1 を挿入し、ボルト１３
の締付けにより引張り力Ｐ（５ｋＮ、１０ｋＮ）を与え
たのち、テーブル１０を半径方向に移動させて主軸２０
の先端部に取付けたロードセル２１に各ツールホルダモ
デルＭ0 のツール保持部Ｍ3 の先端を押し付けて、その
先端に荷重Ｗ（０．１ｋＮ〜０．７ｋＮ）を与え、各ツ
ールホルダモデルのツール保持部Ｍ3 の先端の変位と、
クランプ治具１１の移動量を電気マイクロメータ２２、
２３で測定し、変位δと半径方向の荷重Ｗより剛性Ｋを
求め、その剛性におよぼす鋳込み厚さｔ c の影響を調べ
た。
【００２９】
【数１】
上式において、αは加速度、αmax は最大加速度であ
る。
る。
【００３０】図５および図６から明らかにＳＣＭ４１５
製のモデルより普通鋳鉄をテーパシャンクに鋳込んだモ
デルのほうが振動の減衰は良いことがわかる。そこで、
得られたこれらの減衰振動波形から以下の方法で減衰比
ζを算出した。
製のモデルより普通鋳鉄をテーパシャンクに鋳込んだモ
デルのほうが振動の減衰は良いことがわかる。そこで、
得られたこれらの減衰振動波形から以下の方法で減衰比
ζを算出した。
【００３１】減衰振動波形の第ｎ番目の山の高さを
ｘn 、第（ｎ＋Ｎ）番目の山の高さをｘ n+N とすれば
ｘn 、第（ｎ＋Ｎ）番目の山の高さをｘ n+N とすれば
【数２】
【００３２】これをζについて解くと
【数３】
となり減衰比ζは計算できる。
【００３３】図７はツールホルダモデルの減衰比ζにお
よぼす鋳込み厚さｔc の影響を示したものである。図７
の下図において縦軸は減衰比ζを示している。まず、図
７よりＰ＝５ｋＮ，１０ｋＮのどちらにおいても鋳込み
厚さｔc が増加するほど減衰比ζが増加していることが
わかる。Ｐ＝５ｋＮのときｔc ＝０ｍｍ〜２ｍｍの間で
減衰比ζが大きく増大している。また、普通鋳鉄を鋳込
まない、すなわちｔc＝０ｍｍのときには、引張り力Ｐ
が増加しても減衰比ζはほとんど変わらないが、普通鋳
鉄を鋳込んだ場合にはＰ＝５ｋＮの方が減衰比は同じ鋳
込み厚さｔc でも明らかに大きくなっている。
よぼす鋳込み厚さｔc の影響を示したものである。図７
の下図において縦軸は減衰比ζを示している。まず、図
７よりＰ＝５ｋＮ，１０ｋＮのどちらにおいても鋳込み
厚さｔc が増加するほど減衰比ζが増加していることが
わかる。Ｐ＝５ｋＮのときｔc ＝０ｍｍ〜２ｍｍの間で
減衰比ζが大きく増大している。また、普通鋳鉄を鋳込
まない、すなわちｔc＝０ｍｍのときには、引張り力Ｐ
が増加しても減衰比ζはほとんど変わらないが、普通鋳
鉄を鋳込んだ場合にはＰ＝５ｋＮの方が減衰比は同じ鋳
込み厚さｔc でも明らかに大きくなっている。
【００３４】
【数４】
【００３５】図８はツールホルダモデルの固有振動数ｆ
n におよぼす鋳込み厚さｔc の影響を示したものであ
る。図中において縦軸は固有振動数ｆn を示している。
図８よりＰ＝５ｋＮ，１０ｋＮのどちらにおいても普通
鋳鉄を鋳込んだ際には固有振動数は低下していることが
明らかである。また、普通鋳鉄を鋳込むことによりＰ＝
５ｋＮでの固有振動数の方がＰ＝１０ｋＮのときに比べ
低くなっていることが明らかである。
n におよぼす鋳込み厚さｔc の影響を示したものであ
る。図中において縦軸は固有振動数ｆn を示している。
図８よりＰ＝５ｋＮ，１０ｋＮのどちらにおいても普通
鋳鉄を鋳込んだ際には固有振動数は低下していることが
明らかである。また、普通鋳鉄を鋳込むことによりＰ＝
５ｋＮでの固有振動数の方がＰ＝１０ｋＮのときに比べ
低くなっていることが明らかである。
【００３６】図９はツールホルダモデル先端の変位δに
及ぼす半径方向の荷重Ｗと、鋳込み厚さｔc の影響を示
す剛性試験の結果を示したものである。図９（ａ）はＰ
＝５ｋＮ、（ｂ）はＰ＝１０ｋＮのときの結果を示して
いる。図９中の縦軸は変位δを横軸は半径方向の荷重Ｗ
を示している。この図より、図９（ａ）、（ｂ）のどち
らにおいても全てのｔc に対して変位δと半径方向の荷
重Ｗの関係は比例していることが明らかである。鋳込み
厚さｔc に注目してみると、ｔc が増すにつれてδは増
大していることも明らかである。またＰ＝５ｋＮ，Ｐ＝
１０ｋＮについて比較をしてみると、Ｐ＝１０ｋＮの方
がわずかではあるがδは小さいことがわかる。
及ぼす半径方向の荷重Ｗと、鋳込み厚さｔc の影響を示
す剛性試験の結果を示したものである。図９（ａ）はＰ
＝５ｋＮ、（ｂ）はＰ＝１０ｋＮのときの結果を示して
いる。図９中の縦軸は変位δを横軸は半径方向の荷重Ｗ
を示している。この図より、図９（ａ）、（ｂ）のどち
らにおいても全てのｔc に対して変位δと半径方向の荷
重Ｗの関係は比例していることが明らかである。鋳込み
厚さｔc に注目してみると、ｔc が増すにつれてδは増
大していることも明らかである。またＰ＝５ｋＮ，Ｐ＝
１０ｋＮについて比較をしてみると、Ｐ＝１０ｋＮの方
がわずかではあるがδは小さいことがわかる。
【００３７】図１０はツールホルダの剛性Ｋにおよぼす
鋳込み厚さｔc の影響を示したもので、この図中の剛性
Ｋは図９中のツールホルダモデル先端の変位δと半径方
向の荷重Ｗとの関係が比例していることより式により
算出した。 Ｋ＝Ｗ／δ ・・・
鋳込み厚さｔc の影響を示したもので、この図中の剛性
Ｋは図９中のツールホルダモデル先端の変位δと半径方
向の荷重Ｗとの関係が比例していることより式により
算出した。 Ｋ＝Ｗ／δ ・・・
【００３８】図１０の下図において縦軸は剛性Ｋを示し
ている。まず、図１０よりＰ＝５ｋＮ，１０ｋＮのどち
らにおいても鋳込み厚さｔc が増加するほど剛性Ｋは減
少していることがわかる。特にｔc ＝１ｍｍ〜２ｍｍの
間でＫは大きく減少している。また、Ｐ＝５ｋＮ，１０
ｋＮとを比較してみるとＰ＝１０ｋＮの時のほうが剛性
Ｋは高いことが図より明らかである。
ている。まず、図１０よりＰ＝５ｋＮ，１０ｋＮのどち
らにおいても鋳込み厚さｔc が増加するほど剛性Ｋは減
少していることがわかる。特にｔc ＝１ｍｍ〜２ｍｍの
間でＫは大きく減少している。また、Ｐ＝５ｋＮ，１０
ｋＮとを比較してみるとＰ＝１０ｋＮの時のほうが剛性
Ｋは高いことが図より明らかである。
【００３９】
【数５】
【００４０】図１１はツールホルダの耐びびり性λにお
よぼす鋳込み厚さｔc の影響を示している。図中の縦軸
は耐びびり性λを示している。耐びびり性λは一般に
式に示す剛性×減衰比で表され、この値が大きいほど耐
びびり性がよいといえる。 λ＝Ｋ×ζ ・・・
よぼす鋳込み厚さｔc の影響を示している。図中の縦軸
は耐びびり性λを示している。耐びびり性λは一般に
式に示す剛性×減衰比で表され、この値が大きいほど耐
びびり性がよいといえる。 λ＝Ｋ×ζ ・・・
【００４１】
【数６】
【００４２】図１２は、この発明に係るツールホルダの
第２の実施形態を示す。この第２の実施形態で示すツー
ルホルダと先に述べた第１の実施形態のツールホルダと
は、ツール保持部３の表面に、そのツール保持部３より
剛性の高い材料から成る高剛性層５を形成している点で
のみ相違している。このため、第１の実施形態のツール
ホルダと同一部分には同一の符号を付して説明を省略す
る。
第２の実施形態を示す。この第２の実施形態で示すツー
ルホルダと先に述べた第１の実施形態のツールホルダと
は、ツール保持部３の表面に、そのツール保持部３より
剛性の高い材料から成る高剛性層５を形成している点で
のみ相違している。このため、第１の実施形態のツール
ホルダと同一部分には同一の符号を付して説明を省略す
る。
【００４３】ツール保持部３の表面に形成する高剛性層
５の材料として超硬合金を挙げることができる。その高
剛性層５の形成にはプラズマ溶射法を採用することがで
きる。
５の材料として超硬合金を挙げることができる。その高
剛性層５の形成にはプラズマ溶射法を採用することがで
きる。
【００４４】上記のように、ツール保持部３の表面に高
剛性層５を形成することにより、ツール保持部３の剛性
を高めることができるため、ツールホルダの耐びびり性
をさらに高めることができる。
剛性層５を形成することにより、ツール保持部３の剛性
を高めることができるため、ツールホルダの耐びびり性
をさらに高めることができる。
【００４５】第１の実施形態で示すツールホルダおよび
第２の実施形態で示すツールホルダのいずれのツールホ
ルダも優れた耐びびり性を有するため、これらのツール
ホルダをマシニングセンタ等の工作機械の主軸に装着し
て、各ツールホルダに保持されたツールによってワーク
に加工を施すことにより、精度の高い加工を施すことが
できる。
第２の実施形態で示すツールホルダのいずれのツールホ
ルダも優れた耐びびり性を有するため、これらのツール
ホルダをマシニングセンタ等の工作機械の主軸に装着し
て、各ツールホルダに保持されたツールによってワーク
に加工を施すことにより、精度の高い加工を施すことが
できる。
【００４６】ここで、ツール保持部３の表面に高剛性層
５を設けることにより、ツール保持部３の剛性を高める
ことができるので、テーパシャンク部１の表面に振動吸
収層４が設けられていないツールホルダのツール保持部
３の表面に高剛性層５を設けるようにしてもよい。
５を設けることにより、ツール保持部３の剛性を高める
ことができるので、テーパシャンク部１の表面に振動吸
収層４が設けられていないツールホルダのツール保持部
３の表面に高剛性層５を設けるようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、この発明においては、テ
ーパシャンク部の表面に、そのテーパシャンク部より減
衰性に優れた材料から成る振動吸収層を形成したことに
より、耐びびり性に優れたツールホルダを得ることがで
きる。
ーパシャンク部の表面に、そのテーパシャンク部より減
衰性に優れた材料から成る振動吸収層を形成したことに
より、耐びびり性に優れたツールホルダを得ることがで
きる。
【００４８】また、ツール保持部の表面に、そのツール
保持部より剛性の高い材料から成る高剛性層を形成する
ことにより、ツール保持部の剛性を高めることができる
ため、耐びびり性がより優れたツールホルダを得ること
ができる。
保持部より剛性の高い材料から成る高剛性層を形成する
ことにより、ツール保持部の剛性を高めることができる
ため、耐びびり性がより優れたツールホルダを得ること
ができる。
【図１】この発明に係るツールホルダの第１の実施形態
を示す断面図
を示す断面図
【図２】ツールホルダモデルを示す正面図
【図３】図２に示すツールホルダモデルの減衰比試験に
使用する試験装置の一部切欠正面図
使用する試験装置の一部切欠正面図
【図４】図２に示すツールホルダモデルの剛性試験に使
用する試験装置の一部切欠正面図
用する試験装置の一部切欠正面図
【図５】ツールホルダモデルの減衰比試験の結果を示す
グラフ
グラフ
【図６】ツールホルダモデルの減衰比試験の結果を示す
グラフ
グラフ
【図７】ツールホルダモデルの減衰比におよぼす鋳込み
厚さｔc の影響を示すグラフ
厚さｔc の影響を示すグラフ
【図８】ツールホルダモデルの固有振動数ｆn におよぼ
す鋳込み厚さｔc の影響を示すグラフ
す鋳込み厚さｔc の影響を示すグラフ
【図９】（ａ）、（ｂ）はツールホルダモデルの剛性試
験の結果を示すグラフ
験の結果を示すグラフ
【図１０】ツールホルダモデルの剛性Ｋと鋳込み厚さｔ
c の影響を示すグラフ
c の影響を示すグラフ
【図１１】ツールホルダモデルの耐びびり性λと鋳込み
厚さｔc の影響を示すグラフ
厚さｔc の影響を示すグラフ
【図１２】この発明に係るツールホルダの第２の実施形
態を示す縦断正面図
態を示す縦断正面図
１ テーパシャンク部
２ フランジ部
３ ツール保持部
４ 振動吸収層
５ 高剛性層
Claims (4)
- 【請求項１】 テーパシャンク部を後端に有し、先端部
にツール保持部が設けられたツールホルダにおいて、前
記テーパシャンク部の表面に、そのテーパシャンク部よ
り減衰性の高い材料から成る振動吸収層を設けたことを
特徴とするツールホルダ。 - 【請求項２】 前記ツール保持部の表面に、そのツール
保持部より剛性の高い材料から成る高剛性層を設けた請
求項１に記載のツールホルダ。 - 【請求項３】 テーパシャンク部を後端に有し、先端部
にツール保持部が設けられたツールホルダにおいて、前
記ツール保持部の表面に、そのツール保持部より剛性の
高い材料から成る高剛性層を設けたことを特徴とするツ
ールホルダ。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のツールホルダを工作機械の主軸に取付けて、そのツー
ルホルダのツール保持部に保持されたツールにより加工
を施すようにしたツールホルダを用いる加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318063A JP2003117751A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | ツールホルダおよびそのツールホルダを用いる加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318063A JP2003117751A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | ツールホルダおよびそのツールホルダを用いる加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003117751A true JP2003117751A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=19135837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001318063A Pending JP2003117751A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | ツールホルダおよびそのツールホルダを用いる加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003117751A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006050952A1 (de) * | 2004-11-11 | 2006-05-18 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Schwingungsgedämpfter werkzeughalter |
| JP2007245328A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-09-27 | Tottori Univ | 工作機械 |
| JP2010540262A (ja) * | 2007-10-01 | 2010-12-24 | ミルコナ・アクチボラゲット | 新たな製品と、材料加工の範囲内でのその製造方法 |
-
2001
- 2001-10-16 JP JP2001318063A patent/JP2003117751A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006050952A1 (de) * | 2004-11-11 | 2006-05-18 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Schwingungsgedämpfter werkzeughalter |
| JP2007245328A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-09-27 | Tottori Univ | 工作機械 |
| JP4714878B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-06-29 | 国立大学法人鳥取大学 | 工作機械 |
| JP2010540262A (ja) * | 2007-10-01 | 2010-12-24 | ミルコナ・アクチボラゲット | 新たな製品と、材料加工の範囲内でのその製造方法 |
| US8895160B2 (en) | 2007-10-01 | 2014-11-25 | Mircona Ab | Product and method for its manufacture within material processing |
| KR101557513B1 (ko) | 2007-10-01 | 2015-10-06 | 미르코나 에이비이 | 새로운 제품 및 재료 공정 내에서 그것의 제조 방법 |
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041004 |
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| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20060824 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070410 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20070925 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |