JP7241375B2

JP7241375B2 - 切削工具および切削加工装置

Info

Publication number: JP7241375B2
Application number: JP2022529728A
Authority: JP
Inventors: 宙央福田; 拓哉西村; 雅宣角井; 学辻野; 達也緒方
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp; Komatsu NTC Ltd; Big Daishowa Seiki Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp; Komatsu NTC Ltd; Big Daishowa Seiki Co Ltd
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2041-07-08
Also published as: JPWO2022038917A1; US20230302544A1; WO2022038917A1; EP4201563A1; CN116033987A; EP4201563A4

Description

本開示は、切削工具および切削加工装置に関する。本出願は、２０２０年８月１８日に出願した日本特許出願である特願２０２０－１３７８７７号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

特開２００７－２１００３６号公報（特許文献１）には、クランクシャフトを加工するためのピンミラーカッタが開示されている。当該ピンミラーカッタは、インサートと、本体部と、アダプタとを有している。インサートは、本体部の内周側に取り付けられている。アダプタは、本体部の外周側に取り付けられている。

特開２００７－２１００３６号公報

本開示に係る切削工具は、軸線の回りを回転する切削工具であって、本体部と、切削インサートと、複数の防振部材とを備えている。本体部は、内周面と、内周面と反対側の外周面とを有する。切削インサートは、内周面および外周面の少なくともいずれかに取り付けられている。複数の防振部材の各々は、本体部に設けられている。複数の防振部材の各々は、本体部を構成する材料よりも比重の大きい材料により構成されたおもり部材を含む。

図１は、第１実施形態に係る切削工具の構成を示す平面模式図である。図２は、第１実施形態に係る切削工具の構成を示す側面模式図である。図３は、第１実施形態に係る切削工具のおもり部材の構成を示す平面模式図である。図４は、挿入部材の構成を示す平面模式図である。図５は、防振部材を本体部に取り付けた状態を示す断面模式図である。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面模式図である。図７は、第２実施形態に係る切削加工装置の構成を示す平面模式図である。図８は、第３実施形態に係る切削工具の構成を示す平面模式図である。図９は、第３実施形態に係る切削工具のおもり部材の構成を示す平面模式図である。図１０は、第４実施形態に係る切削工具の構成を示す平面模式図である。図１１は、振動測定方法を示す側面模式図である。図１２は、振動測定結果を示す図である。図１３は、クランクシャフトのスラスト面とチーク面との構成を示す模式図である。図１４は、面粗度測定結果を示す図である。

[本開示が解決しようとする課題]
当該ピンミラーカッタにおいては、アダプタに形成された凹部において、アダプタを形成する材質よりも比重の大きな充填材が充填されている。そのため、インサートが被削材と接触することにより発生した振動は、本体部を介してアダプタに伝播する。アダプタとインサートの間に本体部があるため、アダプタに設けられた充填材において制振対象の振動を十分に捕捉することができなかった。そのため、切削加工時における振動を十分に減衰させることができなかった。

本開示の目的は、切削加工時における振動を減衰可能な切削工具および切削加工装置を提供することである。
[本開示の効果]
本開示によれば、切削加工時における振動を減衰可能な切削工具および切削加工装置を提供することができる。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。

（１）本開示に係る切削工具１００は、軸線Ａの回りを回転する切削工具１００であって、本体部１０と、切削インサート７と、複数の防振部材８とを備えている。本体部１０は、内周面４と、内周面４と反対側の外周面３とを有する。切削インサート７は、内周面４および外周面３の少なくともいずれかに取り付けられている。複数の防振部材８の各々は、本体部１０に設けられている。複数の防振部材８の各々は、本体部１０を構成する材料よりも比重の大きい材料により構成されたおもり部材２０を含む。

上記（１）に係る切削工具１００によれば、複数の防振部材８の各々は、本体部１０に設けられている。切削インサート７は、本体部１０に取り付けられている。そのため、切削インサート７が被削材と接触する際に発生した振動は、本体部１０に設けられた複数の防振部材８の各々によって減衰する。これにより、防振部材８がアダプタに設けられている切削工具１００と比較して、切削加工時の振動を効率的に減衰させることができる。

（２）上記（１）に係る切削工具１００において、軸線Ａに沿った方向に見て、複数の防振部材８の各々は、軸線Ａを中心とした仮想円Ｂ上に配置されていてもよい。これにより、軸線Ａと複数の防振部材８の各々との距離が等しくなるため、切削加工時の振動をより効率的に減衰させることができる。

（３）上記（２）に係る切削工具１００において、軸線Ａに沿った方向に見て、複数の防振部材８の各々は、仮想円Ｂの円周方向において、等間隔で配置されていてもよい。これにより、切削加工時の振動を周方向において均等に減衰させることができる。

（４）上記（１）から（３）のいずれかに係る切削工具１００において、本体部１０には、内壁面６によって囲まれた中空部９が設けられていてもよい。おもり部材２０は、内壁面６から離間した状態で、中空部９に配置されていてもよい。おもり部材２０が内壁面６から離間しているため、おもり部材２０は中空部９において移動することができる。これにより、おもり部材２０は、本体部１０の振動に対して逆位相の振動を行う。そのため、防振部材８は、動吸振器として機能する。従って、おもり部材２０が内壁面６に接している場合と比較して、切削加工時の振動をさらに減衰させることができる。

（５）上記（４）に係る切削工具１００において、おもり部材２０には、貫通孔２４が設けられていてもよい。複数の防振部材８の各々は、貫通孔２４を貫通し、かつ内壁面６に取り付けられたピン部材１２と、ピン部材１２を取り囲み、かつ貫通孔２４の内部においておもり部材２０に接する弾性部材１３とを含んでいてもよい。おもり部材２０は、おもり部材２０と弾性部材１３との摩擦および弾性部材１３とピン部材１２との摩擦により、振動を減衰させることができる。そのため、径方向の振動のみならず、軸方向および周方向の各々における振動についても、効率的に減衰させることができる。

（６）上記（１）から（５）のいずれかに係る切削工具１００において、軸線Ａに沿った方向に見て、おもり部材２０の外形はレーストラック形状であってもよい。これにより、おもり部材２０の形状が直線状である場合と比較して、おもり部材２０を大きくすることができる。結果として、切削加工時の振動をさらに減衰させることができる。

（７）上記（３）に係る切削工具１００において、本体部１０には、内壁面６によって囲まれた中空部９が設けられていてもよい。おもり部材２０は、内壁面６から離間した状態で、中空部９に配置されていてもよい。おもり部材２０には、貫通孔２４が設けられていてもよい。複数の防振部材８の各々は、貫通孔２４を貫通し、かつ内壁面６に取り付けられたピン部材１２と、ピン部材１２を取り囲み、かつ貫通孔２４の内部においておもり部材２０に接する弾性部材１３とを含んでいてもよい。軸線Ａに沿った方向に見て、おもり部材２０の外形はレーストラック形状であってもよい。

上記（７）に係る切削工具１００によれば、おもり部材２０が内壁面６から離間しているため、おもり部材２０は中空部９において移動することができる。これにより、おもり部材２０は、本体部１０の振動に対して逆位相の振動を行う。そのため、防振部材８は、動吸振器として機能する。従って、おもり部材２０が内壁面６に接している場合と比較して、切削加工時の振動をさらに減衰させることができる。またおもり部材２０は、おもり部材２０と弾性部材１３との摩擦および弾性部材１３とピン部材１２との摩擦により、振動を減衰させることができる。そのため、径方向の振動のみならず、軸方向および周方向の各々における振動についても、効率的に減衰させることができる。さらに、軸線Ａに沿った方向に見て、おもり部材２０の外形はレーストラック形状である場合は、おもり部材２０の形状が直線状である場合と比較して、おもり部材２０を大きくすることができる。結果として、切削加工時の振動をさらに減衰させることができる。

（８）本開示に係る切削加工装置は、上記（１）から（７）のいずれかに係る切削工具１００と、本体部１０を保持するアダプタ４０とを備えている。
［本開示の実施形態の詳細］
次に、図面に基づいて本開示の実施の形態の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る切削工具１００の構成について説明する。

図１は、第１実施形態に係る切削工具の構成を示す平面模式図である。図１に示されるように、第１実施形態に係る切削工具１００は、たとえば、ピンミラーカッタである。第１実施形態に係る切削工具１００は、軸線Ａの回りを回転する切削工具１００であって、本体部１０と、複数の切削インサート７と、複数の防振部材８とを主に有している。本体部１０は、環状の形状を有している。本体部１０は、内周面４と、外周面３とを有している。外周面３は、内周面４の反対側にある。内周面４および外周面３の各々は、軸線Ａを取り囲んでいる。

切削インサート７は、内周面４および外周面３の少なくともいずれかに取り付けられている。第１実施形態に係る切削工具１００においては、切削インサート７は、本体部１０の内周面４に取り付けられている。切削インサート７は、内周面４に露出している。切削インサート７の数は、特に限定されないが、たとえば３６個である。切削インサート７は、本体部１０の周方向において、等間隔で配置されていてもよい。

切削インサート７は、たとえば、縦置きインサート７ａと、横置きインサート７ｂを有している。縦置きインサート７ａは、たとえば、すくい面の長手方向が本体部１０の径方向に沿って配置されている。横置きインサート７ｂは、たとえば、すくい面の長手方向が本体部１０の軸方向に沿って配置されている。軸方向とは、軸線Ａに平行な方向である。径方向とは、軸線Ａに対して垂直な方向である。

図２は、第１実施形態に係る切削工具の構成を示す側面模式図である。本体部１０は、第１主面１と、第２主面２とを有している。第２主面２は、第１主面１の反対側にある。第１主面１は、外周面３および内周面４の各々に連なっている。同様に、第２主面２は、外周面３および内周面４の各々に連なっている。第２主面２は、第１主面１と実質的に平行である。第１主面１および第２主面２の各々は、軸線Ａに対して実質的に垂直である。

図２に示されるように、軸線Ａに対して垂直な方向から見て、縦置きインサート７ａの一部（切刃）は、第１主面１および第２主面２の各々から軸線Ａに平行な方向に突出していてもよい。同様に、軸線Ａに対して垂直な方向から見て、横置きインサート７ｂの一部（切刃）は、第１主面１および第２主面２の各々から軸線Ａに平行な方向に突出していてもよい。軸線Ａに平行な方向において、本体部１０の厚みＴは、たとえば、１７ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

図１に示されるように、本体部１０の外周面３には、複数の取付凹部５が設けられていてもよい。複数の取付凹部５の各々は、本体部１０の周方向において、等間隔に配置されていてもよい。取付凹部５の数は、特に限定されないが、たとえば１６個である。図２に示されるように、軸線Ａに対して垂直な方向から見て、本体部１０の周方向における複数の取付凹部５の各々の幅は、第１主面１から第２主面２に向かうにつれて広がっていてもよい。

図１に示されるように、複数の防振部材８の各々は、本体部１０に設けられている。図１に示されるように、軸線Ａに沿った方向に見て、複数の防振部材８の各々は、軸線Ａを中心とした仮想円Ｂ上に配置されていてもよい。軸線Ａに沿った方向に見て、複数の防振部材８の各々は、仮想円Ｂの円周方向において、等間隔で配置されていてもよい。防振部材８の数は、特に限定されないが、たとえば８個である。複数の防振部材８の配置は、等間隔に限定されない。複数の防振部材８の各々は、不等間隔で配置されていてもよい。

図３は、第１実施形態に係る切削工具のおもり部材の構成を示す平面模式図である。複数の防振部材８の各々は、おもり部材２０を含んでいる。おもり部材２０は、本体部１０を構成する材料よりも比重の大きい材料により構成されている。本体部１０を構成する材料は、たとえば、超硬合金である。超硬合金は、タングステンカーバイト（ＷＣ）をコバルト（Ｃｏ）を結合助剤として焼結したものである。超硬合金の比重は、たとえば、１３ｇ／ｃｍ^３以上１５ｇ／ｃｍ^３以下である。なお、本体部１０が複数の部品からなり、当該複数の部品の各々が異なる比重を有する場合、「本体部の比重」とは、「本体部を構成する複数の部品の重量の合計値」を「本体部を構成する複数の部品の体積の合計値」で割ったもの（つまり平均の比重）である。

おもり部材２０を構成する材料は、たとえば、タングステンを主成分とするタングステン合金である。タングステン合金は、たとえば、タングステンと、ニッケルと、銅とを含んでいる。タングステン合金は、たとえば、タングステンと、ニッケルと、鉄とを含んでいてもよい。タングステン合金の比重は、たとえば、１３ｇ／ｃｍ^３より大きく１８．３ｇ／ｃｍ^３以下である。

図３に示されるように、軸線Ａに沿った方向に見て、おもり部材２０の外形はレーストラック形状であってもよい。レーストラック形状とは、扇形の一部である円弧であって、軸線Ａを中心とした仮想円Ｂよりも曲率半径が大きな円弧と、当該円弧と概ね等しい中心角を有し、軸線Ａを中心とした仮想円Ｂよりも曲率半径が小さな円弧と、前者の円弧のそれぞれの端部と近接する後者の円弧のそれぞれの端部とを接続する曲線で囲まれた形状であってもよい。当該曲線は、円弧であってもよい。レーストラック形状の、当該曲線の部分は、曲線に替えて、線分であってもよい。レーストラック形状の長手方向の軸は直線であってもよい。レーストラック形状は、曲がったレーストラック形状であって、レーストラック形状の長手方向の軸が円周の一部に沿っていてもよい。好ましくは、レーストラック形状の長手方向の軸が軸線Ａを中心とした仮想円Ｂに沿っていてもよい。レーストラック形状は、オーバルトラック形状であってもよい。おもり部材２０は、第１端面２１と、第２端面２２と、第３端面２３とを有している。おもり部材２０には、貫通孔２４が設けられている。貫通孔２４は、第１端面２１および第２端面２２の各々に開口している。貫通孔２４の数は、特に限定されないが、たとえば２個である。

第３端面２３の各々は、第１端面２１と第２端面２２とを繋いでいる。図３に示されるように、軸線Ａに沿った方向に見て、第１端面２１および第３端面２３の各々は、外側に凸の曲面である。第２端面２２は、内側に凸の曲面である。第２端面２２の曲率半径は、第３端面２３の曲率半径よりも大きくてもよい。第１端面２１の曲率半径は、第２端面２２の曲率半径よりも大きくてもよい。

図４は、挿入部材の構成を示す平面模式図である。複数の防振部材８の各々は、挿入部材１５を有している。挿入部材１５は、たとえば、ピン部材１２と、弾性部材１３と、ロケータ１４とを有している。ピン部材１２は、棒状の部材である。ピン部材１２は、たとえば金属製である。ロケータ１４は、円筒状の部材である。ロケータ１４は、たとえば樹脂製である。ピン部材１２は、ロケータ１４の中空部分を貫通している。弾性部材１３は、環状の部材である。弾性部材１３は、たとえばオーリングである。弾性部材１３は、たとえばゴム製である。

弾性部材１３の数は、特に限定されないが、たとえば２個である。ピン部材１２は、弾性部材１３の中空部分を貫通している。ピン部材１２の長手方向に沿って、弾性部材１３と、ロケータ１４と、弾性部材１３とが順番に配置されている。別の観点から言えば、ロケータ１４は、たとえば２つの弾性部材１３によって挟まれている。なお、ピン部材１２の長手方向は、本体部１０の径方向に対応する。

ピン部材１２の軸方向において、ピン部材１２の長さは、ロケータ１４の厚みと、弾性部材１３の厚みの２倍の厚みとの合計よりも大きい。ピン部材１２の軸方向において、弾性部材１３の厚みは、ロケータ１４の厚みよりも小さくてもよい。ピン部材１２の直径は、弾性部材１３の外径よりも小さい。ピン部材１２の直径は、ロケータ１４の外径よりも小さい。ロケータ１４の外径は、弾性部材１３の外径よりも小さくてもよい。弾性部材１３の厚みは、弾性部材１３の外径よりも小さくてもよい。

図５は、防振部材を本体部に取り付けた状態を示す断面模式図である。図５に示される断面は、軸線Ａに対して垂直な断面である。図５に示されるように、本体部１０には、中空部９が設けられている。中空部９は、内壁面６によって囲まれている。おもり部材２０は、内壁面６から離間した状態で、中空部９に配置されていてもよい。中空部９は、軸線Ａに平行な方向に沿って本体部１０を貫通している。中空部９は、第１主面１および第２主面２の各々に開口している。

内壁面６には、たとえば、第１凹部３１と、第２凹部３２とが設けられている。第１凹部３１は、ピン部材１２に対して外周面側に位置している。第１凹部３１には、ピン部材１２の一端が配置される。第１凹部３１は、外周面３に開口していてもよい。第２凹部３２は、ピン部材１２に対して内周面側に位置している。第２凹部３２には、ピン部材１２の他端が配置される。第１凹部３１および第２凹部３２の各々は、たとえば本体部１０の径方向に沿って延びている。切削工具１００は、固定部材１６を有していてもよい。固定部材１６は、第１凹部３１に配置されている。固定部材１６は、ピン部材１２を、本体部１０に押しつけている。

図５に示されるように、おもり部材２０の貫通孔２４は、第１凹部３１および第２凹部３２の各々に連通するように配置される。ピン部材１２は、貫通孔２４を貫通している。ピン部材１２は、中空部９の内壁面６に取り付けられている。弾性部材１３は、ピン部材１２を取り囲んでいる。弾性部材１３は、貫通孔２４の内部においておもり部材２０に接している。弾性部材１３は、本体部１０の周方向において、貫通孔２４の内面と、ピン部材１２とに接している。弾性部材１３は、ピン部材１２の長手方向において、内壁面６と、ロケータ１４とに接している。

第１端面２１および第２端面２２の各々は、本体部１０の径方向において、中空部９の内壁面６に対面している。本体部１０の径方向において、第１端面２１は、第２端面２２と外周面３との間に位置している。本体部１０の径方向において、第２端面２２は、第１端面２１と内周面４との間に位置している。第３端面２３は、本体部１０の周方向において、中空部９の内壁面６に対面している。

図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面模式図である。図６に示される断面は、軸線Ａに平行な断面である。図６に示されるように、軸線Ａに平行な方向において、弾性部材１３は、ピン部材１２およびおもり部材２０の各々に接している。軸線Ａに平行な方向において、おもり部材２０は、内壁面６に囲まれて形成される中空部９の中に納まっており、中空部９からはみ出していないことが望ましい。別の観点から言えば、軸線Ａに平行な方向において、おもり部材２０は、第１主面１と、第２主面２との間に位置している。

１つの防振部材８におけるピン部材１２の数は、特に限定されないが、たとえば２個以上である。ピン部材１２の数が１個の場合には、おもり部材２０がピン部材１２を中心として回転し、おもり部材２０の一部が中空部９からはみ出すことがある。ピン部材１２の数を２個以上とすることにより、おもり部材２０が中空部９からはみ出すことを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る切削加工装置２００の構成について説明する。

図７は、第２実施形態に係る切削加工装置の構成を示す平面模式図である。図７に示されるように、第２実施形態に係る切削加工装置２００は、第１実施形態に係る切削工具１００と、アダプタ４０と、取付部材５０とを主に有している。切削工具１００は、本体部１０と、切削インサート７と、防振部材８とを有している。本体部１０は、アダプタ４０に取り付けられている。アダプタ４０は、本体部１０を保持している。図７に示されるように、軸線Ａに平行な方向に見て、アダプタ４０は、本体部１０を取り囲んでいる。なお、第１実施形態に係る切削工具１００の代わりに、後述する第３実施形態に係る切削工具１００または第４実施形態に係る切削工具１００が用いられてもよい。

図７に示されるように、アダプタ４０は、たとえば、環状部材である。アダプタ４０の内周側には、複数の取付凸部４１が設けられている。アダプタ４０の複数の取付凸部４１の各々は、本体部１０に設けられた複数の取付凹部５の各々に挿入されている。別の観点から言えば、アダプタ４０の複数の取付凸部４１の各々は、本体部１０に設けられた複数の取付凹部５の各々と嵌合している。本体部１０は、取付部材５０によって、アダプタ４０に固定される。

図７に示されるように、アダプタ４０には、複数の取付孔４２が設けられていてもよい。複数の取付孔４２は、図示しない外部の回転装置に取り付けられる。回転装置が回転することにより、アダプタ４０が回転する。アダプタ４０が回転することにより、切削工具１００が回転方向Ｃに沿って回転する。回転装置の回転力は、アダプタ４０を介して切削工具１００に伝達される。切削工具１００の回転方向Ｃは、本体部１０の周方向に対応する。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る切削工具１００の構成について説明する。第３実施形態に係る切削工具１００は、主に、防振部材８の形状が直線状である構成において、第１実施形態に係る切削工具１００と異なっており、他の構成については、第１実施形態に係る切削工具１００と同様である。以下、第１実施形態に係る切削工具１００と異なる構成を中心に説明する。

図８は、第３実施形態に係る切削工具の構成を示す平面模式図である。図８に示されるように、軸線Ａに平行な方向に見て、複数の防振部材８の各々の形状は、直線状である。軸線Ａに平行な方向に見て、複数の防振部材８の各々は、外周面３に交差する方向に延びている。防振部材８の数は、特に限定されないが、たとえば８個である。図８に示されるように、軸線Ａに沿った方向に見て、おもり部材２０の外形は、角丸長方形(Rounded Rectangle)であってもよい。

図９は、第３実施形態に係る切削工具のおもり部材の構成を示す平面模式図である。図９に示されるように、軸線Ａに平行な方向に見て、第１端面２１および第２端面２２の各々は、直線状である。第１端面２１は、たとえば第２端面２２と平行である。軸線Ａに平行な方向に見て、貫通孔２４は、第１端面２１および第２端面２２の各々が延びる方向に対して垂直に延びていてもよい。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る切削工具１００の構成について説明する。第４実施形態に係る切削工具１００は、主に、切削インサート７が本体部１０の外周面３に取り付けられている構成において、第１実施形態に係る切削工具１００と異なっており、他の構成については、第１実施形態に係る切削工具１００と同様である。以下、第１実施形態に係る切削工具１００と異なる構成を中心に説明する。

図１０は、第４実施形態に係る切削工具の構成を示す平面模式図である。図９に示されるように、切削インサート７は、本体部１０の外周面３に取り付けられていてもよい。切削インサート７は、縦置きインサート７ａと、横置きインサート７ｂとを有している。横置きインサート７ｂは、本体部１０の外周面３に取り付けられている。縦置きインサート７ａは、本体部１０の第１主面１に取り付けられている。縦置きインサート７ａは、本体部１０の第２主面２に取り付けられていてもよい。本体部１０の内周面４には、複数の取付凹部５が設けられていてもよい。複数の取付凹部５の各々は、アダプタ４０の複数の取付凸部４１の各々に取り付けられてもよい。

次に、上記実施形態に係る切削工具１００の作用効果について説明する。
上記実施形態に係る切削工具１００によれば、複数の防振部材８の各々は、本体部１０に設けられている。切削インサート７は、本体部１０に取り付けられている。そのため、切削インサート７が被削材と接触する際に発生した振動は、本体部１０に設けられた複数の防振部材８の各々によって減衰する。これにより、防振部材８がアダプタ４０に設けられている切削工具１００と比較して、切削加工時の振動を効率的に減衰させることができる。

上記実施形態に係る切削工具１００によれば、軸線Ａに沿った方向に見て、複数の防振部材８の各々は、軸線Ａを中心とした仮想円Ｂ上に配置されていてもよい。これにより、軸線Ａと複数の防振部材８の各々との距離が等しくなるため、切削加工時の振動をより効率的に減衰させることができる。

上記実施形態に係る切削工具１００によれば、軸線Ａに沿った方向に見て、複数の防振部材８の各々は、仮想円Ｂの円周方向において、等間隔で配置されていてもよい。これにより、切削加工時の振動を周方向において均等に減衰させることができる。

上記実施形態に係る切削工具１００によれば、本体部１０には、内壁面６によって囲まれた中空部９が設けられていてもよい。おもり部材２０は、内壁面６から離間した状態で、中空部９に配置されていてもよい。おもり部材２０が内壁面６から離間しているため、おもり部材２０は中空部９において移動することができる。これにより、おもり部材２０は、本体部１０の振動に対して逆位相の振動を行う。そのため、防振部材８は、動吸振器として機能する。従って、おもり部材２０が内壁面６と接している場合と比較して、切削加工時の振動をさらに減衰させることができる。

上記実施形態に係る切削工具１００によれば、おもり部材２０には、貫通孔２４が設けられていてもよい。複数の防振部材８の各々は、貫通孔２４を貫通し、かつ内壁面６に取り付けられたピン部材１２と、ピン部材１２を取り囲み、かつ貫通孔２４の内部においておもり部材２０に接する弾性部材１３とを含んでいてもよい。おもり部材２０は、おもり部材２０と弾性部材１３との摩擦および弾性部材１３とピン部材１２との摩擦により、振動を減衰させることができる。そのため、径方向の振動のみならず、軸方向および周方向の各々における振動についても、効率的に減衰させることができる。

上記実施形態に係る切削工具１００によれば、軸線Ａに沿った方向に見て、おもり部材２０の外形はレーストラック形状であってもよい。これにより、おもり部材２０の形状が直線状である場合と比較して、おもり部材２０を大きくすることができる。結果として、切削加工時の振動をさらに減衰させることができる。

上記実施形態に係る切削工具１００によれば、本体部１０には、内壁面６によって囲まれた中空部９が設けられていてもよい。おもり部材２０は、内壁面６から離間した状態で、中空部９に配置されていてもよい。おもり部材２０には、貫通孔２４が設けられていてもよい。複数の防振部材８の各々は、貫通孔２４を貫通し、かつ内壁面６に取り付けられたピン部材１２と、ピン部材１２を取り囲み、かつ貫通孔２４の内部においておもり部材２０に接する弾性部材１３とを含んでいてもよい。軸線Ａに沿った方向に見て、おもり部材２０の外形はレーストラック形状であってもよい。

上記実施形態に係る切削工具１００によれば、おもり部材２０が内壁面６から離間しているため、おもり部材２０は中空部９において移動することができる。これにより、おもり部材２０は、本体部１０の振動に対して逆位相の振動を行う。そのため、防振部材８は、動吸振器として機能する。従って、おもり部材２０が内壁面６に接している場合と比較して、切削加工時の振動をさらに減衰させることができる。またおもり部材２０は、おもり部材２０と弾性部材１３との摩擦および弾性部材１３とピン部材１２との摩擦により、振動を減衰させることができる。そのため、径方向の振動のみならず、軸方向および周方向の各々における振動についても、効率的に減衰させることができる。さらに、軸線Ａに沿った方向に見て、おもり部材２０の外形はレーストラック形状である場合は、おもり部材２０の形状が直線状である場合と比較して、おもり部材２０を大きくすることができる。結果として、切削加工時の振動をさらに減衰させることができる。

次に、振動測定試験について説明する。まず、サンプル１およびサンプル２に係るピンミラーカッタを準備した。サンプル１に係るピンミラーカッタは、比較例である。サンプル１に係るピンミラーカッタは、防振部材８を有していない。サンプル２に係るピンミラーカッタは、実施例である。サンプル２に係るピンミラーカッタは、防振部材８を有している。サンプル２に係るピンミラーカッタは、第１実施形態に係る切削工具１００である。軸方向における本体部１０の厚みＴは、１７ｍｍである。

次に、振動測定方法について説明する。図１１は、振動測定方法を示す側面模式図である。クランクシャフト６５の軸方向の一方側（左側）に左カッタ６３が配置される。左カッタ６３は、第１モータ６１に取り付けられている。クランクシャフト６５の軸方向の他方側（右側）に右カッタ６４が配置される。右カッタ６４は、第２モータ６２に取り付けられている。振動測定センサ６６は、第１モータ６１上に配置される。左カッタ６３および右カッタ６４を使用して、クランクシャフト６５の切削加工が行われた。

振動測定装置は、株式会社東陽テクニカ製のマルチＪＯＢＦＥＴアナライザ（形式：ＯＲ３５－１０Ｊ）とした。チャンネル数は、１０ＣＨとした。測定レンジは、２ｋＨｚとした。分解能は、２．５Ｈｚとした。

図１２は、振動測定結果を示す図である。振動の単位ｇは、重力加速度であり、９．８ｍ／ｓ²である。図１２に示すように、Ｘ（径）方向およびＹ（軸）方向においては、サンプル２に係るピンミラーカッタの振動は、サンプル１に係るピンミラーカッタの振動よりも小さいことが確認された。Ｚ（周）方向においては、サンプル２に係るピンミラーカッタの振動は、サンプル１に係るピンミラーカッタの振動とほぼ同じであった。以上の結果より、サンプル２に係るピンミラーカッタの振動は、主に、Ｘ（径）方向およびＹ（軸）方向における振動を減衰可能であることが確認された。

図１３は、クランクシャフトのスラスト面とチーク面との構成を示す模式図である。図１３に示されるように、クランクシャフト６５は、スラスト面７２と、チーク面７１とを有している。チーク面７１は、スラスト面７２に対して、径方向の外側に位置している。チーク面７１とスラスト面７２とは、軸方向において異なる位置にある。

クランクシャフト６５の切削加工が行われた後、クランクシャフト６５のスラスト面７２とチーク面７１とにおいて、面粗度（Ｒａ：算術平均粗さ）が測定された。面粗度測定装置は、株式会社ミツトヨ製の表面粗さ測定器（形式：ＳＶ－３２００Ｌ８）とした。測定長さは、４．８ｍｍとした。測定速度は、１ｍｍ／秒とした。

図１４は、面粗度測定結果を示す図である。図１４に示すように、サンプル２に係るピンミラーカッタを使用した場合におけるスラスト面７２の面粗度（Ｒａ）は、サンプル１に係るピンミラーカッタを使用した場合におけるスラスト面７２の面粗度（Ｒａ）よりも小さいことが確認された。同様に、サンプル２に係るピンミラーカッタを使用した場合におけるチーク面７１の面粗度は、サンプル１に係るピンミラーカッタを使用した場合におけるチーク面７１の面粗度よりも小さいことが確認された。

切削工具１００のビビリ現象は、被削材（クランクシャフト６５）の加工面と、切削工具１００の刃先とが、軸方向に接触と非接触とを繰り返すことにより発生する。ビビリ現象は、加工面の面粗度の悪化につながる。Ｙ（軸）方向における振動の減衰は、ビビリ現象の抑制に効果がある。結果として、加工面の面粗度を低減することができると考えられる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１第１主面、２第２主面、３外周面、４内周面、５取付凹部、６内壁面、７切削インサート、７ａ縦置きインサート、７ｂ横置きインサート、８防振部材、９中空部、１０本体部、１２ピン部材、１３弾性部材、１４ロケータ、１５挿入部材、１６固定部材、２０おもり部材、２１第１端面、２２第２端面、２３第３端面、２４貫通孔、３１第１凹部、３２第２凹部、４０アダプタ、４１取付凸部、４２取付孔、５０取付部材、６１第１モータ、６２第２モータ、６３左カッタ、６４右カッタ、６５クランクシャフト、６６振動測定センサ、７１チーク面、７２スラスト面、１００切削工具、２００切削加工装置、Ａ軸線、Ｂ仮想円、Ｃ回転方向、Ｔ厚み。

Claims

軸線の回りを回転する切削工具であって、
内周面と、前記内周面の反対側の外周面と、前記内周面および前記外周面の各々に連なっている第１主面と、前記内周面および前記外周面の各々に連なっておりかつ前記第１主面の反対側にある第２主面とを有する本体部と、
前記内周面および前記外周面の少なくともいずれかに取り付けられた切削インサートと、
前記本体部に設けられた複数の防振部材とを備え、
前記複数の防振部材の各々は、前記本体部を構成する材料よりも比重の大きい材料により構成されたおもり部材を含み、
前記本体部には、内壁面によって囲まれた中空部が設けられており、
前記おもり部材は、前記内壁面から離間した状態で、前記中空部に配置されており、
前記おもり部材には、貫通孔が設けられており、
前記複数の防振部材の各々は、
前記貫通孔を貫通し、かつ前記内壁面に取り付けられたピン部材と、
前記ピン部材を取り囲み、かつ前記貫通孔の内部において前記おもり部材に接する弾性部材とを含み、
前記ピン部材の長手方向は、前記本体部の径方向に対応しており、
前記中空部は、前記第１主面および前記第２主面の各々に開口しており、
前記弾性部材は、前記ピン部材に接している、切削工具。
前記軸線に沿った方向に見て、前記複数の防振部材の各々は、前記軸線を中心とした仮想円上に配置されている、請求項１に記載の切削工具。
前記軸線に沿った方向に見て、前記複数の防振部材の各々は、前記仮想円の円周方向において、等間隔で配置されている、請求項２に記載の切削工具。
前記軸線に沿った方向に見て、前記おもり部材の外形はレーストラック形状である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の切削工具。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の切削工具と、
前記本体部を保持するアダプタと備え、
前記軸線に平行な方向に見て、前記アダプタは、前記本体部を取り囲んでいる、切削加工装置。