JPH0631507A - 旋削工具 - Google Patents

旋削工具

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JPH0631507A
JPH0631507A JP4189736A JP18973692A JPH0631507A JP H0631507 A JPH0631507 A JP H0631507A JP 4189736 A JP4189736 A JP 4189736A JP 18973692 A JP18973692 A JP 18973692A JP H0631507 A JPH0631507 A JP H0631507A
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JP
Japan
Prior art keywords
weight
hollow portion
supporting means
holder body
turning tool
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Pending
Application number
JP4189736A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Haga
克己 芳賀
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Publication of JPH0631507A publication Critical patent/JPH0631507A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2250/00Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
    • B23B2250/16Damping of vibrations

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【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ことにより、深穴の加工を可
能とし、かつ刃先寿命の延長を図る。 【構成】 刃物が取り付けられるヘッド4と、工作機械
に支持されるホルダ本体10とから構成された旋削工具
において、ホルダ本体10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12と、このウエイト12
に先端が支持されるとともに、他端がホルダ本体10に
移動可能に挿入された支持手段18と、中空部内の流体
22に圧力を加える加圧手段36,38と、流体22の
圧力に対抗して支持手段18を付勢する付勢手段32と
から構成したものである。

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3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4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、該ウエイトに
先端が接続されるとともに前記ホルダ本体の軸線方向に
移動可能に支持された支持手段と、前記中空部内に収容
された流体と、該流体を加圧する加圧手段と、前記流体
の圧力によって前記ウエイトに作用する力に対抗すべく
前記支持手段を付勢する付勢手段とからなることを特徴
とする。
【0007】また請求項2の発明は、請求項1におい
て、前記ホルダ本体の中空部は一端が開口されて該開口
部が前記ヘッドによって密閉され、該ヘッドには、前記
支持手段の基端部が軸方向に移動可能にかつ密に挿入さ
れるシリンダ部が設けられ、該シリンダ部内には、前記
支持手段を突出方向へ付勢する弾性部材が設けられたこ
とを特徴とする。
【0008】さらに、請求項3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、該ウエイトに先端が接続されるとともに前記ホルダ
本体の軸線方向に移動可能に支持された支持手段と、該
支持手段が前記中空部内へ突出する方向へ流体圧を加え
る加圧手段と、該加圧手段の加圧に対抗する力を前記支
持手段に与える付勢手段とからなることを特徴とする。
【0009】
【作用】請求項1または2の構成によれば、中空部内の
流体の圧力を調整することにより、該圧力によって支持
手段が中空部から引っ込む方向へ移動し、さらに、付勢
手段の力とが釣り合う位置に達する。したがって、圧力
の調整により、支持手段の突出量が変更される。またこ
れとは逆に、請求項3では、流体圧を調整することによ
り、支持手段が中空部内へ押し出されて付勢手段の付勢
と釣り合う位置で停止し、支持手段の突出量が変更され
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。まず、図1に示すモデル工具に
より、ウエイト12による制振作用の原理を説明する。
図1では、ウエイト12の中心に穴16が形成されてお
り、この穴16には、ウエイト12をホルダ本体10に
支持させるための支持手段18が挿入されて、その先端
が固定点20(図示の場合、ウエイトの重心に設定され
ている)においてウエイト12に固定されている。前記
支持手段18は、ウエイト12に作用する加速度によっ
て変形する弾性体であって、その他端はヘッド4に固定
されている。なお符号22はホルダ本体10内へ封入さ
れた粘性流体、符号24はヘッド4とホルダ本体10と
の間をシールして前記粘流体の漏洩を防止するシール材
である。
【0011】上記モデル工具にあっては、ホルダ本体1
0の固有振動数ω1と、制振作用を行うウエイト12の
固有振動数ω2とを一致させ、ウエイト12をホルダ本
体10と逆相で振動させることによりホルダ本体10を
制振することができる。
【0012】上記ω1は、下記の式により与えられる。 ω1=(K/M)1/2 K=3E11/L3=3E1πD4/64L ただし、Eはホルダ本体10のヤング率、D1はホル
ダ本体10の外径、Mはホルダ本体10の重量、Kはホ
ルダ本体10のばね定数である。したがって、I1は中
実と仮定した場合のホルダ本体10の断面二次モーメン
トとなる。また上記ω2は、下記の式により与えられ
る。 ω2=(k/m)1/2 k=3E22/L1 3=3E2πd4/64L1 3 ただし、E2は支持手段16のヤング率、d2は支持手段
18の外径、mはウエイト12の重量である。したがっ
て、I2は支持手段18の断面二次モーメントとなる。
【0013】本願は支持手段の長さLを調整することに
よりウエイト12の固有振動数ω2をホルダ本体10の
固有振動数にできるだけ近い値に設定することによって
制振作用を行うものである。
【0014】図2は本発明の一実施例を示すものであ
る。ヘッド4には、ホルダ本体10と軸線を同じくする
シリンダ穴30が形成されている。このシリンダ穴30
には、一端がウエイト12連結された支持手段18の他
端が摺動可能に挿入されている。前記支持手段18とシ
リンダ穴30との間はシール材24によってシールされ
て粘性流体22の漏洩を防止するようになっている。
【0015】前記シリンダ穴30の底部には圧縮ばね3
2が設けられていて、前記支持手段18の端部を突出方
向(図2の右方向)へ付勢するようになっている。
【0016】前記ホルダ本体10の中空部には、管路3
4が連通されている。この管路34はホルダ本体10の
軸線上に配置されている。管路34の端部はホルダ本体
10の軸端においてシリンダ36に連通されている。該
シリンダ36には、ピストン38が摺動可能に挿入され
ている。ピストン38の外周にはおねじ40が形成され
ていて、ホルダ本体10の軸端にねじ込まれるようにな
っている。
【0017】また前記ピストン38とシリンダ36との
間はオイルシール42によってシールされるようになっ
ている。
【0018】次いで本発明のボーリングバーの作用を説
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。かかる切削において、過去のデ
ータなどを利用して、あるいは試験切削を行うことによ
って予めびびりの周波数を求めておく。
【0019】あらかじめ求めておいたびびり周波数に基
づき、ウエイト12の固有振動数を前記びびりの周波数
にできるだけ近い値に設定すべく、ピストン38を操作
する。すなわち、ピストン38を回転させて図2の左右
何れかの方向へ移動させることにより、シリンダ36の
容積が変化してホルダ本体10内の粘性流体の圧力が変
化する。
【0020】圧力が増加すると、支持手段18がシリン
ダ30内へ押し込まれて行き、圧縮ばね32を収縮させ
る。そして、流体の圧力によってウエイト12および支
持手段18に作用する力が前記圧縮ばね32の弾性力と
釣り合うと、その位置で停止する。
【0021】一方、圧力が減少すると、ウエイト12お
よび支持手段18を押す力が減少し、これと釣り合う位
置まで圧縮ばね32が伸張する。
【0022】したがって、ピストン38を回して押し込
む操作をすることによって支持手段18の長さL(振子
の長さに相当する)が短くなってウエイト12の固有振
動数が増加し、また、ピストン38を引き出す操作をす
ることによって支持手段18の長さLが長くなってウエ
イト12の固有振動数が減少する。
【0023】このようにして、びびりに応じた適切な値
にウエイト12の固有振動数を設定することにより、び
びりに対して、ほぼ同周波数かつ逆相でウエイト12が
振子状の運動をして振動し、切刃6の振動を打ち消すこ
とができる。また、既知のデータなどがない場合には、
作業員が試験切削を繰り返しながら、ピストン38を操
作して、最もびびりの少ない状態を見つけるようにして
もよい。
【0024】なお、図2の例ではホルダ本体10の軸端
にシリンダ36を設けるようにしたが、これに代えて、
図2に鎖線で示すように、管路34に連通する管路50
をホルダ本体50の半径方向に向けて設け、これの端部
に、ホルダ本体10の外周側に開口するシリンダ52を
設け、このシリンダ52にねじ込まれるねじ部を有する
ピストン54によって流体の圧力を調整するようにして
もよい。この場合、ホルダ本体10を工作機械などに取
り付けたまま、圧力の調整、すなわち固有振動数の調整
をすることができ、例えば、切削を行いながらピストン
52をねじ込むといった操作によってびびり防止を図る
ことができる。
【0025】また上記実施例ではホルダ本体10に取付
られる機械的部品によって内部の圧力を調整するように
したが、ホルダ本体10とは別個の油圧ポンプなどを用
い、これをホースなどによってホルダ本体10の内部に
接続して圧力を加えるようにしてもよい。かかる構成と
することにより、固有振動数を遠隔操作によって調整す
ること、あるいは、加速度センサなどをもちいたびびり
の測定信号に基づくウエイトの固有振動数の制御にも容
易に適用することができる。
【0026】さらにまた、実施例では流体圧によって支
持手段が引き込まれる構成としたが、これとは逆に、シ
リンダ穴30内に流体を入れて圧力を加えることにより
支持手段18を突出させ、これに対抗する力(引っ込む
方向への力)をばねによって与えるようにしてもよい。
【0027】
【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、該ウエイトに先端が接続されるとともに
前記ホルダ本体の軸線方向に移動可能に支持された支持
手段と、前記中空部内に収容された流体と、該流体を加
圧する加圧手段と、前記流体の圧力によって前記ウエイ
トに作用する力に対抗すべく前記支持手段を付勢する付
勢手段とからなるものであるから、中空部内の流体の圧
力を調整することにより、該圧力によって支持手段が中
空部から引っ込む方向へ移動し、さらに、付勢手段の力
とが釣り合う位置に達する。したがって、圧力の調整に
より、支持手段の突出量が変更される。またこれとは逆
に、請求項3では、流体圧を調整することにより、支持
手段が中空部内へ押し出されて付勢手段の付勢と釣り合
う位置で停止し、支持手段の突出量が変更される。
【0028】したがって、加圧手段を操作することによ
ってウエイトの固有振動数を調整することができ、びび
りを相殺するために必要な固有振動数に設定することが
できる。そして、びびりが抑制されることにより、径に
比して深い穴の加工が可能になるとともに、刃先の寿命
が伸び、さらには、被加工面において良好な表面荒さを
実現することができる。また、びびりが少なくなること
により、騒音が減少し、作業環境を改善することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のモデル工具の縦断面図で
ある。
【図2】第1実施例の工具の縦断面図である。
【図3】ボーリングバーの一従来例の縦断面図である。
【図4】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 18 支持手段 22 粘性流体 30 シリンダ穴 32 圧縮ばね 34 管路 36 シリンダ 38 ピストン 50 管路 52 シリンダ 54 ピストン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、該ウエイトに先端が接続
    されるとともに前記ホルダ本体の軸線方向に移動可能に
    支持された支持手段と、前記中空部内に収容された流体
    と、該流体を加圧する加圧手段と、前記流体の圧力によ
    って前記ウエイトに作用する力に対抗すべく前記支持手
    段を付勢する付勢手段とからなることを特徴とする旋削
    工具。
  2. 【請求項2】 前記ホルダ本体の中空部は一端が開口さ
    れて該開口部が前記ヘッドによって密閉され、該ヘッド
    には、前記支持手段の基端部が軸方向に移動可能にかつ
    密に挿入されるシリンダ部が設けられ、該シリンダ部内
    には、前記支持手段を突出方向へ付勢する弾性部材が設
    けられたことを特徴とする請求項1の旋削工具。
  3. 【請求項3】 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、該ウエイトに先端が接続
    されるとともに前記ホルダ本体の軸線方向に移動可能に
    支持された支持手段と、該支持手段が前記中空部内へ突
    出する方向へ流体圧を加える加圧手段と、該加圧手段の
    加圧に対抗する力を前記支持手段に与える付勢手段とか
    らなることを特徴とする旋削工具。
JP4189736A 1992-07-16 1992-07-16 旋削工具 Pending JPH0631507A (ja)

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