JPH06179103A - 旋削工具 - Google Patents

旋削工具

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JPH06179103A
JPH06179103A JP18015092A JP18015092A JPH06179103A JP H06179103 A JPH06179103 A JP H06179103A JP 18015092 A JP18015092 A JP 18015092A JP 18015092 A JP18015092 A JP 18015092A JP H06179103 A JPH06179103 A JP H06179103A
Authority
JP
Japan
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weight
supporting
holder body
vibration
holder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP18015092A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Haga
克己 芳賀
Yoshihiko Kimura
良彦 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Publication of JPH06179103A publication Critical patent/JPH06179103A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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

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】 ホルダ本体10と、その中空部に収容された
ウエイト12との間に設けられてウエイト12を中空部
内面に対して間隔をおいて支持する支持手段18と、そ
の支持箇所を変更する変更手段34と、変更手段34を
制御する制御手段28とから構成する。制御手段28
は、刃先に発生する振動をセンサ26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
に基づいて変更手段34を操作することができ、ウエイ
ト12の固有振動数をびびりに合わせて適切に設定する
ことができる。

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4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5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、該
支持手段の支持位置を変更する変更手段と、該変更手段
を制御する制御手段とから構成したものである。請求項
2の発明は、請求項1において、前記制御手段は、前記
刃先またはヘッドの振動を検出するセンサの検出信号に
より制御される構成としたものである。請求項3の発明
は、請求項1において、前記支持手段は、前記ホルダ本
体とウエイトとを連結する棒状の部材であり、前記変更
手段は、前記ホルダ本体とウエイトとの間に複数個設け
られて択一的に作動する構成としたものである。
【0007】
【作用】上記構成によれば、変更手段の作用により、支
持手段によるウエイトの支持位置が変更され、ウエイト
の固有振動周期が変更される。したがって、ウエイトが
ホルダと逆相で振動することにより、びびりが相殺され
る。またセンサによる刃先振動の検出刃先に発生する振
動をセンサによって検出し、これに基づいて制御手段が
変更手段を操作して、ウエイトの固有振動周期を自動的
に選択することができる。
【0008】
【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。
【0009】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。
【0010】上記ω1は、下記の式により与えられる。 ω1=(K/M)1/2 K=3E11/L3=3E1πD4/64L3 ただし、E1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。なお、ホルダ本体10は実際には中空部と中実
部とから構成されるが、ここでは簡単のためにこれを中
実として仮定する。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。
【0011】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。
【0012】図2および図3は本発明の一実施例を示す
ものである。符号26はセンサである。このセンサ26
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)に生じる切削時の振動に起因して生じる加
速度を電気信号に変換する。
【0013】前記センサ26の検出信号はコントローラ
28へ入力されている。このコントローラ28の出力
は、駆動手段32ないし36に供給されている。これら
の駆動手段32〜36は、例えば圧電素子や磁歪素子の
ような駆動電流を機械変位に変換する手段であって、そ
の変位方向は、ホルダ本体10の半径方向へ向けて設定
されている。駆動手段の一端は、ヘッド4内に固定さ
れ、他端には、前記支持手段18の外周に対応する凹部
を有するクランプ部38が設けられている。また各駆動
手段32〜36のクランプ部38と支持手段18との径
方向への間隔は、ウエイト12の角度θの範囲の振れに
対応して、ウエイト12へ近付くにしたがって徐々に大
きくなるように設定されている(例えば、駆動手段32
〜36自体のストロークを変えることにより設定され
る)。
【0014】なお、図2の実施例では、前記支持手段1
8の両端にそれぞれねじ部が設けられていて、一方のね
じ部はヘッド4へ、他方のねじ部はウエイト12へそれ
ぞれねじ込まれている。
【0015】また前記支持手段18の基端部、各駆動手
段32〜36とウエイト12との距離は、図示のよう
に、それぞれL0,L1,L2,L3に設定されている。
【0016】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22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24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22の
漏洩を防止するためのシール材である。
【0017】次いで前記コントローラ28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26に検知され、電気信号に変換されてコントローラ
28へ供給される。コントローラ28は、入力された電
気信号によって前記駆動手段32〜36への駆動信号を
制御する。
【0018】このコントローラ28は、例えば、センサ
26から供給されるびびりの検出信号の周波数を認識
し、これを、予め設定記憶されている複数の周波数と比
較し、いずれかの設定周波数に最も近い固有振動数にウ
エイト12を設定するために振子の長さを選択すべく、
各駆動手段32〜36へ駆動電流を供給する。すなわ
ち、全ての駆動手段32〜36をOFFにすると、ウエ
イト12の振動半径がL0となり、32,34,36を
順次択一的に作動させてクランプ部38に支持手段18
の中間部を支持させることにより、L1,L2,L3とな
って、順次固有振動数が高くなる。
【0019】そして、びびりと同周波数かつ逆相でウエ
イト12が振動することにより、切刃6の振動を打ち消
すことができる。
【0020】さらに、前記駆動手段32〜36に支持手
段18の支持のための支持〜解放の動作のみならず、積
極的な加振作用を行わせるようにしてもよく、この場
合、前記コントローラ28において駆動手段32〜36
の振動の振幅および位相を調整するようにしてもよい。
例えば、実際に切削を行いながらコントローラの制御ゲ
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、最適な値に設定することができ
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22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26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。
【0021】駆動手段32〜36の具体的構成は、電気
的に動作するもののみならず、流体圧によって動作する
ものであってもよい。
【0022】センサに検出された振動によって制御手段
がウエイトの固有振動数を自動的に選択する方式ではな
く、作業員が視覚的、あるいは聴覚的に認識した振動に
よって、いずれの駆動手段を作動させるかを決定する方
式としてもよい。
【0023】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。
【0024】
【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、該支持手段の支持位置を変更
する変更手段と、該変更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、変更手段の作用により、支持
手段によるウエイトの支持位置が変更され、ウエイトの
固有振動周期が変更される。したがって、ウエイトがホ
ルダと逆相で振動することにより、びびりが相殺され
る。
【0025】またセンサによる刃先振動の検出刃先に発
生する振動をセンサによって検出し、これに基づいて制
御手段が変更手段を操作して、ウエイトの固有振動周期
を自動的に選択することができる。したがって、切削条
件などに応じて種々の周波数で発生するびびりをウエイ
トの適切な周期の振動により相殺することができ、切削
時のびびりを効果的に抑制して、深穴加工を可能とする
とともに、刃先寿命を可及的に延長することができ、さ
らには、切削面荒さの向上、加工時の騒音減少の効果を
奏する。
【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】図2の工具のIII―III線に沿う矢視図で
ある。
【図4】ボーリングバーの一従来例の縦断面図である。
【図5】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 26 センサ 28 コントローラ 32 駆動手段 34 駆動手段 36 駆動手段

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、該支持手段の
    支持位置を変更する変更手段と、該変更手段を制御する
    制御手段とからなることを特徴とする旋削工具。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記刃先またはヘッド
    の振動を検出するセンサの検出信号により制御されるこ
    とを特徴とする請求項1の旋削工具。
  3. 【請求項3】 前記支持手段は、前記ホルダ本体とウエ
    イトとを連結する棒状の部材であり、前記変更手段は、
    前記ホルダ本体とウエイトとの間に複数個設けられて択
    一的に作動することを特徴とする請求項1の旋削工具。
JP18015092A 1992-07-07 1992-07-07 旋削工具 Withdrawn JPH06179103A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18015092A JPH06179103A (ja) 1992-07-07 1992-07-07 旋削工具

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JP18015092A JPH06179103A (ja) 1992-07-07 1992-07-07 旋削工具

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JPH06179103A true JPH06179103A (ja) 1994-06-28

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ID=16078277

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JP18015092A Withdrawn JPH06179103A (ja) 1992-07-07 1992-07-07 旋削工具

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JP (1) JPH06179103A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7591209B2 (en) * 2003-11-26 2009-09-22 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Vibration suppressing cutting tool
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19991005