WO2016129229A1 - 工具ホルダとその製造方法 - Google Patents

Abstract

　工具ホルダは、回転軸心（ＡＸ）まわりに回転しながら被加工物（１５）を切削する切削工具（１３）を保持する。工具ホルダは、把持部（２０）と切削部（２１、４１、５１、６１、７１、９１、１０１、１１１）を備える。把持部は、工作機械（１１）の主軸（１２）に把持される。切削部は、把持部と一体に設けられており、回転軸心に対して非対称な形状であり、切削工具が取り付けられる。切削部のうち、軸方向から見て回転軸心に対して最も突出している側を一方側（３５、４５、５５、６５、８５、９５、１０５、１１５）とし、回転軸心に対して一方側とは反対側を他方側（３６、４６、５６、６６、８６、９６、１０６、１１６）とすると、一方側の嵩密度は他方側の嵩密度よりも小さくなっている。

Description

工具ホルダとその製造方法 関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１５年２月１０日に出願された日本特許出願２０１５－０２４３１０号および２０１５年１１月１７日に出願された日本特許出願２０１５－２２４７７７号を基にしている。

　本開示は、工具ホルダに関する。

　例えば特許文献１に開示されているように、所定の回転軸心まわりに回転しながら被加工物を切削する切削工具を保持する工具ホルダが知られている。工具ホルダは、例えばマシニングセンタ等の工作機械の主軸に把持される把持部と、切削工具が取り付けられる切削部とを備える。

特開２０１１－１９４４８２号公報

　ところで、例えば中ぐり加工や総形加工などに使われる工具ホルダでは、切削工具を回転軸心に対して径方向の片側へ突出するように設ける場合がある。このような場合、切削部の形状が回転軸心に対して非対称となり、切削工具を保持した状態の工具ホルダの重心が回転軸心から離れてしまう。そのため、工具ホルダの動バランスがアンバランスとなって回転時に振動が生じ、加工精度が低下するおそれがある。

　本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工精度を向上させた工具ホルダを提供することである。

　本開示の第１態様に係る工具ホルダは、回転軸心まわりに回転しながら被加工物を切削する切削工具を保持する。工具ホルダは、把持部と切削部を備える。把持部は、工作機械の主軸に把持される。切削部は、把持部と一体に設けられており、回転軸心に対して非対称な形状であり、切削工具が取り付けられる。切削部のうち、軸方向から見て回転軸心に対して最も突出している側を一方側とし、回転軸心に対して一方側とは反対側を他方側とすると、一方側の嵩密度は他方側の嵩密度よりも小さくなっている。これにより、切削工具を保持した状態の工具ホルダの重心が回転軸心に近づけられている。

　あるいは、本開示の第２態様に係る工具ホルダは、回転軸心まわりに回転しながら被加工物を切削する切削工具を保持する。工具ホルダは、把持部と切削部を備える。把持部は、工作機械の主軸に把持される。切削部は、把持部と一体に設けられており、回転軸心に対して非対称な形状であり、切削工具が取り付けられる。把持部および切削部が中実であると仮定した場合における、切削工具を保持した状態の工具ホルダの重心を仮想重心と定義すると、切削部は、切削工具を保持した状態の工具ホルダの実際の重心が仮想重心よりも回転軸心に近づくように形成された複数のバランス修正穴を有している。

　本開示の第２態様によれば、工具ホルダの動バランスは、アンバランスが緩和する方へ修正されている。そのため、切削工具を保持した状態の工具ホルダを回転軸心まわりに回転させたときの工具ホルダの振動が抑えられる。したがって、振動に起因して加工精度が低下することを抑制することができる。

　本開示の工具ホルダの製造方法は、工作機械の主軸に把持される把持部と、把持部と一体に設けられており、回転軸心に対して非対称な形状であり、切削工具が取り付けられる切削部と、を備える工具ホルダの製造方法である。切削部のうち、軸方向から見て工具ホルダの回転軸心に対して最も突出している側を一方側とし、前記回転軸心に対して前記切削部の前記一方側とは反対側を他方側とすると、切削部の一方側は、外表面に開口している開口穴、および、外部に対して閉塞している閉塞空隙の少なくとも一方を有している。切削部の一方側の嵩密度は他方側の嵩密度よりも小さくなっている。切削部は３Ｄプリンタによって成形される。開口穴および閉塞空隙は、切削部の成形時に同時に成形される。

　ここで、物体の「嵩」とは、物体自身が占める体積、物体表面に開口している穴の体積、および、物体内部にあって外部に対して閉塞している空隙の体積の合計である。「嵩密度」とは、物体の質量を嵩で割った値である。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第１実施形態による工具ホルダが工作機械の主軸に取り付けられた状態を示す模式図である。 図１の切削工具を保持した状態の工具ホルダの斜視図である。 図２の切削工具を保持した状態の工具ホルダを矢印ＩＩＩ方向から見た図である。 図３の工具ホルダのみを示す図である。 図３の切削工具を保持した状態の工具ホルダを矢印Ｖ方向から見た図である。 図５のＶＩ－ＶＩ線における断面図である。 の第２実施形態による工具ホルダの縦断面図である。 の第３実施形態による工具ホルダの縦断面図である。 図８のＩＸ－ＩＸ線における断面図である。 第４実施形態による工具ホルダの横断面図である。 第５実施形態による工具ホルダの縦断面図である。 第６実施形態による工具ホルダの縦断面図である。 第７実施形態による工具ホルダの縦断面図である。 第８実施形態による切削工具を保持した状態の工具ホルダの外観図である。 図１４の工具ホルダを矢印ＸＶ方向から見た図である。 図１４のＸＶＩ－ＸＶＩ線における断面図である。 図１４のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線における断面図である。 図１４のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線における断面図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の実施形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態を図１から図６を参照して説明する。第１実施形態による工具ホルダを図１に示す。工具ホルダ１０は、工作機械１１の主軸１２に取り付けられている。主軸１２は、所定の回転軸心ＡＸまわりに回転駆動する被駆動軸である。

　工具ホルダ１０には切削工具１３が取り付けられている。本実施形態では、切削工具１３は、交換式の刃物すなわちスローアウェイチップである。切削工具１３は、工具ホルダ１０に保持されつつ、その工具ホルダ１０と共に回転軸心ＡＸまわりに回転しながら刃先部１６で被加工物１５を切削する。図１では、切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ１０は中ぐり加工に使われている。

　図１から図６に示すように、工具ホルダ１０は、把持部２０および切削部２１を備える。把持部２０および切削部２１は、金属製であり、同一材料から一体に設けられている。本実施形態では、把持部２０および切削部２１は、例えば鉄系材料から作られている。把持部２０は、主軸１２（図１参照）に把持される部分であり、円柱状に形成されている。

　図２に示すように、切削部２１は、軸部２２および突出部２３を有する。軸部２２は、把持部２０から軸方向へ延びている（図３参照）。突出部２３は、軸部２２のうち把持部２０とは反対側の端部から径方向外側へ突出している。本実施形態では、突出部２３の数は１つである。また、図３に示すように、突出部２３は、軸方向において対向する第１側面２３ａと第２側面２３ｂを有している。

　突出部２３の先端部のうち、工具ホルダ１０の回転方向Ｒ（図１、図５参照）の前方側の壁部には凹部２４が形成されている。凹部２４は、軸方向の把持部２０側と径方向外側とに開口している。凹部２４には切削工具１３が嵌められている。切削工具１３は、凹部２４の底部のねじ穴２５に螺合するビス２６により突出部２３に固定されている。

　切削工具１３は、３つの刃先部１６、１７、１８を有する。図３に示すように、刃先部１６は突出部２３の第１側面２３ａから軸方向へ突出している。本実施形態では、「被加工物を切削する刃先部」は刃先部１６である。刃先部１７は突出部２３から径方向外側へ突出している。刃先部１８は、凹部２４に収容されている。この刃先部１８に対応する凹部２４の角には、刃先部１８と工具ホルダ１０との接触を避けるための逃がし穴３４が形成されている。

　刃先部１６が寿命を迎えたとき、切削工具１３を回転させて取り付ければ、他の刃先部１７、１８のどちらかで切削することが可能となる。例えば図３の状態から切削工具１３を右回転させて取り付けると、「被加工物を切削する刃先部」は刃先部１７となる。

　切削工具１３は、回転軸心ＡＸに対して径方向の片側へ突出するように設けられている。換言すれば、切削工具１３は、回転軸心ＡＸに対して径方向の片側において、３つの刃先部１６、１７，１８のうちのいずれか１つが切削部２１の突出部２３から径方向外側へ突出するように設けられている。切削部２１は、上述の切削工具１３の配置に対応するように構成される結果、回転軸心ＡＸに対して非対称な形状となっている。

　以下の説明では、切削部２１のうち、軸方向から見て回転軸心ＡＸに対して最も突出している側を「一方側３５」と称し、回転軸心ＡＸに対して一方側３５とは反対側を「他方側３６」と称する（図４参照）。換言すれば、切削部２１のうち、回転軸心ＡＸからの径方向における突出量が大きい側を「一方側３５」と称し、回転軸心ＡＸに対して一方側３５とは反対側を「他方側３６」と称する。本実施形態では、切削部２１のうち、軸方向から見て回転軸心ＡＸに対して最も突出している部位は、切削部２１の先端である。換言すれば、切削部２１のうち、回転軸心ＡＸからの径方向における突出量が最も大きい部位、つまり、回転軸心ＡＸからの径方向の距離が最も長い部位は、突出部２３の径方向外側の先端である。また、図５に示すように、突出部２３の当該先端と回転軸心ＡＸとを結ぶ仮想直線Ｌ１に対して垂直であり、かつ、回転軸心ＡＸを通る仮想的な平面を「仮想平面Ｐ」とする。一方側３５は、仮想平面Ｐに対して切削部２１の先端が位置する側である。他方側３６は、仮想平面Ｐに対して一方側３５とは反対側である。

　また、把持部２０および切削部２１が中実であると仮定した場合の、切削工具１３を保持した状態における工具ホルダ１０の重心を「仮想重心Ｇｖ」と称する。「中実である」とは、外表面に開口している穴、および、外部に対して閉塞している空隙がある場合、それらの穴および空隙の全てに工具ホルダ１０と同じ材質の金属が存在する状態を意味する。また、切削工具１３を保持した状態における工具ホルダ１０の実際の重心を「重心Ｇ」と称する。

　一方側３５の嵩は、突出部２３がある分だけ他方側３６の嵩よりも大きい。その一方で、一方側３５は、切削部２１の外表面に開口している複数の開口穴３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを有する。そのため、一方側３５の嵩密度は他方側３６の嵩密度よりも小さくなっている。これにより、重心Ｇは、仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸの近くに位置している。換言すれば、回転軸心ＡＸと重心Ｇとの間の距離は、回転軸心ＡＸと仮想重心Ｇｖとの間の距離よりも短くなっている。本実施形態では、重心Ｇは回転軸心ＡＸ上にある。言い換えれば、切削部２１は、重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づくように形成された「バランス修正穴」としての開口穴３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを有する。以下の説明では、開口穴３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを区別しない場合には、開口穴３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを「開口穴３０」と総称する。

　開口穴３０Ａは、突出部２３のうち、軸方向に見て径方向位置および周方向位置の両方が凹部２４と重なる箇所に形成されている。すなわち、開口穴３０Ａは、突出部２３の先端部のうち、回転方向Ｒの前方側に形成されている。開口穴３０Ａは、軸方向において凹部２４に対して把持部２０とは反対側に形成されている。開口穴３０Ａは、突出部２３のうち把持部２０とは反対側の第２側面２３ｂから凹部２４に向かって軸方向へ延びている有底穴である。開口穴３０Ａは、切削部２１が切削工具１３から受けた熱を放熱するように、切削工具１３の近傍に設けられている。

　開口穴３０Ｂは、突出部２３のうち、軸方向に見て径方向位置および周方向位置の少なくとも一方が凹部２４と重ならない箇所に形成されている。すなわち、開口穴３０Ｂは、突出部２３の先端部のうち回転方向Ｒの後方側と、突出部２３の中間部および基端部に形成されている。開口穴３０Ｂは、突出部２３の第２側面２３ｂから、突出部２３のうち把持部２０側の第１側面２３ａまで軸方向へ延びている貫通穴である。突出部２３の先端部に設けられているいくつかの開口穴３０Ｂは、切削部２１が切削工具１３から受けた熱を放熱するように、切削工具１３の近傍に設けられている。

　開口穴３０Ｃは、軸部２２と突出部２３との境界部分に形成されている。開口穴３０Ｃは、軸部２２のうち把持部２０とは反対側の端面２８から軸方向へ延びている有底穴である。

　開口穴３０Ｄは、軸部２２のうち一方側３５に含まれる部分に形成されている。開口穴３０Ｄは、軸部２２の端面２８から軸方向へ延びている有底穴である。開口穴３０Ｄの軸方向長さは、回転軸心ＡＸに近いほど短くなっている。

　軸部２２のうち一方側３５に含まれる部分は、他方側３６と嵩密度が同じである密部３７と、密部３７の嵩密度よりも小さい嵩密度を有する粗部３８と、を有している。他方側３６および密部３７は、開口穴や空隙を有しておらず、金属が密に詰まった部分である。これに対して、粗部３８は、開口穴３０Ｄを有しており、金属が密に詰まっていない部分、すなわち内部に空間がある部分である。本実施形態では、粗部３８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長くなっている。

　図５に示すように、開口穴３０を延伸方向から見たときの形状、すなわち開口穴３０の横断面の形状は、非円形である。つまり、開口穴３０は、ドリルを一突きするだけでは形成することのできない穴である。

　本実施形態では、開口穴３０の横断面の形状は六角形である。そして、各開口穴３０は、内壁面の平面部同士が背中合わせになるように配置されている。これにより、切削部２１のうち開口穴３０が形成されている部分はハニカム構造となっている。

　本実施形態の場合、被加工物１５を切削する刃先部１６は突出部２３の第１側面２３ａから軸方向へ突出するように取り付けられており、また、開口穴３０は、切削部２１に作用する加工負荷の作用方向と略同じ軸方向へ延びている。つまり、切削部２１は、加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びる複数の中空柱が一体に設けられた構造体である。

　工具ホルダ１０の製造方法を説明する。

　工具ホルダ１０は３Ｄプリンタにより成形されている。具体的には、平らに敷いた微細な金属粉末にレーザーを照射して一層ずつ焼結させ、この工程を繰り返すことで３次元造形する方法（すなわち、粉末焼結法）によって、工具ホルダ１０は成形されている。開口穴３０は、３Ｄプリンタによって、切削部２１と同時に成形される。工具ホルダが３Ｄプリンタにより成形されているという点は、以降の実施形態においても同様である。

　以下に、本実施形態の効果を記載する。

　以上説明したように、第１実施形態では、工具ホルダ１０は、把持部２０および切削部２１を備える。把持部２０は、工作機械１１の主軸１２に把持される。切削部２１は、把持部２０と一体に設けられており、回転軸心ＡＸに対して非対称な形状であり、切削工具１３が取り付けられる。そして、切削部２１の一方側３５の嵩密度は他方側３６の嵩密度よりも小さい。

　切削工具１３を保持した状態における工具ホルダ１０の重心Ｇを回転軸心ＡＸに近づけることによって、工具ホルダ１０の動バランスはアンバランスが緩和する方へ修正されている。本実施形態では、重心Ｇは回転軸心ＡＸ上にある。そのため、切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ１０を回転軸心ＡＸまわりに回転させたときの工具ホルダ１０の振動が抑えられる。したがって、振動に起因して加工精度が低下することを抑制することができる。

　また、第１実施形態では、切削部２１は、切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ１０の実際の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づくように形成された複数の開口穴３０を有する。

　そのため、切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ１０を回転軸心ＡＸまわりに回転させたときの工具ホルダ１０の振動が抑えられる。したがって、振動に起因して加工精度が低下することを抑制することができる。

　また、第１実施形態では、切削部２１は、軸部２２と、軸部２２から径方向外側へ突出している突出部２３とを有する。軸部２２のうち一方側３５に含まれる部分は、他方側３６と嵩密度が同じである密部３７と、密部３７の嵩密度よりも小さい嵩密度を有する粗部３８と、を有している。粗部３８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長くなっている。本実施形態では、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど開口穴３０Ｄの軸方向長さが長くなっている。このように粗部３８の軸方向長さを変えることにより、重心Ｇが回転軸心ＡＸに近づくように設計することが可能である。

　また、第１実施形態では、一方側３５は、一方側３５の軸方向の外表面に開口している複数の開口穴３０を有する。

　このようにして一方側３５の嵩密度を他方側３６の嵩密度よりも小さくすることができる。

　また、第１実施形態では、切削部２１には、被加工物１５を切削する刃先部１６が突出部２３の第１側面２３ａから軸方向へ突出するように取り付けられる。また、複数の開口穴３０は軸方向へ延びている。そのため、切削部２１は、加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びる複数の中空柱が一体に設けられた構造体である。したがって、切削部２１は、加工負荷に対する剛性が高められている。

　また、第１実施形態では、開口穴３０Ａと、突出部２３の先端部にある開口穴３０Ｂは、切削部２１が切削工具１３から受けた熱を放熱するように、切削工具１３の近傍に設けられている。そのため、切削部２１の放熱性を向上させることができる。

　また、第１実施形態では、切削部２１のうち開口穴３０が形成されている部分はハニカム構造になっている。したがって、工具ホルダ１０に複数の開口穴３０を設けつつ、切削加工時に工具ホルダ１０が受ける切削抵抗に十分耐えうる剛性を確保することができる。

　また、第１実施形態では、開口穴３０の横断面の形状は六角形である。したがって、工具ホルダ１０の高剛性化と軽量化とを両立させることができる。

　また、第１実施形態では、工具ホルダ１０（把持部２０および切削部２１）は、３Ｄプリンタによって成形される。開口穴３０は、３Ｄプリンタによって切削部２１と同時に成形される。したがって、開口穴３０がドリルだけでは形成することができない複雑な形状の穴であっても、容易に形成可能である。また、把持部２０および切削部２１を成形した後に別工程で開口穴３０を形成する必要がなく、製造工数を低減可能である。

　（第２実施形態）
　第２実施形態について、図７を参照して説明する。第２実施形態の工具ホルダ４０は、把持部２０および切削部４１を備えている。切削部４１は、３Ｄプリンタによって成形されており、複数種類の材料からなる一体成形品である。切削部４１は、軸部４２および突出部４３を有する。突出部４３は、軸方向において対向する第１側面４３ａと第２側面４３ｂを有している。軸部４２のうち把持部２０側は鉄系材料から構成されている。また、突出部４３、および、軸部４２のうち突出部４３側はアルミニウム系材料から構成されている。図７中の二点鎖線Ｌ２は、鉄系材料とアルミニウム系材料との境界を示す。切削部４１の一方側４５の嵩密度は他方側４６の嵩密度よりも小さい。

　これにより切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ４０の実際の重心が仮想重心よりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。

　また、切削部４１が複数種類の材料から成形されることによって、各部に適した材料を選択可能である。例えば、軸部４２の根元部分は、鉄系材料が用いられることで剛性が高められている。また、切削工具１３の熱が伝わりやすい部分である突出部４３および軸部４２の先端部分は、アルミニウム系材料が用いられることで放熱性が高められている。

　また、軸部４２のうち一方側４５に含まれる部分は、密部４７と、密部４７の嵩密度よりも小さい嵩密度を有する粗部４８と、を有している。粗部４８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長くなっている。

　このように粗部４８の軸方向長さを変えることにより、切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ４０の重心が回転軸心ＡＸに近づくように設計することが可能である。

　（第３実施形態）
　第３実施形態について、図８および図９を参照して説明する。第３実施形態の工具ホルダ５０は、把持部２０および切削部５１を備える。切削部５１は、軸部５２および突出部５３を有する。突出部５３は、軸方向において対向する第１側面５３ａと第２側面５３ｂを有している。切削部５１の一方側５５には、「バランス修正穴」としての開口穴５４が形成されている。一方側５５の嵩密度は他方側５６の嵩密度よりも小さい。

　これにより切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ５０の実際の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。

　また、開口穴５４は、回転軸心ＡＸに直交する断面において工具ホルダ５０の回転方向Ｒの後方から前方へ向かって開口している。そのため、工具ホルダ５０の回転時に開口穴５４には外部の空気が取り込まれるようになっている。本実施形態では、開口穴５４は、回転方向Ｒの前方から後方へ向かっても開口している。つまり、開口穴５４は貫通穴である。

　開口穴５４を設けることによって、工具ホルダ５０の回転時に開口穴５４内部に空気が流れるので、切削部５１の放熱性が向上する。

　また、軸部５２のうち一方側５５に含まれる部分は、密部５７と、密部５７の嵩密度よりも小さい嵩密度を有する粗部５８と、を有している。粗部５８には開口穴５４が形成されているが、密部５７には開口穴５４が形成されていない。粗部５８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長くなっている。

　このように粗部５８の軸方向長さを変えることにより、切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ５０の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づくように設計することが可能である。

　また、第３実施形態では、「被加工物を切削する刃先部」は刃先部１７である。切削工具１３は、刃先部１７が径方向へ突出するように切削部５１に取り付けられる。そして、開口穴５４は、工具ホルダ５０の回転方向Ｒの接線方向、すなわち切削部５１に作用する加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びている。

　そのため、切削部５１は、加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びる複数の中空柱が一体に設けられた構造体である。したがって、切削部５１は、加工負荷に対する剛性が高められている。

　（第４実施形態）
　第４実施形態について、図１０を参照して説明する。第４実施形態の工具ホルダ６０は、把持部２０および切削部６１を備える。切削部６１は、軸部６２および突出部６３を有する。切削部６１の一方側６５には、「バランス修正穴」としての開口穴５４および開口穴６４が形成されている。一方側６５の嵩密度は他方側６６の嵩密度よりも小さい。

　これにより切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ６０の実際の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。

　また、開口穴６４は、開口穴６４の延びる方向と開口穴５４が延びる方向とが交差するように形成されている。つまり、開口穴５４と開口穴６４とは連結している。

　このように開口穴５４および開口穴６４を設けることによって、切削部６１内部で空気の触れる表面積が第３実施形態と比べて多くなる。また、切削部６１内部に流入した空気が外部へ抜け出すための経路が多くなる。そのため、切削部６１の放熱性が一層向上する。

　（第５実施形態）
　第５実施形態について、図１１を参照して説明する。第５実施形態の工具ホルダ９０は、把持部２０および切削部９１を備える。切削部９１は、軸部９２および突出部９３を有する。突出部９３は、軸方向において対向する第１側面９３ａと第２側面９４ｂを有している。突出部９３は、第１実施形態と同様に凹部２４をさらに有している。切削部９１の一方側９５には、「バランス修正穴」としての閉塞空隙９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃ、９４Ｄが形成されている。閉塞空隙９４Ａは、突出部９３の先端部のうち回転方向Ｒの前方側であって、軸方向において凹部２４に対して把持部２０とは反対側に形成されている。閉塞空隙９４Ｂは、突出部９３の先端部のうち回転方向Ｒの後方側と、突出部９３の中間部および基端部に形成されている。閉塞空隙９４Ｃは、軸部９２と突出部９３との境界部分に形成されている。閉塞空隙９４Ｄは、軸部９２のうち一方側９５に含まれる部分に形成されている。一方側９５の嵩密度は他方側９６の嵩密度よりも小さい。

　これにより切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ９０の実際の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。

　以下の説明では、閉塞空隙９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃ、９４Ｄを区別しない場合は、閉塞空隙９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃ、９４Ｄを「閉塞空隙９４」と総称する。閉塞空隙９４は、軸方向へ延びる穴であるが、外表面（すなわち、凹部２４内壁面、第１側面９３ａ、第２側面９３ｂ、および端面２８）に開口しておらず、外部に対して閉塞している。閉塞している穴を有する切削部９１は、切削加工などで成形することはできないが、３Ｄプリンタであれば容易に成形することができる。閉塞空隙９４は、３Ｄプリンタによって切削部９１と同時に成形される。

　このように外部に対して閉塞している穴を形成する第５実施形態は、切削部９１の一方側９５の外表面に開口している穴を形成する場合と比べると、工具ホルダ９０の内部が腐食しないという利点がある。

　また、軸部９２のうち一方側９５に含まれる部分は、密部９７と、密部９７の嵩密度よりも小さい嵩密度を有する粗部９８と、を有している。粗部９８には閉塞空隙９４Ｄが形成されているが、密部９７には閉塞空隙９４Ｄが形成されていない。粗部９８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長くなっている。

　このように粗部９８の軸方向長さを変えることにより、切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ９０の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づくように設計することが可能である。

　また、第５実施形態では、「被加工物を切削する刃先部」は刃先部１６である。切削工具１３は、刃先部１６が突出部９３の第１側面９３ａから軸方向へ突出するように切削部９１に取り付けられる。そして、閉塞空隙９４は、軸方向、すなわち切削部９１に作用する加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びている。

　そのため、切削部９１は、加工負荷の作用方向と略同じ方向へ延びる複数の中空柱が一体に設けられた構造体である。したがって、切削部９１は、加工負荷に対する剛性が高められている。

　また、閉塞空隙９４Ａと、突出部９３の先端部にある閉塞空隙９４Ｂは、切削部９１が切削工具１３から受けた熱を放熱するように、切削工具１３の近傍に設けられている。
そのため、切削部９１の放熱性を向上させることができる。

　（第６実施形態）
　第６実施形態について、図１２を参照して説明する。第６実施形態の工具ホルダ１００は、把持部２０および切削部１０１を備える。切削部１０１は、軸部１０２および突出部１０３を有する。突出部１０３は、軸方向において対向する第１側面１０３ａと第２側面１０３ｂを有している。切削部１０１の一方側１０５には、３Ｄプリンタにより格子状に成形されている。図１２には、一方側１０５の各部位を拡大して示している。格子の間隔は、回転軸心ＡＸから離れるほど大きくなっている。

　一方側１０５に形成される各格子の間には閉塞空隙１０４が形成されている。一方側１０５の空隙率（すなわち、単位体積あたりの空隙の割合）は、回転軸心ＡＸから離れるほど大きくなっている。一方側１０５が閉塞空隙１０４を有することから、一方側１０５の嵩密度は他方側１０６の嵩密度よりも小さくなっている。しかも、一方側１０５の嵩密度は、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど小さくなっている。

　これにより切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ１００の実際の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。

　また、第６実施形態の閉塞空隙１０４は、外部に対して閉塞している。従って、切削部１０１の一方側１０５の外表面に開口している穴を形成する場合と比べると、工具ホルダ１００の内部が腐食しないという利点がある。

　また、軸部１０２のうち一方側１０５に含まれる部分は、密部１０７と、密部１０７の嵩密度よりも小さい嵩密度を有する粗部１０８と、を有している。粗部１０８には閉塞空隙１０４が形成されているが、密部１０７には閉塞空隙１０４が形成されていない。そして粗部１０８の軸方向長さは、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど長くなっている。

　このように粗部１０８の軸方向長さを変えることにより、切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ１００の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づくように設計することが可能である。

　（第７実施形態）
　第７実施形態について、図１３を参照して説明する。第７実施形態の工具ホルダ１１０は、把持部２０および切削部１１１を備える。切削部１１１は、軸部１１２および突出部１１３を有する。突出部１１３は、軸方向において対向する第１側面１１３ａと第２側面１１３ｂを有している。切削部１１１の一方側１１５は、３Ｄプリンタにより成形されており、内部に気泡状の閉塞空隙１１４を有する。一方側１１５の空隙率は、回転軸心ＡＸから離れるほど大きくなっている。一方側１１５が閉塞空隙１１４を有することから、一方側１１５の嵩密度は他方側１１６の嵩密度よりも小さくなっている。しかも、一方側１１５の嵩密度は、回転軸心ＡＸから径方向へ離れるほど小さくなっている。

　工具ホルダ１１０は、閉塞空隙１１４が気泡状である以外、第６実施形態の工具ホルダ１００と同様の構成である。従って、第７実施形態によれば、第６実施形態と同様の効果を得ることができる。

　（第８実施形態）
　第８実施形態について、図１４から図１８を参照して説明する。第８実施形態の工具ホルダ７０は、把持部２０および切削部７１を備える。切削部７１には２つの切削工具１３が取り付けられている。

　切削部７１は、把持部２０側から順に設けられた基部７２、工具取付部７３および工具取付部７４を有する。工具取付部７３、７４は、軸方向位置が互いに異なる箇所に設けられている。

　工具取付部７３は、径方向外側へ突出する突出部７５を有する。図１５に示すように、突出部７５のうち、回転方向Ｒの前方側の壁部には凹部８１が形成されている。凹部８１には切削工具１３が嵌められている。固定具８２は、切削工具１３を凹部８１の底部との間に挟むようにして固定している。

　工具取付部７４は、径方向外側へ突出する突出部７６を有する。突出部７６のうち、回転方向Ｒの前方側の壁部には凹部８３が形成されている。凹部８３には切削工具１３が嵌められている。固定具８４は、切削工具１３を凹部８３の底部との間に挟むようにして固定している。

　切削工具１３は、回転軸心ＡＸに対して径方向の片側へ突出するように設けられている。工具取付部７３、７４は、上述の切削工具１３の配置に対応するように突出部７５、７６を有する結果、回転軸心ＡＸに対して非対称となっている。

　切削部７１の一方側８５には、「バランス修正穴」としての閉塞空隙８７および開口穴８８、８９が形成されている。閉塞空隙８７は、基部７２の内周部において基部７２から工具取付部７３まで延びるように形成されており、外部に対して閉塞している。開口穴８８は、基部７２の外周部において基部７２から工具取付部７３まで延びるように形成されており、把持部２０側の端部が基部７２の外表面に開口している。開口穴８９は、工具取付部７３の外周部において工具取付部７３を貫通するように形成されている。

　一方側８５が閉塞空隙８７および開口穴８８、８９を有しているので、一方側８５の嵩密度は他方側８６の嵩密度よりも小さい。これにより切削工具１３を保持した状態の工具ホルダ７０の実際の重心Ｇが仮想重心Ｇｖよりも回転軸心ＡＸに近づけられている。そのため、第１実施形態と同様に、回転時の振動を抑制することができる。

　また、閉塞空隙８７および開口穴８８、８９は、把持部２０とは反対側の一端が把持部２０側の他端と比べて回転方向Ｒの前方に位置するように、回転軸心ＡＸまわりに螺旋状に形成されている。そのため、閉塞空隙および開口穴が軸方向に沿って真っ直ぐに形成される形態と比べると、切削加工時に切削部７１に作用する加工負荷に対する剛性が高められている。

　（他の実施形態）
　以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、本開示における記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

　本開示の他の実施形態では、開口穴および閉塞空隙は、切削部から把持部に亘って形成されてもよい。つまり、バランス修正穴は、切削部だけでなく、把持部に形成されてもよい。

　本開示の他の実施形態では、開口穴および閉塞空隙は、切削部の一方側だけでなく、他方側に形成されてもよい。

　本開示の他の実施形態では、切削部の一方側の粗部の軸方向長さは、径方向位置にかかわらず一定であってもよい。

　本開示の他の実施形態では、開口穴および閉塞空隙の横断面の形状は、例えば円形、楕円、矩形など、六角形以外であってもよい。

　本開示の他の実施形態では、開口穴および閉塞空隙は、直線状の穴に限らず、曲線状の穴であってもよいし、直線部と曲線部とが複合した穴であってもよい。

　本開示の他の実施形態では、切削部のうち開口穴および閉塞空隙が形成されている部分は、ハニカム構造になっていなくてもよい。

　第２実施形態では、工具ホルダは、鉄系材料およびアルミニウム系材料からなる一体成形品である。しかしながら、工具ホルダは、上記材料以外の組み合わせからなる一体成形品であってもよい。

　第３実施形態では、切削部は、回転方向Ｒの接線方向に貫通する開口穴を有している。しかしながら、切削部は、回転方向Ｒの接線方向に延びるとともに、外表面に開口しておらず、外部に対して閉塞している閉塞空隙を有していてもよい。

　第６、第７実施形態では、切削部は、外部に対して閉塞している空隙を有している。しかしながら、切削部は、第６、第７実施形態の空隙と同様な形状の空隙であって、一部が外表面に開口している空隙を有していてもよい。

　第５、第６、第７実施形態では、切削部が有する閉塞空隙の中身は空間のみである。しかしながら、閉塞空隙の中身に、粉末焼結法により切削部を成形するときに溶かされなかった金属粉末が内包されていてもよい。

　本開示の他の実施形態では、複数のバランス修正穴には、互いに交差する３つ以上の貫通穴が含まれていてもよい。これによると放熱性が一層向上する。

　本開示の他の実施形態では、工具ホルダを３Ｄプリンタによって成形するとき、粉末焼結法以外の方法を用いてもよい。

　本開示の他の実施形態では、工具ホルダは、中ぐり加工に限らず、他の加工に用いられてもよい。

Claims (15)

1. 　回転軸心（ＡＸ）まわりに回転しながら被加工物（１５）を切削する切削工具（１３）を保持する工具ホルダであって、
   　工作機械（１１）の主軸（１２）に把持される把持部（２０）と、
   　前記把持部と一体に設けられており、前記回転軸心に対して非対称な形状であり、前記切削工具が取り付けられる切削部（２１、４１、５１、６１、７１、９１、１０１、１１１）と、を備え、
   　前記切削部のうち、軸方向から見て前記回転軸心に対して最も突出している側を一方側（３５、４５、５５、６５、８５、９５、１０５、１１５）とし、前記回転軸心に対して前記一方側とは反対側を他方側（３６、４６、５６、６６、８６、９６、１０６、１１６）とすると、
   　前記一方側の嵩密度は前記他方側の嵩密度よりも小さくなっている工具ホルダ。
2. 　前記切削部の前記一方側（１０５、１１５）の嵩密度は、前記回転軸心から径方向へ離れるほど小さくなっている請求項１に記載の工具ホルダ。
3. 　前記切削部は、
   　　軸部（２２、４２、５２、６２、９２、１０２、１１２）と、
   　　前記軸部から径方向外側へ突出している突出部（２３、４３、５３、６３、９３、１０３、１１３）と、を有し、
   　前記軸部のうち前記切削部の前記一方側に含まれる部分は、
   　　密部（３７、４７、５７、９７、１０７、１１７）と、
   　　前記密部の嵩密度よりも小さい嵩密度を有する粗部（３８、４８、５８、９８、１０８、１１８）と、を有し、
   　前記粗部の軸方向長さは、前記回転軸心から径方向へ離れるほど長くなっている請求項１または２に記載の工具ホルダ。
4. 　前記切削部の前記一方側は、外部に対して閉塞している複数の閉塞空隙（８７、９４、１０４、１１４）を有する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
5. 　前記切削工具は、前記被加工物を切削する刃先部が前記切削部から軸方向へ突出するように取り付けられ、
   　前記閉塞空隙（９４）は軸方向へ延びている請求項４に記載の工具ホルダ。
6. 　前記切削工具は、前記被加工物を切削する刃先部が前記切削部から径方向へ突出するように取り付けられ、
   　前記閉塞空隙は前記工具ホルダの回転方向（Ｒ）の接線方向へ延びている請求項４に記載の工具ホルダ。
7. 　複数の前記閉塞空隙（８７、９４、１０４、１１４）のうち少なくとも１つは、前記切削部が前記切削工具から受けた熱を放熱するように、前記切削工具の近傍に設けられている請求項４ないし６のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
8. 　前記切削部の前記一方側は、当該一方側の外表面に開口している複数の開口穴（３０、５４、６４、８８、８９）を有する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
9. 　前記開口穴（５４）は、前記工具ホルダの回転方向（Ｒ）の後方から前方へ向かって開口している請求項８に記載の工具ホルダ。
10. 　前記切削工具は、前記被加工物を切削する刃先部が前記切削部から軸方向へ突出するように取り付けられ、
    　前記開口穴（３０、６４）は軸方向へ延びている請求項８または９に記載の工具ホルダ。
11. 　前記切削工具は、前記被加工物を切削する刃先部が前記切削部から径方向へ突出するように取り付けられ、
    　前記開口穴（５４）は前記工具ホルダの回転方向（Ｒ）の接線方向へ延びている請求項８または９に記載の工具ホルダ。
12. 　複数の前記開口穴（３０、５４、６４、８９）のうち少なくとも１つは、前記切削部が前記切削工具から受けた熱を放熱するように、前記切削工具の近傍に設けられている請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
13. 　回転軸心（ＡＸ）まわりに回転しながら被加工物（１５）を切削する切削工具（１３）を保持する工具ホルダであって、
    　工作機械（１１）の主軸（１２）に把持される把持部（２０）と、
    　前記把持部と一体に設けられており、前記回転軸心に対して非対称な形状であり、前記切削工具が取り付けられる切削部（２１、４１、５１、６１、７１、９１、１０１、１１１）と、を備え、
    　前記把持部および前記切削部が中実であると仮定した場合における、前記切削工具を保持した状態の前記工具ホルダの重心を仮想重心（Ｇｖ）と定義すると、
    　前記切削部は、前記切削工具を保持した状態の前記工具ホルダの実際の重心（Ｇ）が前記仮想重心よりも前記回転軸心に近づくように形成された複数のバランス修正穴（３０、５４、６４、８７、８８、８９、９４、１０４、１１４）を有する工具ホルダ。
14. 　前記バランス修正穴（８７、８８、８９）は、前記把持部とは反対側の一端が前記把持部側の他端と比べて前記工具ホルダの回転方向（Ｒ）の前方に位置するように、前記回転軸心まわりに螺旋状に形成されている請求項１３に記載の工具ホルダ。
15. 　工作機械（１１）の主軸（１２）に把持される把持部（２０）と、前記把持部と一体に設けられており、回転軸心（Ａｘ）に対して非対称な形状であり、切削工具（１３）が取り付けられる切削部（２１、４１、５１、６１、７１、９１、１０１、１１１）と、を備える工具ホルダの製造方法であって、
    　前記切削部のうち、軸方向から見て前記工具ホルダの回転軸心（ＡＸ）に対して最も突出している側を一方側（３５、４５、５５、６５、８５、９５、１０５、１１５）とし、前記回転軸心に対して前記切削部の前記一方側とは反対側を他方側（３６、４６、５６、６６、８６、９６、１０６、１１６）とすると、
    　前記切削部の前記一方側は、外表面に開口している開口穴（３０、５４、６４、８８、８９）、および、外部に対して閉塞している閉塞空隙（８７、９４、１０４、１１４）の少なくとも一方を有し、
    　前記切削部の前記一方側の嵩密度は前記他方側の嵩密度よりも小さくなっており、
    　前記切削部は３Ｄプリンタによって成形され、
    　前記開口穴および前記閉塞空隙は、前記切削部の成形時に同時に成形される工具ホルダの製造方法。
    
     

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