JP6544420B2

JP6544420B2 - 加工工具

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Publication number: JP6544420B2
Application number: JP2017241024A
Authority: JP
Inventors: 信博宮▲崎▼; 一穂谷村; 義浩網井
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-07-17
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: JP2019107715A

Description

ここに開示する技術は、加工機の主軸に取り付けられ該主軸の回転によって回転するとともに、加工時に発生する振動を抑制する動吸振器が内蔵された加工工具に関する技術分野に属する。

従来より、マシニングセンタ等の加工機の主軸に着脱可能に取り付けられ、主軸により刃具を回転させてワークの加工を行う加工工具が知られている。このような加工工具でワークを加工する際には、該加工に伴い加工工具が振動して加工精度が低下してしまうことがある。そこで、加工工具に、加工時に発生する振動を抑制するための動吸振器を内蔵させたものがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、加工機の主軸に着脱自在に取り付けられ、先端に上記刃先部が設けられた長尺状の工具本体を備え、該工具本体には、該工具本体の長手方向に延びる中空部と、該工具本体の先端に開口しかつ該工具本体の基端側に延びて上記中空部と連通する連通孔と、が形成され、工具本体に内蔵された動吸振器は、中空部に収容された該中空部よりも細い棒状の振動体と、中空部に収容され、振動体を取り囲む筒状の減衰ゴムと、連通孔に螺合するとともに、一部が中空部に突出して振動体の一端を支持する振動体よりも弾性率の高い柱状の支持体と、連通孔の開口から挿入され、支持体に係合して支持体の軸周りの回転を規制する規制部材と、を有する加工工具が開示されている。

特許第６０７９６８２号公報

ところで、加工機による加工は、加工条件が異なれば、加工時に発生する加工工具の振動の周波数等も異なる。

特許文献１に記載の加工工具では、振動体を取り囲む筒状の減衰ゴムの弾性を利用して加工工具の振動を抑制している。このため、加工工具の振動を適切に抑制するには、加工条件に対応した弾性を有する複数種類の減衰ゴムを用意し、加工条件に合わせて最適な減衰ゴムに逐一変更する必要がある。このことは、加工効率の悪化を招くおそれがある。また、減衰ゴムは、経年劣化により弾性が変化しやすく、加工工具の振動を適切に抑制することができなくなる可能性がある。

また、加工工具の刃先部が経年劣化すると、同一の加工条件であったとしても、加工時に発生する振動の周波数等が変わることがある。特許文献１に記載の加工工具では、このような場合にも、減衰ゴムの変更が必要になる。

よって、加工工具において、加工時に発生する振動を適切に抑制するという観点からは改良の余地がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工条件に応じて動吸振器の振動抑制の調整を容易に行うことができるようにして、加工時に発生する加工工具の振動を適切に抑制することにある。

上記課題を解決するために、ここに開示する技術では、加工機の主軸に取り付けられ該主軸の回転によって回転するとともに、加工時に発生する振動を抑制する動吸振器が内蔵された加工工具を対象として、上記主軸に着脱自在に取り付けられる長尺状の工具本体と、上記工具本体の先端に設けられ、上記主軸の回転によって回転する刃先部とを備え、上記工具本体には該工具本体の長手方向に延びる中空部が形成され、上記動吸振器は、上記刃先部の基端部と連結されかつ上記中空部に収容されかつ磁性を有する棒状の振動体と、上記振動体に振動減衰力を与える磁石部材とを有し、上記磁石部材は、上記振動体に対する振動減衰力を調整可能に構成されている、ものとした。

この構成によると、加工時には、刃先部と連結された振動体が振動する。一方で、振動体は磁性を有しているため、該振動体には磁石部材からの磁気吸引力が作用する。この磁気吸引力が振動体に対する振動減衰力として作用する。つまり、動吸振器のバネマスモデルにおいて、振動体が質点及びバネに相当し、磁石部材がダンパに相当する。この結果、加工工具の振動を減衰させることができる。

磁石部材は振動体に対する振動減衰力を調整可能に構成されているため、加工条件に応じて動吸振器の振動抑制の調整を容易に行うことができる。

ここで、磁石部材により生じる振動体に対する振動減衰力（上述の磁気吸引力）は、該磁石部材から放出されかつ対象物（例えば、振動体）を通過する磁束の密度（つまり、磁束密度）に比例する。磁束密度の大きさは、磁石部材の磁荷の大きさに比例しかつ磁石部材からの距離に反比例する。このため、例えば、後述するように振動体と磁石部材との間の相対距離を調整すれば振動体に対する振動減衰力を調整することができる。また、例えば、磁石部材を電磁石で構成する場合には、磁石部材に流す電流を調整すれば、磁荷が調整されて、磁束密度を調整することができるため、振動体に対する振動減衰力を調整することができる。さらに、例えば、磁石部材と対象物との間に、磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材を設けて、該磁束遮蔽部材によって、磁石部材から放出されかつ対象物を通過する磁束の密度を調整することでも、振動体に対する振動減衰力を調整することができる。

したがって、加工時に発生する加工工具の振動を適切に減衰することができるようになる。

上記加工工具の一実施形態では、上記磁石部材は、上記工具本体に取り付けられかつ上記振動体に対する相対距離を調整可能に配設されており、上記磁石部材と上記振動体との相対距離が調整されることで、上記振動体に対する振動減衰力が調整される。

すなわち、上述したように、磁石部材の振動体に対する振動減衰力は、対象物（ここでは、振動体）を通過する磁束の密度に比例する。このため、磁石部材の位置を調整して、振動体と磁石部材との間の相対距離を調整すれば振動体に対する振動減衰力を調整することができる。よって、加工条件に応じた動吸振器の振動抑制の調整をより容易に行うことができるようになり、加工時に発生する加工工具の振動をより適切に減衰することができる。また、磁石部材として電磁石を採用する必要がないため、動減衰器の構成を簡単にすることができる。

上記一実施形態において、上記工具本体には、上記磁石部材を移動させて上記相対距離を調整するための調整工具を挿入可能な調整工具挿入孔が、更に形成されている、ことが好ましい。

この構成によると、調整工具挿入孔が形成されていることにより、容易に振動体と磁石部材との間の相対距離を調整することができる。これにより、加工条件に応じた動吸振器の振動抑制の調整を一層容易に行うことができるようになり、加工時に発生する加工工具の振動を一層適切に減衰することができる。

上記加工工具において、上記振動体は、棒状の軸部と、この軸部に取り付けられかつ該軸部の軸方向に位置調整可能な質量体とを有する、ことが好ましい。

この構成によると、振動体の共振周波数を質量体の位置を調整することで容易に調整することができる。これにより、加工条件に応じた動吸振器の振動抑制の調整をより一層容易に行うことができるようになり、加工時に発生する加工工具の振動をより一層適切に減衰することができる。

ここに開示する技術では、他の態様の加工工具も含み、この他の態様では、加工機の主軸に取り付けられ該主軸の回転によって回転するとともに、加工時に発生する振動を抑制する動吸振器が内蔵された加工工具を対象として、上記主軸に着脱自在に取り付けられる長尺状の工具本体と、上記工具本体の先端に設けられ、上記主軸の回転によって回転する刃先部とを備え、上記工具本体には該工具本体の長手方向に延びかつ有底の中空部が形成され、上記中空部の底部には、磁性体が設けられており、上記動吸振器は、上記刃先部の基端部と連結されかつ上記中空部に収容される棒状の振動体と、上記振動体に上記磁性体に対する相対距離を調整可能に取り付けられかつ上記振動体に振動減衰力を与える磁石部材とを有し、上記磁石部材と上記磁性体との相対距離が調整されることで、上記振動体に対する振動減衰力が調整される、ものとした。

この構成でも、動吸振器のバネマスモデルにおいて、振動体が質点及びバネに相当し、磁石部材がダンパに相当する。この結果、加工工具の振動を減衰させることができる。

また、この構成によると、振動体と一緒に磁石部材も振動するが、中空部に設けられた磁性体に対する磁石部材の磁気吸引力によって、該磁石部材ごと振動体を制動させて、振動体に対する振動減衰力を調整するようにする。この場合の振動体に対する振動減衰力は、上記磁性体を通過する磁束の密度に比例する。磁石部材と中空部の底部との相対距離が調整されると、中空部の底部を通過する磁束の密度が調整されるため、上記振動減衰力を調整することができる。よって、この構成でも、磁石部材の位置を調整すれば振動体に対する振動減衰力を調整することができるため、加工条件に応じた動吸振器の振動抑制の調整を容易に行うことができるようになり、加工時に発生する加工工具の振動を適切に減衰することができる。

以上説明したように、ここに開示する加工工具は、該加工工具に内蔵された動吸振器が、刃先部の基端部と連結されかつ工具本体の中空部に収容された棒状の振動体と、上記振動体に振動減衰力を与える磁石部材とを有し、該磁石部材は、振動体に対する振動減衰力を調整可能に構成されているため、加工条件に応じて動吸振器の振動抑制の調整を容易に行うことができ、加工時に発生する加工工具の振動を適切に減衰することができる。

実施形態１に係る加工工具を示す側面図である。実施形態１に係る加工工具の動吸振器の構成を示す縦断面図である。実施形態１に係る加工工具のバネマスモデルを示す概略図である。実施形態１に係る加工工具と磁石部材が設けられていない動吸振器を有する加工工具との加振テストの評価結果の一例を示すグラフである。実施形態１の変形例に係る加工工具を示す断面図である。本発明の実施形態２に係る加工工具を示す斜視図である。図５のVII-VII線相当の断面図である。本発明の実施形態３に係る加工工具の動吸振器の構成を示す縦断面図である。

（実施形態１）
以下、例示的な実施形態１について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態１に係る加工工具１を示す。この加工工具１は、図示を省略するマシニングセンタ（加工機）の主軸に取り付けられ該主軸の回転によって回転する工具である。加工工具１は、例えば自動車のミッションケース等の切削加工に用いられる工具である。

加工工具１は、上記マシニングセンタの主軸に着脱自在に取り付けられる長尺状の工具ホルダ３（工具本体）と、工具ホルダ３の先端に設けられ、上記主軸の回転によって回転するソリッドエンドミル５とを備えている。以下の説明では、加工工具１についての先端側を「先端側」といい、加工工具１についての基端側を「基端側」という。

工具ホルダ３は、金属製であって、略円筒状をなしている。工具ホルダ３の基端部には、図１及び図２に示すように、上記マシニングセンタの主軸に取り付けられる取付部７が設けられている。工具ホルダ３は、全体的に均一な外径になっており、取付部７の近傍部分が拡径した拡径部３ａとなっている。工具ホルダ３には、ソリッドエンドミル５を取り付けるための取付孔としての中空部９が形成されている。中空部９は、工具ホルダ３の先端に開口し、この先端から、工具ホルダ３の長手方向の中間まで延びている。中空部９は、後述する挿入孔１１と連通している。

中空部９は、工具ホルダ７の先端から延びかつ相対的に径の小さい小径部９ａと、該小径部９ａの基端側の端部から延びかつ相対的に径の大きい大径部９ｂとで構成されている。中空部９の小径部９ａの内周面には雌ねじが形成されている。

ソリッドエンドミル５は、エンドミル本体５１（刃先部）と、エンドミル本体５１の基端部から基端側に向かって延びるボス５２とを有している。

エンドミル本体５１は、円柱体の外周面に複数の刃を形成して構成されている。エンドミル本体５１の基端側の部分には、後述する連通孔５４の雌ねじと螺合する雄ねじが形成されたエンドミル取付部５１ａが設けられている。

ボス５２は、略円筒状をなしている。ボス５２の外周面には雄ねじが形成されており、図２に示すように、該雄ねじは中空部９の小径部９ａに形成された雌ねじと螺合する。ボス５２の筒内部は、筒軸方向の中央よりも基端側の半部分を貫通しかつ中空部９の大径部９ａに連通する貫通孔５３と、筒軸方向の中央よりも先端側の半部分を貫通しかつ貫通孔５３に連通する連通孔５４とを有している。連通孔５４の内周面には、上記エンドミル取付部５１ａの雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。

エンドミル本体５１のエンドミル取付部５１ａが、ボス５２の連通孔５４に螺合された状態で、ボス５２が中空部９の小径部９ａに螺合することで、エンドミル本体５１は、工具ホルダ３に一体的に固定される。これにより、工具ホルダ３が上記主軸に取り付けられた状態で上記主軸が回転すると、工具ホルダ３と共にエンドミル本体５１が回転するようになる。以上のことから、本実施形態１ではボス５２も工具本体を構成する。

加工工具１には、加工時に発生する振動を抑制する動吸振器２０が内蔵されている。加工時に発生する振動とは、例えば、びびり振動である。

動吸振器２０は、図２に示すように、エンドミル取付部５１ａの基端（エンドミル本体５１の基端部）と連結されかつ中空部９に収容されかつ磁性を有する棒状の振動体２１と、振動体２１に振動減衰力を与える磁石部材３０とを有している。

振動体２１は、図２に示すように、中空部９内で工具ホルダ３の長手方向に延びる棒状の軸部２２と、軸部２２の基端側の部分に取り付けられた質量体２３とを有している。

軸部２２は、鉄系合金などの磁性を有する金属で構成されている。軸部２２は、先端がエンドミル取付部５１ａの基端にろう付けにより接合されている。軸部２２は、図２に示すように、先端側の部分が、ボス５２の連通孔５４内及び貫通孔５３内に位置している。軸部２２の径は、貫通孔５３の内径よりも小さい。つまり、軸部２２における中空部９の大径部９ｂ内に位置している部分は、その径方向に振動可能となっている。

軸部２２の基端側の部分には雄ねじが形成されており、該雄ねじに質量体２３が螺合されている。質量体２３が軸部２２に螺合されていることにより、該質量体２３は、軸部２２の軸方向に位置調整可能に構成されている。質量体２３には、その径方向に延びるねじ孔２３ａが形成されている。このねじ孔２３ａには、いもねじ２４が螺合している。いもねじ２４は軸部２２に当接するまでねじ孔２３ａにねじ込まれる。これにより、いもねじ２４がねじ孔２３ａにねじ込まれた状態では、質量体２３は上記軸方向には動かないようになっている。

質量体２３も、軸部２２と同様に、鉄系合金などの磁性を有する金属で構成されている。質量体２３の最大径は、中空部９の大径部９ｂの内径よりも小さい。これにより、質量体２３が設けられていたとしても、振動体２１は径方向に振動可能になっている。

磁石部材３０は、図２に示すように、挿入孔１１内に設けられた調整ロッド３１と、該調整ロッド３１の先端に固着された磁石本体３２とを有している。挿入孔１１における拡径部３ａに形成された部分には、雌ねじが形成されており、該雌ねじには、調整ロッド３１の基端に設けられかつ雄ねじからなるねじ部３１ａが螺合する。磁石部材３０は、調整ロッド３１のねじ部３１ａの先端から先端側に向かって延びる軸部３１ｂの先端に固着されている。磁石部材３０は、調整ロッド３１のねじ部３１ａを回転させることで、工具ホルダ３の長手方向における位置が調整されて、上記振動体２１との相対距離が調整されるようになっている。つまり、磁石部材３０は、工具ホルダ３（工具本体）に螺合されかつ振動体２１に対する相対距離を調整可能に配設されている。

調整ロッド３１のねじ部３１ａの基端側の端面部には、ドライバーなど、調整ロッド３１を回転させて、磁石部材３０の上記長手方向の位置を調整するための調整工具が係合する溝（図示省略）が形成されている。上記調整工具は上記挿入孔１１の基端側（つまり、取付部７側の開口）から挿入可能になっている。このことから、挿入孔１１は、磁石部材３０を移動させて、磁石部材３０と振動体２１との相対距離を調整するための上記調整工具を挿入可能な調整工具挿入孔に相当する。

磁石本体３２は、その軸方向が上記長手方向に平行に延びる円柱状をなしている。磁石本体３２の周面には、該周面から延びる磁束を、該磁石部材３２の軸方向（上記長手方向と一致）に偏向させるためのヨーク３３が設けられている。このヨーク３３によって、磁石本体３２から放出される磁束は、該磁石本体３２の軸方向に沿って振動体２１に向かって延びるようになる。磁石本体３２は、例えば、ネオジム系の永久磁石で構成されている。

ここで、加工工具１のバネマスモデルについて説明する。加工工具１のバネマスモデルは、図３に示すようになる。図３に示すように、工具ホルダ３とソリッドエンドミル５とが全体として質点（図３のｍ１）に相当するとともに、該質点を上記加工機の主軸に対して支持するバネ（図３のｋ１）に相当する。そして、ソリッドエンドミル５によるワークの加工時には、工具ホルダ３及びソリッドエンドミル５の全体が上記加工機の主軸に対して、ｋ１／ｍ１の共振周波数で上記加工工具１の径方向に共振する。このときの共振周波数は、上記加工工具１が取り付けられる上記加工機の仕様や加工条件、さらにはソリッドエンドミル５の状態（経年劣化が生じている等）によって変化する。

動吸振器２０のバネマスモデルは、図３に示すように、振動体２１が質点（図３のｍ２）及びバネ（図３のｋ２）に相当する。一方で、振動体２１は磁性を有しているため、該振動体２１には磁石部材３０の磁石本体３２からの磁気吸引力が作用する。この磁気吸引力が振動体２１に対する振動減衰力として作用する。つまり、磁石部材３０（厳密には、磁石本体３２）がダンパ（図３のｃ）に相当する。

工具ホルダ３及びソリッドエンドミル５の全体の共振、つまり加工工具１の共振を抑制するためには、動吸振器２０の振動体２１の共振周波数及び磁石部材３０の振動減衰力を適切に設定すればよい。

共振周波数については、振動体２１の重心の位置に依存する。本実施形態では、質量体２３が軸部２２の基端側の部分に螺合されており、該質量体２３を回転させることで、軸部２２の軸方向における質量体２３の位置を調整することができるため、振動体２１の重心の位置を調整可能である。

一方で、磁石部材３０の振動体２１に対する振動減衰力（上述の磁気吸引力）は、該磁石部材３０の磁石本体３２から放出されかつ振動体２１を通過する磁束の密度（つまり、磁束密度）に比例する。磁束密度の大きさは、磁石部材３０の磁石本体３２の磁荷の大きさに比例しかつ該磁石本体３２からの距離（すなわち、振動体２１と磁石本体３２との相対距離）に反比例する。本実施形態では、磁石部材３０は、工具ホルダ３に螺合されているため、磁石部材３０を回転させて、振動体２１と磁石部材３０（厳密には磁石本体３２）との間の相対距離を調整することができる。これにより、磁石部材３０の振動体２１に対する振動減衰力を調整することができる。つまり、本実施形態１に係る加工工具１では、磁石部材３０は、振動体２１に対する振動減衰力を調整可能に構成されており、特に、磁石部材３０と振動体２３との相対距離が調整されることで、振動体２３に対する振動減衰力が調整されるようになっている。

このように、本実施形態の動吸振器２０では、振動体２１の共振周波数及び磁石部材３０の振動体２１に対する振動減衰力を調整可能に構成されているため、加工条件に応じて動吸振器２０の振動抑制能力が容易に調整可能となり、加工時に発生する加工工具の振動を適切に抑制することができる。

図４は、本実施形態１に係る加工工具１と、磁石部材３０が設けられていない動吸振器を有する従来の加工工具とを対象に、加振テストを行った結果を示す。この試験は、加工機の主軸に取り付けられた加工工具１のソリッドエンドミル５に加速度センサを取り付け、該ソリッドエンドミル５に外部から衝撃を加えて、加速度センサの検出信号を処理すること行った。

図４の上図は、縦軸は加速度（ｍ・ｓ^−２／Ｎ）を表し、横軸は周波数（Ｈｚ）を示している。上図中の実線は本実施形態１に係る加工工具１の試験結果を示し、破線は、従来の加工工具の試験結果を示す。

図４の上図から分かるように、従来の加工工具では、特定の共振周波数において大きなピークを示している。この共振周波数は、加工工具の固有振動数に相当する。これに対し、本実施形態１に係る加工工具１では、このピークが１／５程度に抑制されていることが分かる。

図４の下図は、ソリッドエンドミル５に加えた振動が収束するまでの時間（振幅がほぼ０になるまでの時間）を計測した結果である。この下図から分かるように、本実施形態１に係る加工工具１では、従来の加工工具と比較して、収束時間が約１／１０程度になっていることが分かる。したがって、本実施形態１に係る加工工具１は、従来の加工工具よりも顕著な振動抑制効果を示すことが確認された。

したがって、本実施形態１に係る加工工具１では、動吸振器２０のバネマスモデルにおいて、振動体２１が質点及びバネに相当し、磁石部材３０がダンパに相当する。そして磁石部材３０は振動体２３に対する振動減衰力を調整可能に構成されているため、加工条件に応じて動吸振器２０の振動抑制の調整を容易に行うことができる。この結果、加工時に発生する加工工具１の振動を適切に減衰することができる。

特に、本実施形態１に係る加工工具１では、磁石部材３０は、工具ホルダ３に螺合により取り付けられかつ振動体２３に対する相対距離を調整可能に配設されているため、磁石部材３０と振動体２３との相対距離が調整されることで、磁石部材３０の振動体２３に対する振動減衰力が調整される。これにより、加工条件に応じた動吸振器２０の振動抑制の調整をより容易に行うことができるようになり、加工時に発生する加工工具１の振動をより適切に減衰することができる。

また、本実施形態１に係る加工工具１では、磁石部材３０を移動させて、磁石部材３０と振動体２１との相対距離を調整するための上記調整工具を挿入可能な挿入孔１１が形成されている。これにより、容易に振動体２１と磁石部材３０との間の相対距離を調整することができる。この結果、加工条件に応じた動吸振器２０の振動抑制の調整を一層容易に行うことができるようになり、加工時に発生する加工工具１の振動を一層適切に減衰することができる。

図５は、実施形態１の変形例に係る加工工具１０１を示す。この加工工具１０１では、調整ロッド３１の軸部３１ｂが設けられておらず、磁石本体３２がねじ部３１ａの先端に直接固着されている点で上述の加工工具１とは異なる。この変形例でも、磁石本体３２の周面にはヨーク３３が設けられている。

この加工工具１０１でも、ねじ部３１ａの周面に雄ねじが形成されるとともに、挿入孔１１の内周面全体に雌ねじが形成されている。そして、ねじ部３１ａの雄ねじが挿入孔１１の雌ねじと螺合しており、ねじ部３１ａを回転させて、振動体２３と磁石部材３０との間の相対距離が調整されるようになっている。図示は省略するが、ねじ部３１ａの基端側の端面部には、ドライバーなど、磁石部材３０を回転させて、工具ホルダ３の長手方向における磁石部材３０の位置を調整するための調整工具が係合する溝が形成されている。上記調整工具は上記挿入孔１１の基端側（つまり、取付部７側の開口）から挿入可能になっている。つまり、この変形例でも、挿入孔１１は、磁石部材３０を移動させて、磁石部材３０と振動体２１との相対距離を調整するための上記調整工具を挿入可能な調整工具挿入孔に相当する。

この変形例でも、動吸振器２０のバネマスモデルにおいて、振動体２１が質点及びバネに相当し、磁石部材３０がダンパに相当する。そして磁石部材３０は振動体２３に対する振動減衰力を調整可能に構成されているため、加工条件に応じて動吸振器２０の振動抑制の調整を容易に行うことができる。この結果、加工時に発生する加工工具１の振動を適切に減衰することができる。

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る加工工具２０１を示す。この加工工具２０１は、上記ソリッドエンドミル５の代わりに、サイドカッター２０５が設けられている点で、上記実施形態１の加工工具１とは異なる。また、本実施形態２に係る加工工具２０１では、工具ホルダ２０３の構成が上記実施形態１の加工工具１とは異なる。さらに、本実施形態２に係る加工工具２０１では、動吸振器２２０の構成が上記実施形態１の加工工具１とは異なる。以下の説明では、加工工具２０１についての先端側を「先端側」といい、加工工具２０１についての基端側を「基端側」という。

加工工具２０１の工具ホルダ２０３は、金属製であって、略円柱状をなし、基端部には、上記マシニングセンタの主軸に取り付けられる取付部２０７が設けられている。工具ホルダ２０３の中間部２０３ｂは、先端側に向かって縮径し、先端部２０３ａは、基端部２０３ｃよりも小径となっている。工具ホルダ２０３には、サイドカッター２０５を取り付けるための取付穴としての中空部２０９が形成されている。本実施形態２では、図７に示すように、中空部２０９は有底であり、工具ホルダ２０３の先端に開口し、該先端から工具ホルダ２０３の中間部２０３ｂまで延びている。

上記中空部２０９は、工具ホルダ２０３の長手方向に延び、横断面が円形をなしている。中空部２０９は、基端側に向かって徐々に縮径しており、該先端近傍の大径部２０９ａと、該大径部２０９ａの基端側に形成され、内周面に雌ねじが形成された中径部２０９ｂと、該中径部２０９ｂの基端側に形成された小径部２０９ｃとを有している。中空部２０９の底部２０９ｄ（基端側の端部）には、鉄系金属等からなる磁性体２３４が配設されている。

サイドカッター２０５は、図７に示すように、略正八角形状のサイドカッター本体２５１と、該サイドカッター本体２５１から基端側に延びる略円筒状のボス２５２とを有している。

サイドカッター本体２５１の該周端には、切刃２５６（刃先部）が固定される切刃取付部２５７が周方向に９０°間隔で４つ形成されている。

ボス２５２は、略円筒状をなしている。ボス２５２は、工具ホルダ２０３の中空部２０９と螺合して該工具ホルダ２０３に固定されるカッター固定部２５２ａと、該カッター固定部２５２ａから先端側に延びてサイドカッター本体２５１に繋がる本体支持部２５２ｂとを有している。

ボス２５２のカッター固定部２５２ａの外周面には雄ねじが形成されており、図７に示すように、該雄ねじは中空部２０９の大径部２０９ａを挿通して、該中空部２０９の中径部２０９ｂに螺合している。本体支持部２５２ｂと工具ホルダ２０３との間には、スペーサ２５８が配設されており、本体支持部２５２ｂの基端側の端面はスペーサ２５８の先端側の面に当接している。

ボス２５２の筒内部は、カッター固定部２５２ａ及び本体支持部２５２ｂの基端側の半部分を貫通する貫通孔２５３と、サイドカッター本体２５１の先端側の面に開口しかつサイドカッター本体２５１及び本体支持部２５２ｂの先端側の半部分を貫通しかつ貫通孔２５３に連通する連通孔２５４とを有している。連通孔２５４の内周面には、後述する支持体２５９の雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。

ボス２５２が中空部２０９の中径部２０９ｂに螺合することで、サイドカッター本体２５１は、工具ホルダ２０３に一体的に固定される。これにより、工具ホルダ２０３が上記主軸に取り付けられた状態で上記主軸が回転すると、工具ホルダ２０３と共にサイドカッター本体２５１が回転して、切刃２５６が回転する。以上のことから、本実施形態２ではサイドカッター本体２５１及びボス２５２も工具本体を構成する。

本実施形態２では、動吸振器２２０は、図７に示すように、サイドカッター２０５の貫通孔２５３及び工具ホルダ２０３の中空部２０９に収容された棒状の振動体２２１と、振動体２２１に振動減衰力を与える磁石部材２３０と、振動体２２１をサイドカッター２０５に対して支持する支持体２５９とを有している。

振動体２２１は、図７に示すように、中空部２０９内で工具ホルダ２０３の長手方向に延びる棒状の軸部２２２を有している。

軸部２２２は、鉄系合金で構成されている。軸部２２２の径は貫通孔２５３の内径よりも小さい。つまり、軸部２２２における中空部２０９内に位置している部分は、その径方向に振動可能となっている。

軸部２２２の先端側の端部は、上記連通孔２５４に螺合する支持体２５９に固定支持されている。

支持体２５９は、振動体２２１の軸部２２２よりも弾性率の高い鋼材で構成されている。支持体２５９の基端側の端面には、先端側に向かって凹んだ凹部２５９ａが形成されており、この凹部２５９ａに軸部２２２の先端部がろう付けにより連結されている。これにより、振動体２２１は、支持体２５９を介してサイドカッター本体２５１の基端部と連結さている。

支持体２５９の先端側の部分には、ねじ穴２５９ｂが形成されており、該ねじ穴２５９ｂには、連通孔２５４の先端側の開口から挿入されるねじ２６０が螺合されている。ねじ２６０は、その軸部２６０ｂがねじ穴２５９ｂに螺合すると共に、その頭部２６０ａが連通孔２５４の開口端に当接している。

支持体２５９の外周面には雄ねじが形成されており、該雄ねじは連通孔２５４の内周面に形成された雌ねじに螺合している。このため、支持体２５９をその軸周りに回転させることにより、支持体２５９は、工具ホルダ２０３の長手方向に進退移動する。これにより、支持体２５９の貫通孔２５３への突出量を調整することができるようになっている。

磁石部材２３０は、図７に示すように、軸部２２２の基端部に設けられた位置調整ねじ２２３に螺合により連結される磁石ホルダ２３１と、該磁石ホルダ２３１に埋設された磁石本体２３２とを有している。上記位置調整ねじ２２３のピッチは、支持体２５９に形成された雄ねじのピッチよりも小さく設定されている。尚、磁石ホルダ２３１及び磁石本体２３２を含む磁石部材２３０の質量は、軸部２２２を含む振動体２２１の質量に対してかなり小さくなっており、磁石部材２３０の、工具ホルダ２０３の長手方向における位置が変化したとしても、振動体２２１の重心の位置には影響しない。すなわち、磁石部材２３０の上記長手方向における位置が変化したとしても、後述する共振周波数には影響しないようになっている。

磁石ホルダ２３１には、その径方向に延びるねじ孔２３１ａが形成されている。このねじ孔２３１ａには、いもねじ２３１ｂが螺合している。いもねじ２３１ｂは位置調整ねじ２２３の軸部に当接するまでねじ孔２３１ａにねじ込まれる。これにより、いもねじ２３１ｂがねじ孔２３１ａにねじ込まれた状態では、磁石ホルダ２３１は上記軸方向には動かないようになっている。

磁石本体２３２の周面には、該周面から延びる磁束を、該磁石本体２３２の軸方向（上記長手方向と一致）に偏向させるためのヨーク２３３が設けられている。このヨーク２３３によって、磁石本体２３２から放出される磁束は、該磁石本体２３２の軸方向に沿って、中空部２０９に設けられた磁性体２３４に向かって延びるようになる。磁石本体２３２は、例えば、ネオジム系の永久磁石で構成されている。

本実施形態２では、磁石部材２３０と磁性体２３４との間の相対距離が調整できるようになっている。具体的には、磁石ホルダ２３１を位置調整ねじ２２３に対して締め付けたり緩めたりすることで、磁石部材２３０と磁性体２３４との間の相対距離が調整される。また、支持体２５９を連通孔２５４の雌ねじに対して締め付けたり緩めたりすると、軸部２２２ごと磁石部材２３０の、工具ホルダ２０３の長手方向における位置が変わるため、磁石部材２３０と磁性体２３４との間の相対距離を調整することができる。すなわち、磁石部材２３０は、振動体２２１に磁性体２３４に対する相対距離を調整可能に取り付けられている。

本実施形態２では、動吸振器２２０のバネマスモデルは、振動体２２１及び支持体２５９における貫通孔２５３内に突出する部分（以下、支持体２５９の基端側部分という）が質点及びバネに相当する。一方で、磁性体２３４は工具ホルダ２０３固定されているため、磁石部材２３０の磁石本体２３２からの磁気吸引力が磁性体２３４に対して作用すると、該磁気吸引力は振動体２２１及び支持体の基端側部分に対する振動減衰力となる。つまり、磁石部材２３０（厳密には、磁石本体２３２）がダンパに相当する。

そして、本実施形態２では、動吸振器２２０の共振周波数については、支持体２５９を連通孔２５４の雌ねじに対して締め付けたり緩めたりして、支持体２５９における貫通孔２５３内に突出する部分の長さを調整することで、調整することができる。

一方で、本実施形態２では、磁石部材２３０の振動体２２１に対する振動減衰力（上述の磁気吸引力）は、磁石部材２３０（厳密には磁石本体２３２）と磁性体２３４との間の相対距離を調整することで、調整することができる。

このように、本実施形態２に係る加工工具２０１の動吸振器２２０でも、共振周波数及び磁石部材２３０の振動体２２１に対する振動減衰力を調整可能に構成されているため、加工条件に応じて動吸振器２２０の振動抑制能力が容易に調整可能となり、加工時に発生する加工工具２０１の振動を適切に抑制することができる。

尚、本実施形態２に係る加工工具２０１の動吸振器２２０において、共振周波数及び磁石部材２３０の振動体２２１に対する振動減衰力を調整する際には、先ず、支持体２５９における貫通孔２５３内に突出する部分の長さを調整して、共振周波数の調整を行った後に、磁石部材２３０と磁性体２３４との間の相対距離を調整して、磁石部材２３０の振動体２２１に対する振動減衰力を調整するようにすることが望ましい。

（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る加工工具３０１を示す。この加工工具３０１は、上記ソリッドエンドミル５やサイドカッター２０５の代わりに、ボーリング用のチップ３０５が設けられている点で、上記実施形態１及び２の加工工具１，２０１とは異なる。また、本実施形態３に係る加工工具３０１では、工具ホルダ３０３の構成が上記実施形態１及び２の加工工具１，２０１とは異なる。さらに、本実施形態３に係る加工工具３０１では、動吸振器３２０の構成が上記実施形態１及び２の加工工具１，２０１とは異なる。以下の説明では、加工工具３０１についての先端側を「先端側」といい、加工工具３０１についての基端側を「基端側」という。

加工工具３０１の工具ホルダ３０３（工具本体）は、金属製であって、略円柱状をなし、基端部には、上記マシニングセンタの主軸に取り付けられる取付部３０７が設けられている。全体的に均一な外径になっており、取付部３０７の近傍部分が拡径した拡径部となっている。工具ホルダ３０３には中空部３０９が形成されている。本実施形態３では、図８に示すように、中空部３０９は有底であり、工具ホルダ３０３の先端に開口し、該先端から工具ホルダ３０３の中間まで延びている。工具ホルダ３０３の、中空部３０９よりも基端側の部分には、加工中にクーラント液を供給するためのクーラント流路３０４が設けられている。

本実施形態３では、中空部３０９は、横断面が円形をなしており、略均一な径で工具ホルダ３０３の長手方向に延びている。中空部３０９の底部３０９ｄ（基端側の端部）には、鉄系金属等からなる磁性体３３４が配設されている。

中空部３０９内には、上記チップ３０５を支持するための支持リング３５９が、その孔部３５９ａが上記長手方向に延びるように嵌め込まれている。支持リング３５９は、工具ホルダ３０３の長手方向に移動可能に中空部３０９に嵌め込まれている。支持リング３５９の孔部３５９ａには雌ねじが形成されている。

チップ３０５は、チップ本体３５１（刃先部）と、該チップ本体３５１から基端側に向かって中空部３０９内に延びるとチップ取付部３５２が形成されている。チップ取付部３５２の周面には雄ねじが形成されており、該雄ねじが支持リング３５９の孔部３５９ａの雌ねじと螺合することで、チップ３０５が工具ホルダ３０３に支持される。チップ取付部３５２の支持リング３５９よりも基端側の部分は、動吸振器３２０の一部を構成する。

チップ取付部３５２が支持リング３５９の孔部３５９ａに螺合することで、チップ本体３５１は、工具ホルダ３０３に一体的に固定される。これにより、工具ホルダ３０３が上記主軸に取り付けられた状態で上記主軸が回転すると、工具ホルダ３０３と共にチップ本体３５１が回転する。

動吸振器３２０は、図８に示すように、工具ホルダ３０３の中空部３０９に収容された棒状の振動体３２１と、振動体３２１に振動減衰力を与える磁石部材３３０とを有している。

振動体３２１は、図９に示すように、中空部３０９内で工具ホルダ３０３の長手方向に延びる棒状の軸部３２２を有している。

軸部３２２は、鉄系合金で構成されている。軸部３２２の径は中空部３０９の内径よりも小さい。つまり、軸部３２２はその径方向に振動可能となっている。

軸部２２２の先端側の端部は、チップ取付部３５２の基端部にろう付けにより固定支持されている。

磁石部材２３０は、図８に示すように、軸部３２２の基端部に設けられた位置調整ねじ３２３に螺合により連結される磁石ホルダ３３１と、該磁石ホルダ３３１に埋設された磁石本体３３２とを有している。尚、磁石ホルダ３３１及び磁石本体３３２を含む磁石部材３３０の質量は、軸部３２２を含む振動体３２１の質量に対してかなり小さくなっており、磁石部材３３０の、工具ホルダ３０２の長手方向における位置が変化したとしても、振動体３２１の重心の位置には影響しない。すなわち、磁石部材３３０の上記長手方向における位置が変化したとしても、後述する共振周波数には影響しないようになっている。

磁石ホルダ３３１には、上記実施形態２と同様に、その径方向に延びるねじ孔３３１ａが形成されている。このねじ孔３３１ａには、いもねじ３３１ｂが螺合している。いもねじ３３１ｂは位置調整ねじ３２３の軸部に当接するまでねじ孔３３１ａにねじ込まれる。これにより、いもねじ３３１ｂがねじ孔３３１ａにねじ込まれた状態では、磁石ホルダ３３１は上記軸方向には動かないようになっている。

磁石本体３３２の周面には、該周面から延びる磁束を、該磁石本体３３２の軸方向（上記長手方向と一致）に偏向させるためのヨーク３３３が設けられている。このヨーク３３３によって、磁石本体３３２から放出される磁束は、該磁石本体３３２の軸方向に沿って、中空部３０９に設けられた磁性体３３４に向かって延びるようになる。磁石本体３３２は、例えば、ネオジム系の永久磁石で構成されている。

本実施形態３では、磁石ホルダ３３１を位置調整ねじ３２３に対して締め付けたり緩めたりすることで、磁石部材３３０と磁性体３３４との間の相対距離が調整されるようになっている。

本実施形態３では、動吸振器３２０のバネマスモデルは、振動体３２１及びチップ取付部３５２における支持リング３５９よりも基端側の部分（以下、チップ取付部３５２の基端側部分という）が質点及びバネに相当する。一方で、磁性体２３４が工具ホルダ３０３に固定されているため、磁石部材３３０の磁石本体３３２からの磁気吸引力が磁性体３３４に対して作用すると、該磁気吸引力は振動体３２１及びチップ取付部３５２の基端側部分に対する振動減衰力となる。つまり、磁石部材３３０（厳密には、磁石本体３３２）がダンパに相当する。

そして、本実施形態３では、動吸振器３２０の共振周波数については、チップ取付部３５２に対する支持リング３５９の、工具ホルダ３０３の長手方向における位置を調整して、調整することができる。つまり、支持リング３５９の上記長手方向における位置を調整すれば、チップ取付部３５２の基端側部分の長さが変わるため、動吸振器３２０の共振周波数を調整することができる。

一方で、本実施形態３では、磁石部材３３０の振動体３２１に対する振動減衰力（上述の磁気吸引力）は、磁石部材３３０（厳密には磁石本体３３２）と磁性体３３４との間の相対距離を調整することで、調整することができる。

このように、本実施形態３に係る加工工具３０１の動吸振器３２０でも、共振周波数及び磁石部材３３０の振動体３２１に対する振動減衰力を調整可能に構成されているため、加工条件に応じて動吸振器３２０の振動抑制能力が容易に調整可能となり、加工時に発生する加工工具３０１の振動を適切に抑制することができる。

（その他の実施形態）
ここに開示された技術は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上述の実施形態１〜３では、磁石部材３０，２３０，３３０と対象物（実施形態１の振動体２１、実施形態２及び３の磁性体２３４，３３４）との間の相対距離を調整することで、磁石部材３０，２３０，３３０の振動体２１，２２１，３２１に対する振動減衰力を調整するようにしたが、これに限らず、例えば、磁石部材３０，２３０，３３０と上記対象物との間に、磁石部材３０，２３０，３３０の磁石本体３２，２３２，３３２から放出される磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材を設けて、該磁束遮蔽部材によって、磁石本体３２，２３２，３３２から放出されかつ上記対象物を通過する磁束の密度を調整することでも、振動体２１，２２１，３２１に対する振動減衰力を調整することができる。

また、磁石部材３０，２３０，３３０の磁石本体３２，２３２，３３２の磁荷を変えることで、上記振動減衰力を調整するようにしてもよい。これは、例えば、磁石本体３２，２３２，３３２を電磁石で構成して、該磁石本体３２，２３２，３３２に流す電流の大きさを調整するようにすることで可能となる。ただし、該磁石本体３２，２３２，３３２に流す電流の大きさを調整するための装置が別途必要になるため、上述の実施形態のように、磁石部材３０，２３０，３３０と上記対象物との間の相対距離を調整することで、磁石部材３０，２３０，３３０の振動体２１，２２１，３２１に対する振動減衰力を調整するような構成とする方が好ましい。

さらに、上述の実施形態２及び３では、工具ホルダ２０３，３０３とは別体で磁性体２３４，３３４を設けていたが、これに限らず、工具ホルダ２０３，３０３が磁性を有している場合には、磁性体２３４，３３４を設けずに、工具ホルダ２０３，３０３における中空部２０９，３０９の底部を形成する部分を上記磁性体の代わりにしてもよい。

また、上述の実施形態１及び該実施形態１の変形例では、ソリッドエンドミル５の工具ホルダ３への取り付けをねじ締結で行っているが、これに替えて、コレットチャック機構により、ソリッドエンドミル５のボス５２を外周から挟持して取り付ける構造であってもよい。

さらに、上述の実施形態では、工具ホルダ３，２０３，３０３に取り付けられる工具として、ソリッドエンドミル５、サイドカッター２０５及びボーリング用のチップ３０５を例示したが、これら以外の工具でもよい。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。ここに開示された技術の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本技術の範囲内のものである。

ここに開示された技術は、加工機の主軸に取り付けられ該主軸の回転によって回転するとともに、加工時に発生する振動を抑制する動吸振器が内蔵された加工工具として有用である。

１，１０１，２０１，３０１加工工具
３，２０３，３０３工具ホルダ（工具本体）
９，２０９，３０９中空部
１１挿入孔（調整工具挿入孔）
２０，２２０，３２０動吸振器
２１，２２１，３２１振動体
２２，２２２，３２２軸部
２３質量体
３０，２３０，３３０磁石部材
５１エンドミル本体（刃先部）
５２，２５２ボス（工具本体）
２３４，３３４磁性体
２５１サイドカッター本体（工具本体）
２５６切刃（刃先部）
３５１チップ本体（刃先部）

Claims

加工機の主軸に取り付けられ該主軸の回転によって回転するとともに、加工時に発生する振動を抑制する動吸振器が内蔵された加工工具であって、
上記主軸に着脱自在に取り付けられる長尺状の工具本体と、
上記工具本体の先端に設けられ、上記主軸の回転によって回転する刃先部とを備え、
上記工具本体には該工具本体の長手方向に延びる中空部が形成され、
上記動吸振器は、
上記刃先部の基端部と連結されかつ上記中空部に収容されかつ磁性を有する棒状の振動体と、
上記振動体に振動減衰力を与える磁石部材とを有し、
上記磁石部材は、上記振動体に対する振動減衰力を調整可能に構成されていることを特徴とする加工工具。
請求項１に記載の加工工具において、
上記磁石部材は、上記工具本体に取り付けられかつ上記振動体に対する相対距離を調整可能に配設されており、
上記磁石部材と上記振動体との相対距離が調整されることで、上記振動体に対する振動減衰力が調整されることを特徴とする加工工具。
請求項２に記載の加工工具において、
上記工具本体には、上記磁石部材を移動させて上記相対距離を調整するための調整工具を挿入可能な調整工具挿入孔が、更に形成されていることを特徴とする加工工具。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の加工工具において、
上記振動体は、棒状の軸部と、この軸部に取り付けられかつ該軸部の軸方向に位置調整可能な質量体とを有することを特徴とする加工工具。
加工機の主軸に取り付けられ該主軸の回転によって回転するとともに、加工時に発生する振動を抑制する動吸振器が内蔵された加工工具であって、
上記主軸に着脱自在に取り付けられる長尺状の工具本体と、
上記工具本体の先端に設けられ、上記主軸の回転によって回転する刃先部とを備え、
上記工具本体には該工具本体の長手方向に延びかつ有底の中空部が形成され、
上記中空部の底部には、磁性体が設けられており、
上記動吸振器は、
上記刃先部の基端部と連結されかつ上記中空部に収容される棒状の振動体と、
上記振動体に上記磁性体に対する相対距離を調整可能に取り付けられかつ上記振動体に振動減衰力を与える磁石部材とを有し、
上記磁石部材と上記磁性体との相対距離が調整されることで、上記振動体に対する振動減衰力が調整されることを特徴とする加工工具。