JPH0623606A

JPH0623606A - 旋削工具

Info

Publication number: JPH0623606A
Application number: JP18015192A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Haga; 克己芳賀; Tatsuo Arai; 辰夫新井; Yoshihiko Kimura; 良彦木村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1992-07-07
Publication date: 1994-02-01
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JP3252450B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】旋削工具、特にボーリングバーにおける切削
時のびびり振動を防止する。【構成】ホルダ本体１０内に収容されたウエイト１２
と、内面に対して間隔をおいて支持する支持手段２４
と、ホルダ本体１０に対して相対移動させる駆動手段２
４と、該手段を制御する制御手段２２とから構成する。
この制御はヘッド４の振動を検出するセンサ２０の検出
信号によって行う。【効果】ウエイトの駆動周波数、振幅などを制御する
ことができ、ウエイト変位に伴う反作用によって刃先の
振動が相殺される。また、支持手段の支持方向、駆動手
段の駆動方向をホルダ本体の軸線方向、あるいは半径方
向に向けることにより、ウエイトの変位に伴う反作用の
方向を種々に設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は旋削工具にかかり、特
に、ホルダ本体のびびり振動の抑制を図った工具に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図８はシリンダボアの切削などに用いら
れるボーリングバーと呼ばれる旋削工具の一従来例を示
すものである。このボーリングバーは、工作機械のチャ
ックなどに取り付けられるホルダ本体２と、このホルダ
本体２の先端に設けられたヘッド４とから構成され、こ
のヘッド４の先端にスローアウエイチップなどの切刃６
が設けられている。前記ホルダ本体２はたわみやびびり
を防止すべく剛性の高い超硬合金により形成され、一
方、前記ヘッド４は、加工性を考慮して鋼などの材料に
より形成されている。

【０００３】図９はボーリングバーの他の従来例を示す
ものである。このボーリングバーのホルダ本体１０は中
空状に形成されており、その内部には、グリスや油など
が充填されるとともに、これらに支持されてウエイト１
２が収容されている。このボーリングバーにあっては、
ウエイト１２の慣性力によってホルダ本体１０の振動を
打ち消すことにより、制振効果を得るようになってい
る。また前記ウエイト１２の移動は、グリスなどの充填
物１４によって制動されるようになっている。なお前記
ヘッド１０はホルダ本体１０に着脱可能に取付られてお
り、その嵌合面には、シール１６が介在して前記充填物
１４の漏れを防止するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記一従
来例の工具にあっては、ホルダ本体の素材である超硬合
金が高価でかつ加工性がわるいという問題ある。また、
いかに超硬合金の剛性が高いとは云え、特定の固有振動
数を持つことが避けられず、切削条件によっては、十分
なびびり抑制効果が得られないという問題がある。

【０００５】また他の従来例の工具にあっても、ウエイ
ト１２の制振効果は特定振動数の範囲でしか有効でな
く、この場合も、切削条件に柔軟に対応して確実に制振
効果を維持することが難しいという問題がある。したが
って、従来のいずれの工具を用いた場合であっても、深
穴加工（ホルダ本体の外径に対して一定以上の深さの穴
の内面加工）を能率良く行うことが難しいという問題が
ある。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、種々
の切削条件に応じて最適な制振効果を発揮することので
きる旋削工具を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１の発明は、刃物が取り付けられるヘッド
と、工作機械に支持されるホルダ本体とから構成された
旋削工具において、前記ホルダ本体内に設けられた中空
部と、該中空部に収容されたウエイトと、該ウエイトと
前記ホルダ本体との間に設けられてウエイトをホルダ本
体の内面に対して間隔をおいて支持する支持手段と、前
記ウエイトをホルダ本体に対して相対移動させる駆動手
段と、該駆動手段を制御する制御手段とから構成したも
のである。

【０００７】また請求項２の発明は、請求項１の発明に
おける制御手段を、前記ヘッドの振動を検出するセンサ
の検出信号によって制御する制御手段を設けたものであ
る。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１において、前
記ウエイトは前記駆動手段の自重である構成とした。請
求項４の発明は、請求項１または２において、前記駆動
手段が前記支持手段を兼用する構成とした。請求項４の
発明は、請求項１または２において、前記駆動手段が前
記支持手段と別個に設けられた構成とした。請求項５の
発明は、請求項１または２または４において、前記支持
手段が前記ホルダ本体の軸線に沿って設けられ、前記駆
動手段の駆動方向が前記ホルダ本体の半径方向に向けら
れた構成とした。請求項６の発明は、請求項１または２
または４において、前記支持手段が前記ホルダ本体の半
径方向に沿って設けられ、前記駆動手段の駆動方向が前
記ホルダ本体の半径方向に向けられた構成とした。請求
項７の発明は、請求項２または３において、前記駆動手
段の駆動方向が前記ホルダ本体の軸線方向に向けられた
構成とした。請求項８の発明は、請求項３において、前
記駆動手段の駆動方向が前記ホルダ本体の半径方向に向
けられた構成とした。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、刃先に発生する振動をセン
サによって検出し、あるいは作業員が視覚的あるいは聴
覚的に検出し、これに基づいて駆動手段によるウエイト
の駆動周波数あるいは振幅などを制御することができ
る。この駆動力の制御により、ホルダ本体内でウエイト
が変位し、この変位に伴う反作用によって刃先の振動が
相殺される。また、支持手段の支持方向、あるいは駆動
手段の駆動方向をホルダ本体の軸線方向、あるいは半径
方向に向けることにより、ウエイトの変位に伴う反作用
の方向を種々に設定することができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。なお、図中従来例と共通の部分には同一符号を付
し、説明を簡略化する。図１及び図２は本発明の第１実
施例を示すものである。符号２０はセンサである。この
センサ２０は、例えば加速度センサであって、刃先６
（あるいはヘッド４全体）に生じる振動に起因する加速
度を電気信号に変換する。

【００１１】前記センサ２０の検出信号はコントローラ
２２へ入力されている。このコントローラ２２の出力
は、駆動手段２４に供給されている。この駆動手段２４
は、例えば圧電素子や磁歪素子のような駆動電流を機械
振動に変換する手段である。図示の場合、駆動手段２４
は、ウエイト１２をホルダ本体１０に連結する支持手段
としの機能をも兼用している。

【００１２】すなわち、前記駆動手段２４の両端には、
それぞれねじ部２６・２８が形成されており、これらの
ねじ部２６・２８は、それぞれウエイト１２およびホル
ダ本体１０にねじ込まれている。この結果、前記駆動手
段２４は、ホルダ本体１０の半径方向に向けて設けられ
てウエイト１２を支持する支持手段としての機能をも果
して、前記ウエイト１２をホルダ本体１０の内部の所定
位置に支持している。

【００１３】なお、前記ホルダ本体１０の内部には、従
来例と同様に、シリコンオイルなどの粘性流体３０が収
容されていて、ウエイト１２の振動に対するダンピング
機能を果たすようになっている。なお符号３２はヘッド
４とホルダ本体１０との間をシールして粘性流体３０の
漏洩を防止するためのシール材である。なおまた、前記
駆動手段２４をホルダ本体１０に取り付ける構造として
は、図１の鎖線３４・３６で示される範囲をホルダ本体
１０に対して別の部材により構成して、ホルダ本体に
は、これに対応する開口部を設けておき、この部材に駆
動手段２４を取り付けたものを前記開口部を介してホル
ダ本体１０の内部へ挿入してウエイト１２に取り付けた
後、該部材をホルダ本体１０に固着する構造を採用すれ
ばよい。

【００１４】次いで前記コントローラ２２の制御内容と
ともに、本発明のボーリングバーの動作を説明する。前
記ボーリングバーは、シリンダーボア内周などの切削に
用いられる。被切削面へ切刃６を当てて旋削を行うと、
加工に伴う振動が切刃６に発生する。この振動は、セン
サ２０に検知され、電気信号に変換されてコントローラ
２２へ供給される。コントローラ２２は、入力された電
気信号によって前記駆動手段２４への駆動信号を制御す
る。

【００１５】このコントローラ２２においては、例え
ば、センサ２０の信号に１８０°の位相差を与え、これ
に所定の倍率のゲインを与えて駆動手段２４へ供給し、
駆動手段２４の駆動力によってウエイト１２を切刃６の
振動方向と逆相で駆動する動作を基本としている。そし
て、このような方向へウエイト１２を駆動することによ
り、切刃６の振動を打ち消すことができる。なお、長さ
Ｌは、減衰力がホルダ本体に与えられる位置から刃先ま
での距離を表わし、このＬを大きく設定する程、同一の
ウエイトの運動エネルギーによって、より大きな減衰力
を与えることができる。

【００１６】また、前記コントローラ２２は、ゲインお
よび位相を調整することができるようになっており、例
えば、実際に切削を行いながらゲインおよび位相を調整
して、最も振動が小さくなる補正値を求めることによ
り、最適な値に設定される。また、既知の切削条件に対
しては、予め記録された補正値に設定することにより、
直ちに振動抑制機能を発揮させることができる。なお、
前記ゲインおよび位相の補正は、主として、粘性流体３
０の粘性や工具全体の質量に応じて発生する時間遅れな
どを補正すべく行われる。また、ゲインの補正は、例え
ば、センサ２０に検知された振動の絶対値のみならず、
微分値の大きさ（振動が減衰状態にあるか増加方向にあ
るか）に応じて、減衰方向にある場合には小さめのゲイ
ンを選択し、増加方向にある場合には大きめのゲインを
選択することなどにより行われる。

【００１７】図３は本発明の第２実施例を示すものであ
る。この実施例では、駆動手段２４をホルダ本体１０の
軸線上に配置している。駆動手段２４のねじ部２６はウ
エイト１２の先端部にねじ込まれ、また、ねじ部２８は
ヘッド４の基端部にねじ込まれている。

【００１８】この実施例にあっては、前記駆動手段２４
が変位することにより、ウエイト１２は、その先端側を
支点とする振子状の運動（軸線方向に向かい、支点から
の距離によって異なる振幅で変位する運動）をする。

【００１９】図４は本発明の第３実施例を示すものであ
る。この実施例では、ヘッド４およびウエイト１２と軸
線を同じくして、両端にねじ部を有する棒状の支持手段
３６を設けている。この支持手段３６の一端は前記ウエ
イト１２にねじ込まれ、他端は前記ヘッド４にねじ込ま
れている。また前記ウエイト１２の基端部とホルダ本体
１０との間には、駆動手段２４が設けられている。この
駆動手段２４は、ホルダ本体１０の半径方向に配置され
てねじ部３８を介してホルダ本体１０に固定されてお
り、半径方向への変位により、ウエイト１２の基端部を
ホルダ本体１０の半径方向へ駆動するようになってい
る。

【００２０】この実施例にあっても、前記ウエイト１２
は、支持手段３６によって先端が支持され、かつ、基端
部が駆動手段２４によって半径方向へ駆動されるから、
振子状の運動をすることができる。

【００２１】図５は本発明の第４実施例を示すものであ
る。この実施例では、ヘッド４およびウエイト１２と軸
線を同じくして支持手段３６・３６を設け、この支持手
段３６・３６によってウエイト１２の両端が支持される
ようになっている。また駆動手段２４は、ウエイト１２
のほぼ中央に半径方向へ向けて設けられている。

【００２２】この実施例にあっては、ウエイト１２の両
端が支持され、かつ、その中央部が半径方向へ変位する
から、ウエイト１２がホルダ本体１０の半径方向へ直線
的に（位置にかかわらず同一振幅で）変位することがで
きる。

【００２３】図６は本発明の第５実施例を示すものであ
る。この実施例では、駆動手段４０として、前記他の実
施例より大型の、すなわち駆動力が大きくかつ自重も大
きいものを用い、これを支持手段４２によってホルダ本
体１０に固定するようにしている。

【００２４】かかる構成により、駆動手段４０にウエイ
トを兼用させることができる。また、駆動手段４０によ
って別個のウエイトを駆動する場合に比べて制御時に応
答性が良好になる。

【００２５】図７は本発明の第６実施例を示すものであ
る。この実施例では、ホルダ本体１０の半径方向に向け
られた支持手段４４により、ウエイト１２の長さ方向中
央部がホルダ本体１０に固定される。また、ウエイト１
２の端部とホルダ本体１０との間には駆動手段２４が設
けられていて、ウエイト１２へ半径方向への変位を与え
るようになっている。

【００２６】この実施例では、駆動手段２４の動作によ
ってウエイト１２が支持手段４４を中心として振子状の
運動をする。

【００２７】上記各実施例ではコントローラがセンサの
検出信号に基づく演算処理によって駆動手段の駆動を制
御する方式が用いられているが、これに代え、コントロ
ーラによる駆動の位相、振幅、振動数などを手動操作す
るスイッチなどの入力手段を設けておき、作業員が聴覚
的あるいは視覚的に認識したびびりの状況に応じてかか
る入力手段を手動操作して制振作用を行わせるようにし
てもよい。

【００２８】なお、本発明の具体的構成、例えば駆動手
段の駆動方向、支持手段の支持位置、支持方向、あるい
は、制御手段における制御方法が上記各実施例に限定さ
れるものでないのはもちろんである。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明で明かなように、本発明は、
刃物が取り付けられるヘッドと、工作機械に支持される
ホルダ本体とから構成された旋削工具において、前記ホ
ルダ本体内に設けられた中空部と、該中空部に収容され
たウエイトと、該ウエイトと前記ホルダ本体との間に設
けられてウエイトをホルダ本体の内面に対して間隔をお
いて支持する支持手段と、前記ウエイトをホルダ本体に
対して相対移動させる駆動手段と、この駆動手段を制御
する制御手段とから構成したものであるから、刃先に発
生する振動を作業員の聴覚や視覚、あるいは、センサに
よって検出し、これに基づいて駆動手段によるウエイト
の駆動を制御することができる。この駆動力の制御によ
り、ホルダ本体内でウエイトが変位し、この変位に伴う
反作用によって刃先の振動が相殺され、したがって、工
具寿命が延びるとともに、切削面の仕上がりが良好にな
り、さらには、びびり音の減少による作業環境の改善と
いう効果を得ることができる。また、ボーリング加工上
の上記各問題点の改善により、ボアの径に対して、従来
より、より深いボーリングを行うことができる。

【００３０】また、支持手段の支持方向、あるいは駆動
手段の駆動方向をホルダ本体の軸線方向、あるいは半径
方向に向けることにより、ウエイトの変位に伴う反作用
の方向を種々に設定することができ、切削条件、被削材
の材質、使用される工作機械の変更などの種々の要因に
よって有効な制振作用を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の部分縦断面図である。

【図２】図１の工具のＩＩ―ＩＩに沿う矢視図である。

【図３】本発明の第２実施例の部分縦断面図である。

【図４】本発明の第３実施例の部分縦断面図である。

【図５】本発明の第４実施例の部分縦断面図である。

【図６】本発明の第５実施例の部分縦断面図である。

【図７】本発明の第６実施例の部分縦断面図である。

【図８】ボーリングバーの一従来例の縦断面図である。

【図９】ボーリングバーの他の従来例の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

４ヘッド６切刃１０ホルダ本体１２ウエイト２０センサ２２コントローラ２４駆動手段２６ねじ部２８ねじ部３０粘性流体３８ねじ部４０駆動手段４２支持手段４４支持手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】刃物が取り付けられるヘッドと、工作機
械に支持されるホルダ本体とから構成された旋削工具に
おいて、前記ホルダ本体内に設けられた中空部と、該中
空部に収容されたウエイトと、該ウエイトと前記ホルダ
本体との間に設けられてウエイトをホルダ本体の内面に
対して間隔をおいて支持する支持手段と、前記ウエイト
をホルダ本体に対して相対移動させる駆動手段と、該駆
動手段を制御する制御手段とからなることを特徴とする
旋削工具。
【請求項２】刃物が取り付けられるヘッドと、工作機
械に支持されるホルダ本体とから構成された旋削工具に
おいて、前記ホルダ本体内に設けられた中空部と、該中
空部に収容されたウエイトと、該ウエイトと前記ホルダ
本体との間に設けられてウエイトをホルダ本体の内面に
対して間隔をおいて支持する支持手段と、前記ウエイト
をホルダ本体に対して相対移動させる駆動手段と、前記
ヘッドの振動を検出するセンサと、該センサの検出信号
によって前記駆動手段を制御する制御手段とからなるこ
とを特徴とする旋削工具。
【請求項３】前記ウエイトは前記駆動手段の自重であ
ることを特徴とする請求項１または２の旋削工具。
【請求項４】前記駆動手段が前記支持手段を兼用する
ことを特徴とする請求項１または２の旋削工具。
【請求項５】前記支持手段が前記ホルダ本体の軸線に
沿って設けられ、前記駆動手段の駆動方向が前記ホルダ
本体の半径方向に向けられたことを特徴とする請求項１
または２または４の旋削工具。
【請求項６】前記支持手段が前記ホルダ本体の半径方
向に沿って設けられ、前記駆動手段の駆動方向が前記ホ
ルダ本体の半径方向に向けられたことを特徴とする請求
項１または２または４の旋削工具。
【請求項７】前記駆動手段の駆動方向が前記ホルダ本
体の軸線方向に向けられたことを特徴とする請求項１ま
たは２の旋削工具。
【請求項８】前記駆動手段の駆動方向が前記ホルダ本
体の半径方向に向けられたことを特徴とする請求項１ま
たは２の旋削工具。