JP2001246530A - 工具の振れ精度／回転バランス調整用リング及び調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具ホルダ本来の性能を低下させずに工具の
振れ精度を調整でき、及び工具ホルダの前端部分での回
転バランスを調整できる調整用リング及び調整方法を得
る。 【解決手段】 複数の雌ねじ４１がラジアル方向に形成
され、及び複数の雌ねじ４３がアキシャル方向に形成さ
れ、各雌ねじ４１，４３に雄ねじ４２，４４がそれぞれ
螺着された調整用リング４０。リング４０をシャンク部
に固定した工具を工具ホルダに把持させた状態で、雄ね
じ４４を工具ホルダの前端に圧接させて振れ精度を調整
し、かつ、雄ねじ４２の螺着位置を変更して回転バラン
スを調整する。リング４０自体を切削又は研削して回転
バランスを調整することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具の振れ精度／
回転バランス調整用リング、特に、工具ホルダを介して
工作機械の主軸に取り付けられるドリル、エンドミル等
の工具の振れ精度（芯ずれ、倒れ）や重量バランス（重
心の偏在）を調整するためのリング及び該リングを使用
した調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】（工具の取付け精度について）工作機械
の分野において、工具の振れ精度については、工作機械
の主軸と工具ホルダの取付け精度と、工具ホルダと工具
の取付け精度とによって決定されており、常に高精度を
再現することは非常に困難である。

【０００３】工作機械の主軸と工具ホルダとの取付け精
度については、「回転トルクを伝達する部分」と「回転
軸に対する振れ精度を決める部分」と「軸方向に対する
位置決め精度を決める部分」との三つの役割が、２ない
し３の別部位（ドライブキー、テーパ、端面）で担うこ
とができる構造上の利点により、高精度であることは、
当業界において周知である。一方、工具ホルダと工具と
の取付け精度に関しては、断面円形の工具シャンク部を
回転トルクに耐えるべく大きな力で把持すると共に、回
転振れ精度、軸方向の位置決め精度を維持する必要があ
り、高い取付け精度を常に得ることは非常に困難であ
る。

【０００４】そこで、従来は、工具ホルダに工具を取り
付ける際に、軸方向の位置決めを調整すると共に、回転
トルクに耐えるべく大きな力で工具を把持し、その後、
回転振れ精度の測定を行い、必要とされる振れ精度が得
られていなければ、工具を取り外して再度取り付けると
いう作業が行われている。そして、このような精度出し
作業を容易にするため、工具ホルダに種々の調整機構を
設ける対策が提案されている。

【０００５】例えば、特開平３−７９２１１号公報に
は、工具ホルダに軸線と直交するＵ字スリットが形成さ
れ、雄ねじにより力を加えることで工具と工具ホルダの
軸線を調整する機構が開示されている。

【０００６】また、特開平４−１３５０３号公報には、
工具ホルダに回転軸と直交する切欠きを形成し、該切欠
きを雄ねじによって拡大することで工具の傾きを調整す
る機構が開示されている。

【０００７】（工具の回転バランスについて）高速回転
主軸を備えた工作機械が普及する現状で、工具ホルダ
は、外周面及び内周面の総研磨を行ったり、製作完了後
にバランシングマシンで測定を行って不釣合いを切削も
しくは研削にて修正することで、高バランスに製作され
たバランスドツールが提供されている。しかしながら、
工具を把持した状態で発生するアンバランスについて
は、解決することができず、工具ホルダにバランスウエ
イトを取り付けることで回転バランスの調整機能を持た
せたバランサブルツールも用いられている。

【０００８】例えば、実開平３−５２０３９号公報に
は、工具ホルダの外周部に回転軸と直交する方向に複数
の雌ねじを形成し、該雌ねじに対する雄ねじの螺着位置
を変更することで、工具ホルダの回転軸に対するバラン
スを調整する機構が開示されている。

【０００９】また、実開平４−６３３４０号公報には、
リング状のバランス修正具を工具ホルダに取り付け、修
正具に形成された雌ねじに雄ねじを螺着することで、工
具ホルダの回転軸に対するバランスを調整する機構が開
示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開平
３−７９２１１号公報、特開平４−１３５０３号公報に
開示されている精度調整機構では、工具ホルダに割り溝
を形成するために、工具ホルダの基本的な性能である剛
性が著しく低下し、使用可能となる工具、加工条件が限
定されるという問題点を有していた。また、調整機構を
内蔵することにより、工具ホルダが不必要に長くなり、
さらなる剛性の低下を招いていた。

【００１１】また、前記実開平３−５２０３９号公報、
実開平４−６３３４０号公報に開示されているバランス
調整機構では、工具の把持により生じたアンバランスを
工具ホルダで修正している。この場合、バランシングマ
シンの測定値では限りなくゼロに近づけることが可能で
あるが、これでは工具ホルダの前端部分でのアンバラン
スは解消されておらず、高速回転になるにつれて、工具
軸芯が遠心力の影響により回転中心から離れ、それによ
り加工時に振動が発生し、加工精度、仕上げ面荒さを満
足させることは困難であった。

【００１２】そこで、本発明の第１の目的は、工具ホル
ダ本来の性能を低下させずに工具の振れ精度を調整でき
る調整用リング及び調整方法を提供することにある。

【００１３】本発明の第２の目的は、工具ホルダの前端
部分での回転バランスが調整できる調整用リング及び調
整方法を提供することにある。

【００１４】

【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る第１の調整用リングは、工具のシャン
ク部の外径とほぼ等しい内径を有し、該シャンク部の外
周部であって工具が工具ホルダに把持されたときに該工
具ホルダの前端に対向する位置に固定されることを特徴
とする。

【００１５】前記第１の調整用リングは予め工具のシャ
ンク部に固定され、該工具を工具ホルダに把持させた状
態で工具の回転バランスを測定した後、調整用リングを
部分的に切削又は研削して回転バランスを調整する。

【００１６】第１の調整用リング及びその調整方法によ
れば、工具の回転バランスの調整を工具ホルダに取り付
けた状態で、即ち、実際に加工する状態で行うことがで
きることは勿論、調整用リングは工具ホルダの前端部分
に位置して前端部分での回転バランスを調整するため、
高速回転時においても遠心力の影響による工具軸芯の変
動が生じない。

【００１７】さらに、本発明に係る第２の調整用リング
は、工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内径を有する
と共に、複数の雌ねじがアキシャル方向に形成され、前
記シャンク部の外周部であって工具が工具ホルダに把持
されたときに該工具ホルダの前端に対向する位置に固定
されるリングと、前記雌ねじに螺着した雄ねじとを備え
たことを特徴とする。

【００１８】前記第２の調整用リングは予め工具のシャ
ンク部に固定され、該工具を工具ホルダに把持させた状
態で、前記雌ねじに螺着した雄ねじを工具ホルダの前端
に圧接させて振れ精度を調整する。例えば、工具が工具
ホルダの軸線に対して傾いて取り付けられている場合、
傾き側に位置する雄ねじをホルダの前端に圧接させるこ
とで工具の傾きが補正される。

【００１９】第２の調整用リング及びその調整方法によ
れば、工具ホルダに割り溝を形成するなどの加工を必要
とすることなく工具の振れ精度を調整することができ、
工具ホルダ本来の性能を低下させることがない。

【００２０】さらに、本発明に係る第３の調整用リング
は、工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内径を有する
と共に、複数の雌ねじがラジアル方向に形成され、前記
シャンク部の外周部であって工具が工具ホルダに把持さ
れたときに該工具ホルダの前端に対向する位置に固定さ
れるリングと、前記雌ねじに螺着した雄ねじとを備えた
ことを特徴とする。

【００２１】前記第３の調整用リングは予め工具のシャ
ンク部に固定され、該工具を工具ホルダに把持させた状
態で、前記雄ねじの螺着位置を変更して回転バランスを
調整する。この方法では、さらに、雄ねじを切削又は研
削すること、あるいはリング自体を切削又は研削するこ
とを追加してもよい。

【００２２】第３の調整用リング及びその調整方法によ
れば、工具の回転バランスの調整を工具ホルダに取り付
けた状態で、即ち、実際に加工する状態で行うことがで
きることは勿論、調整用リングは工具ホルダの前端部分
に位置して前端部分での回転バランスを調整するため、
高速回転時においても遠心力の影響による工具軸芯の変
動が生じない。しかも、回転バランスの調整は、雄ねじ
を移動させるという極めて容易な方法で行うことができ
る。

【００２３】本発明に係る第４の調整用リングは、前記
第２及び第３の調整用リングの特徴を組み合わせたもの
であり、振れ精度及び回転バランスの両者を一つのリン
グで調整することができる。

【００２４】本発明において、前記調整用リングを工具
のシャンク部に固定する方式は任意である。ねじ締め方
式はリングの着脱が容易であり、金属の熱膨張率の差を
利用した焼嵌め方式はリングの固定力が大きく、シンプ
ルである点で好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る調整用リング
及び調整方法の実施形態につき、添付図面を参照して説
明する。

【００２６】（第１実施形態、図１〜３参照）図１は、
本発明の第１実施形態である調整用リング１０を示す。
このリング１０は、内径が切削工具（ドリル）１のシャ
ンク部２（図２参照）の外径とほぼ等しく設定され、シ
ャンク部２に焼嵌め方式で固定するようにしたものであ
る。

【００２７】シャンク部２にリング１０を固定した工具
１は、図３に示すように、工具ホルダ５０の筒状部に焼
嵌め方式によって把持される。このとき、シャンク部２
はリング１０が工具ホルダ５０の前端５１に当接する位
置で、工具ホルダ５０に挿入される。

【００２８】以上の如く一体化された工具ホルダ５０、
工具１及びリング１０は、従来周知のバランシングマシ
ンで回転バランスが測定され、アンバランスであればリ
ング１０を部分的に切削又は研削し、回転バランスの精
度を高める。

【００２９】本第１実施形態によれば、工具ホルダ５
０、工具１及びリング１０を一体として実際に加工を行
う状態で回転バランスを測定、調整するため、高精度な
回転バランスの調整が可能であることは勿論、工具１の
把持口元に位置するリング１０によって回転バランスを
調整するため、軸方向において最適な位置での回転バラ
ンスの調整が可能となり、高速回転時においても遠心力
の影響による工具軸芯の変動が生じない。

【００３０】なお、前記調整用リング１０は焼嵌め方式
の工具ホルダ５０以外に、図９に示すコレットチャック
方式の工具ホルダ６０あるいはその他の把持方式の工具
ホルダに取り付けることができる。

【００３１】（第２実施形態、図４，５参照）図４は、
本発明の第２実施形態である調整用リング２０を示す。
このリング２０は、前記リング１０と同様に、工具１の
シャンク部２に焼嵌め方式で固定するようにしたもの
で、四つの雌ねじ２１がラジアル方向に等間隔に形成さ
れ、該雌ねじ２１には雄ねじ２２がそれぞれ螺着されて
いる。

【００３２】シャンク部２にリング２０を固定した工具
１は、図３に示した工具ホルダ５０又は図９に示す工具
ホルダ６０に把持され、ホルダ５０又は６０、工具１及
びリング２０が一体化した状態でバランシングマシンで
回転バランスを測定される。回転バランスの調整は雄ね
じ２２を回転させて雌ねじ２１内でラジアル方向に移動
させることで行う。回転バランスの調整は、雄ねじ２２
の螺着位置の変更に加えて、雄ねじ２２を切削又は研削
したり、リング２０自体を部分的に切削又は研削するよ
うにしてもよい。

【００３３】本第２実施形態の作用、効果は前記第１実
施形態と同様である。なお、雄ねじ２２は複数のものが
リング２０にバランスよく配置される必要があり、その
配置個数は４以外であってもよい。

【００３４】ところで、本第２実施形態では、リング２
０を焼嵌め方式ではなく、雄ねじ２２を使用してねじ締
め方式でリング２０を工具１に固定することもできる。
この場合、回転バランスの調整は雄ねじ２２やリング２
０自体を切削又は研削することにより行うことができ
る。

【００３５】（第３実施形態、図６〜９参照）図６は、
本発明の第３実施形態である調整用リング３０を示す。
このリング３０は、前記リング１０，２０と同様に、工
具１のシャンク部２に焼嵌め方式で固定するようにした
もので、四つの雌ねじ３１がアキシャル方向に等間隔に
形成され、該雌ねじ３１には雄ねじ３２がそれぞれ螺着
されている。

【００３６】シャンク部２にリング３０を固定した工具
１は、図７に示すように、工具ホルダ５０の筒状部に焼
嵌め方式によって把持される。このとき、リング３０は
工具ホルダ５０の前端５１に当接し、かつ、雄ねじ３２
の先端も前端５１に当接する。

【００３７】以上の如く工具ホルダ５０、工具１及びリ
ング３０が一体化された状態で工具１の振れ精度を測定
し、該測定に基づいて雄ねじ３２を適量回転させて前端
５１に圧接させ、工具１の振れ精度を調整する。例え
ば、工具１が工具ホルダ５０の軸線に対して傾いて取り
付けられていれば、傾き側に位置する雄ねじ３２を回転
させて前端５１に圧接させる。圧接による反力で傾きが
補正されることになる。

【００３８】図８は、シャンク部２に鍔部３を形成した
工具１を示す。この工具１を使用すれば、リング３０が
工具ホルダ５０の前端５１と鍔部３とで挟み込まれ、リ
ング３０は鍔部３によって規制される。従って、リング
３０を工具１に予め固定することなく回転振れ精度を調
整することができる。

【００３９】図９は、リング３０を固定した工具１をコ
レットチャック方式の工具ホルダ６０に把持した状態を
示す。この工具ホルダ６０はコレット６１をナット６２
で締め付けることにより、コレット６１でシャンク部２
を把持する。リング３０はナット６２の前端６３に当接
し、雄ねじ３２を前端６３に圧接させることで振れ精度
を調整する。

【００４０】本第３実施形態によれば、工具ホルダ５
０，６０に割り溝を形成するなどの加工を必要とするこ
となく雄ねじ３２の回転操作だけで振れ精度を調整する
ことができ、工具ホルダ５０，６０の剛性低下等の不具
合が発生することはない。なお、リング３０及び／又は
雄ねじ３２を部分的に切削したり研削すれば回転バラン
スを調整することもできる。

【００４１】（第４実施形態、図１０〜１２参照）図１
０は、本発明の第４実施形態である調整用リング４０を
示す。このリング４０は、前記リング１０，２０，３０
と同様に、工具１のシャンク部２に焼嵌め方式で固定す
るようにしたもので、ラジアル方向に四つの雌ねじ４１
が、アキシャル方向に四つの雌ねじ４３が等間隔に形成
され、該雌ねじ４１，４３には雄ねじ４２，４４がそれ
ぞれ螺着されている。

【００４２】図１１はシャンク部２にリング４０を固定
した工具１を焼嵌め方式の工具ホルダ５０に把持した状
態を示し、図１２はコレットチャック方式の工具ホルダ
６０に把持した状態を示す。雄ねじ４２は前記第２実施
形態の雄ねじ２２と同様の機能を有し、雄ねじ４４は前
記第３実施形態の雄ねじ３２と同様の機能を有する。従
って、本第４実施形態は前記第２及び第３実施形態が奏
する作用、効果を併せて備えている。

【００４３】（他の実施形態）なお、本発明に係る調整
用リング及び調整方法は前記実施形態に限定するもので
はなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿
論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である調整用リングを示
し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は斜視
図。

【図２】図１に示した調整用リングを工具に固定した状
態を示す斜視図。

【図３】図１に示した調整用リングを固定した工具を工
具ホルダに把持した状態を示す断面図。

【図４】本発明の第２実施形態である調整用リングを示
し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は斜視
図。

【図５】図４に示した調整用リングを工具に固定した状
態を示す斜視図。

【図６】本発明の第３実施形態である調整用リングを示
し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は斜視
図。

【図７】図６に示した調整用リングを固定した工具を工
具ホルダ（焼嵌め方式）に把持した状態を示す断面図。

【図８】図６に示した調整用リングを固定した鍔付き工
具を工具ホルダに把持した状態を示す断面図。

【図９】図６に示した調整用リングを固定した工具を工
具ホルダ（コレットチャック方式）に把持した状態を示
す断面図。

【図１０】本発明の第４実施形態である調整用リングを
示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は斜視
図。

【図１１】図１０に示した調整用リングを固定した工具
を工具ホルダ（焼嵌め方式）に把持した状態を示す断面
図。

【図１２】図１０に示した調整用リングを固定した工具
を工具ホルダ（コレットチャック方式）に把持した状態
を示す断面図。

【符号の説明】

１…工具 ２…シャンク部 １０，２０，３０，４０…調整用リング ２１，３１，４１，４３…雌ねじ ２２，３２，４２，４４…雄ねじ ５０，６０…工具ホルダ ５１，６３…前端

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内
   径を有し、該シャンク部の外周部であって工具が工具ホ
   ルダに把持されたときに該工具ホルダの前端に対向する
   位置に固定されることを特徴とする回転バランス調整用
   リング。
2. 【請求項２】 請求項１記載の調整用リングを固定した
   工具を工具ホルダに把持させた状態で工具の回転バラン
   スを測定した後、調整用リングを部分的に切削又は研削
   して回転バランスを調整することを特徴とする調整方
   法。
3. 【請求項３】 工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内
   径を有すると共に、複数の雌ねじがアキシャル方向に形
   成され、前記シャンク部の外周部であって工具が工具ホ
   ルダに把持されたときに該工具ホルダの前端に対向する
   位置に固定されるリングと、 前記雌ねじに螺着した雄ねじと、 を備えたことを特徴とする調整用リング。
4. 【請求項４】 請求項３記載の調整用リングを固定した
   工具を工具ホルダに把持させた状態で、前記雌ねじに螺
   着した雄ねじを工具ホルダの前端に圧接させて振れ精度
   を調整することを特徴とする調整方法。
5. 【請求項５】 工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内
   径を有すると共に、複数の雌ねじがラジアル方向に形成
   され、前記シャンク部の外周部であって工具が工具ホル
   ダに把持されたときに該工具ホルダの前端に対向する位
   置に固定されるリングと、 前記雌ねじに螺着した雄ねじと、 を備えたことを特徴とする調整用リング。
6. 【請求項６】 請求項５記載の調整用リングを固定した
   工具を工具ホルダに把持させた状態で、前記雄ねじの螺
   着位置を変更して回転バランスを調整することを特徴と
   する調整方法。
7. 【請求項７】 工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内
   径を有すると共に、複数の第１の雌ねじがアキシャル方
   向に及び複数の第２の雌ねじがラジアル方向にそれぞれ
   に形成され、前記シャンク部の外周部であって工具が工
   具ホルダに把持されたときに該工具ホルダの前端に対向
   する位置に固定されるリングと、 前記第１の雌ねじに螺着した第１の雄ねじと、 前記第２の雌ねじに螺着した第２の雄ねじと、 を備えたことを特徴とする調整用リング。
8. 【請求項８】 請求項７記載の調整用リングを固定した
   工具を工具ホルダに把持させた状態で、前記第１の雌ね
   じを工具ホルダの前端に圧接させて振れ精度を調整し、
   かつ、前記第２の雄ねじの螺着位置を変更して回転バラ
   ンスを調整することを特徴とする調整方法。
9. 【請求項９】 焼嵌め方式によって工具のシャンク部に
   固定されることを特徴とする請求項１、請求項３、請求
   項５又は請求項７記載の調整用リング。
10. 【請求項１０】ねじ締め方式によって工具のシャンク部
    に固定されることを特徴とする請求項１、請求項３、請
    求項５又は請求項７記載の調整用リング。