JPH05228707A

JPH05228707A - 切削工具

Info

Publication number: JPH05228707A
Application number: JP3543292A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Haga; 克己芳賀
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1993-09-07
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JP2979823B2

Abstract

(57)【要約】【構成】工具本体１１に形成された挿入孔１２にロッ
ドばね１４を緩挿し、取付ネジ穴１３に螺着して支持す
る。このロッドばね１４の先端には、スローアウェイチ
ップ２０が装着されたカッティングヘッド１７が調整ネ
ジ１８によって取り付けられている。このカッティング
ヘッド１７の基端面１７Ａと、これに対向する工具本体
１１との先端面１１Ａのそれぞれには、互いに当接可能
に一対の摩擦吸振材２３，２３が配設されている。さら
に挿入孔１２とロッドばね１４との間には、ロッドばね
１４の先端側と基端側とに分割されて粘弾性材より成る
粘弾性層２４，２４が介装されている。【効果】摩擦吸振材２３の摺動により振動が熱に変換
されて低減される吸振作用と、粘弾性層２４によってロ
ッドばね１４の振動が減衰される減振作用とにより、振
動に対する安定限界を向上させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボーリングバーやバイ
ト等の切削工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の切削工具としては、例えば図９
ないし図１２に示すようなボーリングバーが知られてい
る。これらの図に示されるボーリングバーは、鋼材、超
硬合金、工具鋼、または粉末ハイス等を単体で、あるい
は一部組み合わせて形成された円柱軸状の工具本体１の
先端に、カッティングヘッド２が該工具本体１に一体成
形されて設けられており、このカッティングヘッド２の
先端に形成されたチップ取付座３にスローアウェイチッ
プ４が装着された構成となっている。このようなボーリ
ングバーは、その工具本体１の基端部が工作機械の保持
台５に取り付けられて保持され、スローアウェイチップ
４に形成された切刃６によって被削材を切削していく。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
切削工具では工具本体１が一体成形されており、特に材
質として超硬合金や工具鋼等を用いた場合には高い工具
剛性を確保することができる反面、切削によって生じる
振動に対しては安定限界が低く、このため切削速度を上
昇させたり、切込みや送り量を増加させたりして切削条
件を高くすると、すぐにビビリが発生して加工面の悪化
を招くという問題があった。また、このような切削工具
では、保持台４からの工具本体１の突き出し長さＬを大
きくするほど、振動に対する安定限界が低下してしまう
ため、例えば上記のボーリングバーなどによって深穴加
工を行おうとした場合には、激しいビビリ振動が発生し
て切削自体が不可能となるようなおそれがあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するためになされたもので、軸状の工具本体の
軸線方向に沿って該工具本体の少なくとも先端に開口す
るように挿入孔を形成し、この挿入孔にロッドばねを緩
挿して上記工具本体に支持せしめ、かつこのロッドばね
の先端に、切刃を有するカッティングヘッドを設けて、
これらカッティングヘッドと上記工具本体との相対向す
る面に一対の摩擦吸振材のそれぞれを互いに当接可能に
配設するとともに、上記挿入孔とロッドばねとの間には
粘弾性材より成る粘弾性層を介装したことを特徴とする
ものである。

【０００５】

【作用】このような構成の切削工具では、切削時にカッ
ティングヘッドの切刃で発生した振動は、カッティング
ヘッドとこれが取り付けられるロッドばねとの連結体を
変位させ、工具本体に伝播する。このうち、まずカッテ
ィングヘッドを変位させる振動は、カッティングヘッド
と工具本体との当接面から工具本体に伝播する。ここで
本発明では、これらの当接面のそれぞれに摩擦吸振材が
配設されることとなり、カッティングヘッドが振動し、
これらの摩擦吸振材が摺動して擦れ合うことにより、振
動のエネルギーが摩擦熱に変換されて工具本体に伝播す
る振動が低減せしめられる。

【０００６】一方、ロッドばねを変位させて工具本体に
伝播する振動は、このロッドばねと工具本体の挿入孔と
の間に設けられる粘弾性層によって減衰せしめられる。
ここで、このようにロッドばねのような梁を粘弾性層に
よって被覆して支持する場合、被覆量が同一であるな
ら、梁の中央部のみを被覆した、いわゆる中央被覆梁よ
りも、梁の中央部に空洞部が形成されるように両端部を
被覆した、いわゆる分割被覆梁の方が、制振作用が大き
いことが知られている。従って、上記粘弾性層はロッド
ばねの先端側と基端側とに分割して配設されるのが望ま
しい。

【０００７】

【実施例】図１ないし図４は、本発明をボーリングバー
に用いた場合の一実施例を示すものである。これらの図
において工具本体１１は、鋼材、超硬合金、工具鋼、ま
たは粉末ハイス等を単体で、あるいは一部組み合わせて
円柱軸状に形成されており、その先端部からは該工具本
体１１の軸線Ｏに沿って、断面円形の挿入孔１２が当該
工具本体１１の略中央部にまで形成されている。また、
この挿入孔１２の底面には、上記軸線Ｏに沿って取付ネ
ジ穴１３が形成されている。

【０００８】さらに、この挿入孔１２にはロッドばね１
４が緩挿されている。このロッドばね１４は鋼材等から
形成された略円柱状の部材であって、その基端部には雄
ネジ部１５が形成されていて、この雄ネジ部１５が上記
取付ネジ穴１３に螺着されることにより、当該ロッドば
ね１４は工具本体１１に支持されている。また、このロ
ッドばね１４の先端部には、上記軸線Ｏに沿って調整ネ
ジ穴１６が形成されている。なお、このロッドばね１４
の外径は挿入孔１２の内径よりも小さく設定されてお
り、これにより両者の間には円筒状の空間が形成される
こととなる。また、このロッドばね１４の長さは、上記
雄ネジ部１５を取付ネジ穴１３に螺着して当該ロッドば
ね１４を工具本体１１に取り付けた状態で、ロッドばね
１４の先端が工具本体１１の先端より僅かに突出するよ
うに設定されている。

【０００９】さらにまた、このロッドばね１４の先端に
は鋼材等から成るカッティングヘッド１７が取り付けら
れていて、工具本体１１の先端に位置決めされている。
このカッティングヘッド１７は、当該カッティングヘッ
ド１７に挿通された調整ネジ１８をロッドばね１４の上
記調整ネジ穴１６に螺着することにより、ロッドばね１
４に着脱自在かつその締付強さを調整可能とされてい
る。さらに、このカッティングヘッド１７の先端部には
チップ取付座１９が形成されており、このチップ取付座
１９には、超硬合金等の硬質材料から成るスローアウェ
イチップ２０がクランプネジ２１によって着脱自在に取
り付けられていて、このスローアウェイチップ２０に形
成された切刃２２が切削に供されることとなる。

【００１０】そして、このカッティングヘッド１７の基
端面１７Ａと、この基端面１７Ａに対向する工具本体１
１の先端面１１Ａとにはそれぞれ、一対の円環状の摩擦
吸振材２３，２３が接合されている。これらの摩擦吸振
材２３，２３は、ともにセラミックス、銅、あるいはＰ
ＴＦＥ処理材等から形成されており、上記調整ネジ１８
を締め付けることによって上記軸線Ｏ方向に互いに当接
可能、かつ該軸線Ｏに対する径方向に相対的に摺動可能
とされている。

【００１１】一方、ロッドばね１４の外周と挿入孔１２
の内周との間に形成される上記円筒状の空間には粘弾性
材が充填されていて、粘弾性層２４，２４が形成されて
いる。ここで、これらの粘弾性層２４，２４はゴム系材
料、シリコン系材料、ウレタン系材料、あるいは各種接
着剤等の粘弾性材から成るものであって、本実施例では
挿入孔１２に緩挿されたロッドばね１４の先端側と基端
側とに分割されて設けられており、これによってこれら
の粘弾性層２４，２４の間には空洞部２５が形成される
こととなる。

【００１２】このような構成のボーリングバーは、従来
のボーリングバーと同様に、その工具本体１１の基端部
が工作機械の保持台２６に保持されて切削に供されるこ
ととなる。このようなボーリングバーによる切削におい
て、刃先にビビリ等の振動が加わった場合、この振動は
スローアウェイチップ２０からカッティングヘッド１７
に伝わり、カッティングヘッド１７およびロッドばね１
４を軸線Ｏに対する径方向に変位させて工具本体１１に
伝播する。

【００１３】ここで、これらの振動の伝播経路のうち、
カッティングヘッド１７から工具本体１１に伝播する振
動は、カッティングヘッド１７と工具本体１１との当接
面、すなわちカッティングヘッド１７の基端面１７Ａに
接合された摩擦吸振材２３と、工具本体１１の先端面１
１Ａに接合された摩擦吸振材２３との当接面から伝播す
ることとなる。ところが、この当接面を通って伝播する
振動により、この当接面に配置された摩擦吸振材２３，
２３は上記軸線Ｏに対する径方向に摺動して擦れ合い、
これによって摩擦熱が発生することとなる。すなわち、
これら摩擦吸振材２３，２３の摺動によって振動のエネ
ルギーが摩擦による熱エネルギーに変換されることとな
り、この変換された熱エネルギー分だけカッティングヘ
ッド１７から工具本体１１へと伝播する振動エネルギー
が低減され、結果的に工具本体１１の振動が抑制される
こととなる。

【００１４】一方、上記の振動伝播経路のうち、ロッド
ばね１４を変位させて工具本体１１に伝わる振動は、ス
プリング効果を有するこのロッドばね１４と、ロッドば
ね１４の周囲に配設されたダンパー効果を有する粘弾性
層２４，２４とから構成されるサスペンションによって
減衰せしめられ、抑制されることとなる。ところで、こ
のロッドばね１４のような支持梁を上述のような粘弾性
層２４によって被覆する場合、その被覆量が同一である
ならば、例えばこの梁の中央部のみを被覆した、いわゆ
る中央被覆梁と、粘弾性層を梁の両端部に分割して被覆
し、梁の中央部に空洞部が形成されるようにした、いわ
ゆる分割被覆梁とでは、振動腹部近傍の粘弾性層は振動
エネルギーの散逸に寄与しないため、前者よりも後者の
方が制振作用が大きいことが知られている。しかるに本
実施例では、粘弾性層２４は挿入孔１２内においてロッ
ドばね１４の先端側と基端側とに分割されて配設されて
いて、これにより両粘弾性層２４，２４の間には空洞部
２５が形成されることとなり、従ってロッドばね１４に
伝播する振動を効果的に減衰させることが可能である。

【００１５】このように上記構成のボーリングバーによ
れば、工具本体１１とカッティングヘッド１７との間に
介装される摩擦吸振材２３，２３による吸振作用と、ロ
ッドばね１４と挿入孔１２との間に形成される粘弾性層
２４，２４による減振作用とが相乗的に働くことによ
り、切削時にスローアウェイチップ２０からカッティン
グヘッド１７に伝わる振動が工具本体１１に伝播するの
を効果的に抑えることができ、工具全体としての振動に
対する安定限界の向上を図ることができる。そしてこれ
により、高い切削条件においてもビビリの発生を抑えて
仕上げ面精度の向上を図ることができるとともに、深穴
加工等の場合に工具本体１１の保持台２７からの突き出
し長さＬを大きく設定したとしても、工具本体１１に激
しいビビリ振動が生じるのを防いで安定した切削を行う
ことが可能となる。

【００１６】また本実施例のボーリングバーによれば、
カッティングヘッド１７のロッドばね１４への締付強
さ、すなわちカッティングヘッド１７側と工具本体１１
側との両摩擦吸振材２３，２３の当接圧力を、調整ネジ
１８によって調節することが可能であり、これによって
両摩擦吸振材２３，２３による吸振作用の大きさを加減
することができる。そして、これとともに工具本体１１
やカッティングヘッド１７、またはロッドばね１４の形
状、材質等を適当に設定して工具全体の剛性を調整した
り、あるいは粘弾性層２４を構成する粘弾性材の材質や
粘弾性層２４，２４の被覆量等を適宜設定したりするこ
とにより、摩擦吸振材２３，２３による吸振作用と粘弾
性層２４，２４による減振作用とが最も効果的に作用す
るように微調整することが可能となり、切削条件等に応
じた最適な振動防止効果を奏功することができる。

【００１７】なお、本実施例では粘弾性層２４，２４
を、挿入孔１２内に形成される上記円筒状の空間におい
てロッドばね１４の両端に分割して配設したが、場合に
よってはこの空間の全体にわたって粘弾性材を充填して
粘弾性層２４を形成したり、あるいはその他の配置とし
ても構わない。また、本実施例では挿入孔１２を工具本
体１１の先端のみに開口するように形成し、この挿入孔
１２の底面に形成された取付ネジ穴１３に雄ネジ部１５
を螺着して工具本体１１にロッドばね１４を支持した
が、必ずしもこのような構成を採らなくてもよい。

【００１８】例えば、図５ないし図８は本発明の他の実
施例を示すものであり、図１ないし図４に示した実施例
と同じ部分には同一の符号を配してある。この実施例で
は、軸状の工具本体３１の軸線Ｏ方向に沿って工具本体
３１の両端に開口するように挿入孔３２が貫設されてお
り、この挿入孔３２に、基端部に鍔部３３が形成された
ロッドばね３４が緩挿されている。工具本体３１には挿
入孔３２の上記軸線Ｏ方向中央部に、該軸線Ｏに対する
径方向内側に突出するように環状の支持部３５が形成さ
れており、ロッドばね３４はその外周部中央がこの支持
部３５に嵌挿されて工具本体３１に支持されている。

【００１９】またこの実施例では、上記従来例と同様に
カッティングヘッド１７の基端面１７Ａと、この基端面
１７Ａに対向する工具本体３１の先端面３１Ａとに一対
の摩擦吸振材２３，２３が接合されるとともに、工具本
体３１の基端面３１Ｂと、この基端面３１Ｂに対向する
ロッドばね３４の上記鍔部３３の先端面３３Ａとにも、
それぞれ円環状の他の一対の摩擦吸振材３６，３６が配
設されている。これら他の摩擦吸振材３６，３６も、上
記摩擦吸振材２３，２３と同様、ともにセラミックス、
銅、あるいはＰＴＦＥ処理材等から形成されている。そ
してこの実施例では、調整ネジ１８をロッドばね３４の
調整ネジ穴１６に螺着して締め付けることにより、工具
本体３１がカッティングヘッド１７とロッドばね３４の
鍔部３３とによって軸線Ｏ方向に狭装されるようになっ
ており、かつこの状態で摩擦吸振材２３，２３および他
の摩擦吸振材３６，３６がそれぞれに軸線Ｏ方向に互い
に当接可能、かつ該軸線Ｏに対する径方向に相対的に摺
動可能とされている。

【００２０】さらに本実施例でも、ロッドばね３４の外
周と挿入孔３２の内周との間の空間に、ゴム系材料、シ
リコン系材料、ウレタン系材料、あるいは各種接着剤等
から成る粘弾性材が充填されていて、ロッドばね３４の
先端側と基端側とに分割された粘弾性層３７，３７が形
成されており、これらの粘弾性層３７，３７の間には空
洞部３８が形成されている。

【００２１】このような構成のボーリングバーにおいて
も、カッティングヘッド１７に設けられたスローアウェ
イチップ２０から伝わってカッティングヘッド１７とロ
ッドばね３４とを変位させる振動のうち、カッティング
ヘッド１７と工具本体３１との当接面から伝播する振動
は摩擦吸振材２３，２３との吸振作用によって低減さ
れ、またロッドばね３４を変位させる振動は粘弾性層３
７，３７によって減衰せしめられる。これに加えて本実
施例では、ロッドばね３４の基端部に鍔部３３が設けら
れており、工具本体３１の基端面３１Ｂとこの鍔部３３
の先端面３３Ａとに設けられて互いに当接し合う他の一
対の摩擦吸振材３６，３６が、ロッドばね３４の振動に
よって摺動して擦れ合うことによってロッドばね３４の
振動が摩擦熱に変換される。このように本実施例によれ
ば、他の一対の摩擦吸振材３６，３６による吸振作用に
よってもロッドばね３４の振動を低減せしめることがで
き、これにより当該ボーリングバーの振動に対する安定
限界をより一層向上させることが可能となる。

【００２２】さらに本実施例でも、調整ネジ１８による
締付強さを調整して摩擦吸振材２３，２３や他の摩擦吸
振材３６，３６による吸振作用を加減したり、当該ボー
リングバーを構成する各部材の形状、材質等を適当に設
定して工具剛性を調整したり、あるいは粘弾性材の材質
や粘弾性層３７，３７の被覆量を適宜設定したりするこ
とにより、摩擦吸振材２３，３６による吸振作用と粘弾
性層３７による減振作用とを微調整することが可能であ
る。これに加えて本実施例では、ロッドばね３４が挿入
孔３２内に設けられた環状の支持部３５によって工具本
体３１に支持されており、この支持部３５の数や位置、
あるいは該支持部３５の幅δ等を適当に設定することに
よっても上記減振作用を微調整することができる。この
ため本実施例によれば、より広い範囲の切削条件に応じ
て最適な振動の抑制効果を得ることができる。

【００２３】なお、本実施例では上述のように工具本体
３１の挿入孔３２内に支持部３５を設けた構成とした
が、このような支持部を設けない構成であっても構わな
い。またこの支持部が、本実施例のような工具本体３１
に一体形成されたものでなくてもよく、別体成形された
リングを工具本体３１やロッドばね３４に固定したよう
なものでもよい。さらに、本実施例では粘弾性層３７を
ロッドばね３４の先端側と基端側とに分割して形成した
が、これをロッドばね３４の全体に亙って設けてもよ
く、またロッドばね３４の先端側と基端側と支持部３５
周辺の中央部との３つの部分、あるいはそれ以上に分割
して配設してもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
ッティングヘッドと工具本体との当接面に配設される摩
擦吸振材による吸振作用と、ロッドばねの周囲に形成さ
れる粘弾性層による減振作用とにより、当該切削工具の
振動に対する安定限界を向上させることが可能となる。
そして、これにより高い切削条件においてもビビリの発
生等を防いで、仕上げ面精度の向上を図ることができ
る。また、工具全体の剛性や各摩擦吸振材の当接圧力、
あるいは粘弾性層を形成する粘弾性材の材質、配置等を
適宜調整することにより、切削条件に応じた最適な振動
抑制効果を得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すボーリングバーの断面
図である。

【図２】図１に示す実施例の工具先端側からの正面図で
ある。

【図３】図１に示す実施例の先端部の側面図である。

【図４】図１に示す実施例のＹＹ断面図である。

【図５】本発明の他の一実施例を示すボーリングバーの
断面図である。

【図６】図５に示す実施例の工具先端側からの正面図で
ある。

【図７】図５に示す実施例の先端部の側面図である。

【図８】図５に示す実施例のＺＺ断面図である。

【図９】従来のボーリングバーの断面図である。

【図１０】図９に示す従来例の工具先端側からの正面図
である。

【図１１】図９に示す従来例の先端部の側面図である。

【図１２】図９に示す従来例のＸＸ断面図である。

【符号の説明】

１，１１，３１工具本体２，１７カッティングヘッド４，２０スローアウェイチップ１２，３２挿入孔１４，３４ロッドばね１８調整ネジ２３，３６摩擦吸振材２４，３７粘弾性層２５，３８空洞部３３鍔部３５支持部Ｏ工具本体軸線Ｌボーリングバーの突き出し長さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸状の工具本体の軸線方向に沿って該工
具本体の少なくとも先端に開口するように挿入孔が形成
され、この挿入孔にはロッドばねが緩挿されて上記工具
本体に支持されており、かつ上記ロッドばねの先端には
切刃を有するカッティングヘッドが設けられていて、こ
れらカッティングヘッドと上記工具本体との相対向する
面には一対の摩擦吸振材のそれぞれが互いに当接可能に
配設されるとともに、上記挿入孔と上記ロッドばねとの
間には粘弾性材よりなる粘弾性層が介装されていること
を特徴とする切削工具。
【請求項２】上記粘弾性層が、上記挿入孔内にあって
上記ロッドばねの先端側と基端側とに分割されて配置さ
れ、これらの粘弾性層の間に空洞部が形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の切削工具。
【請求項３】上記挿入孔が、上記工具本体の両端に開
口せしめられているとともに、上記ロッドばねの基端部
には鍔部が形成されていて、この鍔部と上記工具本体と
の相対向する面には、他の一対の摩擦吸振材のそれぞれ
が配設されていることを特徴とする請求項１または２記
載の切削工具。
【請求項４】上記挿入孔には、上記ロッドばねの外周
に当接して該ロッドばねを支持する支持部が設けられて
いることを特徴とする請求項１、２または３記載の切削
工具。