特開 2022-155721 ツールホルダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022155721

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】ツールホルダ

(51)【国際特許分類】

   B23B 29/02 20060101AFI20221006BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20221006BHJP

   B23C 9/00 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

B23B29/02 A

B23Q11/00 A

B23C9/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021059088

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】504258527

【氏名又は名称】国立大学法人 鹿児島大学

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100162259

【弁理士】

【氏名又は名称】末富 孝典

(74)【代理人】

【識別番号】100168114

【弁理士】

【氏名又は名称】山中 生太

(74)【代理人】

【識別番号】100146916

【弁理士】

【氏名又は名称】廣石 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】近藤 英二

(72)【発明者】

【氏名】中川 正樹

【テーマコード（参考）】

3C011

3C022

3C046

【Ｆターム（参考）】

3C011AA04

3C022QQ03

3C046KK02

(57)【要約】

【課題】簡素な構成でツールのびびり振動を抑制できるツールホルダを提供する。
【解決手段】ツールホルダ１００は、ツールホルダ本体１３０と、錘１４０とを備える。ツールホルダ本体１３０は、工作機械２００のスピンドル２１０の先端部に連結されるシャンク部１１０を一方の端部に有し、ツールＣＴを保持する保持部１２０を他方の端部に有する。錘１４０は、保持部１２０に取り付けられ、全体がツールホルダ本体１３０と一体に回転する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械のスピンドルの先端部に連結されるシャンク部を一方の端部に有し、ツールを保持する保持部を他方の端部に有するツールホルダ本体と、
前記保持部に取り付けられ、全体が前記ツールホルダ本体と一体に回転する錘と、
を備える、ツールホルダ。

【請求項2】

前記錘の質量が、前記ツールホルダ本体の質量の６０％以上である、
請求項１に記載のツールホルダ。

【請求項3】

前記錘が、前記ツールホルダ本体の長さ方向に高さを有し、かつ前記ツールホルダ本体の長さ方向に直角な方向に直径を有する円板状に形成されており、
前記錘の前記高さをＨ、前記直径をＤとしたとき、Ｈ／Ｄが０．５以下である、
請求項１又は２に記載のツールホルダ。

【請求項4】

前記シャンク部を前記スピンドルの前記先端部に連結した場合に、前記スピンドルの前記先端部の端面から、前記錘の重心の位置までの、前記ツールホルダ本体の長さ方向の距離が、１０４ｍｍ以下である、
請求項１から３のいずれか１項に記載のツールホルダ。

【請求項5】

前記保持部が、
前記ツールが挿入される被挿入部と、
前記被挿入部と前記シャンク部との間に位置し、前記被挿入部を、前記ツールの前記被挿入部に挿入された部分に押え付ける押え付け部と、
を有し、
前記錘が、前記被挿入部に固定されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載のツールホルダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ツールを保持した状態で工作機械のスピンドルに連結されるツールホルダに関し、特にツールのびびり振動を抑制するツールホルダに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されているように、ツールホルダ本体に設けられるびびり防止構造体が知られている。このびびり防止構造体は、ツールホルダ本体を取り囲む中空環状のハウジング部材と、このハウジング部材に収容されるフリクションダンパ部材とを備える。

【0003】

ハウジング部材は、ツールホルダ本体に固定される。フリクションダンパ部材は、ハウジング部材に対して摺動可能である。これらフリクションダンパ部材とハウジング部材との間の滑り摩擦によって、ツールのびびり振動のエネルギーが吸収される。これにより、ツールのびびり振動が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－９４７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、簡素な構成でツールのびびり振動を抑制できるツールホルダを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るツールホルダは、
工作機械のスピンドルの先端部に連結されるシャンク部を一方の端部に有し、ツールを保持する保持部を他方の端部に有するツールホルダ本体と、
前記保持部に取り付けられ、全体が前記ツールホルダ本体と一体に回転する錘と、
を備える。

【0007】

前記錘の質量が、前記ツールホルダ本体の質量の６０％以上でもよい。

【0008】

前記錘が、前記ツールホルダ本体の長さ方向に高さを有し、かつ前記ツールホルダ本体の長さ方向に直角な方向に直径を有する円板状に形成されており、
前記錘の前記高さをＨ、前記直径をＤとしたとき、Ｈ／Ｄが０．５以下でもよい。

【0009】

前記シャンク部を前記スピンドルの前記先端部に連結した場合に、前記スピンドルの前記先端部の端面から、前記錘の重心の位置までの、前記ツールホルダ本体の長さ方向の距離が、１０４ｍｍ以下でもよい。

【0010】

前記保持部が、
前記ツールが挿入される被挿入部と、
前記被挿入部と前記シャンク部との間に位置し、前記被挿入部を、前記ツールの前記被挿入部に挿入された部分に押え付ける押え付け部と、
を有し、
前記錘が、前記被挿入部に固定されていてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るツールホルダによれば、ツールホルダ本体の保持部に取り付けられた錘の全体がツールホルダ本体と一体に回転する。これにより、簡素な構成でツールのびびり振動を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ツールホルダを工作機械のスピンドルに固定した状況を示す概念図。

【図2】ツールホルダを剛性の高い治具であるイケールに固定した状況を示す概念図。

【図3】（Ａ）：ツールホルダの物理モデルを示す概念図。（Ｂ）：ツールホルダの振動特性を表すパラメータの測定結果を示す図。

【図4】ツールホルダがイケールに固定された状態で測定された、ツール先端の動コンプライアンスのボード線図。

【図5】（Ａ）：加工対象物のＺ軸方向の切り込み深さの時間変化を表すグラフ。（Ｂ）：比較例に係るツールホルダに保持されたツールの、ラジアル方向の変位の時間変化を表すグラフ。（Ｃ）：実施例１に係るツールホルダに保持されたツールの、ラジアル方向の変位の時間変化を表すグラフ。

【図6】切削開始から５秒後の、ツールの振動のスペクトル解析結果を示すグラフ。

【図7】切削開始から２５秒後の、ツールの振動のスペクトル解析結果を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１に示すように、本実施形態に係るツールホルダ１００は、工作機械２００に取り付けられる。そこでまず、工作機械２００の構成を説明する。工作機械２００は、ツール（工具；tool）ＣＴに回転トルクを与えるスピンドル（主軸；spindle）２１０と、スピンドル２１０を支持するスピンドルヘッド（主軸頭；spindle head）２２０とを備える。

【0014】

以下、本明細書において“スラスト方向”とは、スピンドル２１０の長さ方向を指し、“ラジアル方向”とは、スピンドル２１０の長さ方向に直角な方向を指す。また、以下の説明の容易化のために、Ｚ軸がスラスト方向に平行なＸＹＺ直交座標系を定義する。

【0015】

スピンドルヘッド２２０は、ラジアル軸受け２３０を介して、スピンドル２１０をラジアル方向に支持している。また、スピンドルヘッド２２０は、図示せぬスラスト軸受けを介して、スピンドル２１０をスラスト方向にも支持している。

【0016】

また、工作機械２００は、加工対象物ＷＰを保持するテーブル２４０も備える。テーブル２４０は、加工対象物ＷＰを、スピンドルヘッド２２０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。スピンドルヘッド２２０は、テーブル２４０に対してＺ軸方向に移動可能である。

【0017】

次に、ツールホルダ１００の構成を説明する。ツールホルダ１００は、Ｚ軸方向に延在するツールホルダ本体１３０を備える。ツールホルダ本体１３０の、Ｚ軸方向の一端部には、工作機械２００のスピンドル２１０の先端部に連結されるシャンク部１１０が設けられている。ツールホルダ本体１３０の、Ｚ軸方向の他端部には、ツールＣＴを保持する保持部１２０が設けられている。

【0018】

保持部１２０は、スラスト方向に延在するツールＣＴがスラスト方向に挿入される被挿入部１２１と、被挿入部１２１とシャンク部１１０との間に位置する押え付け部１２２とを有する。

【0019】

押え付け部１２２は、円筒状の被挿入部１２１よりもラジアル方向の外方に張り出した鍔状に形成されている。押え付け部１２２は、治具を用いてＺ軸まわりの周方向に回転されることにより、被挿入部１２１を、ツールＣＴの被挿入部１２１に挿入された部分にラジアル方向に押え付ける。これにより、ツールＣＴが保持部１２０によって保持された状態となる。

【0020】

ツールホルダ１００及びツールＣＴにラジアル方向の外力が作用していない中立状態においては、スピンドル２１０、ツールホルダ１００、及びツールＣＴが、ラジアル方向に延びる共通の仮想中心線ＶＬ上に位置する。そして、スピンドル２１０の、仮想中心線ＶＬまわりのトルクが、ツールホルダ１００を介してツールＣＴに伝達される。

【0021】

ツールＣＴは、仮想中心線ＶＬまわりに回転されることにより加工対象物ＷＰを切削する切削ツール、具体的には、エンドミル、ボーリングバー等である。

【0022】

ツールＣＴを仮想中心線ＶＬまわりに回転させつつ、加工対象物ＷＰをテーブル２４０によってＸＹ平面に平行な方向に送ることにより、加工対象物ＷＰの切削が行われる。従来、その切削の最中に、ツールＣＴにびびり振動が発生することがある。なお、ここでいうびびり振動とは、具体的には、特定の振動源がなくても自励的に発生する再生びびり振動のことを指す。

【0023】

ツールＣＴの直径が小さいほど、また被挿入部１２１からのツールＣＴの繰り出し長さが長いほど、また被挿入部１２１が細長いほど、加工対象物ＷＰと接触する干渉の問題が発生しにくい一方で、びびり振動が発生しやすい。びびり振動は、加工対象物ＷＰの加工精度、加工能率等を低下させる要因となる。

【0024】

そこで、本実施形態に係るツールホルダ１００は、ツールＣＴのびびり振動を抑制するために、ツールホルダ本体１３０に取り付けられた錘１４０を備える。

【0025】

錘１４０は、保持部１２０の被挿入部１２１に固定されている。錘１４０は、Ｚ軸方向に高さを有し、かつＺ軸に直角なラジアル方向に直径を有する円板状に形成されている。錘１４０は、Ｚ軸まわりの周方向に被挿入部１２１を取り囲んでおり、被挿入部１２１の外周面に密接している。錘１４０の、被挿入部１２１への固定の方法としては、例えば、ねじによる締結、焼き嵌め等を用いることができる。

【0026】

錘１４０は、特許文献１に係るびびり構造体とは異なり、全体として一体物の剛体とみなすことができる。即ち、スピンドル２１０が回転したとき、錘１４０の全体が、ツールホルダ本体１３０と一体に回転する。

【0027】

また、錘１４０は、既存の磁気軸受けとは異なり、磁化される必要がないため外部に開放されている。即ち、ツールホルダ１００及びスピンドルヘッド２２０は、コイルを保持した状態で錘１４０を包囲する包囲部材を備えない。ツールホルダ１００をスピンドル２１０の先端部に連結した状態で、錘１４０は外部に開放されている。包囲部材が不要であるため、包囲部材が加工対象物ＷＰに接触する干渉の問題を回避でき、加工対象物ＷＰを複雑な形状へと加工することができる。

【0028】

以下、錘１４０の存在によってツールＣＴのびびり振動が抑制されることを裏付ける実験結果について説明する。

【0029】

［実験結果１］
図２を参照し、まず、実験の条件について説明する。錘１４０には、高さＨが２６ｍｍであり、直径Ｄが７８ｍｍの円板状の金属を用いた。また、錘１４０の質量は、ツールホルダ本体１３０の質量の約６４％とした。具体的には、ツールホルダ本体１３０の質量は７８０ｇであり、錘１４０の質量は５００ｇである。

【0030】

ツールホルダ１００のシャンク部１１０は、図１に示すスピンドル２１０を模擬した治具であるイケール３００に固定した。イケール３００の端面ＥＦから、錘１４０の重心の位置までの、Ｚ軸方向の距離をＬとする。なお、端面ＥＦは、図１に示すスピンドル２１０の先端部の端面に相当する。

【0031】

Ｌ＝７０ｍｍである場合を実施例１とする。Ｌ＝８７ｍｍである場合を実施例２とする。Ｌ＝１０４ｍｍである場合を実施例３とする。また、錘１４０を省略したツールホルダ１００を比較例とする。

【0032】

図３（Ａ）に示すように、ツールホルダ１００は、端面ＥＦに吊り下げられた１自由度の振り子４００としてモデル化することができる。振り子４００は、上端（以下、支点ともいう。）が端面ＥＦに回動可能に支持された腕４１０と、腕４１０の下端に固定された質点４２０と、腕４１０のラジアル方向の揺動を妨げる態様で腕４１０と端面ＥＦとの間に介在するばね４３０及びダッシュポット４４０とよりなる。ばね４３０とダッシュポット４４０は、並列に接続されている。

【0033】

質点４２０の質量は、ツールホルダ１００の等価集中質量ｍに相当する。ばね４３０のばね定数は、ツールホルダ１００のねじりばね定数Ｋに相当する。ダッシュポット４４０の粘性減衰係数は、ツールホルダ１００のねじり粘性減衰係数Ｃに相当する。

【0034】

但し、質点４２０の、支点まわりの周方向の変位Ｌθを計測するのは困難であるため、実測にかかるのは、質点４２０のラジアル方向の変位ｘである。そこで、ツールホルダ１００を、質点４２０がラジアル方向に振動する直線振動系と捉え直す。その直線振動系における、ばね定数ｋ、粘性減衰係数ｃが、実測にかかる。

【0035】

図３（Ｂ）に、等価集中質量ｍ、直線振動系のばね定数ｋ、及び直線振動系の粘性減衰係数ｃの測定結果を示す。また、図３（Ｂ）には、Ｃ＝ｃＬ^２なる関係式より算出したねじり粘性減衰係数Ｃの値、及びＫ＝ｋＬ^２なる関係式より算出したねじりばね定数Ｋの値も示す。

【0036】

等価集中質量ｍ、直線振動系のばね定数ｋ、及び直線振動系の粘性減衰係数ｃは、ツールホルダ１００の、仮想中心線ＶＬの位置からのラジアル方向への変位のしにくさを表す物理量である。

【0037】

図３（Ｂ）に示すように、実施例１－３についての等価集中質量ｍ、ばね定数ｋ、及び粘性減衰係数ｃの値は、それぞれ対応する比較例についての値よりも大きくなる傾向が認められた。

【0038】

このことから、錘１４０の有る実施例１－３の場合の方が、錘１４０の無い比較例の場合よりも、ツールホルダ１００がラジアル方向に変位しにくいと言える。つまり、錘１４０の存在が、びびり振動の抑制に役立つことが確認された。

【0039】

また、図３（Ｂ）に示すように、ばね定数ｋ及び粘性減衰係数ｃの値は、実施例３、２、１の順番に、即ち、既述の距離Ｌが短いほど、大きくなる傾向が認められた。この結果によれば、びびり振動を抑制するうえで、錘１４０の位置は、スピンドル２１０の端面ＥＦに近い方が好ましいと言える。

【0040】

一方、ねじりばね定数Ｋ及びねじり粘性減衰係数Ｃは、錘１４０の位置というよりも、むしろ図２に示すイケール３００あるいは図１に示すスピンドル２１０と、シャンク部１１０との連結構造に大きく依存する物理量である。実際、図３（Ｂ）に示すように、ねじりばね定数Ｋ及びねじり粘性減衰係数Ｃの値は、実施例１－３の間でほぼ同じになることが確認された。この結果は、図３（Ｂ）に示すばね定数ｋ及び粘性減衰係数ｃの値の妥当性を首肯させるものである。

【0041】

［実験結果２］
ツールＣＴの１回転あたりの切り込み深さが同じである場合、ツールＣＴの動コンプライアンスの実部の極小値の絶対値が小さいほど、びびり振動が発生しにくいということが知られている。つまり、ツールＣＴの動コンプライアンスは、びびり振動の発生のしにくさを評価するための指標となる。

【0042】

そこで、実施例１及び比較例について、ツールＣＴの動コンプライアンスを実測した。なお、ツールホルダ１００は、図２に示したように、イケール３００に固定した状態とした。その状態で、ツールＣＴの先端をインパルスハンマーで打った場合の、ツールＣＴの先端の変位の時間変化を測定した。その測定結果、即ちインパルス応答をフーリエ変換した周波数応答が、動コンプライアンスである。

【0043】

図４に、その動コンプラインスのボード線図を示す。実線が実施例１についてのボード線図を示し、破線は比較例についてのボード線図を示す。上段のグラフが動コンプライアンスＧのゲイン｜Ｇ｜を表すゲイン線図であり、下段のグラフが動コンプライアンスＧの位相∠Ｇを表す位相線図である。

【0044】

図４に示すように、実施例１及び比較例のいずれの場合も、動コンプライアンスＧのゲイン｜Ｇ｜にピーク値が存在する。但し、動コンプライアンスＧのゲイン｜Ｇ｜のピーク値は、錘１４０の有る実施例１の方が、錘１４０の無い比較例よりも小さい。

【0045】

ゲイン｜Ｇ｜のピーク値が小さいほど、びびり振動が発生しにくいと言える。従って、図４に示すゲイン線図は、錘１４０の存在がびびり振動の抑制に役立つことを示している。具体的には、比較例でのゲイン｜Ｇ｜のピーク値は約２７７μｍ／Ｎであり、実施例１でのゲイン｜Ｇ｜のピーク値は、約１３２μｍ／Ｎである。即ち、ツールホルダ１００に錘１４０を設けたことで、ゲイン｜Ｇ｜のピーク値を約１／２に抑えることができた。

【0046】

また、図４に示すように、錘１４０の有る実施例１では、錘１４０の無い比較例に比べると、ゲイン｜Ｇ｜のピークの位置が、周波数の高い方向にシフトされている。このことから、錘１４０を備えることにより、ツールＣＴの回転数を高めても共振に至りにくいことが分かる。このことも、びびり振動の抑制に寄与すると言える。

【0047】

［実験結果３］
実際にびびり振動が発生するか否かを調べるために、ツールＣＴを保持したツールホルダ１００をスピンドル２１０に連結し、かつツールＣＴによって加工対象物ＷＰを切削した。ツールＣＴには、直径が６ｍｍで、らせん角度（helix angle）が２５度のエンドミルを用いた。ツールＣＴの、ツールホルダ１００からの突き出し長さは６５ｍｍとした。

【0048】

また、スピンドル２１０の回転数は５０００ｒｐｍとした。また、ツールＣＴの、周方向の刃の数は２枚である。従って、切削中において、ツールＣＴには、（５０００×２）／６０≒１６６．７Ｈｚの強制振動が与えられる。

【0049】

図５（Ａ）に、加工対象物ＷＰのＺ軸方向の切り込み深さ（axial depth of cut）の時間変化を示す。縦軸が加工対象物ＷＰの切り込み深さを表し、横軸は、図５（Ａ）－（Ｃ）に共通の切削時間（cutting time）を表す。

【0050】

図５（Ａ）に示すように、切削時間の経過に伴って、加工対象物ＷＰの切り込み深さが直線的に増加する条件で切削を行った。具体的には、ツールＣＴのＺ軸方向の位置を固定した状態で、ＸＺ断面において７度傾斜した表面をもつ加工対象物ＷＰをＸ軸方向に１．３３ｍｍ／ｓの送り速度で移動させた。

【0051】

以上の条件で実際に切削を行いつつ、ツールＣＴのラジアル方向の変位をレーザ変位計で測定した。その測定結果を図５（Ｂ）及び（Ｃ）示す。

【0052】

図５（Ｂ）は、比較例に係る、錘１４０の無いツールホルダ１００を用いた場合の、ツールＣＴのラジアル方向の変位（displacement）の時間変化を表す。図５（Ｂ）に示すように、比較例では、ツールＣＴの切り込み深さが小さい切削開始の直後においても、既に大きな振幅を示しており、かつその振幅はその後もほぼ一定に保たれている。これは、ツールＣＴに再生びびり振動が発生したことを示している。

【0053】

図５（Ｃ）は、実施例１に係る、錘１４０の有るツールホルダ１００を用いた場合の、ツールＣＴのラジアル方向の変位の時間変化を表す。図５（Ｃ）に示すように、実施利１では、ツールＣＴの振幅は、切削時間の経過とともに、即ち、ツールＣＴの切り込み深さの増大とともに、徐々に大きくなっている。これは、正常に切削が行われたことを表しており、びびり振動は発生していないことを表す。

【0054】

以上のとおり、図５（Ｂ）にみられるびびり振動は、ツールホルダ１００に錘１４０を備え付けたことで、図５（Ｃ）に示すとおり回避された。また、全体の切削時間にわたり、図５（Ｃ）に示す振幅の方が、図５（Ｂ）に示す振幅よりも小さいことが分かる。このことから、錘１４０はツールＣＴの振幅を抑える効果も有すると言える。

【0055】

図６は、切削開始から５秒後の時点を含む０．２５秒間分の、ツールＣＴのラジアル方向の変位の時系列データをフーリエ変換した結果である。実線は実施例１についてのスペクトル解析結果を示し、破線は比較例についてのスペクトル解析結果を示す。切削開始の直後である５秒後においても、錘１４０の無い比較例の場合は、約７２０Ｈｚの位置に鋭いピークＰｃが立つ。このピークＰｃは、図５（Ｂ）に示す振動の支配的な成分、即ちびびり振動を表す。一方、錘１４０の有る実施例１の場合は、ピークＰｃほどの際立ったピークはみられないため、びびり振動は発生していないと言える。

【0056】

図７は、切削開始から２５秒後の時点を含む０．２５秒間分の、ツールＣＴのラジアル方向の変位の時系列データをフーリエ変換した結果である。実線は実施例１についてのスペクトル解析結果を示し、破線は比較例についてのスペクトル解析結果を示す。錘１４０の無い比較例の場合は、２５秒後においても、依然としてびびり振動を表すピークＰｃがみられる。

【0057】

なお、錘１４０の有る実施例１と比較例とでは、周波数１６６．７Ｈｚのあたりに鋭いピークＰｆがみられる。このピークＰｆが位置する周波数約１６６．７Ｈｚは、既述のとおり、スピンドル２１０の回転数に伴う強制振動の周波数を表す。従って、ピークＰｆの存在は、正常に切削が行われたことを意味する。

【0058】

また、錘１４０の有る実施例１の場合、ピークＰｆ以外には、際立ったピークがみられない。このため、錘１４０の有る実施例１は、びびり振動が発生しなかったと言える。

【0059】

以上、実験結果１－３で示されたように、錘１４０の存在によって、ツールＣＴのびびり振動を抑制できることが分かった。

【0060】

既述のように、錘１４０は、特許文献１に係るびびり構造体とは異なり、全体がツールホルダ本体１３０と一体に回転する一体物の剛体である。また、錘１４０は、既存の磁気軸受けとは異なり、ツールホルダ本体１３０に磁気的な力をラジアル方向に及ぼすものではなく、対をなす電磁コイルが不要であるため外部に開放されている。このため、ツールホルダ本体１３０への錘１４０の据え付けは、構成の複雑化を招きにくい。即ち、ツールホルダ１００の構成は、簡素で済む。

【0061】

なお、錘１４０による、びびり振動の抑制効果をより確実に得るためには、錘１４０の質量は、ある程度大きい方が望ましい。具体的には、錘１４０の質量は、ツールホルダ本体１３０の質量の６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがより好ましい。また、工具交換に要するエネルギーの増大を抑えるため、錘１４０の質量は、ツールホルダ本体１３０の質量の１００％以下であることが好ましい。

【0062】

なお、上述した実験結果１及び２は、ツールホルダ１００を回転させずに静止させた状態において、錘１４０が、びびり振動を抑制する効果をもつことを示した。ツールホルダ１００を回転させている状態においては、錘１４０は、びびり振動を抑制するジャイロ効果をさらに奏する。即ち、回転中の錘１４０がもたらすジャイロ効果は、ツールホルダ本体１３０の回転軸を、図１に示す仮想中心線ＶＬの位置に保とうとする。

【0063】

このようなジャイロ効果をより確実に得るためには、錘１４０の形状は、扁平な円板状であることが好ましい。具体的には、図２に示すように、錘１４０の高さをＨ、直径をＤとしたとき、ジャイロ効果をより確実に得るためには、Ｈ／Ｄの値は、０．５以下であることが好ましく、０．４以下であることがより好ましく、０．３以下であることがより好ましい。

【符号の説明】

【0064】

１００…ツールホルダ、
１１０…シャンク部、
１２０…保持部、
１２１…被挿入部、
１２２…押え付け部、
１３０…ツールホルダ本体、
１４０…錘、
２００…工作機械、
２１０…スピンドル、
２２０…スピンドルヘッド、
２３０…ラジアル軸受け、
２４０…テーブル、
３００…イケール、
４００…振り子、
４１０…腕、
４２０…質点、
４３０…ばね、
４４０…ダッシュポット、
ＣＴ…ツール、
ＥＦ…端面、
Ｐｃ…びびり振動を表すピーク、
Ｐｆ…強制振動を表すピーク、
ＶＬ…仮想中心線、
ＷＰ…加工対象物。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】