JP2002120124A - 工具ホルダ - Google Patents

工具ホルダ

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JP2002120124A
JP2002120124A JP2000310459A JP2000310459A JP2002120124A JP 2002120124 A JP2002120124 A JP 2002120124A JP 2000310459 A JP2000310459 A JP 2000310459A JP 2000310459 A JP2000310459 A JP 2000310459A JP 2002120124 A JP2002120124 A JP 2002120124A
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JP
Japan
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tool holder
chuck
tool
shank
chuck portion
Prior art date
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Application number
JP2000310459A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruki Mizoguchi
春機 溝口
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MST Corp
Original Assignee
MST Corp
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Publication date
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Publication of JP2002120124A publication Critical patent/JP2002120124A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 
    • B23P11/02Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
    • B23P11/025Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold
    • B23P11/027Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold for mounting tools in tool holders

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種類が多様化しても在庫が少なくて短期に納
品することができると共に、安価に製作することがで
き、かつ、シャンク部とチャック部の結合が容易な焼嵌
め式の工具ホルダを得る。 【解決手段】 工作機械に取り付けられるシャンク部1
1と、工具40を焼嵌め式にて把持するためのチャック
部15とからなる工具ホルダ。シャンク部11とチャッ
ク部15とは別体であって、かつ、同一材質から製作さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工具ホルダ、特
に、ドリル、エンドミル、砥石等の工具を焼嵌め式で保
持して工作機械の主軸に取り付けるための工具ホルダに
関する。
【0002】
【発明の背景】近年、工作機械の高速送りによる加工時
間の短縮や、難削材の加工に対応するため、高速回転主
軸のニーズが高まっている。高速回転主軸では、遠心力
の影響を大きく受けることとなり、テーパのみの結合か
らなるBT(MAS規格)主軸では遠心力の影響で主軸
穴が拡径し、工具ホルダが主軸内にさらに引き込まれる
といった問題点を有している。
【0003】そこで、前記問題点を解消するために、テ
ーパのみの結合ではなく、主軸端面と工具ホルダのフラ
ンジ端面を当接させることで、回転数の上昇に伴うZ軸
方向の移動を防ぐことができ、また、加工時に生じる工
具ホルダの倒れを少なくすることを可能としている。し
かし、これに伴って、マシニングセンター等の主軸と工
具ホルダを結合するための方式が多様化する傾向にあ
り、BT(MAS403−1982)、HSK(DIN
69893)等の工業規格で定められた形状とは異なる
メーカーオリジナルの主軸を備えた工作機械も多く見ら
れるようになっている。
【0004】一方、主軸の高速回転に適した工具ホルダ
としては、工具を焼嵌め式で把持するものが注目を集め
ている。焼嵌め式の工具ホルダは、従来最もポピュラー
な工具ホルダであるコレットチャックと比較して、把握
力、精度、剛性、回転バランス等の性能を高めることが
可能である。高速回転に対応するためには、回転バラン
スと遠心力により低下する把握力が重要であり、焼嵌め
式の工具ホルダはコレットチャックの2〜4倍の把握力
を持ち、回転バランスについても締付け用の部品が無い
ので、工具の着脱に伴う回転バランスのばらつきが発生
しないのである。
【0005】さらに、焼嵌め式工具ホルダの利点として
は、加工に耐えうる最小限の工具把持部の肉厚と把持長
を持つことであり、他の方式の工具ホルダと異なってチ
ャック部の外形形状をある程度自由に設計できることで
ある。そして、加工時の工具ホルダと加工物や治具との
干渉を防ぐ最適形状を採用することで他の工具ホルダと
比較して剛性が高まり、加工時間の短縮や加工精度の向
上を図ることができる。
【0006】実際の販売面においても、カタログに記載
された標準品以外のユーザー指定のチャック部形状を有
する特殊品の要望が非常に多く、受注後製作による納期
の長期化、少量製作によるハイコストにも拘わらず、ニ
ーズが途絶えることがないのが現状である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機械主
軸の多様化、ユーザーニーズに最適なチャック部外形形
状を満たした焼嵌め式の工具ホルダを短納期かつ安価で
ユーザーに提供するためには、いくつかの問題点をクリ
アする必要がある。
【0008】まず、短納期で提供するには、在庫を揃え
ておくことが必要となるが、シャンク部形状、チャック
部形状が多様化すると、在庫の種類が膨大なものにな
る。例えば、10種類のシャンクと10種類のチャック
部穴径、5種類のチャック部長さ、3種類のチャック部
肉厚をシリーズ化すると、1500種類の在庫が必要に
なり、実際それだけの種類を在庫とすることは困難であ
る。また、種類の増加は小ロット多品種となり、時間当
たりの生産量が低下し、製品単価を押し上げる原因にな
っている。即ち、短納期で安価な焼嵌め式の工具ホルダ
を開発することが強く要望されている。
【0009】そこで、本発明の目的は、種類が多様化し
ても在庫が少なくて短期に納品することができると共
に、安価に製作することができ、かつ、シャンク部とチ
ャック部の結合が容易で安定している焼嵌め式の工具ホ
ルダを提供することにある。
【0010】
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明は、一方に工作機械に取り付けられるシャン
ク部を有し、他方に工具を焼嵌め式にて把持するための
略円筒形のチャック部を有する工具ホルダにおいて、前
記シャンク部と前記チャック部とが別体であって、か
つ、同一材質から製作されていることを特徴とする。
【0011】本発明に係る工具ホルダにおいて、シャン
ク部とチャック部とは、溶接、摩擦圧接、ロウ付け又は
接着のいずれかにて接合されていてもよく、あるいは、
焼嵌め式にて結合されていてもよい。シャンク部とチャ
ック部を焼嵌め式で結合する場合には、筒状の凹部と凸
部の組合せとし、該凹部と凸部はそれぞれの周面でのみ
接触していることが好ましい。
【0012】本発明に係る工具ホルダにあっては、シャ
ンク部とチャック部とを予め別体で製作して在庫として
おき、必要に応じてシャンク部とチャック部とを結合さ
せる。その後、高精度を要求されるシャンク部の外周テ
ーパとチャック部の工具把持穴の何れかを基準にして加
工を行う。これにて、種類が多様化しても在庫が少なく
て済み、短期の納品が可能になり、安価に市販すること
ができる。
【0013】さらに、本発明に係る工具ホルダにあって
は、シャンク部とチャック部は同種材料から製作されて
いるため、両者の結合が容易で安定する。即ち、溶接等
の融解を伴う結合においては、同じ融点の同種材料は結
合が容易であり、熱膨張率が同じであるために工具を着
脱する際の加熱においても温度変化による内部応力が発
生することがなく、常時安定した精度を維持することが
できる。また、焼嵌め式で結合される場合においても、
取付け時に設定した締め代は、工具着脱時の加熱によっ
て変化することはなく、安定した結合を維持することが
可能であり、常時安定した精度と把握力を維持すること
ができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る工具ホルダの
実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0015】(第1実施形態、図参照)図1において、
本発明の第1実施形態である工具ホルダ10は、別体の
シャンク部11とチャック部15とで構成されている。
また、40は切削工具である。図1(A)は結合する前
のシャンク部11とチャック部15を示し、図1(B)
は結合後であって切削工具40をチャック部15に焼嵌
めにて把持した状態を示す。
【0016】シャンク部11は、機械主軸に嵌合される
テーパ部分12と、マニュピレータにて把持される環状
溝部13と、チャック部15と結合するための円筒状凹
部14とで構成されている。チャック部15は、貫通す
る穴部16と、シャンク部11に把持される円筒状凸部
17と、切削工具40の後端部分を把持するためのチャ
ック部分18とで構成されている。
【0017】シャンク部11とチャック部15はそれぞ
れ一般的に工具ホルダとして使用される材質、例えば、
SCM415、SNCM420、SKD61(いずれも
JIS規格)等にて別体に製作され、常温においてシャ
ンク部11の円筒状凹部14の内径は、チャック部15
の円筒状凸部17の外径よりも僅かに小さく設定されて
いる。そして、シャンク部11の円筒状凹部14を加熱
して拡径した後、該凹部14にチャック部15の円筒状
凸部17を挿入し、常温に戻すことで焼嵌めにて結合す
る。
【0018】その後、シャンク部11のテーパ部分12
を基準としてチャック部15の穴部16を所定の内径に
仕上げ加工することで、シャンク部11とチャック部1
5とが一体に構成された従来の工具ホルダと同等の精度
を確保できる。また、切削工具40は焼嵌め式にてチャ
ック部15のチャック部分18(穴部16の先端部分)
に把持される。
【0019】ところで、シャンク部11とチャック部1
5とを焼嵌め式で結合する場合、加熱した円筒状凹部1
4に常温の円筒状凸部17を挿入する際、凸部17の端
面が凹部14に接触すると凹部14の熱分布が不均一に
なり、常温まで冷却されるときに凹部14の収縮に伴っ
て凸部17が軸方向に圧縮されて残留応力が発生する。
そして、工具40の着脱時の加熱により凹凸部14,1
7も熱伝導により加熱され、前記残留応力の解放が発生
し、工具ホルダとしての精度が維持できなくなる。従っ
て、凹部14と凸部17はそれぞれの周面でのみ接触す
るように結合させることが好ましい。
【0020】(第2実施形態、図2参照)本第2実施形
態である工具ホルダ20は、図2に示すように、前記第
1実施形態と基本的には同様の構成からなり、異なるの
は、シャンク部11のテーパ部分12が短くなっている
点である。従って、図1と同じ部分には同じ符号を付
し、その説明は省略する。
【0021】(第3実施形態、図3参照)本第3実施形
態である工具ホルダ30は、図3に示すように、前記第
1実施形態と基本的には同様の構成からなり、異なるの
は、チャック部15に鍔部分19を形成した点にある。
従って、図1と同じ部分には同じ符号を付し、その説明
は省略する。
【0022】この鍔部分19は、チャック部15の円筒
状凸部17をシャンク部11の円筒状凹部14に挿入す
る際の挿入量を規制するためのものである。鍔部分19
で挿入量を規制することによりシャンク部11とチャッ
ク部15を焼嵌めで結合する際、過挿入によってチャッ
ク部15の端部が凹部14の底部に接触することを確実
に防止できる。
【0023】なお、鍔部分19を設けることは前記第
1,2実施形態においても適用することができる。ま
た、過挿入の防止は適当な挿入規制具をシャンク部11
又はチャック部15に取り付けることでも達成すること
ができる。
【0024】(他の実施形態)なお、本発明に係る工具
ホルダは、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することができる。
【0025】特に、チャック部やシャンク部の基本的な
形状や構造は任意である。また、それらの材質も種々の
ものを用いることができる。さらに、チャック部とシャ
ンク部との結合は、焼嵌め方式以外に溶接、摩擦圧接、
ロウ付け、接着等種々の手段を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態である工具ホルダを示し、(A)
は分解した状態での一部断面図、(B)は組み立てた状
態での一部断面図。
【図2】第2実施形態である工具ホルダを示す一部断面
図。
【図3】第3実施形態である工具ホルダを示す一部断面
図。
【符号の説明】 10,20,30…工具ホルダ 11…シャンク部 12…テーパ部分 14…円筒状凹部 15…チャック部 17…円筒状凸部 18…チャック部分 40…切削工具

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方に工作機械に取り付けられるシャン
    ク部を有し、他方に工具を焼嵌め式にて把持するための
    略円筒形のチャック部を有する工具ホルダにおいて、前
    記シャンク部と前記チャック部とが別体であって、か
    つ、同一材質から製作されていることを特徴とする工具
    ホルダ。
  2. 【請求項2】 前記シャンク部と前記チャック部とは、
    溶接、摩擦圧接、ロウ付け又は接着のいずれかにて接合
    されていることを特徴とする請求項1記載の工具ホル
    ダ。
  3. 【請求項3】 前記シャンク部と前記チャック部とは焼
    嵌め式にて結合されていることを特徴とする請求項1記
    載の工具ホルダ。
  4. 【請求項4】 前記シャンク部と前記チャック部との結
    合部は筒状の凹部と凸部の組合せからなり、該凹部と凸
    部はそれぞれの周面でのみ接触していることを特徴とす
    る請求項3記載の工具ホルダ。
JP2000310459A 2000-10-11 2000-10-11 工具ホルダ Pending JP2002120124A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7066696B2 (en) * 1999-09-16 2006-06-27 Rego-Fix Ag Device for thermally shrinking tools
JP2009507651A (ja) * 2005-09-09 2009-02-26 ハイマー ゲーエムベーハー 収縮嵌めにより工具を固定する工具ホルダー
JP2012056057A (ja) * 2010-09-11 2012-03-22 Sakamoto Giken:Kk 回転切削刃具ホルダ
JP2019048377A (ja) * 2017-09-07 2019-03-28 ハイマー・ゲーエムベーハー 取り付け具を備えるコレットチャック用アダプタ

Cited By (5)

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