JP2005144646A - Tool holder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンドミル等の回転工具を用いて切削加工を行う工作機械の主軸回転数を増速する機構を内蔵した工具ホルダーに関するものであり、特に、小径工具による微細ミーリング加工に最適な工具回転数を得るための摩擦駆動を利用した工具回転数増速機構を内蔵する工具ホルダーに関するものである。 The present invention relates to a tool holder having a built-in mechanism for increasing the spindle speed of a machine tool that performs a cutting process using a rotary tool such as an end mill, and in particular, a tool rotation optimum for fine milling with a small-diameter tool. The present invention relates to a tool holder having a built-in tool rotation speed increasing mechanism using a friction drive for obtaining a number.
従来より、φ0.5mm以下の回転工具を使用する場合、最適な切削条件を得るために主軸回転数を増速する方法が提案されており、増速装置を搭載する工作機械や、工具ホルダー内部に増速装置を搭載する機械が考案されている。 Conventionally, when using a rotary tool of φ0.5mm or less, a method of increasing the spindle speed has been proposed to obtain optimum cutting conditions. The machine which mounts the speed increasing device is devised.
例えば特開平8−57734号公報に開示されている増速スピンドルは、中心軸を偏心させて取り付けて遊星ローラー外周部の弾性部材に接触させる遊星ローラー増速機構を備えている。 For example, a speed increasing spindle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-57734 includes a planetary roller speed increasing mechanism in which a central axis is eccentrically attached and brought into contact with an elastic member on the outer periphery of the planetary roller.
また、特開平8−150532号公報では、低速と高速を切換える増速ギヤを主軸に搭載する方法が提案されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 8-150532 proposes a method in which a speed increasing gear for switching between low speed and high speed is mounted on the main shaft.
また、特開平6−198538号公報では、遊星ローラー式増速機構を内蔵した工具ホルダーが提案されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 6-198538 proposes a tool holder incorporating a planetary roller type speed increasing mechanism.
図7はこの従来の遊星ローラー式増速機構を内蔵した工具ホルダーを工作機械の主軸に取り付けた状態を示す図であり、図8は工具ホルダーの一部破断縦断面図である。 FIG. 7 is a view showing a state in which a tool holder incorporating the conventional planetary roller type speed increasing mechanism is attached to the main spindle of a machine tool, and FIG. 8 is a partially broken longitudinal sectional view of the tool holder.
図7において、工作機械の主軸61の先端には、工具ホルダー90が装着される。工具ホルダー90の下端には、加工工具66が固定されている。主軸61の先端部には、テーパーを有する嵌合穴61aが形成されており、その嵌合穴61aに工具ホルダー90の上部テーパー部63が嵌合され、上部テーパー部63の先端に形成されたプルスタッド65が、主軸61内に配置されたドローバー64により主軸内方に引き込まれることにより、工具ホルダー90が主軸61に固定される。
In FIG. 7, a
一方、図8に示すように、工具ホルダー90の下半部を構成するハウジング85内には、上部テーパー部63の下端に一体に設けられた入力軸81と、遊星ローラー84と、下端部に加工工具66が取り付けられた出力軸82とを備える遊星ローラー式増速機構が配置されている。ここで、工具ホルダー90の下半部を構成するハウジング85が上部テーパー部63と共に回転すると、内蔵された増速機構が機能しないため、ハウジング85には回転防止ピン67取り付けられており、ハウジング85が主軸のハウジング68に対して回転しないようになされている。
On the other hand, as shown in FIG. 8, in the
このように構成される従来の工具ホルダーにおいては、工具ホルダー90の上部テーパー部63が主軸61と共に回転することによって、加工工具66が、増速された速度で回転駆動される。
しかしながら、上記の従来の工具ホルダーでは、以下のような問題点があった。
(1)主軸61の内部に、工具ホルダー90の上部テーパー部63を固定する機構が必要となり、主軸径が大きくなり、主軸の慣性モーメントが増加する。
(2)主軸径が大きくなると、軸受剛性を高める必要が出てくるため、軸受が大型化し、軸受の周速が増加し、発熱や振動等の問題が生じる。
(3)工具ホルダーを交換する場合、工具ホルダー毎の回転バランス誤差が生じる。
(4)自動工具交換装置により工具ホルダーを交換する場合、繰り返し取り付け誤差による工具回転軸の振れが生じる。
However, the above conventional tool holder has the following problems.
(1) A mechanism for fixing the upper
(2) As the main shaft diameter increases, it becomes necessary to increase the bearing rigidity, so that the bearing becomes larger, the peripheral speed of the bearing increases, and problems such as heat generation and vibration occur.
(3) When the tool holder is replaced, a rotation balance error for each tool holder occurs.
(4) When exchanging the tool holder by the automatic tool changer, the tool rotation shaft is shaken due to repeated attachment errors.
このような理由により、従来のマシニングセンタ、NCフライス盤では、主軸最高回転速度は8,000〜20,000rpmの範囲であった。 For these reasons, in the conventional machining center and NC milling machine, the maximum spindle rotational speed is in the range of 8,000 to 20,000 rpm.
そのため例えば荒仕上げ加工をφ8mmの加工工具で行ない、仕上げ加工をφ0.4mmの加工工具で行なうというように、極端に切削条件の異なる2種類の工具を同じ工作機械に取り付けて加工する場合、特に高速回転を必要とする小径工具による加工を行うことは困難であった。 Therefore, for example, when two types of tools with extremely different cutting conditions are attached to the same machine tool, for example, rough finishing is performed with a φ8 mm processing tool and finishing is performed with a φ0.4 mm processing tool. It was difficult to process with a small diameter tool that required high-speed rotation.
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、主軸の小型化を図り、小径工具に最適な切削条件を実現可能とすることである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the size of the main shaft and to realize optimum cutting conditions for a small-diameter tool.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる工具ホルダーは、切削工具を回転させてワークの切削を行なう工作機械に対して、前記切削工具を取り付けるための工具ホルダーであって、前記工作機械の回転主軸を内蔵する主軸ハウジングに、回転不能且つ着脱可能に装着されるハウジングと、該ハウジング内に配置され、前記回転主軸と連結される入力軸と、該入力軸と接触する遊星ローラーと、該遊星ローラーと接触する出力軸とを備える遊星増速機構と、前記出力軸の先端に前記切削工具を固定する固定手段と、を具備することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, a tool holder according to the present invention is a tool holder for attaching the cutting tool to a machine tool for cutting a workpiece by rotating the cutting tool. And a housing that is non-rotatably and detachably mounted to a spindle housing that houses the rotating spindle of the machine tool, an input shaft that is disposed in the housing and is connected to the rotating spindle, and a contact with the input shaft A planetary speed increasing mechanism including a planetary roller that rotates, an output shaft that contacts the planetary roller, and a fixing unit that fixes the cutting tool to the tip of the output shaft.
また、この発明に係わる工具ホルダーにおいて、前記出力軸は、前記遊星ローラーと接触する出力ローラーと、前記切削工具が取り付けられる工具取り付け軸と、前記出力ローラーと前記工具取り付け軸との間に配置されるオルダム式継手とを備えることを特徴とする。 In the tool holder according to the present invention, the output shaft is disposed between an output roller that contacts the planetary roller, a tool attachment shaft to which the cutting tool is attached, and the output roller and the tool attachment shaft. And an Oldham type joint.
また、この発明に係わる工具ホルダーにおいて、前記遊星増速機構は、前記ハウジングに回転自在に支持された前記入力軸と、該入力軸の端部の該入力軸を中心とする円周上に回転自在に取り付けられた複数の遊星ローラーと、前記ハウジングに着脱可能に取り付けられ前記複数の遊星ローラーの外側に接する外リングと、前記複数の遊星ローラーの中心部に配置された前記出力軸とを備えることを特徴とする。 Further, in the tool holder according to the present invention, the planetary speed increasing mechanism rotates on the circumference around the input shaft at the end of the input shaft and the input shaft rotatably supported by the housing. A plurality of planetary rollers that are freely attached, an outer ring that is detachably attached to the housing and contacts the outside of the plurality of planetary rollers, and the output shaft that is disposed at the center of the plurality of planetary rollers. It is characterized by that.
また、この発明に係わる工具ホルダーにおいて、前記外リングの内径寸法は、前記遊星ローラーと前記出力軸とが軽圧入される寸法に設定されていることを特徴とする。 In the tool holder according to the present invention, an inner diameter dimension of the outer ring is set to a dimension in which the planetary roller and the output shaft are lightly press-fitted.
また、この発明に係わる工具ホルダーにおいて、前記出力軸のスラスト方向の動きを抑制するためのスラストガイドをさらに具備することを特徴とする。 The tool holder according to the present invention further includes a thrust guide for suppressing the movement of the output shaft in the thrust direction.
また、この発明に係わる工具ホルダーにおいて、前記スラストガイドは、ボールと、該ボールを付勢するコイルバネとを備えることを特徴とする。 In the tool holder according to the present invention, the thrust guide includes a ball and a coil spring that biases the ball.
また、この発明に係わる工具ホルダーにおいて、前記遊星ローラーは、小径の玉軸受けであることを特徴とする。 In the tool holder according to the present invention, the planetary roller is a ball bearing having a small diameter.
本発明によれば、主軸を小型化できると共に、高速回転のモーターと増速装置を組合せることが可能となり、小径工具に最適な切削条件に必要な高速回転を得ることができる。 According to the present invention, the main shaft can be reduced in size, and a high-speed rotation motor and a speed increasing device can be combined, and high-speed rotation necessary for optimum cutting conditions for a small-diameter tool can be obtained.
以下、本発明の好適な一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の一実施形態に係わる工具ホルダーの断面図である。図2は出力軸と遊星ローラーと外リングの関係を示す図である。図3は入力軸と遊星ローラーの取り付けを示す分解図である。図4は出力軸と出力ローラーとスライダーの取り付けを示す分解図である。図5は出力ローラーとスラストガイドの取り付けを示す部分拡大図である。図6は工具回転数増速装置を内蔵した工具ホルダーの工作機械への取り付けを示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a tool holder according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing the relationship among the output shaft, the planetary roller, and the outer ring. FIG. 3 is an exploded view showing attachment of the input shaft and the planetary roller. FIG. 4 is an exploded view showing attachment of the output shaft, the output roller, and the slider. FIG. 5 is a partially enlarged view showing attachment of the output roller and the thrust guide. FIG. 6 is a cross-sectional view showing attachment of a tool holder incorporating a tool speed increasing device to a machine tool.
図1において、工具ホルダーの外殻を構成するハウジング1には、入力軸4と出力軸5が、それぞれベアリング7a,7bにより回転自在に支持されている。入力軸4は、ベアリング7aの内輪に対して入力軸側ロックナット2により固定されている。また、ハウジング1に対して、入力軸ロックナット9により固定されている。出力軸5はハウジング1に対して出力軸ロックナット3により固定されている。回転工具11は、出力軸5の先端の工具チャック15に着脱可能に取り付けられている。なお、入力軸4の上端部には、工作機械本体120の主軸72(図6参照)の先端部に形成された6角シャフト72aを挿入するための、6角穴4aが形成されている。この主軸72の6角シャフト72aと入力軸4の6角穴4aの嵌合により、主軸72の回転が入力軸4に伝達される。
In FIG. 1, an
遊星増速機構はハウジング1に取り付けられた外リング12と、遊星ローラー6と、出力ローラー21により図2のように構成されている。遊星ローラー6は市販の小径玉軸受を単列または複列で用いる。また転がり摩擦による動力伝達に必要な接触圧力は、外リング12の内径dlを、出力ローラー21の外径dcと遊星ローラー6の外径dsに対して軽圧入状態となる寸法に設定することにより得ることができる。
The planetary speed increasing mechanism is constituted by an
外リング12は、出力軸5を定位置に保持するためのスペーサーとして、ハウジング1に着脱可能に取り付けられている。
The
図3に示すように、遊星ローラー6は、入力軸4に対して、キャリアガイド10と遊星ローラー軸31と、遊星ローラースペーサー32により回転自在に取り付けられている。遊星ローラー軸31は入力軸4とキャリアガイド10の位置決めピンとしての機能を兼ねている。キャリアガイド10は入力軸4にキャリアガイド固定ねじ33で固定される。
As shown in FIG. 3, the
図4において、出力ローラー21と出力軸5の間に配置されているスライダー41は、出力ローラー21と出力軸5の間でオルダム継手を構成している。したがって、入力軸4と出力軸5のハウジング1への組込み時に生じる0.01〜0.02mmの偏心を除去することができる。
In FIG. 4, the
また、出力ローラー21は、スライダー41を介して、出力軸5に対してスラスト方向に着脱自在にとりつけられている。出力ローラー21が高速回転時にスラスト方向に振れるのを防ぐため、図5に示すように、スラストガイドとして入力軸4の下端面中心部に鋼球51とスプリング52により構成されるボールプランジャーが設けられている。
The
次に、本実施形態の工具回転数増速装置を内蔵した工具ホルダーの工作機械への取り付け方法を図6に示す。 Next, FIG. 6 shows a method for attaching a tool holder incorporating the tool speed increasing device of the present embodiment to a machine tool.
主軸モーター71は工作機械本体120に固定されている。工具ホルダーのハウジング1は、上部にテーパ形状部1aを有し、工作機械本体120の主軸ハウジング100にテーパ穴100aを利用して位置決めされ、クランプユニット73a,73bにより工作機械本体120の主軸ハウジング100に、着脱可能且つ回転不能に固定される。モーター71の回転軸72が入力軸4と挿抜自在なジョイントで連結されている。このジョイントとは、例えば、前述した主軸72の6角シャフト72aと入力軸4の6角穴4aの嵌合であるが、これに限定されること無く、断面十字形状の穴と十字形状のシャフトの組み合わせ等、他の形式のジョイントであってもよい。そしてモーター71の回転は工具回転数増速装置により増速され出力軸5に伝達される。
The
したがって回転工具11はモーター71の回転数に対して増速され回転する。
Therefore, the
以上説明したように、本実施形態では、工具ホルダーのハウジングは工作機械の本体部に回転不能に固定され、工具ホルダーのハウジングの内部に回転部分と増速機構が配置されているので、工作機械の回転主軸が工具ホルダーの上部テーパー部分を挿入できるほどの大きな直径を有する必要がなく、主軸の小径化を図ることができる。 As described above, in the present embodiment, the housing of the tool holder is fixed to the main body of the machine tool so as not to rotate, and the rotating portion and the speed increasing mechanism are disposed inside the housing of the tool holder. It is not necessary for the rotating main shaft to have a diameter large enough to insert the upper tapered portion of the tool holder, and the main shaft can be reduced in diameter.
また、それに伴って、主軸を支持する軸受けも剛性をそれほど必要としなくなるため、軸受けの小型化を図ることも可能となる。 Along with this, the bearing that supports the main shaft does not require much rigidity, so that the bearing can be downsized.
また、遊星増速機構の小型化が可能となり、モーターも小型化できる。 In addition, the planetary speed increasing mechanism can be downsized, and the motor can be downsized.
1 ハウジング
2 入力側軸受ロックナット
3 出力軸側ロックナット
4 入力軸
5 出力軸
6 遊星ローラー
7a,7b 軸受
8a,8b スペーサー
9 入力軸ロックナット
10 キャリアガイド
11 回転工具
12 外リング
13 緩み止めナット
15 工具チャック
21 出力ローラー
31 遊星ローラー軸
32 遊星ローラースペーサ
33 キャリアガイド固定ねじ
41 スライダー
51 鋼球
52 スプリング
61 主軸
62 モーター
63 上部テーパー部
64 ドローバー
65 プルスタッド
66 回転工具
67 回転防止ピン
71 モーター
72 回転軸
73a,73b クランプユニット
81 入力軸
82 出力ローラー
84 遊星ローラー
85 ハウジング
90 工具ホルダー
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記工作機械の回転主軸を内蔵する主軸ハウジングに、回転不能且つ着脱可能に装着されるハウジングと、
該ハウジング内に配置され、前記回転主軸と連結される入力軸と、該入力軸と接触する遊星ローラーと、該遊星ローラーと接触する出力軸とを備える遊星増速機構と、
前記出力軸の先端に前記切削工具を固定する固定手段と、
を具備することを特徴とする工具ホルダー。 A tool holder for attaching the cutting tool to a machine tool for cutting a workpiece by rotating the cutting tool,
A housing that is non-rotatably and detachably mounted to a spindle housing that houses a rotating spindle of the machine tool;
A planetary speed increasing mechanism including an input shaft disposed in the housing and coupled to the rotation main shaft, a planetary roller in contact with the input shaft, and an output shaft in contact with the planetary roller;
Fixing means for fixing the cutting tool to the tip of the output shaft;
A tool holder comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003389628A JP2005144646A (en) | 2003-11-19 | 2003-11-19 | Tool holder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003389628A JP2005144646A (en) | 2003-11-19 | 2003-11-19 | Tool holder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005144646A true JP2005144646A (en) | 2005-06-09 |
Family
ID=34696318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003389628A Withdrawn JP2005144646A (en) | 2003-11-19 | 2003-11-19 | Tool holder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005144646A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101385728B1 (en) | 2013-10-29 | 2014-04-17 | (주)한터테크놀러지 | The equipment for a spindle motor |
CN116079827A (en) * | 2022-12-30 | 2023-05-09 | 湖南科技大学 | Synchronous positive and negative rotation drilling and milling hole making device |
-
2003
- 2003-11-19 JP JP2003389628A patent/JP2005144646A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101385728B1 (en) | 2013-10-29 | 2014-04-17 | (주)한터테크놀러지 | The equipment for a spindle motor |
CN116079827A (en) * | 2022-12-30 | 2023-05-09 | 湖南科技大学 | Synchronous positive and negative rotation drilling and milling hole making device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070206 |