JPH05228707A - 切削工具 - Google Patents

切削工具

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JPH05228707A
JPH05228707A JP3543292A JP3543292A JPH05228707A JP H05228707 A JPH05228707 A JP H05228707A JP 3543292 A JP3543292 A JP 3543292A JP 3543292 A JP3543292 A JP 3543292A JP H05228707 A JPH05228707 A JP H05228707A
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vibration
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cutting
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Katsumi Haga
克己 芳賀
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2250/00Compensating adverse effects during milling
    • B23C2250/16Damping vibrations

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  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
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