JP2003175436A - 工具ホルダ - Google Patents

工具ホルダ

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 制振材料などの特殊な材料を使用せずに、通
常の工具ホルダの形でありながら高い振動減衰性を付加
し、切削時の振動を効率良く減衰させる。 【解決手段】 主軸の先端部に着脱自在なシャンク部７
と切削工具６を保持する機構とを有するアーバ部２から
なる工具ホルダにおいて、前記アーバ部２の内部に空洞
部１２を形成し、所定の振動減衰特性が得られるような
充填率で振動減衰材料を前記空洞部１２に封入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸に
切削工具を取り付けるための工具ホルダに関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械では、切削工具で工作物を切削
するときに、切削抵抗等を不断に受けるので、振動が不
可避的に発生する。切削工具で発生する振動は、工作機
械での加工精度に大きな影響を及ぼすため、従来から様
々な対策が講じられている。
【０００３】一般には、切削工具や工具ホルダ自体の材
質に振動減衰性の大きいものを使用し、切削時の振動を
抑制することや、溶接や焼き嵌め等により工具ホルダに
制振材料を一体的に設け、この制振材料で振動を抑制す
ることが行われている。
【０００４】工具ホルダ自体の振動減衰性を高めること
以外に、主軸ユニットに制振機構を組み込むことは、周
知技術であり、例えば、特開平５−２７７８０６号に開
示されているように、主軸ユニットと主軸頭ハウジング
の間に弾性体と粘性流体とを充填し、弾性体の弾性変形
と流体の粘性抵抗により振動を減衰させる減衰機構はそ
の一例である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、工具や工具ホルダの材料自体の振動減衰性に依
存するのでは、十分な減衰作用を期待できず、とりわ
け、仕上げ加工での仕上げ面に振動が転写し、仕上げ面
の加工精度を低下させる。また、制振材料を設けるもの
では、一般に制振材料は高価であり、製造コストの上で
問題がある。さらには、工具ホルダのテーパシャンクが
接触する主軸のテーパ孔の内周面に生じるフレッチング
の防止に有効な減衰作用を得られないと問題があった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、制振材料などの特殊な材料を使
用せずに、通常の工具ホルダの形でありながら高い振動
減衰性を有し、切削時の振動を効率良く減衰させ、加工
精度の向上に有効な工具ホルダを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明は、主軸の先端部に着脱自在
なシャンク部と切削工具を保持する機構とを有するアー
バ部からなる工具ホルダにおいて、前記アーバ部の内部
に空洞部を形成し、所定の振動減衰特性が得られるよう
な充填率で振動減衰材料を前記空洞部に封入したことを
特徴とするものである。
【０００８】この請求項１の発明によれば、切削加工中
に生じる振動により空洞部に封入された砂の粒子同士が
衝突し合ったり、空洞部の壁に衝突するなどして、振動
エネルギーが熱エネルギーに変換されるので、振動を次
第に減衰させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明による工具ホルダの
一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明す
る。
【００１０】図１は、本実施の形態による工具ホルダを
示す。参照符号２は工具ホルダの本体を構成するアーバ
部である。このアーバ部２の先端部には、工具取付部４
が設けられており、切削工具６は工具取付部４に挿着さ
れて図示しないボルトを用いて固定される。
【００１１】アーバ部２は、シャンク部７とフランジ部
８を有しており、シャンク部７の端部には、プルスタッ
ド９が取り付けられている。シャンク部７を主軸端部に
開口するテーパ孔に挿入し、プルスタッド９を主軸に組
み込まれているドローバーと連結したコレットによって
把持して引っ張ることにより、アーバ部２を主軸に固定
することができる。
【００１２】アーバ部２のフランジ部８の端面には、図
２に示すように、リング状の溝が形成されており、この
リング状の溝を蓋１０で密封することにより振動減衰材
料が封入される空洞部１２が形成されている。この空洞
部１２は、きるだけ切削工具６に近い位置に配置した方
が好ましい。
【００１３】この実施形態では、振動減衰材料は、砂を
粘性のある油等の流体に混合したものが用いられてい
る。砂はそれぞれの砂粒子が接触し合うような高密度で
混合されている。
【００１４】なお、振動減衰材料としては、砂のみを稠
密に充填するようにしてもよい。また、砂以外には、ガ
ラス粒子、セラミック粒子、金属粒子等を用いることが
できる。また、粒子の粒度は、なるべく均一でなく、粒
径や形状にばらつきがあるほうが好ましい。
【００１５】本実施の形態による工具ホルダは、以上の
ように構成されるものであり、次に、その作用並びに効
果について説明する。
【００１６】切削加工時には、主軸が回転しながら送ら
れると、工具ホルダに取り付けられた切削工具６が工作
物を切削していく。切削の過程では、切削抵抗等により
振動が発生し、その振動は切削工具６からアーバ部２に
伝達しアーバ部２を振動させる。この振動により空洞部
１２に封入された砂の粒子は運動を始めて粒子同士衝突
し合ったり、空洞部１２の壁に衝突し、これにより振動
エネルギーが熱エネルギーに変換されて、振動は次第に
減衰していく。したがって、仕上げ加工では、仕上げ面
に振動が転写するのを防止できる。粒子運動を熱エネル
ギーに変えるため、従来のような特殊な制振材料を使用
するのに較べてより大きな減衰作用を得ることが可能で
ある。また、充填率や粒子の粒径などを調整することに
より、シャンク部７の外周面に生じるフレッチング摩耗
の防止に有効な減衰特性とすることも可能である。
【００１７】このようにして、アーバ部２内部の空洞部
１２に砂等の粒子を密封することにより、工具ホルダそ
れ自体に通常の工具ホルダにはない減衰性を付加し切削
加工時の振動を減衰することができる。
【００１８】なお、アーバ部２内部の空洞部１２には、
粒子を入れずに粘性流体を流動可能な充填率で密封する
ようにしてもよい。この場合は、流体の移動に伴う流体
の専断によって振動エネルギーが熱エネルギーに変わ
り、振動を減衰させることができる。また、工具ホルダ
全体では、重心が軸中心からわずかに外れるアンバラン
スがあるが、空洞部１２の流体は、加工中の工具ホルダ
の回転に伴い自動的にアンバランスを修正する作用を及
ぼす。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、主軸の先端部に着脱自在なシャンク部と切削
工具を保持する機構とを有するアーバ部からなる工具ホ
ルダにおいて、前記アーバ部の内部に空洞部を形成し、
所定の振動減衰特性が得られるような充填率で振動減衰
材料を前記空洞部に封入したので、制振材料などの特殊
な材料を使用せずに、通常の工具ホルダの形でありなが
ら高い振動減衰性を有し、切削時の振動を効率良く減衰
させ、加工精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による工具ホルダを示す一
部断面側面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ端面図。
【符号の説明】
２ アーバ部 ４ 工具取付部 ６ 切削工具 ７ シャンク部 ８ フランジ部 ９ プルスタッド １０ 蓋 １２ 空洞部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野目 裕 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 (72)発明者 加 藤 孝 一 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】主軸の先端部に着脱自在なシャンク部と切
    削工具を保持する機構とを有するアーバ部からなる工具
    ホルダにおいて、前記アーバ部の内部に空洞部を形成
    し、所定の振動減衰特性が得られるような充填率で振動
    減衰材料を前記空洞部に封入したことを特徴とする工具
    ホルダ。
  2. 【請求項２】前記振動減衰材料は、硬質材料の粒子また
    は粒子と液体の混合物からなることを特徴とする請求項
    １に記載の工具ホルダ。
  3. 【請求項３】前記振動減衰材料は、流動可能な充填率で
    封入された粘性流体からなることを特徴とする請求項１
    に記載の工具ホルダ。
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