JPH08309634A - 回転振動工具ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】工具ホルダ出力軸に取り付けた工具に確実に振
動付与させるべく、剛性をもたせて、出力軸が確実にカ
ム面に摺動して想定した工具の振動が得られる、コンパ
クトでかつ廉価な回転振動工具ホルダを提供。 【構成】入力軸１は内部穴３に入れた出力軸６を軸方向
に摺動可能にかつ入力軸１と共に回転するように支持す
る。出力軸６の中間にはピン穴10が出力軸６の軸心に対
して直角方向にあけられており、ピン11が出力軸６の大
径部12の外径より所定の量だけ放射状に突き出た状態で
固く打ち込まれ、ピン11は入力軸１に対し独立に支持さ
れたカバー21に形成されたカム面29,30 と摺接可能にさ
れ、好ましくは、ピン11の突き出た部分には小径リング
13が回転自在に回るように嵌合され摺接可能にされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動を与えることによ
り、高能率な切削または研削加工を行なう場合におい
て、とくに工具側に振動を付与するための回転振動工具
ホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】切削あるいは研削を目的とする機械加工
において、工具と被削材との間に適当な相対振動を与え
ながら加工を行なうと、加工速度や加工精度の向上、工
具寿命の増大など顕著な効果が認められることが知られ
ている。この振動を与えるための加振装置としては、電
歪型や磁歪型の振動子によるものが多く用いられてお
り、その他にも電磁振動型、電気−油圧型、機械−油圧
型などが提案されている。かかる従来の振動装置は、高
価な振動発生機が必要なこと、および共振作用により振
幅を増幅させているので、共振でき得る工具形状が必要
であること、などの制約により、特殊分野でのみ使用さ
れている。又近年より汎用性をもたせるために特開平2
─256434号公報に示すメカ式による振動テーブルが、モ
ータとカムを組み合わせることにより被加工物に上下方
向の振動を与える振動テーブルとして開示され、さらに
メカ式による振動工具ホルダが昭和６３年度精密工学会
秋季大会学術論文集第411 ─412 頁「メカニカル振動工
具によるセラミックの穴あけ」及び、本願出願人が出願
中で未公開の特願平5 ─62720 号出願に開示されてい
る。振動工具ホルダは、マシニングセンタなどの工作機
械の主軸に取りつけられるもので、主軸が回転すると同
時にホルダに内蔵されたカムリングにより、工具に上、
下振動を与えるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記振動テーブルは、
モータ直結構造となっており、相当なスペースが必要な
ことや、搭載可能な被加工物（ワーク）の重量および寸
法に制限があることなどの問題点がある。一方上記従来
の振動ホルダは、機械的衝撃緩和のために、振幅が小さ
いこと及びばねでカムリングを押えている構造となって
いる。これらの構造においては、加工条件によっては、
出力軸が自励振動を発生し、加工精度に悪影響を及ぼす
場合がある。加えて、ドリル、リーマなどの工具のよう
に加工物に拘束を受ける場合には、工具を押す力に比べ
ばねの力が小さいので、出力軸が確実にカム面に摺動せ
ず想定した振動が得られない場合があった。本発明は、
かかる問題点を解決するために、振動工具ホルダにおい
て、工具ホルダの出力軸に取り付けた工具に確実に振動
付与させるべく、剛性をもたせて、出力軸が確実にカム
面に摺動して想定した振動が得られる、コンパクトでか
つ廉価な回転振動工具ホルダを提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、機械
主軸に取付けられる入力軸と、入力軸と共に回転しかつ
軸方向に摺動可能に前記入力軸に支持され工具を把持す
る出力軸と、前記出力軸から半径方向に伸びる突出部材
と、前記入力軸を取り囲み前記入力軸とは独立に固定支
持されかつ軸受を介して前記入力軸を回転可能に支持す
るカバーと、前記突出部材と摺接し前記カバーに支持さ
れかつ円周方向に沿って軸方向に凹凸する１対の波形カ
ムを有するカムリングと、を含み、前記機械主軸が回転
するとき、前記工具が回転に伴ない上、下に振動するよ
うにしたことを特徴とする回転振動工具ホルダを提供す
ることによって上述した従来技術の課題を解決した。

【０００５】

【実施例】本考案の実施例回転振動工具ホルダの半部を
切り欠いた断面図で示す図１を参照して説明する。図示
しない工作機械主軸に取り付けられる入力軸１の上部は
柄２となっており、入力軸１の内部穴３上部のボール穴
４に入れたボール５は、出力軸６上部に設けられた複数
本のスプライン状ボールみぞ７と係合して、出力軸６を
軸方向に摺動可能に、かつ入力軸１と共に回転するよう
に支持する。出力軸６の下端には、工具の柄径に合った
工具取付穴８が明けられて、止めネジ９にて図示しない
使用する工具の柄を固定できるようになっている。当然
この取付穴の形状寸法は、使用する工具の柄形状によっ
て決められる。出力軸６の中間には１ないし数個のピン
穴10が出力軸６の軸心に対して直角方向にあけられてい
る。

【０００６】ピン穴10には、ピン11が出力軸６の大径部
12の外径より所定の量だけ放射状に突き出た状態で固く
打ち込まれている。ピン11はカバー21に形成されたカム
面29,30 と摺接可能にされ、好ましくは、ピン11の突き
出た部分には小径リング13がピン11の回りを回転自在に
回るように嵌合されカム面29.30 と摺接するようにされ
ている。入力軸１の小径部14の外側には、ラジアル軸受
15,16 がスペーサリング17,18 を挟んで組み込まれ入力
軸１の下端に設けられているおねじ19にねじ込まれたナ
ット20により固定される。これらラジアル軸受15,16 の
外側には入力軸１及び出力軸６を取り囲み入力軸１とは
独立に支持されたカバー21がラジアル軸受15,16 を介し
て入力軸１を回転可能に支持する。

【０００７】カバー21の上端には、防塵シール22が組み
込まれ、更に外周には回り止めロッド23がねじ込まれ固
定されている。回り止めロッド23は、機械主軸カバー等
（図示していない）に固定され、機械主軸が回転しても
カバー21が回らないように固定支持する。カバー21の下
端に複数個のねじ穴24があけられていて、上部カムリン
グ25、間隔リング26および下部カムリング27を、六角穴
付きボルト28で締め込むことにより、カバー21に固定さ
せる。上部カムリング25の下端に、円周方向に沿って軸
方向に凹凸する正弦波曲面（他の波曲面でもよい）が刻
まれた波形カム面29が設けられ、下部カムリング27の上
端に円周方向に沿って軸方向に凹凸する曲面が刻まれた
波形カム面30が設けられている。上部カムリング25の下
端に刻まれた上部波形カム面29と下部カムリング27の上
端に刻まれた下部波形カム面30は、出力軸６に打ち込ま
れたピン11に回転自在に嵌合されている小径リング13を
上下より挟んで摺接するように組みつけられる。

【０００８】上下のカムリングの波形カム面29,30 の位
置関係は、図２の波形カム面半部展開図（右端部にはさ
らにこれと対称な半部が連続して形成されている）に示
すように、上部カムリング25の波形カム面29の山部と谷
部が下部カムリング27の波形カム面30の谷部と山部に補
合して相対している。また、その間隔は上下カム面に挟
まれている小径リング13の外径寸法より僅かに大きく組
み付けられているから、小径リング13は、前記波形カム
面の間を波形カム面に沿って、上下動しながらころがり
廻ることができる。このカム面29,30 の波形の基準線3
2,33 は水平にされている。小径リングの転動する波形
カム面が、なめらかな凹凸の正弦波曲面であることか
ら、転動する際の機械的衝撃が緩和されなめらかな振動
が得られ、凹凸の振幅を 100μｍ以上とることが可能で
ある。更に、図３の図２とは異る波形カム面の半部展開
図（右端部にはさらにこれと対称な半部が連続して形成
されている）に示すように、カム面29′,30 ′のカムリ
ングの凹凸の波形の基準線が凹形の傾斜線で形成されて
いる波形の基準34,35 に傾斜をもたせることにより、回
転あたりの振幅を更に大きくとることができる。下部カ
ムリング27の下端の31は防塵シールである。

【０００９】次いで作用について説明する。柄２を図示
しない使用する工作機械主軸に固定し、主軸を回転する
と入力軸１に回転が伝達され、更にボール穴４に入って
いるボール５及びボールみぞ７により、上下動可能に入
力軸１に連結されている出力軸６に、回転が伝達され、
出力軸６に設けられている回転自在の小径リング13付き
のピン11も、回転する。ここで、出力軸６が、上下動が
可能なことより、上下の波形カム面に挟さまれている小
径リング13が、波形カム面を転動する際の上下動が、出
力軸６に伝達され、強制的に振幅を出力軸６に取り付け
られた図示しない工具に与えることができる。振幅の大
きさは、波形カム面29,30、29′,30 ′の凹凸の大きさで
あり、周波数は、主軸の回転数に波形カムの凹凸の数を
乗じたものとなる。加えて、波形の基準線が凹形の傾斜
線で形成されているを使用することにより、振幅の増加
あるいは、小径リング11の転動の機械的衝撃の緩和が可
能である。

【００１０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、使用工
作機の主軸の回転により工具に回転と同時に出力軸から
突出する突出部材が、波形カム面を転動することによっ
て、出力軸にとりつけられた工具に強制的に上下振動を
与えることができ、第１に、工具に強制して確実に振動
を与えることができるので、自励振動や振動不良による
加工精度の劣化を防ぎ、安定した加工精度が得られ、第
２に、上下の振動の振幅を 100μｍ以上と大きくとるこ
とができるので加工効率、工具寿命の向上させることが
でき、第３に、被削材に振動テーブルで上下振動を与え
る方法と比較して、非常にコンパクトで、極めて廉価な
回転振動ホルダを提供する、など優れた効果が得られ
る。好ましくは突出部材は入力軸に取りつけられた複数
個のピンとピンの外周面と回転自在に嵌合する小径リン
グからなりかつカム面を正弦波波形にすることにより、
機械的衝撃を緩和しなめらかな振動が得られ、さらに波
形カム面の凹凸の波形の基準線が凹形の傾斜線で形成さ
れることにより更に回転あたりの振幅の増加が可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例回転振動工具ホルダの半部を
切り欠いた断面図で示す。

【図２】図１の上下のカムリングの波形カム面29,30 の
位置関係を示す波形カム面半部展開図で、右端部にはさ
らにこれと対称な半部が連続して形成されている。

【図３】図２とは異る波形カム面の半部展開図で、右端
部にはさらにこれと対称な半部が連続して形成されてい
る。

【符号の説明】

１．．入力軸 ６．．出力軸 11．．ピン（突出部材） 13．．小径リング 15、16．．軸受 21．．カバー 25,27 ．．カムリング 29.30、29′,30 ′．．波形カム面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械主軸に取付けられる入力軸と、入力
   軸と共に回転しかつ軸方向に摺動可能に前記入力軸に支
   持され工具を把持する出力軸と、前記出力軸から半径方
   向に伸びる突出部材と、前記入力軸を取り囲み前記入力
   軸とは独立に固定支持されかつ軸受を介して前記入力軸
   を回転可能に支持するカバーと、前記突出部材を挟んで
   摺接し前記カバーに支持されかつ円周方向に沿って軸方
   向に前記突出部材の外径より僅かに大きい間隔を置いて
   凹凸する１対の波形カムを有するカムリングと、を含
   み、前記機械主軸が回転するとき、前記工具が回転に伴
   ない上、下に振動するようにしたことを特徴とする回転
   振動工具ホルダ。
2. 【請求項２】 前記突出部材は前記入力軸に取りつけら
   れた複数個のピンで形成され、前記ピンの外周面に回転
   自在に嵌合する小径リングが設けられ、前記出力軸の回
   転に伴って、前記１対の波形カム面は正弦波曲線面を有
   しかつ前記小径リングの外径より僅かに大きい間隔が置
   かれており、前記ピンと嵌合する前記小径リングが前記
   １対の波形カム面に沿って上下動しながらころがり廻る
   ようにした請求項１記載の回転振動工具ホルダ。
3. 【請求項３】 前記波形カム面の凹凸の波形の基準線が
   凹形の傾斜線で形成されていることを特徴とする請求項
   １又は請求項２記載の回転振動工具ホルダ。