JP2000190111A - ２面拘束型ツールシャンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 標準仕様のテーパ主軸で使用でき、しかも、
テーパシャンクの外周とフランジの端面を共に強固に拘
束できる取付け安定性にも優れた２面拘束型ツールシャ
ンクを提供することである。 【解決手段】 本体部１１に設けた弾性変形可能なショ
ートテーパ中空薄肉シャンク１２をテーパ主軸６のテー
パ穴８に圧入して穴面に圧接させ、さらに、シャンク１
２の縮径によりフランジ１３を主軸端に圧接させるよう
にした。また、シャンク１２の小径端にクランプシャフ
ト１４を連結し、シャンク１２の長さ不足をこのクラン
プシャフト１４で補って標準仕様のテーパ主軸に内蔵さ
れたクランプ装置７による引込み、押し外しを可能なら
しめた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、加工機の主軸に
対する取付け安定性を高めた２面拘束型のツールシャン
クに関する。

【０００２】

【従来の技術】２面拘束型ツールシャンクの従来技術と
して、図４に示すように、シャンク１を軸部１ａとテー
パスリーブ１ｂに分けてテーパスリーブ１ｂを軸部１ａ
上に軸方向スライド可能に同心嵌合させ、止め輪２等で
外れ止めするそのテーパスリーブ１ｂの大径部と軸部１
ａの大径部との間に皿ばね３を組込んだものがある。

【０００３】このツールシャンクは、シャンク１の小径
端にプルスタッド５を取付け、そのプルスタッド５をテ
ーパ主軸６に内蔵されたクランプ装置７で掴んでテーパ
主軸内に引込むとテーパスリーブ１ｂの外周テーパ面と
フランジ部４の端面が主軸に拘束される。従って、シャ
ンクテーパ部のみを拘束する一般的なツールシャンクに
比べて取付けの安定性と心出し精度に優れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４のツールシャンク
は、主軸内クランプ装置７による引込み力が皿ばね３に
吸収されてツールシャンクの拘束力が低下するので、高
速加工時の遠心力による振れや、高負荷加工時の増加し
た切削抵抗によるビビリ振動を要求通りに抑えきれない
ことがある。

【０００５】高速加工、高負荷加工での加工精度を高め
るには、加工工具を保持するツールシャンクを強固にク
ランプする必要があり、図４のツールシャンクに勝る拘
束力を発生させ得るツールシャンクが望まれる。

【０００６】その要求に応えるものとして、テーパシャ
ンクを中空薄肉の短いシャンクにして主軸のテーパ穴に
挿入し、ロック手段で弾性変形させて拡径させるものが
考えられている（特公平４−４６６８５号公報）。

【０００７】これはフランジと一体のシャンクを直接テ
ーパ穴の内面に圧接させるのでフランジの端面だけでな
く、シャンクの拘束も安定するが、シャンクの弾性変形
を可能ならしめるためにシャンク長さを短くし、しか
も、そのシャンクを拡張させる構造にしているので、そ
れに合った専用のテーパ主軸、専用のクランプ装置を必
要とし、コスト面で不利になる。例えば、既存の加工機
では標準仕様のテーパ主軸（ナショナルテーパと称され
る７／２４テーパ主軸）を特殊品に交換する必要があ
り、また、特殊なテーパ主軸を用いると標準仕様のツー
ルシャンクを使えなくなって加工機の利用効率も悪化
し、大きな経済ロスが生じる。

【０００８】そこで、この発明は、標準仕様のテーパ主
軸で使用でき、しかも、前述のテーパ中空薄肉シャンク
と同様に強い拘束力が得られる２面拘束型ツールシャン
クを提供することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、標準仕様のテーパ主軸のテー
パ穴に圧入嵌合させる弾性変形可能なショートテーパ中
空薄肉シャンクと主軸の端面に圧接させるフランジを設
けた本体部と、シャンクの長さ不足を補ってシャンクの
実質長さを標準仕様のテーパシャンクとほぼ等しくする
クランプシャフトとを具備させ、前記クランプシャフト
の一端にプルスタッド接続用のねじ穴又はプルスタッド
を設け、このクランプシャフトの他端を、前記ショート
テーパ中空薄肉シャンクの小径端側に、ショートテーパ
中空薄肉シャンクの弾性変形が許容される状態に連結し
て２面拘束型ツールシャンクを構成したのである。

【００１０】このツールシャンクは、クランプシャフト
を個々にツールシャンクに予め取付けておく構造と、プ
ルスタッドを設けたクランプシャフトをテーパ主軸に内
蔵させ、ツールシャンク装着時にテーパシャンクとの連
結がなされるようにしてクランプシャフトを含む１組の
引込み具を共用する構造の２通りが考えられる。いずれ
の構造も、クランプシャフトの外周に、主軸のテーパ穴
の奥端側に嵌合させるテーパスリーブを軸方向移動可能
に取付けると好ましく、そのテーパスリーブを前者の構
造のツールシャンクに設ける場合には、テーパスリーブ
を小径端側に向けて付勢する弾性体も付加する。

【００１１】また、テーパスリーブを後者の構造のツー
ルシャンクに設ける場合には、テーパスリーブをテーパ
穴との嵌合点において主軸に固定する手段を設け、クラ
ンプシャフトとショートテーパ中空薄肉シャンクを、両
者の軸方向相対変位で作動するクランプ機構を備える連
結具で着脱自在に連結しておく。

【００１２】

【作用】この発明のツールシャンクは、ショートテーパ
中空薄肉シャンクの長さ不足がクランプシャフトによっ
て補われ、主軸への引込みについては標準仕様のテーパ
シャンクと同等の機能が発揮される。そのため、標準仕
様のテーパ主軸に取付けて使用することができる。

【００１３】また、主軸内クランプ装置の引込み力が途
中で減衰される箇所がなく、その引込み力でテーパ中空
薄肉シャンクがテーパ穴に圧入されて弾性変形し、弾性
復元力でテーパ穴の内面に強く圧接し、フランジの端面
も主軸端に押圧される。従って、２面拘束の安定性も向
上する。

【００１４】なお、クランプシャフト上にテーパスリー
ブを取付けたものは、そのテーパスリーブによるガイド
作用でクランプシャフトがテーパ穴の軸心上に保持され
るので、取付けの安定性と心出し精度が更に良くなる。

【００１５】また、クランプシャフトをテーパ主軸に内
蔵させるものは、クランプシャフトとショートテーパ中
空薄肉シャンクの連結をクランプ機構を有する連結具を
用いて行う必要があるが（クランプシャフトを予めツー
ルシャンクに取付けておくものはその必要がない）、１
組のクランプシャフトを含む引込み具を共用でき、経済
負担が更に軽減される。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１及び図２に、この発明の２面
拘束型ツールシャンクの実施形態を示す。

【００１７】このツールシャンク１０は、ショートテー
パ中空薄肉シャンク（以下略してテーパシャンクと言
う）１２及びフランジ１３を有する本体部１１と、テー
パシャンク１２の小径端に連結したクランプシャフト１
４と、クランプシャフト１４上に軸方向スライド自在に
外嵌してテーパシャンク１２の小径端に継ぎ足すテーパ
スリーブ１５と、そのテーパスリーブ１５を外れ止めす
る止め輪１６と、テーパスリーブ１５を小径端側に向け
て付勢する弾性体（これは皿ばね等でよい）１７とから
成る。弾性体１７の弾性荷重（力）は、できるだけ小さ
くする（主軸内クランプ装置の引込み力の１％程度以
下）のが好ましい。

【００１８】図中６は標準仕様のテーパ主軸（７／２４
テーパ主軸）、７は主軸内クランプ装置、８は主軸のテ
ーパ穴である。テーパシャンク１２とテーパスリーブ１
５は、テーパ穴８と同じ７／２４のテーパにしている。

【００１９】テーパシャンク１２は、クランプ装置７に
よる引込み力でテーパ穴８に圧入されたとき、弾性変形
して適度（例えば０．００８〜０．０１１mm程度）に縮
径する厚さにしている。

【００２０】また、クランプシャフト１４は、シャンク
の実質長さを標準仕様のツールシャンクと等しくする長
さ、及びテーパシャンク１２との間にテーパシャンク１
２の縮径を許容する０．０１５〜０．０２０mm程度の隙
間が生じる太さにし、一端にプルスタッド５を取付ける
ねじ穴１８を設け、他端を本体部１１との同心度を高め
るために本体部１１の中心に設けたソケット１９に同心
嵌合させている。

【００２１】このクランプシャフト１４の本体部１１へ
の連結は、テーパシャンク１２との間に連結部２０を設
けて行っている。ここで用いた連結部２０は、クランプ
シャフト１４の外周に図２に示す花弁状の爪２１を設
け、その爪２１を、テーパシャンク１２の小径端の内フ
ランジ２２に対応して設けた通し溝２３に通し、クラン
プシャフト１４をある角度（図の場合６０°）回転させ
て爪２１を内フランジ２２の裏面に係止させ、その位置
でクランプシャフト１４を周り止めする構造になってい
る。

【００２２】クランプシャフト１４の回り止めは、ゴム
ボール２４をクランプシャフト１４の外周に設けた半球
状の凹部２５と通し溝２３に半々に係止させて行ってい
るが、この方法に限定されるものではない。

【００２３】また、図１のように、爪２１を内フランジ
２２にテーパ係合させると、クランプシャフト１４の引
込みによりテーパ係合部にテーパシャンク１２を拡径さ
せる力が生じてシャンク１２の拘束力が増強されるが、
これも好ましい形態に過ぎず、必須の構造ではない。

【００２４】さらに、本体部１１とクランプシャフト１
４の中心部に設けたクーラント孔２６も省くことがあ
る。

【００２５】このように構成した図１のツールシャンク
１０は、クランプシャフト１４にプルスタッド５を取付
け、このプルスタッド５をクランプ装置７で掴んで引込
み力を加え、テーパシャンク１２をテーパ穴８に圧入す
る。このとき、シャンク１２が弾性変形して縮径し、そ
れによりフランジ１３もテーパ主軸６の端面に押圧され
て２面が強固に拘束される。なお、アンクランプ時に
は、プルスタッド５がクランプ装置７に突き戻されてシ
ャンク１２の圧入が解かれる。

【００２６】図３は、クランプシャフトを含む引込み具
をテーパ主軸６に内蔵させる第２実施形態のツールシャ
ンクを示している。このツールシャンク３０は、クラン
プシャフト１４の一端にプルスタッド５を設け、他端に
クランプ機構を含む連結具２７を設けている。

【００２７】クランプシャフト１４上に外れ止めして軸
方向スライド自在に取付けたテーパスリーブ１５は、ス
ナップリング２８等でテーパ主軸６に固定してテーパ穴
８との嵌合点に保持する。

【００２８】連結具２７に含ませるクランプ機構は、こ
こでは、本体部中心のクーラントノズル２９にスライド
自在に外嵌する円筒状くさび３１でコレット３２を拡径
させてクランプ力を発生させるものを用いている。コレ
ット３２は、分割コレットを結束リング３２ａでひとつ
に束ねたものであって、一端外周の爪３２ｂがテーパス
リーブ１５の内面の溝に係合している。このコレット３
２の内側にクランプシャフト１４の他端の円筒状くさび
３１を引込むとコレット３２が拡径し、他端外周の爪３
２ｃがテーパシャンク１２の小径端の内フランジ２２に
係合してクランプシャフト１４に加えた引込み力が本体
部１１に伝わる。

【００２９】アンクランプ時には、プルスタッド５を有
するクランプシャフト１４が主軸６内のクランプ装置７
に突き動かされ、コレット３２の他端側がくさび３１の
くびれ部３１ａに落ち込んで収縮し、爪３２ｃが内フラ
ンジ２２から外れる。そして更に、本体部１１が、クラ
ンプ装置７のアンクランプ力を受けたくさび３１により
突き戻されてテーパシャンク１２の圧入が解け、テーパ
シャンク１２のテーパ穴８からの楽な抜き取りが可能に
なる。

【００３０】この図３のツールシャンクは、クランプシ
ャフト１４を含めた引込み具が図１のものより複雑にな
るが、その引込み具が１組あればよく、図１のものより
も経済的である。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明のツールシ
ャンクは、ショートテーパ中空薄肉シャンクをテーパ主
軸の穴に圧入嵌合させる方式にし、さらに、そのショー
トテーパ中空薄肉シャンクの長さ不足を補うクランプシ
ャフトを設けて主軸内クランプ装置による引込み力、ア
ンクランプ時の押し戻し力がクランプシャフト経由で本
体部に伝わるようにしたので、２面拘束の安定性が図４
のツールシャンクよりも向上し、また、標準仕様のテー
パ主軸への装着が可能となり、経済面で有利な汎用加工
機による加工の安定化、加工精度の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のツールシャンクの実施形態を示す断
面図

【図２】図１のII−II線に沿った断面図

【図３】他の実施形態の断面図

【図４】従来の２面拘束型ツールシャンクの一例を示す
半断面図

【符号の説明】

５ プルスタッド ６ クランプ装置 ８ テーパ穴 １０、３０ ツールシャンク １１ 本体部 １２ ショートテーパ中空薄肉シャンク １３ フランジ １４ クランプシャフト １５ テーパスリーブ １７ 弾性体 １８ ねじ穴 １９ ソケット ２０ 連結部 ２１ 花弁状の爪 ２２ 内フランジ ２３ 通し溝 ２４ ゴムボール ２５ 凹部 ２６ クーラント孔 ２７ 連結具 ２８ スナップリング ２９ クーラントノズル ３１ くさび ３１ａ くびれ部 ３２ コレット ３２ａ 結束リング ３２ｂ、３２ｃ 爪

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 標準仕様のテーパ主軸のテーパ穴に圧入
   嵌合させる弾性変形可能なショートテーパ中空薄肉シャ
   ンクと主軸の端面に圧接させるフランジを設けた本体部
   と、シャンクの長さ不足を補ってシャンクの実質長さを
   標準仕様のテーパシャンクとほぼ等しくするクランプシ
   ャフトとを有し、前記クランプシャフトの一端にプルス
   タッド接続用のねじ穴又はプルスタッドを設け、このク
   ランプシャフトの他端を、前記ショートテーパ中空薄肉
   シャンクの小径端側に、ショートテーパ中空薄肉シャン
   クの弾性変形が許容される状態に連結した２面拘束型ツ
   ールシャンク。
2. 【請求項２】 クランプシャフトの外周に、主軸のテー
   パ穴の奥端側に嵌合させるテーパスリーブを軸方向移動
   可能に取付け、さらに、このテーパスリーブを小径端側
   に向けて付勢する弾性体を設けた請求項１記載の２面拘
   束型ツールシャンク。
3. 【請求項３】 一端にプルスタッドを設けたクランプシ
   ャフトの外周に、主軸のテーパ穴の奥端側に嵌合させる
   テーパスリーブを軸方向相対移動可能に取付け、さら
   に、このテーパスリーブをテーパ穴との嵌合点において
   主軸に固定する手段を設け、クランプシャフトとショー
   トテーパ中空薄肉シャンクを、両者の軸方向相対変位で
   作動するクランプ機構を備える連結具で着脱自在に連結
   した請求項１記載の２面拘束型ツールシャンク。