JP2023531313A - 内径旋削用の無回転穴加工工具およびかかる穴加工工具を備える穴加工機構 - Google Patents

Abstract

細長い本体（６）を備える中ぐり棒（２）と、すくい面（３０）、逃げ面（３２）、および切れ刃（３３）を有する切削要素（５）と、中ぐり棒の能動制振のための電気制御式振動アクチュエータ（８）と、を備える、内径旋削用の無回転穴加工工具。細長い本体の長手軸（７）に対して垂直でありかつ半径方向最も外側の点（３９）において切れ刃と交わる、断面方向の平面において見ると、仮想的な直線である第１および第２の基準線Ｌ１、Ｌ２は半径方向最も外側の点において切れ刃と交わり、第１の基準線Ｌ１は切削要素の外側で逃げ面（３２）に対して６°の角度で延びており、第２の基準線Ｌ２はすくい面（３０）と逃げ面（３２）との間で第１の基準線Ｌ１に対して１０～４０°の角度で延びている。上記アクチュエータは、その作用軸（１０）が第２の基準線Ｌ２と平行に延びている状態で配置されている。【選択図】図６

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の内径旋削用の無回転穴加工工具に関する。本発明はまた、かかる穴加工工具を備える穴加工機構にも関する。

回転する金属材料工作物に対して内径旋削作業を行うために、自由端に切削要素を有する片持中ぐり棒を備える穴加工工具が使用される場合がある。内径旋削作業は、工作物の何らかの種類の穴に位置するその工作物の内面を機械加工するものであり、中ぐり棒は穴の内面の機械加工中、工作物の穴の中の深く深くへと漸進的に移動される。内径旋削作業は例えば、工作物の既存の穴を大きくする、またはかかる穴の内面を平滑にするために行われ得る。内径旋削作業中、切削要素は回転する工作物から切削力を受けるが、これには、工作物の回転軸に対して垂直に延び回転軸および切削要素と工作物との間の接点と交わる線に沿って方向付けられる、半径方向の力と、切削要素と工作物との間の接点において半径方向の力に対して垂直に工作物表面の接線方向に方向付けられる、接線方向の力と、が含まれる。これらの相互に垂直な切削力は中ぐり棒に振動を誘起することになり、そして中ぐり棒は、ノイズ、工作物の表面仕上げの損傷、工具破損、および他の望まれない影響を引き起こす場合がある。

工作物の機械加工中に中ぐり棒の外側端部にある切削要素に対する切削力によって引き起こされる中ぐり棒の振動を低減するために、様々なタイプの能動ダンピングシステムが開発されている。かかる能動ダンピングシステムは、中ぐり棒の振動を感知するための少なくとも１つの振動センサと、中ぐり棒において振動力を生成するための少なくとも１つの電気制御式振動アクチュエータと、を備えることができ、振動アクチュエータは、切削力によって中ぐり棒に誘起された振動に干渉し以ってこれを相殺することになる逆振動を中ぐり棒に導入するべく、電子制御ユニットによって１つまたは複数の振動センサからの測定信号に応じて制御される。

上述したタイプの能動ダンピングシステムが米国特許第５１７０１０３Ａ号に記載されており、同特許では振動アクチュエータが中ぐり棒内部のキャビティ内に収容されている。

発明の目的
本発明の目的は、新規な好ましい設計を有する上述したタイプの無回転穴加工工具を提供することである。

本発明によれば、上記の目的は請求項１に規定する特徴を有する無回転穴加工工具によって達成される。

本発明に係る無回転穴加工工具は内径旋削のために使用されるものであり、
金属切削機の支持構造に取り付けられるように構成されている細長い本体を備える中ぐり棒であり、細長い本体は後端部および反対側の前端部を有する、中ぐり棒と、
切削要素を具備した工具部分であり、工具部分は細長い本体の前端部に着脱可能に取り付けられているかまたはこれと一体に形成されており、切削要素はすくい面、逃げ面、およびすくい面と逃げ面とが交わる部分に形成されている切れ刃を備える、工具部分と、を備える。

本発明の穴加工工具を適切な様式で定義できるようにするために、上述した細長い本体の長手軸に対して垂直でありかつ切れ刃上の半径方向最も外側の点において切れ刃と交わる断面方向の平面において、以下の仮想的な基準線が定められる：
半径方向最も外側の点において切れ刃と交わり切削要素の外側で逃げ面に対して６°の角度で延びている、仮想的な直線である第１の基準線Ｌ１、および
半径方向最も外側の点において切れ刃と交わり、すくい面と逃げ面との間に第１の基準線Ｌ１に対して１０～４０°の角度で延びている、仮想的な直線である第２の基準線Ｌ２。好ましくは、第２の基準線Ｌ２はすくい面と逃げ面との間に第１の基準線Ｌ１に対して１０～３０°の角度で延びている。

中ぐり棒は、以下では第１のアクチュエータと呼ばれる、アクチュエータの作用軸と平行または実質的に平行に振動力を生成するように構成れている、中ぐり棒の能動制振のための電気制御式振動アクチュエータを備え、このアクチュエータは１つの単独作用軸を有する単軸アクチュエータであり、その作用軸が上述した第２の基準線Ｌ２と平行または実質的に平行に延びている状態で、細長い本体内に配置されている。

内径旋削のために使用されることになる無回転穴加工工具の切削要素の逃げ角は通常６°または６°付近であり、このことは切削要素に対する上述した接線方向の切削力が上で定義した第１の基準線Ｌ１に実質的に沿って方向付けられることを示唆しているが、一方で、上述した切削要素に対する半径方向の切削力は、この第１の基準線Ｌ１に対して実質的に垂直に方向付けられることになる。

内径旋削中に無回転穴加工工具の中ぐり棒に誘起される振動は、主に上述した切削要素に対する接線方向および半径方向の切削力によって引き起こされ、これらの力は切削要素に対して、切削要素と工作物との間の接点において、すなわち切削要素の切れ刃上の半径方向最も外側の点において作用する。切削要素に対する接線方向および半径方向の切削力Ｆ_ｔ、Ｆ_ｒは、細長い本体の長手軸に対して垂直であり、切削要素と工作物との間の接点と交わる平面内、すなわち上で定義した断面方向の平面に対応する平面内に方向付けられる。切削要素に対する半径方向および接線方向の切削力Ｆ_ｔ、Ｆ_ｒの合力Ｆ_ｒｅｓ（図７ｃを参照）は、切れ刃上の半径方向最も外側の点においてその適用点を有し、接線方向および半径方向の切削力と同じ平面内、すなわち上で定義した断面方向の平面に対応する平面内で、切削要素のすくい面と逃げ面との間に延在することになる。合力Ｆ_ｒｅｓと接線方向の切削力Ｆ_ｔとの間の角度、およびしたがって合力と第１の基準線Ｌ１との間の角度は、接線方向の切削力Ｆ_ｔの大きさと半径方向の切削力Ｆ_ｒの大きさとの間の関係によって決まる。そしてこの関係は、切削の深さａ_ｐおよび切れ刃のコーナ半径ｒ_εによって決まる。当業者によく知られている原理に基づく簡単な計算によって、内径旋削に関する通常の動作条件下での接線方向の切削力Ｆ_ｔの大きさと半径方向の切削力Ｆ_ｒの大きさとの間の関係は、合力Ｆ_ｒｅｓと接線方向の切削力Ｆ_ｔとの間の角度、およびしたがって合力と第１の基準線Ｌ１との間の角度が、１０～４０°の範囲となるようなものである、と結論付けることができる。例えば、切削の深さａ_ｐが０．５ｒ_ε≦ａ_ｐ≦ｒ_εとなるようなものである場合、接線方向の切削力Ｆ_ｔと半径方向の切削力Ｆ_ｒとの間の関係は約２：１であり、このことは、合力Ｆ_ｒｅｓと接線方向の切削力Ｆ_ｔとの間の角度、およびしたがって合力と第１の基準線Ｌ１との間の角度が、約２７°であることを示唆している。切削の深さａ_ｐが２ｒ_ε≦ａ_ｐ≦３ｒ_εとなるようなものである場合、接線方向の切削力Ｆ_ｔと半径方向の切削力Ｆ_ｒとの間の関係は約４：１であり、このことは、合力Ｆ_ｒｅｓと接線方向の切削力Ｆ_ｔとの間の角度、およびしたがって合力と第１の基準線Ｌ１との間の角度が、約１４°であることを示唆している。

第２の基準線Ｌ２の向きは切削要素に対する上述した合力の想定される向きを表すよう意図されており、このことは、第１のアクチュエータが細長い本体内に、その作用軸が切削要素に対する合力の想定される向きと実質的に平行に延びている状態で配置されており、そしてこのことによりこのアクチュエータが、切削要素に対する接線方向および半径方向の切削力の組み合わされた効果によって引き起こされる振動を効率的にダンピングすることが可能になることを示唆している。アクチュエータのこの構成を用いると、１つの単独のアクチュエータの使用によって、中ぐり棒の効率的な制振を達成することが可能になるであろう。

本発明の実施形態によれば、第１のアクチュエータは、第１のアクチュエータの中心軸が細長い本体の長手軸と整列または実質的に整列されるように、細長い本体内に配置されている。細長い本体内での第１のアクチュエータの心出しがこのことによって達成されるが、このことは第１のアクチュエータの制御において使用される計算を単純化し、以って、中ぐり棒における振動に対して正確かつ迅速な様式で応答およびダンピングを行う優れた能力を有する、ダンピングシステムの実現を可能にする。ただし、第１のアクチュエータは代替として、その中心軸を細長い本体の長手軸と整列させずに配置されてもよい。

本発明の別の実施形態によれば、第１のアクチュエータは細長い本体内でその回転位置を調整可能である、および／または、工具部分は細長い本体に対してその回転位置に調整可能である。このことによって、例えば切削の深さａ_ｐに応じてダンピング特性を最適化するための、第１のアクチュエータの切削要素に対する角度位置の調整が可能になるであろう。

本発明の別の実施形態によれば、中ぐり棒は中ぐり棒の能動制振のための第２の電気制御式振動アクチュエータを備え、第２のアクチュエータは第２のアクチュエータの作用軸と平行または実質的に平行に振動力を生成するように構成されており、第２のアクチュエータは１つの単独作用軸を有する単軸アクチュエータであり、第２のアクチュエータは細長い本体内に第１のアクチュエータと長手方向に直列に配置されている。第２のアクチュエータは、第１のアクチュエータが切削要素に作用する切削力によって中ぐり棒に誘起された振動をダンピングするのを支援することになり、以ってダンピング特性の改善を可能にする。第１および第２のアクチュエータは好ましくは、第１のアクチュエータの中心軸と第２のアクチュエータの中心軸とが互いに整列または実質的に整列されるように、細長い本体内に配置されている。

本発明の別の実施形態によれば、第１および第２のアクチュエータは、それらの作用軸の角度を互いにずらして、好ましくは互いに垂直に配置されており、第１のアクチュエータは好ましくは上記工具部分と第２のアクチュエータとの間に配置されている。このことによって、異なるアクチュエータが中ぐり棒の長手軸に対して異なる角度方向で振動の相殺に注力することになり、このことによって効率的な制振の達成が容易になる。

上述した第１および第２のアクチュエータに加えて、中ぐり棒もまた、それが所望であれば、任意の好適な様式で細長い本体内に配置される１つまたは複数の追加の振動アクチュエータを備えてもよい。

本発明の別の実施形態によれば、細長い本体は、
支持構造に取り付けられるように構成されている細長い主要部分であって、後端部および反対側の前端部を有する、細長い主要部分と、
主要部分の前端部に面する後端部および反対側の前端部を有する前側部分であって、前側部分の前端部は工具部分を担持するように配置されている、前側部分と、
主要部分の前端部と前側部分の後端部との間に配置されており、上記第１および第２のアクチュエータの少なくとも一方を収容している、少なくとも１つのダンピングモジュールと、を備える。

上述した細長い本体の前側部分は、少なくとも１つのダンピングモジュールを介して細長い本体の主要部分に接続されており、少なくとも１つのダンピングモジュールは、細長い本体のある長さ区間を構成している。したがって、主要部分、少なくとも１つのダンピングモジュール、および前側部分は、細長い本体の長手方向において見られるような、細長い本体の連続して配置された個別の長さ区間を構成している。このことによって、最初に関連付けられるダンピングモジュールのケーシング内にアクチュエータを装着すること、および次いで細長い本体の主要部分と前側部分との間にダンピングモジュールを固着することによって、振動アクチュエータを中ぐり棒の細長い本体に統合することができ、このことによって中ぐり棒の組み付けが容易になる。この場合、切削要素と工作物との間の接点に対するアクチュエータの作用方向は、必要な場合、関連付けられたダンピングモジュールの回転位置を細長い本体の前側部分に対して調整することによって調整され得る。また更に、アクチュエータを別個のダンピングモジュール内に収容することによって、ダンピングモジュールを修正することでダンピング特性を特定の要望に容易に適合させることができ、このとき中ぐり棒の他の部分を変更する必要はない。中ぐり棒におけるアクチュエータの数は、細長い本体の主要部分と前側部分との間に配置されているダンピングモジュールの数を変更することによって、特定の要望に応じて容易に変更することができる。細長い本体の主要部分と前側部分との間に配置されている分離されたダンピングモジュール内にアクチュエータを配置することによってまた、アクチュエータを細長い本体の前端部の近くに位置付けることも容易になるが、これは中ぐり棒の振動が生成される切削要素に近接しているため、アクチュエータにとって好ましい位置である。また更に、別個のダンピングモジュールの使用によって、ダンピングマスおよびアクチュエータのストロークを最大化する目的で、中ぐり棒のこの部分をアクチュエータの要件に適合させることがより容易になる。

ただし、中ぐり棒の細長い本体は代替として上述したタイプの別個のダンピングモジュールを有さなくてもよく、その場合、各アクチュエータは細長い本体内部のキャビティ内に収容される。

主要部分および／または前側部分および／または少なくとも１つのダンピングモジュールは、有利には円筒形であり、好ましくは真円円筒形である。

本発明の実施形態によれば、主要部分の外周および少なくとも１つのダンピングモジュールの外周は、互いに面一または実質的に面一である。中ぐり棒の細長い本体はこのことによって、平滑な外周表面を有して設計され得る。

本発明の別の実施形態によれば、少なくとも１つのダンピングモジュールは、好ましくは少なくとも１つのダンピングモジュールの通路を通って延在する連結ロッドによって、主要部分と前側部分との間に挟持されている。このことによって、１つまたは複数のダンピングモジュールは、細長い本体の主要部分と前側部分との間に単純かつ確実な様式で固定され得る。連結ロッドの各１つは、主要部分に固定されている第１の端部と、前側部分に固定されている反対側の第２の端部とを有し得る。

本発明の別の実施形態によれば、細長い本体は、主要部の前端部分と前側部分の後端部との間に互いに直列に配置されている、上述したタイプの少なくとも２つのダンピングモジュールを備え、第１および第２のアクチュエータはそれらダンピングモジュールのうちのそれぞれ異なる方の中に配置されている。このことによって、第１および第２のアクチュエータは中ぐり棒の細長い本体に単純な様式で統合され得る。代替として、第１および第２のアクチュエータは１つの同じダンピングモジュール内に収容されてもよい。少なくとも２つのダンピングモジュールは有利には、互いに対して当接するように配置される。ただし、何らかの種類の中間要素を代替として少なくとも２つのダンピングモジュールの間に配置してもよい。細長い本体の前側部分は好ましくは、その後端部を少なくとも２つのダンピングモジュールのうちの最も前にある１つの前端部に対して当接させて配置されている。しかしながら、何らかの種類の中間要素を代替として前側部分と最も前にあるダンピングモジュールとの間に配置してもよい。少なくとも２つのダンピングモジュールのうちの最も後ろにある１つは好ましくは、その後端部を細長い本体の主要部分の前端部に対して当接させて配置される。ただし、何らかの種類の中間要素を代替として主要部分と最も後ろにあるダンピングモジュールとの間に配置してもよい。

細長い本体の製造を容易にするために、上記少なくとも２つのダンピングモジュールは、同じ設計およびサイズのものであるのが有利である。

本発明に係る穴加工工具の更に有利な特徴が、以下に続く説明から明らかになろう。

本発明はまた、上述したタイプの中ぐり棒と、第１のアクチュエータにおける振動力の生成を制御するべくこのアクチュエータへの電流を制御するように構成されている電子制御ユニットと、を備える、穴加工機構に関する。穴加工機構は好ましくはまた、中ぐり棒の振動に関連する測定信号を生成するようにおよび測定信号を電子制御ユニットに送信するように構成されている、少なくとも１つの振動センサを備え、電子制御ユニットは、少なくとも１つの振動センサから測定信号を受信し、少なくとも１つの振動センサからの測定信号に応じて第１のアクチュエータへの電流を制御し、このことによってこれらの測定信号に応じて第１のアクチュエータにおける振動力の生成を制御するように構成されている。中ぐり棒が第２の電気制御式振動アクチュエータを備える場合、制御ユニットはまた、測定信号に応じて第２のアクチュエータにおける振動力の生成を制御するべく、第２のアクチュエータへの電流を制御するようにも構成され得る。

少なくとも１つの振動センサは好ましくは細長い本体の前端部に、または上記工具部分に装着されている。このことによって切削要素に近い位置で振動が検出されることになるが、このことによって、切削要素に作用する切削力によって誘起された振動を、効率的に相殺することが可能になる。

本発明に係る穴加工機構の更に有利な特徴が、以下に続く説明から明らかになろう。

付属の図面を参照して、例として言及される本発明の実施形態の具体的な説明を以下に記載する。

本発明の実施形態に係る無回転穴加工工具の側面図である。 図１の線ＩＩ－ＩＩに従う長手断面図である。 図１の穴加工工具の分解図である。 図１の穴加工工具の別の方向からの分解図である。 図１の穴加工工具の前端部の斜視図である。 図１の穴加工工具の正面図である。 図１の穴加工工具に含まれる切削要素の上方からの斜視図である。 図７ａの切削要素の下方からの斜視図である。 図７ａの切削要素の側面図である。 代替の切削要素の上方からの斜視図である。 図８ａの切削要素の下方からの斜視図である。 図８ａの切削要素の側面図である。 本発明の実施形態に係る穴加工機構の概略図である。 本発明の代替の実施形態に係る穴加工機構の概略図である。 本発明の別の代替の実施形態に係る穴加工機構の概略図である。 本発明の代替の実施形態に係る無回転穴加工工具の側面図である。 図１２の線ＸＩＩＩ－ＸＩＩＩに従う長手断面図である。

本発明の実施形態に係る無回転穴加工工具１が図１～図５に図示されている。穴加工工具１は、回転する金属材料工作物に対して内径旋削の形態の機械加工作業を行うために使用されるものである。穴加工工具１は中ぐり棒２を備え、これは（図９～図１１に非常に概略的に図示されている）金属切削機の支持構造３に、この支持構造３から片持ち梁の様式で突出するように固定されることになる。中ぐり棒２は、金属切削機の支持構造３に取り付けられるように構成されている細長い本体６を備える。細長い本体６は、後端部６ｂと反対側の前端部６ａとを有する。細長い本体の長手軸７は、細長い本体の後端部６ｂと前端部６ａとの間に延在する。

穴加工工具１はまた切削要素５を具備した工具部分４も備え、この工具部分４は細長い本体６によって担持され、細長い本体にその前端部６ａにおいて装着される。代替として、工具部分４は細長い本体の前端部６ａと一体に形成されてもよく、このことは工具部分４と細長い本体６とが組み合わされて共通の構成要素となることを示唆している。

中ぐり棒２は、中ぐり棒２の能動制振のための電気制御式振動アクチュエータ８を備える。このアクチュエータ８は移動可能に配置されているダンピングマス９を備え、このダンピングマスの移動によって、アクチュエータの作用軸１０と平行にまたは少なくとも実質的に平行に振動力を生成するように構成されている。アクチュエータ８は、１つの単独作用軸１０を有する単軸アクチュエータである。

アクチュエータ８は、回転する工作物の機械加工中に切削要素５に作用する切削力によって中ぐり棒２に誘起された振動を相殺するために、振動力を生成するように構成されている。アクチュエータ８によって生成された振動力はまた、切削要素５によって工作物から切削されたより大きい金属チップを細片へと破砕するべく、切削要素５を間欠的に振動させるために使用されてもよい。

アクチュエータ８は電磁タイプのものであってもよく、その場合振動力は電磁的に生成される。ただし、任意の他の好適なタイプの振動アクチュエータも使用され得る。

工具部分４に固定されている切削要素５は、図７ａ～図７ｃに図示されているような正の切削要素であっても、または図８ａ～図８ｃに図示されているような負の切削要素であってもよい。切削要素５は、上側すくい面３０と、すくい面３０と平行または実質的に平行に延在する底面３１と、すくい面３０と底面３１との間に延在する周縁逃げ面３２と、を備える。切れ刃３３は、すくい面３０と逃げ面３２とが交わる部分に形成されている。図示されている例では、切れ刃３３はすくい面３０の全周にその周縁に沿って延在する。正の切削要素５である場合、図７ｃに図示されているように、逃げ面３２はすくい面３０に対して鋭角φを成して延在する。負の切削要素５である場合、図８ｃに図示されているように、逃げ面３２はすくい面３０に対して直角に延在する。

すくい面３０と底面３１との間に切削要素５を横切って穴３４が延在する。切削要素５は工具部分４に取り外し可能に装着されるように構成されており、このとき切削要素５の底面３１は、工具部分４に切削要素のために設けられた座部上の支持表面３５（図６を参照）に当接保持される。切削要素５はねじ（図５を参照）の形態の固止要素３６によって工具部分４の上記座部に固定されており、このねじは切削要素５の穴３４を通って延在し、座部上の支持表面３５のねじ穴の中に係合される。

図示されている例では、切削要素５は、切削要素の両側に互いに対置されて位置付けられた２つの切削コーナ３７を備える。切削要素５は、切削コーナ３７の一方が細長い本体６の長手軸７から離れる方へと外向きに面した状態で工具部分４に固定されることになり、切削要素５はこの外向きに面した切削コーナ３７を介して回転する工作物と接触することが意図されている。回転する工作物の内径旋削中、穴加工工具１は通常、図７ｃおよび図８ｃに図示されているように、工作物に対して、上述した切削要素５に対する接線方向の力Ｆ_ｔが逃げ面３２に対して約６°の角度θで方向付けられることになるように位置付けられる。

仮想的な直線である第１および第２の基準線Ｌ１、Ｌ２（図６を参照）が、細長い本体６の長手軸７に対して垂直でありかつ半径方向最も外側の点３９において切れ刃３３と交わる、断面方向の平面内に定められる。第１の基準線Ｌ１は、半径方向最も外側の点３９において切れ刃３３と交わり、この断面方向の平面内に、切削要素５の外側で逃げ面３２に対して６°の角度βで延びる、すなわちこの角度βは切削要素５の外側で測定される。したがって、６°の逃げ角を有する図７ａ～図７ｃに図示されているタイプの正の切削要素５が工具部分４に固定される場合、第１の基準線Ｌ１は、図６に図示されているように、切削要素のすくい面３０に対して垂直に延び得る。

第２の基準線Ｌ２は、半径方向最も外側の点３９において切れ刃３３と交わり、すくい面３０と逃げ面３２との間に第１の基準線Ｌ１に対して１０～４０°の範囲の角度αで延びている。

アクチュエータ８は細長い本体６内に、その作用軸１０が第２の基準線Ｌ２と平行または少なくとも実質的に平行に延びるような位置で配置されている。したがって、上述した断面方向の平面において見ると、アクチュエータ８の作用軸１０は、第１の基準線Ｌ１に対して１０～４０°の角度を形成している。

アクチュエータ８は好ましくは、アクチュエータの中心軸１１が細長い本体の長手軸７と整列または実質的に整列されるように、細長い本体６内に配置されている。

アクチュエータ８の作用軸１０は、その中心軸１１に対して垂直に延びている。また更に、アクチュエータ８の作用軸１０は、細長い本体６の長手軸７に対して垂直な断面方向の平面内に延びている。

図１～図５に図示した実施形態では、中ぐり棒２の細長い本体６は個別の部分１２、１３、１４から構成されており、これらは互いに接続され共に細長い本体６を形成しており、これらの部分１２、１３、１４は細長い本体６の個別の長さ区間、すなわち個別のセグメントを構成している。したがって、これらの部分１２、１３、１４は、中ぐり棒の細長い本体６の、その長手方向において見た場合の連続した区間を構成している。この場合、細長い本体６は、金属切削機の支持構造３に取り付けられるように構成されている細長い主要部分１２を備える。この主要部分１２は、後端部１２ｂと反対側の前端部１２ａとを有する。主要部分１２は好ましくは管状であり、上記支持構造３にその後端部１２ｂにおいて取り付けられることになる。図示されている実施形態では、主要部分１２は円筒形であり、円形の断面形状を有する。ただし、主要部分１２はまた、任意の他の好適な断面形状、例えば楕円形または多角形の断面形状なども有し得る。

図１～図５に図示されている細長い本体６は、前側部分１３を更に備える。この前側部分１３は、主要部分１２の前端部１２ａに面する後端部１３ｂと、反対側の前端部１３ａと、を有する。前側部分の前端部１３ａは、上述した工具部分４を担持するように配置されている。したがって、この工具部分４は、細長い本体の前側部分１３にその前端部１３ａにおいて取り付けられる。代替として、工具部分４は前側部分１３と一体に形成されてもよく、このことは工具部分４と前側部分１３とが組み合わされて共通の構成要素となることを示唆している。図示されている実施形態では、前側部分１３は円筒形であり、円形の断面形状を有する。ただし、前側部分１３はまた、任意の他の好適な断面形状、例えば楕円形または多角形の断面形状なども有し得る。

図１～図５に図示されている細長い本体６はまた、主要部分１２の前端部１２ａと前側部分１３の後端部１３ｂとの間に配置されているダンピングモジュール１４も備え、このダンピングモジュール１４は、主要部分１２に面する後端部１４ｂと、前側部分１３に面する反対側の前端部１４ａとを有する。前側部分１３はダンピングモジュール１４を介して主要部分１２に接続されている。図示されている実施形態では、ダンピングモジュール１４は円筒形であり、円形の断面形状を有する。ただし、ダンピングモジュール１４はまた、任意の他の好適な断面形状、例えば楕円形または多角形の断面形状なども有し得る。

ダンピングモジュール１４にはアクチュエータ８が収容されており、アクチュエータ８はダンピングモジュールのハウジング１５内に配置されており、アクチュエータ８のダンピングマス９はこのハウジング１５に対して移動可能である。図示されている実施形態では、ダンピングマス９は、ダンピングマス９の両側に配置されている戻しばね１６の作用に抗して、ダンピングモジュール１４のハウジング１５に対して移動可能である。

図１、図２、および図５に図示されているように、主要部分１２の外周１８およびダンピングモジュール１４の外周１９は有利には、互いに面一または実質的に面一である。また更に、前側部分１３の外周２０は有利には、ダンピングモジュール１４の外周１９と面一または実質的に面一である。

中ぐり棒２の保守および修理を容易にするために、主要部分１２、ダンピングモジュール１４、および前側部分１３は好ましくは、互いに着脱可能に装着されている。図示されている実施形態では、ダンピングモジュール１４は、連結ロッド２２によって主要部分１２と前側部分１３との間に挟持される。各連結ロッド２２は、主要部分１２に固定されている第１の端部２２ａと、前側部分１３に固定されている反対側の第２の端部２２ｂとを有する。また更に、各連結ロッド２２は、ダンピングモジュール１４の通路２３を通って延在する。細長い本体６の異なる部分１２、１３、１４は代替として、任意の他の好適な様式で互いに装着されてもよい。

図示されている実施形態では、ダンピングモジュール１４内のアクチュエータ８にはダンピングモジュールの両側にある２つの開口部を通してアクセス可能であり、各開口部は着脱可能に装着されているカバー２４によって覆われており、このカバー２４はダンピングモジュールの外周１９の一部を形成し、関連付けられた開口部内にねじの形態の固止要素２５によって固着される。上述した連結ロッド２２のうちのいくつかのための通路２３が、カバー２４に設けられてもよい。

図示されている実施形態では、細長い本体６の主要部分１２を通って軸方向に延在する第１の送給パイプ２６と、細長い本体の主要部分１２と前側部分１３との間で連結ロッド２２と平行に延在する少なくとも１つの第２の送給パイプ２７とを通して、工具部分４に冷却流体が供給される。図示した例では、中ぐり棒２は、２つのかかる第２の送給パイプ２７を具備している。第１の送給パイプ２６は、主要部分１２にその前端部１２ａにおいて固定されている第１の端部片２８ａと、主要部分１２にその後端部１２ｂにおいて固定されている第２の端部片２８ｂとによって、細長い本体の主要部分１２に固定されている。第２の送給パイプ２７の各１つは、第１の端部片２８ａの内部チャネルを介して第１の送給パイプ２６に接続されている。また更に、第２の送給パイプ２７の各１つは、ダンピングモジュール１４の相互に整列された通路２９を通って延在するように配置され得る。

切削要素５に対するアクチュエータ８の作用軸１０の角度位置の調整を可能にするために、細長い本体６の前側部分１３はダンピングモジュール１４に対してその回転位置を調整可能であってもよく、このことは、前側部分１３がダンピングモジュール１４に、ダンピングモジュールに対する選択可能な様々な回転位置で取り付け可能であることを示唆している。ダンピングモジュール１４に対して前側部分１３の回転をこのように調整可能であることの代替として、またはこのことと組み合わせて、切削要素５を具備した工具部分４は、細長い本体の前側部分１３に対するその回転位置を調整可能であってもよく、このことは、工具部分４を前側部分１３に、前側部分に対する選択可能な様々な回転位置において取り付け可能であることを示唆している。ダンピングモジュール１４はまた、そのアクチュエータ８がその回転位置をダンピングモジュールのケーシングに対して調整可能となり得るように配置されてもよい。アクチュエータ８の回転位置、すなわち切削要素５に対するその角度位置は、無段調整または段階的調整が可能である。アクチュエータの最適な回転位置は事前に、すなわち工作物の機械加工工程が開始される前に、切削データおよび／または工作物材料の特性および／または切削条件に基づいて計算されてもよい。最適なアクチュエータの回転位置とは、アクチュエータの作用軸が合力Ｆ_ｒｅｓと平行に方向付けられている回転位置を意味する。ただし、機械加工工程中、アクチュエータの回転位置はまた、例えば、モータの角度位置を制御および調整しこのことによりアクチュエータの回転位置をその最適な回転位置へと調整するべくモータへの電流を制御するように構成された電子制御ユニットによって制御される、好ましくは穴加工工具内に配置されている／含まれている、好適な種類のモータを用いて、能動的かつ連続的に制御および調整されてもよい。モータへの電流を制御するように構成される電子制御ユニットは、同じ電子制御ユニット４１であっても別個のものであってもよい。

上記したタイプの中ぐり棒２を備える穴加工機構４０の異なる実施形態が、図９～図１１に非常に概略的に図示されている。穴加工機構４０は、細長い本体６内のアクチュエータ８における振動力の生成を制御するべくこのアクチュエータへの電流の供給を制御するように構成されている、電子制御ユニット４１を更に備える。電流は電源からアクチュエータ８に供給されるが、この電源は、図９に図示されているような外部電源４２であっても、あるいは、図１１に図示されているように細長い本体６に、または図１０に図示されているように支持構造３もしくは金属切削機の任意の他の部分に装着されている、電力供給ユニット４２’であってもよい。電力供給ユニット４２’は、例えば電気エネルギーを貯蔵するためのバッテリの形態の、少なくとも１つのエネルギー貯蔵部材を備える。電子制御ユニット４１は、図１０および図１１に図示されているように細長い本体６の前側部分１３に装着されてもよく、または細長い本体の任意の他の部分に装着されてもよい。更なる代替として、電子制御ユニット４１は図９に図示されているように、金属切削機の支持構造３または任意の他の部分に装着されてもよい。

穴加工機構４０は、中ぐり棒２の振動に関連する測定信号を生成するように、およびワイヤレス接続またはケーブル接続を介して電子制御ユニット４１に測定信号を送信するように構成されている、例えば加速度計の形態の、少なくとも１つの振動センサ４３を更に備える。上記少なくとも１つの振動センサ４３は好ましくは、細長い本体６の前側部分１３にまたは工具部分４に装着されるが、代替として細長い本体６の任意の他の好適な部分に装着されてもよい。

電子制御ユニット４１は少なくとも１つの振動センサ４３から測定信号を受信するように、および、これらの測定信号に応じてアクチュエータ８への電流の供給を制御し、このことによってこれらの測定信号に応じてアクチュエータ８における振動力の生成を制御し、以って工作物の機械加工中に切削要素５に作用する切削力Ｆ_ｒ、Ｆ_ｔによって中ぐり棒２に誘起された振動を相殺するように、構成されている。

図１～図５に図示した実施形態では、中ぐり棒２はただ１つの振動アクチュエータ８を備える。ただし中ぐり棒２は代替として、中ぐり棒の能動制振のための１つまたは複数の追加の電気制御式振動アクチュエータを備えてもよい。

図１２および図１３に図示した実施形態では、中ぐり棒２は、中ぐり棒２の能動制振のための、第１および第２の電気制御式振動アクチュエータ８ａ、８ｂを備える。第１の振動アクチュエータ８ａは図１～図５を参照して上記したアクチュエータ８と同じ設計を有し、このアクチュエータ８と同じ様式で細長い本体６内に配置されている。したがって、第１のアクチュエータ８ａは１つの単独作用軸１０ａを有する単軸アクチュエータであり、その作用軸１０ａが上述した第２の基準線Ｌ２と平行にまたは少なくとも実質的に平行に延びている状態で、細長い本体６内に配置されている。第２のアクチュエータ８ｂは同様に１つの単独作用軸１０ｂを有する単軸アクチュエータであり、第１のアクチュエータ８ａと同じタイプのアクチュエータであってもよい。第２のアクチュエータ８ｂは、細長い本体６内に第１のアクチュエータ８ａと長手方向に連続して配置されている。したがって、第１および第２のアクチュエータ８ａ、８ｂは細長い本体６の長手方向において連続して配置されており、好ましくは、第１のアクチュエータ８ａの中心軸１１ａと第２のアクチュエータ８ｂの中心軸１１ｂとが、互いに整列または実質的に整列される。

第１および第２のアクチュエータ８ａ、８ｂは、それらの作用軸１０ａ、１０ｂの角度を互いにずらして、好ましくは互いに垂直に配置されている。図１２および図１３に図示されている例では、第２のアクチュエータ８ｂは、工具部分４と第１のアクチュエータ８ａとの間に配置されている。ただし、第１および第２のアクチュエータ８ａ、８ｂは有利には反対の順序で配置される、すなわち、第１のアクチュエータ８ａが工具部分４と第２のアクチュエータ８ｂとの間に配置される。

図１２および図１３に図示した実施形態では、細長い本体６は、図１～図５を参照して上記したタイプの主要部分１２および前側部分１３を備える。図１２および図１３に図示されている細長い本体６は、図１～図５を参照して上記したタイプの２つのダンピングモジュール１４を更に備え、これらのダンピングモジュール１４は、主要部分１２の前端部１２ａと前側部分１３の後端部１３ｂとの間に互いに直列に配置されている。この場合、第１および第２のアクチュエータ８ａ、８ｂは、異なるダンピングモジュール１４内に配置されている。ただし、第１および第２のアクチュエータ８ａ、８ｂは代替として、１つの同じダンピングモジュール１４内に配置されてもよい。

図１２および図１３に図示した実施形態では、ダンピングモジュール１４は互いに対して直接当接し、ダンピングモジュールのうちの最も前にあるものの後端部１４ｂは、他方のダンピングモジュール、すなわち最も後ろにあるダンピングモジュールの前端部１４ａに対して当接する。図１２および図１３に図示されているように、前側部分１３は、その後端部１３ｂを最も前にあるダンピングモジュールの前端部１４ａに対して直接当接させて配置されてもよく、最も後ろにあるダンピングモジュールは、その後端部１４ｂを主要部分１２の前端部１２ａに対して直接当接させて配置されてもよい。

細長い本体６が３つ以上の振動アクチュエータを具備している場合、細長い本体は、３つ以上のダンピングモジュール１４を備え得る。ダンピングモジュール１４の数が２つ以上である場合、それらは、それらのそれぞれの回転位置が互いに対して調整可能となり得るように配置され得る。

本発明は当然ながら上記した実施形態にいかなる意味においても制限されない。そうではなく、付属の特許請求の範囲に規定されているような本発明の基本的な発想から逸脱することなく、それら実施形態の修正が様々に可能であることが、当業者には明らかであろう。

Claims (15)

1. 金属切削機の支持構造に取り付けられるように構成されている細長い本体（６）を備える中ぐり棒（２）であり、前記細長い本体（６）は後端部（６ｂ）および反対側の前端部（６ａ）を有する、中ぐり棒（２）と、
   切削要素（５）を具備した工具部分（４）であり、前記工具部分（４）は前記細長い本体（６）の前記前端部（６ａ）に着脱可能に取り付けられているかまたはこれと一体に形成されており、前記切削要素（５）はすくい面（３０）、逃げ面（３２）、および前記すくい面と前記逃げ面とが交わる部分に形成されている切れ刃（３３）を備え、前記細長い本体（６）の長手軸（７）に対して垂直でありかつ半径方向最も外側の点（３９）において前記切れ刃（３３）と交わる、断面方向の平面において見ると、
   仮想的な直線である第１の基準線Ｌ１は、前記半径方向最も外側の点（３９）において前記切れ刃（３３）と交わり、前記切削要素（５）の外側で前記逃げ面（３２）に対して６°の角度（β）で延びており、
   仮想的な直線である第２の基準線Ｌ２は、前記半径方向最も外側の点（３９）において前記切れ刃（３３）と交わり、前記すくい面（３０）と前記逃げ面（３２）との間に前記第１の基準線Ｌ１に対して１０～４０°の角度（α）で延びている、工具部分（４）と、
   を備える、内径旋削用の無回転穴加工工具であって、
   前記中ぐり棒（２）は前記中ぐり棒（２）の能動制振のための第１の電気制御式振動アクチュエータ（８、８ａ）を備え、前記第１のアクチュエータ（８、８ａ）は前記第１のアクチュエータの作用軸（１０、１０ａ）と平行または実質的に平行に振動力を生成するように構成されており、前記第１のアクチュエータ（８、８ａ）は１つの単独作用軸（１０、１０ａ）を有する単軸アクチュエータであることと、
   前記第１のアクチュエータ（８、８ａ）はその作用軸（１０、１０ａ）が前記第２の基準線Ｌ２と平行または実質的に平行に延びている状態で前記細長い本体（６）内に配置されていることと、
   を特徴とする、内径旋削用の無回転穴加工工具。
2. 前記第１のアクチュエータ（８、８ａ）は、前記第１のアクチュエータの中心軸（１１、１１ａ）が前記細長い本体の前記長手軸（７）と整列または実質的に整列されるように、前記細長い本体（６）内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の無回転穴加工工具。
3. 前記第１のアクチュエータ（８、８ａ）は前記細長い本体（６）内でその回転位置で調整可能であることを、および／または、前記工具部分（４）は前記細長い本体（６）に対してその回転位置で調整可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の無回転穴加工工具。
4. 前記中ぐり棒（２）は前記中ぐり棒（２）の能動制振のための第２の電気制御式振動アクチュエータ（８ｂ）を備え、前記第２のアクチュエータ（８ｂ）は前記第２のアクチュエータの作用軸（１０ｂ）と平行または実質的に平行に振動力を生成するように構成されており、前記第２のアクチュエータ（８ｂ）は１つの単独作用軸（１０ｂ）を有する単軸アクチュエータであり、前記第２のアクチュエータ（８ｂ）は前記細長い本体（６）内に前記第１のアクチュエータ（８ａ）と長手方向に直列に配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の無回転穴加工工具。
5. 前記第１および第２のアクチュエータ（８ａ、８ｂ）がそれらの作用軸（１０ａ、１０ｂ）の角度を互いにずらして配置されており、前記第１のアクチュエータ（８ａ）は好ましくは前記工具部分（４）と前記第２のアクチュエータ（８ｂ）との間に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の無回転穴加工工具。
6. 前記第１および第２のアクチュエータ（８ａ、８ｂ）はそれらの作用軸（１０ａ、１０ｂ）を互いに対して垂直にして配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の無回転穴加工工具。
7. 前記第１および第２のアクチュエータ（８ａ、８ｂ）は、前記第１のアクチュエータの中心軸（１１ａ）と前記第２のアクチュエータの中心軸（１１ｂ）とが互いに整列または実質的に整列されるように前記細長い本体（６）内に配置されていることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の無回転穴加工工具。
8. 前記細長い本体（６）は、
   前記支持構造に取り付けられるように構成されている細長い主要部分（１２）であって、後端部（１２ｂ）および反対側の前端部（１２ａ）を有する、細長い主要部分（１２）、
   前記主要部分（１２）の前記前端部（１２ａ）に面する後端部（１３ｂ）および反対側の前端部（１３ａ）を有する、前側部分（１３）であって、前記前側部分（１３）の前記前端部（１３ａ）は前記工具部分（４）を担持するように配置されている、前側部分（１３）、ならびに
   前記主要部分（１２）の前記前端部（１２ａ）と前記前側部分（１３）の前記後端部（１３ｂ）との間に配置されており、前記第１のアクチュエータ（８、８ａ）および／または前記第２のアクチュエータ（８ｂ）を収容している、少なくとも１つのダンピングモジュール（１４）、を備えることと、
   前記細長い本体（６）の前記前側部分（１３）は、その前記主要部分（１２）に前記少なくとも１つのダンピングモジュール（１４）を介して接続されており、前記少なくとも１つのダンピングモジュール（１４）は前記細長い本体（６）のある長さ区間を構成していることと、
   を特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の無回転穴加工工具。
9. 前記主要部分（１２）および／または前記前側部分（１３）および／または前記少なくとも１つのダンピングモジュール（１４）は円筒形であり、好ましくは真円円筒形であることを特徴とする、請求項８に記載の無回転穴加工工具。
10. 前記主要部分（１２）の外周（１８）および前記少なくとも１つのダンピングモジュール（１４）の外周（１９）は、互いに面一または実質的に面一であることを特徴とする、請求項８または９に記載の無回転穴加工工具。
11. 前記少なくとも１つのダンピングモジュール（１４）は、好ましくは前記少なくとも１つのダンピングモジュール（１４）の通路（２３）を通って延在する連結ロッド（２２）によって、前記主要部分（１２）と前記前側部分（１３）との間に挟持されていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の無回転穴加工工具。
12. 前記第１および第２のアクチュエータ（８ａ、８ｂ）が同じダンピングモジュール（１４）内に収容されていることを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載の無回転穴加工工具。
13. 前記細長い本体（６）は、前記主要部分（１２）の前記前端部（１２ａ）と前記前側部分（１３）の前記後端部（１３ｂ）との間に互いに直列に配置されている、少なくとも２つの前記ダンピングモジュール（１４）を備え、前記第１および第２のアクチュエータ（８ａ、８ｂ）は前記ダンピングモジュール（１４）のうちのそれぞれ異なる方の中に配置されていることを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載の無回転穴加工工具。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の無回転穴加工工具（１）と、
    前記第１のアクチュエータにおける前記振動力の生成を制御するために前記第１のアクチュエータ（８、８ａ）への電流を制御するように構成されている、電子制御ユニット（４１）と、
    を備えることを特徴とする、内径旋削用の穴加工機構。
15. 前記穴加工機構（４０）は、前記中ぐり棒（２）の前記振動に関連する測定信号を生成するようにおよび前記測定信号を前記電子制御ユニット（４１）に送信するように構成されている、少なくとも１つの振動センサ（４３）を備えることと、
    前記電子制御ユニット（４１）は前記少なくとも１つの振動センサ（４３）から前記測定信号を受信するように構成されており、前記電子制御ユニット（４１）は、前記少なくとも１つの振動センサ（４３）からの前記測定信号に応じて前記第１のアクチュエータ（８、８ａ）への前記電流を制御し、このことによって前記測定信号に応じて前記第１のアクチュエータ（８、８ａ）における前記振動力の生成を制御するように構成されていることと、
    を特徴とする、請求項１４に記載の穴加工機構。

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