WO2011052421A1 - 工具保持体 - Google Patents

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WO2011052421A1
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tool
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vibration damping
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酒巻 和男
酒巻 章
功一 滝沢
智和 関
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ユキワ精工 株式会社
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    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/12Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for securing to a spindle in general
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
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    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0032Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B2250/16Damping of vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T408/00Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/76Tool-carrier with vibration-damping means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T409/00Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30Milling
    • Y10T409/304312Milling with means to dampen vibration

Definitions

  • the present invention relates to a tool holder.
  • Patent Documents 2 and 3 there has been proposed a technique for suppressing vibration by incorporating a vibration isolation member inside the tool holder.
  • the vibration damping material is housed in the housing recess between the reinforcing portions of the circumferential portion of the tool holder, so that the rigidity of the tool holder is increased and the circumferential direction is increased. It has been found that the vibration can be efficiently suppressed by the vibration damping material housed in multiple divisions, and the vibration of the tool can be surely suppressed. An excellent tool holder is provided.
  • Tool holding means for removably fixing the tool 1 is provided on the distal end side, and a shank portion 2 for attaching to the spindle of the machine tool is provided on the proximal end side.
  • the tool holder is provided with a vibration suppressing portion that suppresses vibration generated in the tool holder 3, and a plurality of reinforcing portions 4 extending in the axial direction of the tool holder 3 are provided in the radial direction around the tool holder 3.
  • a storage recess 6 in which the vibration damping material 5 is stored is provided between the reinforcing portions 4, and the vibration damping material 5 is stored in the storage recess 6, and the vibration damping material 5 and the reinforcement are stored in the storage recess 6.
  • the vibration suppressing portion is constituted by the portion 4 and the tool holder according to the present invention.
  • a tool holding means for detachably fixing the tool 1 is provided on the distal end side, and a shank portion 2 for attaching to the spindle of the machine tool is provided on the proximal end side, and when the tool 1 is used for machining,
  • a tool holder provided with a vibration suppressing portion that suppresses vibration generated in the tool 1, and reinforcing ribs extending in the axial direction of the tool holder 3 are provided in the radial direction on the periphery of the tool holder 3.
  • a plurality of space portions between the reinforcing ribs are set in a storage recess 6 in which the vibration damping material 5 is stored.
  • the storage recess 6 stores the vibration damping material 5.
  • the vibration suppressing portion is constituted by the reinforcing rib, and the present invention relates to a tool holder.
  • a tool holding means for detachably fixing the tool 1 is provided on the distal end side, and a shank portion 2 for attaching to the spindle of the machine tool is provided on the proximal end side, and when the tool 1 is used for machining,
  • a tool holder provided with a vibration suppressing portion that suppresses vibration generated in the tool 1, and a reinforcing meat extending in the axial direction of the tool holder 3 is radially provided on the peripheral portion of the tool holder 3.
  • a plurality of hole-shaped storage recesses 6 for storing the vibration damping material 5 are provided between the reinforcing meats, and the vibration-damping material 5 is stored in the hole-shaped storage recesses 6.
  • the damping member 5 and the reinforcing meat make up the vibration suppressing portion.
  • the present invention relates to a tool holder.
  • the storage recess 6 is provided at a circumferentially equidistant position of the tool holder 3.
  • the storage recess 6 is provided at a circumferentially equidistant position of the tool holder 3.
  • the storage recess 6 is provided at a circumferentially equidistant position of the tool holder 3.
  • the storage recess 6 is provided at a symmetrical position across the axis of the tool holder 3.
  • the tool holder according to claim 2 wherein the storage recess 6 is provided at a symmetrical position across the axis of the tool holder 3.
  • the tool holder according to claim 3 wherein the storage recess 6 is provided at a symmetrical position across the axis of the tool holder 3.
  • the tool holder according to any one of claims 1 to 9, wherein the tool holder 3 is fitted with a retaining ring 7 for preventing the vibration damping material 5 from falling off.
  • the present invention relates to a featured tool holder.
  • vibration damping material 5 is made of a viscoelastic body.
  • the vibration damping material 5 is made of a viscoelastic body, and is related to a tool holder.
  • the vibration damping material 5 is made of a large number of granular materials, and is related to a tool holder.
  • the tool holder according to any one of claims 1 to 9, wherein the vibration damping member 5 is made of a viscoelastic body, and a spherical body is embedded in the viscoelastic body.
  • the present invention relates to a featured tool holder.
  • the present invention is configured as described above, it becomes a very practical tool holder capable of reliably exhibiting a vibration suppressing effect with a simple configuration.
  • FIG. It is the structure schematic side view which notched a part of the present Example.
  • FIG. It is the structure schematic side view which notched a part of other example 1 of a present Example. It is a schematic explanatory cross-sectional view of another example 1 of the present embodiment. It is a schematic explanatory longitudinal cross-sectional view explaining the principal part of the another example 2 of a present Example. It is a schematic explanatory cross-sectional view of another example 2 of the present embodiment. It is the structure schematic side view which notched a part of other example 3-1 of a present Example. It is a structure schematic cross-sectional view of another example 3-1 of the present embodiment.
  • vibration generated in the tool 1 is transmitted to the vibration suppressing part through the tool holder 3 and vibration damping is performed.
  • the vibration energy is thermal energy due to the friction between each vibration damping material 5 and each reinforcing portion 4. Therefore, the vibration of the tool 1 is suppressed.
  • each reinforcing portion 4 that exhibits the function for improving rigidity (vibration suppression) contributes to the conversion of vibration energy into heat energy. Combined with the rigidity improvement by each reinforcing part 4, it becomes possible to suppress the vibration of the tool 1 very efficiently.
  • a tool holding means for detachably fixing the tool 1 is provided on the distal end side, and a shank portion 2 for attaching to the spindle of the machine tool is provided on the proximal end side, and machining is performed using the tool 1.
  • a tool holder provided with a vibration suppressing portion that suppresses vibration generated in the tool 1 at the time, and a reinforcing portion 4 extending in the axial direction of the tool holder 3 is provided around the tool holder 3.
  • the material 5 and the reinforcing part 4 constitute the vibration suppressing part.
  • a tool holder 1 is provided with a tool 1, and a clamping body 8 whose diameter can be reduced by a slit built in the tool holder 3 is provided in the tool holder.
  • the present invention is applied to a chuck device that sandwiches the tool 1 by expanding / contracting by the rotation of a tightening body 9 screwed onto the tool 3.
  • the present invention can be similarly applied to a shrink-fitting type chuck device that fixes and holds a tool by shrink-fitting.
  • the tool holder 3 has a through-hole 10, and a male screw portion that is screwed with a female screw portion on the inner surface of the tightening body 9 is provided on the outer peripheral surface of the tip. Further, a ring member 12 is rotatably provided at the front end of the inner surface of the tightening body 9 via a ball 11, and an insertion protrusion inserted into the concave groove 13 of the holding body 8 at the inner surface base end of the ring member 12. Part 14 is provided.
  • reference numeral 39 denotes a protrusion amount setting portion for setting the protrusion amount of the tool 1 by being screwed to the vicinity of the center of the through-hole 10 and contacting the base end portion of the tool 1.
  • the shank portion 2 is set in a tapered shape and directly attached to the spindle.
  • the shank portion 2 may be straight and attached to the spindle via a separate holder.
  • the tool holder 3 is provided on the outer peripheral portion of the tool holding means on the rear side of the tool holder 3 and on the rear side of the shank portion 2 attached to the machine tool X on the rear side of the tip portion where the tightening body 9 of the tool holder 3 is provided.
  • a plurality of reinforcing ribs (reinforcing portions 4) extending in the axial direction are arranged in parallel in the circumferential direction of the tool holder 3 at predetermined intervals (equal intervals).
  • the reinforcing ribs project radially from the axis of the tool holder 3, and the bottom surface of the space between the reinforcing ribs is set to an arc bottom surface.
  • the bottom surface of the space between the reinforcing ribs may have other configurations such as a flat bottom surface.
  • the reinforcing ribs may be arranged in parallel at unequal intervals.
  • the reinforcement of the reinforcing portion 4 (the reinforcing rib and the reinforcing meat described later) of the present embodiment is a tool holding body obtained by connecting the central peripheral portion of the tool holding body 3 provided with the vibration suppressing portion to the bottom surface of the storage recess 6. This means that the rigidity of the tool holder 3 is reinforced with the same diameter as the smallest diameter part 3 as compared with the case where no vibration suppressing part is provided.
  • both ends of the reinforcing rib on the axial direction side of the tool holder 3 are connected by a flange 15 extending in the circumferential direction, and a space surrounded by the inner surface of the flange 15 and the side of the reinforcing rib vibrates. It is set in the storage recess 6 in which the damping material 5 is stored.
  • the vibration damping material 5 is housed (filled) in the housing recess 6 in a press-fit state.
  • the vibration damping material 5 rubber (viscoelastic material) having a high damping capacity is employed in this embodiment. Since the natural frequency of rubber changes as the hardness changes, a rubber having a desired hardness is adopted according to various usage conditions. Moreover, you may employ
  • the storage recess 6 may be configured to store a large number of granular materials having a diameter of about 50 ⁇ m to 2 mm such as baked sand, steel balls (for example, made of super steel), lead, or mica. When a large number of granular materials are stored, they are filled so that a slight gap is generated so that they can be rubbed with each other.
  • the reinforcing ribs and the storage recesses 6 are provided at equal positions in the circumferential direction of the tool holder 3, so that the reinforcing ribs and the vibration damping material 5 are formed.
  • the vibration suppressing portion is provided at a circumferentially equidistant position of the tool holder 3 over the entire circumference of the tool holder 3. Therefore, the vibration of the tool can be surely suppressed by damping the vibration more satisfactorily.
  • the reinforcement part 4, the storage recessed part 6, and the vibration suppression part are good also as a structure provided in a symmetrical position on both sides of the axial center of the tool holder 3. FIG.
  • the reinforcing portion 4, the storage recess 6, and the vibration suppressing portion are arranged without deviation in the circumferential direction of the tool holder 3, and the eccentricity of the tool 1 can be suppressed as much as possible when the tool 1 is rotated to perform machining. It is preferable to do so.
  • the vibration suppressing portion is provided on the outer peripheral portion on the rear side of the tool holding means on the front side of the shank portion 2 of the tool holder 3, but may be provided on the shank portion 2. good.
  • the vibration damping material 5 housed in one or a plurality of housing recesses 6 is not limited to the same material, but other It is possible to employ a material having a different natural frequency from the vibration damping material 5 housed in the housing recess 6, and the vibration damping material 5 having a different natural frequency (for example, rubber having different hardness) in each housing recess 6.
  • a material having a different natural frequency from the vibration damping material 5 housed in the housing recess 6, and the vibration damping material 5 having a different natural frequency (for example, rubber having different hardness) in each housing recess 6.
  • the tool holder 3 is fitted with a retaining ring 7 that prevents the vibration damping material 5 from falling off.
  • the retaining ring 7 has an inner diameter substantially the same as the diameter of the outer peripheral surface of the tool holder 3 (the top surface of the flange 15 and the top surface of the reinforcing rib 4). It is configured to press fit. In addition, it is good also as a structure which adheres and fixes not only by press fitting but with an adhesive agent. Accordingly, the retaining ring 7 is provided so as not to rotate with respect to the tool holder 3.
  • the present invention is applied to a chuck device that assumes an end mill or a metal saw as the tool 1, but, for example, at the tip as shown in another example 1 shown in FIGS.
  • a full back cutter face mill cutter
  • reference numeral 26 is a mounting screw for attaching the full back cutter
  • 27 is a mounting screw hole into which the mounting screw 26 is screwed
  • 28 is a set screw for preventing rotation of the full back cutter with respect to the arbor together with the rotation preventing member 29
  • Reference numeral 30 denotes a set screw hole into which the set screw 28 is screwed.
  • the retaining ring 7 may be directly fixed to the vibration damping material 5 by the fixing screw 22.
  • the inner surface of the retaining ring 7 and the top surface of the vibration damping material 5 (rubber) are set to a concave-convex engaging surface that engages with each other.
  • the fixing screws 22 are not screwed to all the vibration damping members 5 but are fixed by screwing, for example, every other piece as shown in FIG.
  • reference numeral 23 is made of brass and is embedded in the vibration damping material 5 and has a screw fixing member having a screwed portion on which an fixing screw 22 is screwed on the inner surface, and 25 is a rubber seal.
  • the retaining ring 7 is not fixed to the tool holder 3, and the vibration with respect to the tool holder 3 is allowed around the concave and convex engagement surface (in a swingable state). Therefore, when the vibration transmitted to the tool holder 3 is transmitted to the retaining ring 7 via the vibration damping material 5, the vibration of the tool holder 3 is caused by the reaction force generated from the inertia due to the mass of the retaining ring 7. Are offset and attenuated (the retaining ring 7 acts like a so-called counterweight). Therefore, another example 2 exhibits a better vibration suppressing effect.
  • the reinforcement rib projected radially (radially) from the axial center is employ
  • adopted the recessed part is demonstrated, you may employ
  • One hole-like recess 31 may be set as the storage recess 6.
  • a plurality of hole-like recesses 31 arranged in parallel (on a straight line) in the axial direction of the tool holder 3 are used as the storage recesses 6, respectively.
  • the plurality of hole-shaped recesses 31 arranged in parallel in the axial direction are arranged in parallel at the circumferentially equidistant positions of the plurality of set tool holders 3.
  • the remaining meat portion (projecting outward with respect to the hole portion 31) after drilling in the outer peripheral portion of the body 3 with a drilling tool or the like and drilling each hole-like concave portion 31 in the outer peripheral portion of the tool holder 3
  • the portion extending in the axial direction (between the storage recesses 6) (the portion A in the figure) becomes the reinforcing meat (the reinforcing portion 4) that exhibits the same function as the reinforcing rib. That is, when each hole-shaped recess 31 is drilled, it is drilled so as to leave the reinforcing meat (reinforcing section 4) extending in the axial direction.
  • interval of each storage recessed part 6 is set to the space
  • each hole-shaped recess 31 of each storage recess 6 can be formed simply by drilling the outer periphery of the tool holder 3 with a drilling tool or the like. Machining is facilitated by the amount that does not need to be moved in the horizontal direction. 7 to 13, the holes 31 are formed so as not to overlap each other, but the holes 31 may be formed so as to partially overlap each other so that the holes 31 communicate with each other.
  • FIGS. 7 and 8 are illustrated in FIGS. 7 and 8 (another example 3-1) in which a hole-shaped recess 31 is formed in the tool holder 3 similar to the above-described embodiment.
  • the storage recesses 6 are formed by arranging two in parallel in the axial direction, and the storage recesses 6 and the reinforcing meats serving as the reinforcements 4 are alternately provided in the circumferential direction by eight.
  • each hole-like recess 31 is filled with rubber (may be a granular material) as the vibration damping material 5, and the retaining ring 7 is press-fitted into the tool holder 3.
  • a locking recess 32 for locking a pulling tool for pulling out the retaining ring 7 is provided on the front end side of the retaining ring 7.
  • FIG. 9 is not only a rubber as the vibration damping material 5 in FIGS. 7 and 8, but also steel balls 33 (or spherical bodies such as super hard balls) embedded in the rubber one by one.
  • the number of spherical bodies is not limited to one, but a plurality of spherical bodies may be provided in the same storage recess 6, but it is preferable that they are provided so as not to contact each other.
  • FIGS. 10 and 11 are structures that do not require the retaining ring 7 in FIGS. 7 and 8, and are provided in the rubber as the vibration damping material 5 in the hole-like concave portion 31.
  • a locking recess 35 that is locked by the locking stopper 34 is provided to prevent the rubber from coming off.
  • the retaining stopper 34 is provided in a bowl shape, and the retaining recess 35 is provided in a groove shape. In this case, the retaining ring 7 is unnecessary, and the cost is reduced accordingly.
  • the retaining stopper 34 may be formed by providing a plurality of protrusions in the circumferential direction of the rubber, and a plurality of the locking recesses 35 may be provided as fitting holes for fitting with the protrusions.
  • FIG. 12 is a configuration in which the retaining ring 7 in FIGS. 7 and 8 is locked by a C-shaped retaining ring 36 provided on the tip side instead of press-fitting,
  • a groove portion 37 provided with a retaining ring 36 is provided on the distal end side of the central large diameter portion (thick portion) of the tool holder 3, and a retaining ring provided in the groove portion 37 on the distal end side of the retaining ring 7.
  • An engaging step portion 38 that engages with 36 is provided.
  • a sealing material or an adhesive may be used in combination.
  • FIG. 13 (Another Example 3-5) employs a tool holder 3 that holds and holds a tool by shrink fitting, and a screw portion 39 is provided on the proximal end side of the retaining ring 7 to provide a tool holder. 3 is provided with a threaded portion 40 that is threadedly engaged with the threaded portion 39, and the retaining ring 7 is attached to the tool holder 3. The distal end side and the proximal end side of the retaining ring 7 are sealed by O-rings 41 and 42, respectively.
  • a distal-side arrangement groove in which an O-ring 41 on the distal end side is disposed is provided at the distal end side of the large diameter portion at the center of the tool holder 3, and the proximal end side of the large diameter portion at the center of the tool holder 3 and On the base end side of the retaining ring 7, a base end side disposition groove in which a base end side O-ring 42 is disposed is provided.
  • the large diameter portion at the center of the tool holder 3 is provided with a tapered portion that gradually descends from the proximal end side toward the distal end side, and the retaining ring 7 also has a large diameter at the center of the tool holder 3.
  • a tapered portion is provided at the center so as to fit the outer periphery of the portion.
  • Each configuration for attaching the retaining ring 7 of the third example to the tool holder 3 is not limited to the third example and can be applied to the present embodiment.
  • FIG. 14 shows the measurement results of the vibration attenuation of the conventional example (the same configuration as that of the present embodiment except that the vibration suppression unit is not provided), and FIG. 15 shows the measurement results of the vibration attenuation of the present example. From this, it was confirmed that according to the present embodiment, extremely excellent vibration damping properties are exhibited.
  • the vibration generated in the tool 1 is affected by the tool holder. 3
  • the vibration energy is attenuated by converting the vibration energy into thermal energy by friction between each vibration damping material 5 and each reinforcing portion 4 in addition to the friction between the molecules of the vibration damping material 5. Therefore, the vibration of the tool 1 is suppressed.
  • vibration damping material 5 provided in a divided state in the circumferential direction and the side surface of the reinforcing portion 4 between the vibration damping material 5 (wall surface perpendicular to the rotation direction of the tool 1).
  • the conversion of vibration energy into thermal energy is further promoted more favorably, and in combination with the rigidity improvement by the reinforcing portion 4, vibration of the tool 1 can be suppressed extremely efficiently.
  • the present embodiment provides a tool holder that is extremely practical and capable of reliably exhibiting the vibration suppressing effect with a simple configuration.

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Abstract

 簡易な構成で確実に振動抑制効果を発揮できる極めて実用性に秀れた工具保持体の提供。先端側に工具1を着脱可能に固定する工具保持手段が設けられ、基端側に工作機械のスピンドルに取り付けるためのシャンク部2が設けられ、前記工具1を用いて加工する際に該工具1に生じる振動を抑制する振動抑制部を備えた工具保持体であって、この工具保持体3の周部に該工具保持体3の軸方向に延設される補強部4を放射方向に複数設け、この補強部4同士の間に振動減衰材5が収納される収納凹部6を設け、この収納凹部6に前記振動減衰材5を収納し、この振動減衰材5と前記補強部4とで前記振動抑制部を構成する。

Description

工具保持体
 本発明は、工具保持体に関するものである。
 先端側に工具を着脱可能に固定する工具保持手段が設けられ、基端側に工作機械のスピンドルに取り付けるためのシャンク部が設けられた工具保持体としては、例えば特許文献1に開示されるようなものがある。
 ところで、近年は難削材と言われる材料が種々の分野で使用されるようになり、上記工作機械によって難削材の加工を行う場合、加工条件によっては加工中の工具の振動が大きくなり、加工面の面粗さの悪化や、工具自体の破損を招くことがある。
 そこで、例えば特許文献2,3に開示されるように、工具保持体の内部に防振部材を内装して振動を抑制する技術が提案されている。
特開2004-1104号公報 特開平7-285002号公報 特開2008-100332号公報
 しかしながら、上記特許文献2,3に開示される技術では現実には振動抑制効果が低く、実用には耐え得ないのが現状である。
 本発明は、上述な現状に鑑み、鋭意研究の結果、工具保持体の周部の補強部間の収納凹部に振動減衰材を収納することで、工具保持体の剛性が高まり、且つ、周方向に複数分割状態で収納された振動減衰材により効率的に振動を減衰して工具の振動を確実に抑制できることを見出し完成したもので、簡易な構成で確実に振動抑制効果を発揮できる極めて実用性に秀れた工具保持体を提供するものである。
 添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
 先端側に工具1を着脱可能に固定する工具保持手段が設けられ、基端側に工作機械のスピンドルに取り付けるためのシャンク部2が設けられ、前記工具1を用いて加工する際に該工具1に生じる振動を抑制する振動抑制部を備えた工具保持体であって、この工具保持体3の周部には該工具保持体3の軸方向に延設される補強部4が放射方向に複数設けられ、この補強部4同士の間には振動減衰材5が収納される収納凹部6が設けられ、この収納凹部6には前記振動減衰材5が収納され、この振動減衰材5と前記補強部4とで前記振動抑制部が構成されていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、先端側に工具1を着脱可能に固定する工具保持手段が設けられ、基端側に工作機械のスピンドルに取り付けるためのシャンク部2が設けられ、前記工具1を用いて加工する際に該工具1に生じる振動を抑制する振動抑制部を備えた工具保持体であって、この工具保持体3の周部には該工具保持体3の軸方向に延設される補強リブが放射方向に複数設けられ、この補強リブ同士の間の空間部は振動減衰材5が収納される収納凹部6に設定され、この収納凹部6には前記振動減衰材5が収納され、この振動減衰材5と前記補強リブとで前記振動抑制部が構成されていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、先端側に工具1を着脱可能に固定する工具保持手段が設けられ、基端側に工作機械のスピンドルに取り付けるためのシャンク部2が設けられ、前記工具1を用いて加工する際に該工具1に生じる振動を抑制する振動抑制部を備えた工具保持体であって、この工具保持体3の周部には該工具保持体3の軸方向に延設される補強肉が放射方向に複数設けられ、この補強肉同士の間には振動減衰材5が収納される孔状の収納凹部6が設けられ、この孔状の収納凹部6には前記振動減衰材5が収納され、この振動減衰材5と前記補強肉とで前記振動抑制部が構成されていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項1記載の工具保持体において、前記収納凹部6は前記工具保持体3の周方向等配位置に設けられていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項2記載の工具保持体において、前記収納凹部6は前記工具保持体3の周方向等配位置に設けられていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項3記載の工具保持体において、前記収納凹部6は前記工具保持体3の周方向等配位置に設けられていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項1記載の工具保持体において、前記収納凹部6は前記工具保持体3の軸芯を挟んで対称位置に設けられていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項2記載の工具保持体において、前記収納凹部6は前記工具保持体3の軸芯を挟んで対称位置に設けられていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項3記載の工具保持体において、前記収納凹部6は前記工具保持体3の軸芯を挟んで対称位置に設けられていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項1~9いずれか1項に記載の工具保持体において、この工具保持体3には、前記振動減衰材5の脱落を防止する抜け止め環体7が被嵌されていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項10記載の工具保持体において、前記抜け止め環体7は、この工具保持体3に対して回転不能な状態で設けられていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項10記載の工具保持体において、前記抜け止め環体7は、この工具保持体3に対し揺動可能な状態で設けられていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項1~9いずれか1項に記載の工具保持体において、前記振動減衰材5として粘弾性体から成るものが採用されていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項10記載の工具保持体において、前記振動減衰材5として粘弾性体から成るものが採用されていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項1~9いずれか1項に記載の工具保持体において、前記振動減衰材5として多数の粒状物から成るものが採用されていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項10記載の工具保持体において、前記振動減衰材5として多数の粒状物から成るものが採用されていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項1~9いずれか1項に記載の工具保持体において、前記振動減衰材5として粘弾性体から成るものが採用され、この粘弾性体中に球状体が埋設されていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 また、請求項10記載の工具保持体において、前記振動減衰材5として粘弾性体から成るものが採用され、この粘弾性体中に球状体が埋設されていることを特徴とする工具保持体に係るものである。
 本発明は上述のように構成したから、簡易な構成で確実に振動抑制効果を発揮できる極めて実用性に秀れた工具保持体となる。
本実施例の一部を切り欠いた構成概略側面図である。 本実施例の概略説明横断面図である。 本実施例の別例1の一部を切り欠いた構成概略側面図である。 本実施例の別例1の概略説明横断面図である。 本実施例の別例2の要部を説明する概略説明縦断面図である。 本実施例の別例2の概略説明横断面図である。 本実施例の別例3-1の一部を切り欠いた構成概略側面図である。 本実施例の別例3-1の構成概略横断面図である。 本実施例の別例3-2の構成概略横断面図である。 本実施例の別例3-3の一部を切り欠いた構成概略側面図である。 本実施例の別例3-3の構成概略横断面図である。 本実施例の別例3-4の一部を切り欠いた構成概略側面図である。 本実施例の別例3-5の一部を切り欠いた構成概略側面図である。 従来例の実験結果を示すグラフである。 本実施例の実験結果を示すグラフである。
 好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
 工具保持体3のシャンク部2を工作機械のスピンドルに装着し、保持した工具1を回転させて加工を行う際、工具1に生じる振動は工具保持体3を通じて振動抑制部に伝達され、振動減衰材5の分子同士の摩擦(粘弾性体の場合)若しくは振動減衰材5同士の摩擦(粒状体の場合)に加え、各振動減衰材5と各補強部4との摩擦により振動エネルギーは熱エネルギーに変換されて減衰せしめられ、よって、工具1の振動が抑制されることになる。
 即ち、周方向に分割状態で設けられる振動減衰材5と該振動減衰材5間の各補強部4の側面(工具1の回転方向に対して垂直な壁面)との間で相互に摩擦が生じることで、一層良好に振動エネルギーの熱エネルギーへの変換が促進され、剛性向上(振動抑制)のための機能を発揮する各補強部4が振動エネルギーの熱エネルギーへの変換にも貢献し、この各補強部4による剛性向上と相俟って、極めて効率的に工具1の振動を抑制することが可能となる。
 本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
 本実施例は、先端側に工具1を着脱可能に固定する工具保持手段が設けられ、基端側に工作機械のスピンドルに取り付けるためのシャンク部2が設けられ、前記工具1を用いて加工する際に該工具1に生じる振動を抑制する振動抑制部を備えた工具保持体であって、この工具保持体3の周部には該工具保持体3の軸方向に延設される補強部4が放射方向に複数設けられ、この補強部4同士の間には振動減衰材5が収納される収納凹部6が設けられ、この収納凹部6には前記振動減衰材5が収納され、この振動減衰材5と前記補強部4とで前記振動抑制部が構成されているものである。
 具体的には、本実施例は、図1に図示したように、工具保持体3に工具1を設け、この工具保持体3に内装したスリットにより縮径可能な挟持体8を該工具保持体3に螺合される締付体9の回動により拡縮させて前記工具1を挟持するチャック装置に本発明を適用したものである。尚、焼き嵌めにより工具を固定保持する焼き嵌めタイプのチャック装置にも同様に適用できる。
 尚、工具保持体3は貫通内孔10を有し、先端外周面には前記締付体9の内面の雌ネジ部と螺合する雄ネジ部が設けられている。また、締付体9の内面先端にはボール11を介してリング部材12が回動自在に設けられ、このリング部材12の内面基端には挟持体8の凹溝13に挿入される挿入凸部14が設けられている。また、図中、符号39は貫通内孔10の中央付近に螺合され工具1の基端部に当接して工具1の突出量を設定するための突出量設定部である。
 また、本実施例においては、シャンク部2はテーパ状に設定しスピンドルに直接取り付ける構成としているが、シャンク部2をストレート形状とし別体のホルダを介してスピンドルに取り付ける構成としても良い。
 工具保持体3の締付体9が設けられる先端部の後方側にして工作機械Xに装着されるシャンク部2の前方側にして工具保持手段の後方側の外周部には該工具保持体3の軸方向に延設される複数の補強リブ(補強部4)が該工具保持体3の周方向に複数所定間隔(等間隔)で並設されている。この補強リブは工具保持体3の軸芯から放射方向(放射状)に突設され、補強リブ間の空間部の底面は円弧底面に設定されている。尚、補強リブ間の空間部の底面はフラット底面等、他の構成としても良い。また、補強リブは不等間隔で並設する構成としても良い。
 また、本実施例の補強部4(前記補強リブ及び後記補強肉)の補強とは、振動抑制部を設ける工具保持体3の中央周部を収納凹部6の底面を繋いで得られる工具保持体3の最小径部と同径として、振動抑制部を設けない場合に比し、工具保持体3の剛性を補強する意である。
 また、この補強リブの工具保持体3の軸方向側両端部は周方向に延設される鍔部15により連結されて、この鍔部15の内面と補強リブの側面とで囲まれる空間が振動減衰材5が収納される収納凹部6に設定されている。振動減衰材5は圧入密着状態で収納凹部6に収納(充填)される。
 振動減衰材5としては本実施例においては高減衰能を有するゴム(粘弾性体)が採用されている。ゴムは硬度が変わることで固有振動数が変化するため、各種使用条件に合わせて所望の硬度のゴムを採用する。また、ゴムに限らず、樹脂等の他の粘弾性体を採用しても良い。また、粘弾性体に限らず、焼砂、鋼球(例えば超鋼製)、鉛若しくは雲母等の直径約50μm~2mm程度の多数の粒状物を収納凹部6に収納する構成としても良い。尚、多数の粒状物を収納する場合には、互いに摩擦できるようにするため若干の隙間が生じるように充填する。また、鋼球の場合には収納凹部6に共に粘性油を収納する構成としても良い。いずれの場合でも、振動減衰材5の分子同士の摩擦(粘弾性体の場合)若しくは振動減衰材5同士の摩擦(粒状体の場合)に加え、各振動減衰材5と各補強リブとの摩擦により振動エネルギーが熱エネルギーに変換されることで振動エネルギーが減衰せしめられ、工具1の振動は良好に抑制される。
 また、本実施例においては、図2に図示したように、補強リブ及び収納凹部6を工具保持体3の周方向等配位置に設けることで、補強リブと振動減衰材5とで構成される振動抑制部を工具保持体3の周部全周にわたって工具保持体3の周方向等配位置に設けている。従って、振動を一層良好に減衰せしめて工具の振動を確実に抑制できることになる。尚、補強部4、収納凹部6、振動抑制部は、工具保持体3の軸芯を挟んで対称位置に設ける構成としても良い。即ち、補強部4、収納凹部6、振動抑制部を工具保持体3の周方向に偏りなく配置し、工具1を回転させて加工を行う際に工具1の偏心等を可及的に抑制できるようにするのが好ましい。
 また、本実施例においては、振動抑制部を、工具保持体3のシャンク部2の前方側にして工具保持手段の後方側の外周部に設ける構成としているが、シャンク部2に設ける構成としても良い。
 また、本実施例においては、複数の振動減衰材5を分割状態(分散状態)で設けるため、例えば一若しくは複数の収納凹部6に収納される振動減衰材5として、同一材料に限らず、他の収納凹部6に収納される振動減衰材5と固有振動数の異なる材料を採用することが可能であり、各収納凹部6に夫々固有振動数の異なる振動減衰材5(例えば硬度が異なるゴム)を収納することで、より広い帯域で振動を減衰することが可能となり、工具の振動を一層確実に抑制することが可能となる。
 また、工具保持体3には振動減衰材5の脱落を防止する抜け止め環体7が被嵌されている。
 この抜け止め環体7は、図1,2に図示したように工具保持体3の外周面(鍔部15の頂面及び補強リブ4の頂面)の径と略同じ内径に設定したものを圧入嵌合する構成としている。尚、圧入嵌合に限らず、接着剤で接着固定する構成としても良い。従って、抜け止め環体7は、この工具保持体3に対して回転不能な状態で設けられる。
 尚、本実施例においては、上述したように工具1としてエンドミルやメタルソーを想定したチャック装置に本発明を適用しているが、例えば図3,4に図示した別例1のように、先端に工具1たるフルバックカッター(フェイスミルカッター)を取り付けるアーバー等に本発明を適用した場合も同様である。図中、符号26はフルバックカッター取り付け用の取付ネジ、27は取付ネジ26が螺合する取付ネジ穴、28は回転阻止部材29と共にフルバックカッターのアーバーに対する回転を阻止するための止めネジ、30は止めネジ28が螺合する止めネジ穴である。
 また、図5,6に図示した別例2のように、抜け止め環体7を固定ネジ22により振動減衰材5に直接固定する構成としても良い。この場合、抜け止め環体7の内面と振動減衰材5(ゴム)の頂面とは互いに凹凸係合する凹凸係合面に設定する。また、全ての振動減衰材5に固定ネジ22を螺着せず、図6のように例えば1つおきに螺着して固定する。図中、符号23は真鍮製で振動減衰材5に埋め込まれるものであって内面に固定ネジ22が螺着せしめられる螺着部を有するネジ固定用部材、25はゴムシールである。
 この別例2においては、抜け止め環体7は工具保持体3とは固定されず、上記凹凸係合面を中心として工具保持体3に対する振動は許容される(揺動可能な状態)。従って、工具保持体3に伝わる振動が振動減衰材5を介して抜け止め環体7へと伝達されると、この抜け止め環体7の質量による慣性から生じる反力によって工具保持体3の振動が相殺されて減衰せしめられることになる(抜け止め環体7が所謂カウンターウエイトのように作用する。)。よって、別例2は一層良好な振動抑制効果が発揮されるものとなる。
 また、上記実施例においては、補強部4として軸芯から放射方向(放射状)に突設される補強リブを採用し、収納凹部6として工具保持体3の軸方向に延設される溝状の凹部を採用した例について説明しているが、例えば、収納凹部6として前記工具保持体3の軸方向に並設される複数の孔状の凹部31を採用しても良い。即ち、収納凹部6としては長溝状や丸孔状、角孔状等、種々の構成を採用できる。また、1つの孔状の凹部31を収納凹部6に設定しても良い。
 具体的には、図7~13に図示した別例3のように、工具保持体3の軸方向に(一直線上に)並設される複数の孔状の凹部31を夫々収納凹部6とし、この軸方向に並設される複数の孔状の凹部31を複数セット工具保持体3の周方向等配位置に並設する構成とし、各収納凹部6の各孔状の凹部31は、工具保持体3の外周部に穴明け工具等により穿設し、工具保持体3の外周部の各孔状の凹部31を穿設した後の残余の肉部(穴部31に対して外方に突出する部分)にして(各収納凹部6間で)軸方向に延在する部分(図中A部分)が上記補強リブと同様の機能を発揮する補強肉(補強部4)となる。即ち、各孔状の凹部31を穿設する際には、軸方向に延在する補強肉(補強部4)を残すように穿設する。尚、各収納凹部6同士の間隔は、少なくとも例えば孔状の凹部31の直径(最大径)程度の間隔に設定する。
 この場合、各収納凹部6の各孔状の凹部31は、工具保持体3の外周部に穴明け工具等により穿設するだけで形成でき、溝状の凹部を形成するのに比べ加工工具を水平方向に移動させる必要がない分だけ加工が容易となる。また、図7~13においては各穴部31は重ならないように穿設しているが、一部が重なるように穿設して各穴部31が連通するように構成しても良い。
 各図に基づいて具体的に説明すると、図7,8(別例3-1)は上記実施例と同様の工具保持体3に孔状の凹部31を穿設し、この孔状の凹部31を軸方向に2つ並設して収納凹部6を形成し、この収納凹部6と補強部4となる補強肉とを周方向に交互に8つずつ設けたものである。また、各孔状の凹部31には振動減衰材5としてゴム(粒状物であっても良い)を充填し抜け止め環体7を工具保持体3に圧入嵌合している。また、抜け止め環体7の先端側にはこの抜け止め環体7を引抜くための引抜き工具が係止する係止凹部32が設けられている。
 また、図9(別例3-2)は、図7,8において振動減衰材5としてゴムだけでなくこのゴム中に鋼球33(または超硬球等の球状体)を各1つずつ埋設した構成であり、この場合、鋼球33の質量による慣性から生じる反力によって工具保持体3の振動が相殺されて減衰せしめられることになる。尚、球状体は1つに限らず複数を同一収納凹部6内に設けても良いが、互いに接触しないように設けるのが好ましい。
 また、図10,11(別例3-3)は、図7,8において抜け止め環体7を不要とする構成であり、孔状の凹部31に、振動減衰材5としてのゴムに設けた抜け止め係止部34が係止する係止凹部35を設け、ゴムの抜けを防止する構成である。具体的には、抜け止め係止部34は鍔状に設け、係止凹部35を溝状にぐるりと設けている。この場合、抜け止め環体7が不要となり、それだけコスト安となる。尚、抜け止め係止部34をゴムの周方向に複数の突起を設けて構成し、係止凹部35を前記突起と嵌合する嵌合穴として複数設けても良い。
 また、図12(別例3-4)は、図7,8において抜け止め環体7を圧入嵌合でなく先端側に設けたC字状の抜け止めリング36で係止する構成であり、工具保持体3の中央の径大部分(肉厚部分)の先端側に抜け止めリング36が設けられる溝部37を設け、抜け止め環体7の先端側に前記溝部37に設けられた抜け止めリング36と係止する係止段部38を設けている。尚、内部への切削液の侵入防止のため、シール材や接着剤を併用しても良い。
 また、図13(別例3-5)は、工具保持体3として焼き嵌めによって工具を固定保持するものを採用し、抜け止め環体7の基端側に螺子部39を設け、工具保持体3の外周部にこの螺子部39と螺合する螺合部40を設けて抜け止め環体7を工具保持体3に取り付ける構成である。抜け止め環体7の先端側及び基端側は夫々Oリング41・42により封止される。工具保持体3の中央の径大部分の先端側には先端側のOリング41が配設される先端側配設溝が設けられ、工具保持体3の中央の径大部分の基端側及び抜け止め環体7の基端側には基端側のOリング42が配設される基端側配設溝が夫々設けられる。また、工具保持体3の中央の径大部分は基端側から先端側に向かって徐々に下り傾斜するテーパ部が設けられており、抜け止め環体7も工具保持体3の中央の径大部分の外周にフィットするように中央にテーパ部が設けられている。
 以上の別例3の抜け止め環体7を工具保持体3に取り付けるための各構成は、別例3に限らず上記本実施例にも適用可能である。
 尚、図14は従来例(振動抑制部を有しない以外は本実施例と同様の構成)の振動減衰性の測定結果、図15は本実施例の振動減衰性の測定結果である。これより、本実施例によれば極めて秀れた振動減衰性が発揮されることが確認できた。
 本発明は上述のように構成したから、工具保持体3のシャンク部2を工作機械のスピンドルに装着し、保持した工具1を回転させて加工を行う際、工具1に生じる振動は工具保持体3を通じて振動抑制部に伝達され、振動減衰材5の分子同士の摩擦に加え、各振動減衰材5と各補強部4との摩擦により振動エネルギーが熱エネルギーに変換されることで振動エネルギーが減衰せしめられ、よって、工具1の振動が抑制されることになる。
 即ち、周方向に分割状態で設けられる振動減衰材5と該振動減衰材5間の補強部4の側面(工具1の回転方向に対して垂直な壁面)との間で相互に摩擦が生じることで、一層良好に振動エネルギーの熱エネルギーへの変換が促進され、補強部4による剛性向上と相俟って、極めて効率的に工具1の振動を抑制することが可能となる。
 よって、本実施例は、簡易な構成で確実に振動抑制効果を発揮できる極めて実用性に秀れた工具保持体となる。

Claims (18)

  1.  先端側に工具を着脱可能に固定する工具保持手段が設けられ、基端側に工作機械のスピンドルに取り付けるためのシャンク部が設けられ、前記工具を用いて加工する際に該工具に生じる振動を抑制する振動抑制部を備えた工具保持体であって、この工具保持体の周部には該工具保持体の軸方向に延設される補強部が放射方向に複数設けられ、この補強部同士の間には振動減衰材が収納される収納凹部が設けられ、この収納凹部には前記振動減衰材が収納され、この振動減衰材と前記補強部とで前記振動抑制部が構成されていることを特徴とする工具保持体。
  2.  先端側に工具を着脱可能に固定する工具保持手段が設けられ、基端側に工作機械のスピンドルに取り付けるためのシャンク部が設けられ、前記工具を用いて加工する際に該工具に生じる振動を抑制する振動抑制部を備えた工具保持体であって、この工具保持体の周部には該工具保持体の軸方向に延設される補強リブが放射方向に複数設けられ、この補強リブ同士の間の空間部は振動減衰材が収納される収納凹部に設定され、この収納凹部には前記振動減衰材が収納され、この振動減衰材と前記補強リブとで前記振動抑制部が構成されていることを特徴とする工具保持体。
  3.  先端側に工具を着脱可能に固定する工具保持手段が設けられ、基端側に工作機械のスピンドルに取り付けるためのシャンク部が設けられ、前記工具を用いて加工する際に該工具に生じる振動を抑制する振動抑制部を備えた工具保持体であって、この工具保持体の周部には該工具保持体の軸方向に延設される補強肉が放射方向に複数設けられ、この補強肉同士の間には振動減衰材が収納される孔状の収納凹部が設けられ、この孔状の収納凹部には前記振動減衰材が収納され、この振動減衰材と前記補強肉とで前記振動抑制部が構成されていることを特徴とする工具保持体。
  4.  請求項1記載の工具保持体において、前記収納凹部は前記工具保持体の周方向等配位置に設けられていることを特徴とする工具保持体。
  5.  請求項2記載の工具保持体において、前記収納凹部は前記工具保持体の周方向等配位置に設けられていることを特徴とする工具保持体。
  6.  請求項3記載の工具保持体において、前記収納凹部は前記工具保持体の周方向等配位置に設けられていることを特徴とする工具保持体。
  7.  請求項1記載の工具保持体において、前記収納凹部は前記工具保持体の軸芯を挟んで対称位置に設けられていることを特徴とする工具保持体。
  8.  請求項2記載の工具保持体において、前記収納凹部は前記工具保持体の軸芯を挟んで対称位置に設けられていることを特徴とする工具保持体。
  9.  請求項3記載の工具保持体において、前記収納凹部は前記工具保持体の軸芯を挟んで対称位置に設けられていることを特徴とする工具保持体。
  10.  請求項1~9いずれか1項に記載の工具保持体において、この工具保持体には、前記振動減衰材の脱落を防止する抜け止め環体が被嵌されていることを特徴とする工具保持体。
  11.  請求項10記載の工具保持体において、前記抜け止め環体は、この工具保持体に対して回転不能な状態で設けられていることを特徴とする工具保持体。
  12.  請求項10記載の工具保持体において、前記抜け止め環体は、この工具保持体に対し揺動可能な状態で設けられていることを特徴とする工具保持体。
  13.  請求項1~9いずれか1項に記載の工具保持体において、前記振動減衰材として粘弾性体から成るものが採用されていることを特徴とする工具保持体。
  14.  請求項10記載の工具保持体において、前記振動減衰材として粘弾性体から成るものが採用されていることを特徴とする工具保持体。
  15.  請求項1~9いずれか1項に記載の工具保持体において、前記振動減衰材として多数の粒状物から成るものが採用されていることを特徴とする工具保持体。
  16.  請求項10記載の工具保持体において、前記振動減衰材として多数の粒状物から成るものが採用されていることを特徴とする工具保持体。
  17.  請求項1~9いずれか1項に記載の工具保持体において、前記振動減衰材として粘弾性体から成るものが採用され、この粘弾性体中に球状体が埋設されていることを特徴とする工具保持体。
  18.  請求項10記載の工具保持体において、前記振動減衰材として粘弾性体から成るものが採用され、この粘弾性体中に球状体が埋設されていることを特徴とする工具保持体。
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