JP2007326170A - 工具ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】テーパコーンとストッパ部材との係合部分からの切削液の浸入を確実に防止した工具ホルダを提供する。
【解決手段】テーパコーン１８、テーパコーン１８が軸方向に相対移動可能に嵌合されるシャンク部１３を有するホルダ本体１２、フランジ部１４とテーパコーン１８との間に設けられた弾性部材１７、弾性部材１７の圧縮反発力でテーパコーン１８に与えられるプリロードを調節するストッパ部材１９を備える工具ホルダ１０において、ストッパ部材１９の前端に雄嵌合部３２を形成し、ストッパ部材１９の前端と対向するテーパコーン１８の後端に雄嵌合部３２を覆うように係合する雌嵌合部３３を形成し、雌嵌合部３３の第１シール面３４と雄嵌合部３２の第２シール面３５との間にシャンク部１３の外周面とも接触するシール部材３６を介在した。
【選択図】図１

Description

この発明は、工作機械のスピンドルに工具を着脱可能に装着するための工具ホルダに関し、特に、シャンク部に嵌合されたテーパコーンに付与されたプリロードを調節するストッパ部材をテーパコーンの後端部に有する工具ホルダに関するものある。

従来の工具ホルダは、ホルダ本体のシャンク部を後方に行くにしたがい小外径となるテーパに形成し、このシャンク部を工作機械のスピンドルのテーパ孔に挿入して、引き込み機構により後方へ引き込むことで、工具ホルダをスピンドルに装着している。
ところで、工具ホルダをスピンドルに装着した場合、シャンク部の前部に設けられたフランジ部とスピンドルの前端面との間に隙間が生じるため、テーパ付きのシャンク部をスピンドルのテーパ孔に密嵌合するのみでは、工具ホルダに対する拘束力はスピンドルのテーパ内周面とのみとなり、大きな力でシャンク部を保持することができず、高速回転あるいは低速重切削加工時にビビリなどが発生し高精度な切削加工ができない。

そこで、シャンク部の前部に設けたフランジ部の後端面をスピンドルの前端面に押し付けることにより、工具ホルダに対してスピンドルの端面からも拘束力を付与し、工具ホルダに対する拘束力を増大するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、このような構成にするには、製作公差をシビアにしなければならないため、コスト高になり、また、長期間にわたってスピンドルを使用していると、そのテーパ孔の再研磨が必要となり、再研磨されテーパ孔の径は大きくなるため、シャンク部がスピンドルのテーパ孔に密嵌合されなくなり、スピンドルのテーパ孔による工具ホルダへの拘束力が低下してフランジ部とスピンドルとの端面とによる拘束力のみとなる。その結果、高速回転あるいは低速重切削加工時にビビリなどが発生し、加工精度が低下する。

そこで、従来においては、フランジ部を有するホルダ本体のシャンク部をストレートに形成し、このシャンク部にテーパコーンをシャンク部の軸線方向に移動可能に嵌合し、このテーパコーンの後端面とフランジ部の後端面との間に皿ばねを介在させて、テーパコーンにプリロードをかけることにより、後方に行くにしたがい小外径となるテーパコーンの外周面をスピンドルのテーパ孔内周面に押し付け、この状態でホルダ本体をスピンドルの後方へ引き込むことにより、二拘束方式で工具ホルダをスピンドルに保持するようにしている。この方式は、ある程度の成果を得ることができ、製作も比較的容易であるが、ホルダ本体の引き込み力を大きくしないと、テーパ孔の内周面によるテーパコーンの拘束が十分にできない。

また、ホルダ本体のシャンク部の外周に大径と小径のストレート部を軸線方向に位置をずらして２段に形成し、テーパコーンの内周にも前記大径と小径のストレート部に対応するストレートの小径部と大径部を形成したものもあるが、テーパコーンの内周面がストレート状であるため、ホルダ本体を強大な引き込み力で引き込まないと十分な効果が得られないという問題があった。

そこで、従来においては、ホルダ本体の引き込み力が比較的小さくても、ホルダ本体のシャンクに嵌合されるテーパコーンにその軸線に対して傾斜する切り割りをテーパコーンの全長にわたり形成し、この切り割に弗素系のゴムなどの弾性体を充填し、このテーパコーンの内周面に、スピンドルのテーパ孔内周面およびテーパコーンの外周面のテーパ角度よりゆるい角度のテーパを形成することで、シャンク部外周面がテーパコーンに対し、いわゆるくさび効果によるロック機能を有し、スピンドルのテーパ孔内周面に対しテーパコーンの外周面の内張り力が作用する結果、スピンドルのテーパ孔に装着される工具ホルダを大きな拘束力で保持することができ、高速回転および低速重切削に耐え得る（例えば、特許文献２参照）。
特許第２５７１３２５号 特許第３０８３２９１号

ところで、上述のような工具ホルダは、図５に示すように、工作機械のスピンドル１にスピンドル１の前端から後方に行くに従い小径となるように形成したテーパ孔１ａに嵌合されるテーパコーン２と、このテーパコーン２が軸方向に相対移動できるように嵌合されたシャンク部３を有するホルダ本体４と、このホルダ本体４に一体に設けられ、スピンドル１の前端面に当接するフランジ部５と、このフランジ部５とテーパコーン２の前端面間に設けられた弾性部材６と、テーパコーン２の後端面に当接され、シャンク部３の後端外周に螺合され弾性部材６が圧縮される方向に締め付けることにより生じる弾性部材６の圧縮反発力でテーパコーン２をシャンク部３の後端に向けて与えられるプリロードを調節するストッパ部材７を備え、テーパコーン２の外周面２ａはスピンドル１のテーパ孔１ａの内周面と等しい角度のテーパ面に形成され、さらにテーパコーン２の内周面２ｂ及びこの内周面２ｂに嵌合するシャンク部３の外周面３ａは後方に行くに従い小径となるテーパ面に形成され、且つテーパ面をテーパコーン２の外周面２ａの角度よりゆるい角度に構成されている。また、ホルダ本体４の後端には中空のプルスタッド８が螺着されており、このプルスタッド８を引き込み部材９で後方へ引っ張ることにより、工具ホルダのスピンドル１への装着が可能になる。

しかしながら、上記のような従来の工具ホルダにおけるテーパコーン２とストッパ部材７とは、図６に示すように隙間の有するゆるいインロー方式で係合されているため、ホルダ本体４のシャンク部３がテーパコーン２ごとスピンドル１のテーパ孔１ａ内に差し込まれた状態で引き込み部材９により後方へ引っ張られると、弾性部材６でプリロードされているテーパコーン２の外周面がスピンドル１のテーパ孔１ａに密嵌合されるとともに、シャンク部３が後方へ更に引っ張られるため、テーパコーン２とストッパ部材７とのインロー部分に図７に示すような大きな隙間ｄが生じ、スピンドル１のテーパ孔１ａ内に浸入した切削液が上記隙間ｄ及びインロー部を通してテーパコーン２とシャンク部３との間に浸入し、テーパコーン２とシャンク部３の潤滑性能を低下させるとともに工具ホルダのチャッキングに支障を来たし、しかも、テーパコーン２の内周面及びシャンク部３の外周面に錆を生じさせてしまい、工具ホルダの寿命を低下させるという問題があった。

この発明は、前述した問題を解決するためになされたもので、テーパコーンとストッパ部材との係合部分からの切削液の浸入を確実に防止した工具ホルダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、工作機械のスピンドルに該スピンドルの前端から後方に行くに従い小径となるように形成したテーパ孔に嵌合されるテーパコーンと、前記テーパコーンがその軸方向に相対移動できるように嵌合されるシャンク部を有するホルダ本体と、前記ホルダ本体に一体に設けられ前記スピンドルの前端面に当接するフランジ部と、前記フランジ部と前記テーパコーンの前端面間に設けられた弾性部材と、前記テーパコーンの後端に対向して前記シャンク部の後端外周に該シャンク部の軸線方向に移動可能に螺合され前記弾性部材が圧縮される方向に締め付けることにより生じる前記弾性部材の圧縮反発力で前記テーパコーンをシャンク部の後端に向けて与えられるプリロードを調節するストッパ部材を備える工具ホルダにおいて、前記テーパコーンの後端及び該後端に対向する前記ストッパ部材の前端の何れか一方にリング状の雄嵌合部を形成し、前記後端及び前端の他方に前記雄嵌合部にその外周を覆うように係合するリング状の雌嵌合部を形成し、前記雌嵌合部の内側に前記ストッパ部材の軸線と直角な第１シール面をリング状に形成し、前記第１シール面と対向する第２シール面を前記雌嵌合部に形成し、前記第１シール面と第２シール面との間にシール部材を介在したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の工具ホルダにおいて、前記シール部材は前記シャンク部の外周にも水密に当接されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２記載の工具ホルダにおいて、前記シール部材はＯリングであることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１記載の工具ホルダにおいて、前記テーパコーンの外周面を前記スピンドルのテーパ孔内周面と等しい角度のテーパ面に形成し、さらに前記テーパコーンの内周面及び該内周面に嵌合する前記シャンク部の外周面の少なくとも一部を後方に行くに従い小径となるテーパ面に形成し、且つ該テーパ面を前記テーパコーンの外周面の角度よりゆるい角度にしたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１または４記載の工具ホルダにおいて、前記テーパコーンにその軸線に対して傾斜する切り割りをテーパコーンの全長にわたり形成し、前記切り割り内に弗素系のゴムなどからなる弾性体を充填したことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１または４、５の何れか１項に記載工具ホルダにおいて、前記シャンク部の前端寄り外周面およびテーパコーンの前端寄り内周面に後方に行くにしたがい小径となる互いに等しい角度のゆるいテーパをそれぞれ形成して、これらを互いに嵌合させ、前記シャンク部の中間部とテーパコーンの中間部との間に隙間を設け、シャンク部の後端寄り外周面およびテーパコーンの後端寄り内周面にストレート部を設け、前記シャンク部の後端部に前記テーパコーンの後端部を嵌合させたことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１または４、５の何れか１項に記載の工具ホルダにおいて、前記フランジ部の前記テーパコーンの前端面と対向する箇所に前記弾性部材が収容される環状凹部を形成し、前記環状凹部に収容される弾性部材は複数の皿ばねから構成され、少なくとも前記皿ばねの最上層に座金が積層されていることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１または４〜７の何れか１項に記載の工具ホルダにおいて、前記ホルダ本体、テーパコーンなどの工具ホルダを構成する各部材に防錆処理を施したことを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１または４〜８の何れか１項に記載の工具ホルダにおいて、前記テーパコーンの後端部外周面には切欠き段差部が設けられ、前記段差部に前記ストッパ部材の前端寄り内周面に形成した段差部が係合するようになっており、前記シャンク部がスピンドルにクランプされ前記テーパコーンが縮径して後端側に移動した状態においても前記両段差部の係合によりシール効果が達成できるようにしたことを特徴とする。

この発明の工具ホルダによれば、テーパコーンの後端及び該後端に対向するストッパ部材の前端の何れか一方に雄嵌合部を、他方に雌嵌合部をそれぞれ形成し、そして、雄嵌合部及び雌嵌合部のシール面間にシール部材を介在したので、テーパコーンとストッパ部材との係合部分からの切削液の浸入を確実に防止できるとともに、テーパコーンとシャンク部との潤滑性能の低下がなくなり、工具ホルダの良好なチャッキングを維持でき、かつテーパコーンの内周面やシャンク部の外周面が発錆するのを未然に防止できる。

また、この発明によれば、テーパコーンの外周面をスピンドルのテーパ孔内周面と等しい角度のテーパ面に形成し、さらにテーパコーンの内周面及び該内周面に嵌合するシャンク部の外周面の少なくとも一部を後方に行くに従い小径となるテーパ面に形成し、且つこのテーパ面をテーパコーンの外周面の角度よりゆるい角度にしたので、シャンク部外周面がテーパコーンに対し、所謂くさび効果によるロック機能を呈し、且つスピンドルのテーパ孔内周面に対しテーパコーンの外周面の内張り力が作用する結果、引き込み力の瞬時の到達点である引き込み力を維持した状態で拘束が可能となり、スピンドルのテーパ孔に装着される工具ホルダを大きな拘束力で密着保持することで減衰効果が優れ、高速回転および低速重切削に十分耐え得るものとすることができる。

また、この発明によれば、テーパコーンにその軸線に対して傾斜する切り割りをテーパコーンの全長にわたり形成し、この切り割り内に弗素系のゴムなどからなる弾性体を充填したので、シャンク部の外周面とテーパコーンの内周面とが互いに等しく後方に行くにしたがい小径となるテーパによりテーパコーンが拡径してその外周面をスピンドルのテーパ孔の内周面に押し付け、ホルダ本体の引き込み力が弱くても、テーパコーンの外周面をテーパ孔の内周面に密着させ、テーパコーンを十分に拘束して、強く保持でき、重切削が可能になるとともに高精度の切削加工ができる。

また、この発明によれば、シャンク部の前端部の外周面およびテーパコーンの前端部内周面のみにゆるいテーパを形成し、テーパ加工をする面積が小さく、またシャンク部の外周面およびテーパコーンの内周面の後端部をストレート状にして、シャンク部にテーパコーンを嵌合したので、加工が容易でありながら、加工時の振動が少なく、精度がよい切削加工ができる。

また、この発明によれば、環状凹部内に複数の皿ばね及びこの皿ばねの最上層に少なくとも座金を積層する構成したので、テーパコーンに与えられるプリロードを調整することができ、また座金の数や厚さを変更することで、テーパコーンの前後方向の位置を調節できる。
また、この発明によれば、ホルダ本体、テーパコーンなどの工具ホルダを構成する各部材に防錆処理を施したので、ホルダ本体、テーパコーンなどを長期に亘り使用できる。

また、この発明によれば、テーパコーンの後端寄り外周面に切欠き段差部が設けられ、この段差部にストッパ部材の前端寄り内周面に形成した段差部が係合するようになっているので、シャンク部がスピンドルにクランプされ、テーパコーンが縮径して後方に移動した状態においても前記両段差部の係合によりシール効果が達成できる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる工具ホルダの実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、本発明にかかる工具ホルダは、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
図１は、この発明にかかる工具ホルダの第１実施の形態を示す断面図、図２はこの実施の形態における工具ホルダのテーパコーンの斜視図、図３はこの実施の形態における工具ホルダの要部の拡大断面図、図４はこの実施の形態における工具ホルダの説明用の拡大断面図である。

図１に示すように、切削工具２９を掴持する工具ホルダ１０は、中空のホルダ本体１２を備え、このホルダ本体１２は、工作機械のスピンドル３０にその前端面３０ａから後方に行くに従い小径となるテーパ孔３１内に挿着されるテーパ付きのシャンク部１３と、このシャンク部１３の大径寄り端部に形成した把持用のフランジ部１４と、このフランジ部４の反シャンク部側にシャンク部１３の中心軸と軸線を一致して反シャンク部側方向へ延在するように設けられた、フランジ部１４より小さい径の筒状の支持部１６とを有する。また、支持部１６の軸心部には、その先端面１６ａからフランジ部１４の領域まで延在するテーパ穴２１が同心に形成され、このテーパ穴２１は、支持部１６内の先端面１６ａからフランジ部１４の領域に行くに従い内周径が小さくなるテーパ形状を有している。
シャンク部１３の外周にはテーパコーン１８が回転可能にかつシャンク部１３の軸線方向に移動可能に嵌合されている。また、フランジ部１４の後端面４ａには、シャンク部１３との連結基部に近接して環状凹部１４ｃが形成され、この環状凹部４ｃ内には弾性部材１７が収容されている。この弾性部材１７は、その圧縮反発力でテーパコーン１８にシャンク部１３の後端方向へプリロードを与えるものである。また、シャンク部１３の後端部には、テーパコーン１８に与えられるプリロードを調節するストッパ部材１９が設けられている。

前記テーパコーン１８は、図１及び図２に示すように、その外周面全体を、７／２４テーパのきついテーパに形成し、その前端部１８ｇの内周面を、１／１０〜１／１００テーパ、好ましくは、１／５０テーパのゆるいテーパに形成し、前端部１８ｇに連なる中間部１８ｈはテーパコーン８の後端に行くに従い小径となるテーパ面に形成され、そして、中間部１８ｈの後端に連なる後端部１８ｉはストレートに形成されている。

また、テーパコーン１８の後端には、図１〜図３に示すように、リング状の雄嵌合部３２がテーパコーン１８と同心に形成されている。さらに、テーパコーン１８の後端と対向するストッパ部材１９の前端には、図１及び図３に示すように、前記雄嵌合部３２にその外周を覆うように係合するリング状の雌嵌合部３３がテーパコーン１８と同心に形成されている。また、前記雌嵌合部３３の内側には、図３に示すように、ストッパ部材１９の軸線と直角な第１シール面３４がリング状に形成され、この第１シール面３４と平行する第２シール面３５が前記雄嵌合部３２の先端に形成されている。さらに、第１シール面３４と第２シール面３５との間には、図１及び図３に示すように、Ｏリングからなるシール部材３６が介在されている。このシール部材３６は、図３に示すように、第１シール面３４と第２シール面３５に当接しているとともにシャンク部１３の外周面にも当接され、これにより、テーパコーン１８とストッパ部材１９との係合部分の水密性を確実にして、切削液の浸入を防止するようになっている。

前記シャンク部１３は、その前端部１３ｃの外周面はテーパコーン１８の前端部１８ｇに等しい１／１０〜１／１００テーパに、好ましくは１／５０テーパのゆるいテーパに形成され、さらに前端部１３ｃに連なる中間部１３ｄはテーパコーン１８の中間部１８ｈの内径より僅かに小さい外径に形成され、中間部１３ｄに連なる直筒状部分をストレート部１３ｅとし、このストレート部１３ｅに連なるシャンク部１３の後端部外周面には雄ねじ部１３ｆが形成されている。この雄ねじ部１３ｆには前記ストッパ部材１９が螺合され、このストッパ部材１９を回転操作してシャンク部１３の軸線方向に移動することによりテーパコーン１８に与えられるプリロードを調節する。

前記テーパコーン１８は前記シャンク部１３に嵌合され、テーパコーン１８の前端部１８ｇはシャンク部１３の前端部１３ｃに嵌合され、テーパコーン１８の中間部１８ｈの内周面とシャンク部１３の中間部１３ｄの外周面との間には隙間ａが形成され、さらに、テーパコーン１８のストレートの後端部１８ｉはシャンク部１３のストレート部１３ｅに嵌合されている。
また、シャンク部１３の前端部１３ｃおよびストレート部１３ｅの外周面には、周方向に連続する山形状に潤滑剤封入溝１３ａおよび潤滑剤封入溝１３ｇをそれぞれ形成され、これらの封入溝１３ａ，１３ｇにグリースなどの潤滑剤が充填されている。
工作機械のスピンドル３０に形成されたテーパ孔３１は、７／２４のテーパを有している。

前記テーパコーン１８は、図２に示すように、軸方向に対してゆるい角度で傾斜する切り割り１８ａがテーパコーン１８の全長にわたって形成され、この切り割り１８ａ内には弗素系のゴムなどの弾性体３７が充填状態に装着されている。これにより、テーパコーン１８自体が径方向に弾性変形できるように構成されている。

前記弾性部材１７は、鋼板などの弾性金属板からなる複数の環状の皿ばねと、環状の座金などを重ねて構成され、これらの少なくとも一部を前記環状凹部１４ｃに収容して、この凹部１４ｃの底とテーパコーン１８の前端面との間に介在されている。
さらに、シャンク部１３のテーパコーン１８が嵌合する部分の外周面には、周方向に連続する山形状の潤滑剤封入溝１３ａ，１３ｇが形成され、この封入溝１３ａ，１３ｇにはグリースなどの潤滑剤を充填され、シャンク部１３とテーパコーン１８との相対移動が長期間にわたってスムーズにできるようにしてある。

前記ホルダ本体１２の軸方向の中間部と前端との間には、コレット保持用のテーパ孔２１と、このテーパ孔２１の後端方向に延びるストレート孔２２とが軸線を一致して形成され、ストレート孔２２の後端には小径のボルト挿通孔２３を形成したボルト支持部２４が形成されている。さらに、ホルダ本体１２のシャンク部１３の後端部内周には雌ねじ部２５が形成されている。

プルスタッド２０は、シャンク部１３の後端面に係合する大径部２０ｂと、この大径部２０ｂから前方へ同軸に突設した雄ねじ部２０ａとを有し、この雄ねじ部２０ａを前記雌ねじ部２５に螺合して締め付けることにより、プルスタッド２０をシャンク部１３の後端に結合する。また、プルスタッド２０の軸心部には、切削液流入用の貫通孔２０ｄが形成されている。２０ｆは前端雄ねじ部２０ａの上方に嵌合配設したシール部材である。

ホルダ本体１２のテーパ孔２１およびストレート孔２２には、テーパコレット２６のテーパ部２６ａおよびストレート部２６ｂが嵌合されている。また、テーパコレット２６のテーパ部２６ａの外周面には、テーパ孔２１と等しいテーパが形成され、さらに、周方向の３箇所に切り割り部２６ｃが等間隔に形成され、この切り割り部２６ｃ間の周方向中央部には切削液供給溝２６ｄが形成されている。また、テーパコレット２６のストレート部２６ｂの後端内周には雌ねじ孔２６ｅが形成されている。

ホルダ本体１２のボルト挿通孔２３には、その後方から引きボルト２７を挿入され、この引きボルト２７の雄ねじ部２７ａはコレット２６の雌ねじ孔２６ｅに螺合され、この引きボルト２７を締め付けることにより、テーパコレット２６をテーパ孔２１内に引き込むとともにエンドミル，ドリルなどの工具２９をテーパコレット２６で掴持できるようになっている。また、引きボルト２７の頭部２７ｃには平面視が正六角形状の係合凹部２７ｄが形成され、さらに、この係合凹部２７ｄの底から雄ねじ部２７ａの先端まで貫通する小径の切削液通路孔２７ｅが形成されている。

図１において、３８はスピンドル３０のテーパ孔３１後端側に配設された引き込み部材である。また、ホルダ本体２２，テーパコーン２８，テーパコレット２６などの金属部材にはそれぞれ防錆処理を施し、切削液などによる前記金属部材に錆が発生しないようにしてある。

このように構成された工具ホルダ１０を使用するに際しては、自動工具交換装置により工具ホルダ１０のフランジ部１４を把持して、プルスタッド２０側からスピンドル３０のテーパ孔３１内に挿入し、プルスタッド２０の係合部２０ｃを引き込み部材３８に係合させる。この状態で、引き込み部材３８を後方へ移動することにより、工具ホルダ１０のホルダ本体１２をテーパコーン１８ごとテーパ孔３１内引き込む。この場合、シャンク部１３の外周面とテーパコーン１８の内周面とに互いに等しい１／５０テーパなどのテーパが形成してあるので、シャンク部１３の引き込みによってテーパコーン１８に対してくさび効果が働きテーパコーン１８の内周面が拡径して内張り力が働く。

また、スピンドル３０のテーパ孔３１とテーパコーン１８の外周面には、互いに等しい７／２４のテーパが形成されているため、テーパコーン１８の外周面に対しテーパ孔３１の締付力が働きテーパコーン１８を縮径しようとするが、テーパコーン１８の内張り力が働き、両者を強力に拘束することが、工具ホルダ１０の引き込み力が比較的弱くても可能になる。
したがって、スピンドル３０のテーパ孔３１に装着される工具ホルダ１０を大きな拘束力で密着保持することができ、高速回転および低速重切削に耐え得る工具ホルダ１０を提供できる。
なお、テーパ角度が小さいほど、結合剛性が向上することは、既に知られているところである。

前述した加工終了した後、工具ホルダ１０の自動工具交換を行うには、自動工具交換装置によりフランジ部１４を把持して、スピンドル３０のテーパ孔３１から工具ホルダ１０を引き抜く。

一方、ホルダ本体１２のシャンク部１３がテーパコーン１８ごとスピンドル３０のテーパ孔３１内に差し込まれた状態で引き込み部材３８により後方へ引っ張られると、弾性部材１７でプリロードされているテーパコーン１８の外周面がスピンドル３０のテーパ孔３１に密嵌合されるとともに、シャンク部１３が後方へ更に引っ張られるため、ストッパ部材１９の雄嵌合部３２の先端とテーパコーン１８の雌嵌合部３３の先端とが図４に示すように互いに離間された隙間ｄ１が生じる。しかし、本実施の形態では、雌嵌合部３３の第１シール面３４と雄嵌合部３２の第２シール面３５との間にはシール部材３６が介在されているため、雄嵌合部３２と雌嵌合部３３との間に生じる隙間はシール部材３６によって完全に封止される。これにより、テーパコーン１８とストッパ部材１９との係合部分の水密性が確実になる。

第１実施の形態において、使用によって刃部が磨耗または欠損した工具２９を交換する場合は、工具ホルダ１０を工作機械から外して工具の交換作業場に運び、ホルダ本体１２のフランジ部１４を万力台に固定した万力などによって固定し、プルスタッド２０の後端から横断面が正六角形状の操作棒をプルスタッド２０の貫通孔２０ｄに挿通して引きボルト２７の係合凹部２７ｄに係合させる。この状態で、前記操作棒を回転操作して引きボルト２７を弛め、引きボルト１７の雄ねじ部２７ａとテーパコレット２６の雌ねじ孔２６ｅとのねじ嵌合を解く。これにより、コレット２６をホルダ本体１２から前端方向へ押し出し、コレット２６のテーパ部２６ａに対するホルダ本体１２のテーパ孔２１による締め付けを弛める。

これによって、コレット２６のテーパ部２６ａによる工具２９のシャンク２９ａの締め付けも弛むので、工具２９をコレット２６から引き抜き、新しい工具など使用可能な工具２９をコレット１６によりホルダ本体１２嵌合することができる。その後、前述した操作とは逆に前記操作棒によって引きボルト２７を締め付け方向に回転させてホルダ本体１２の後端側に引き込むことで、新しい工具をコレット２６の装着できる。しかる後、操作棒を工具ホルダ１０の後端から抜き出し、そのフランジ部１４を万力から外すことで、工具交換が終了する。

また、スピンドル３０に工具ホルダ１０を装着し、スピンドル３０を回転させつつ工具２９により工作物を切削加工する際は、スピンドル３０の中心部から切削液を供給し、この切削液をプルスタッド２０の貫通孔２０ｄ，ホルダ本体１２，引きボルト２７の切削液通路孔２７ｅ，テーパコレット２６の後端部２６ｂ，コレット２６の切削液供給溝２６ｄを経てコレット２６の前端から工具２９外周面に沿って噴出させ、工具２９の刃部および刃部による工作物の加工部を冷却する。

このような第１の実施の形態の工具ホルダ１０によれば、ストッパ部材１９の前端に雄嵌合部３２を形成し、ストッパ部材１９の前端と対向するテーパコーン１８の後端に雄嵌合部３２を覆うように係合する雌嵌合部３３を形成し、雌嵌合部３３の第１シール面３４と雄嵌合部３２の第２シール面３５との間にシャンク部１３の外周面とも接触するシール部材３６を介在したので、テーパコーン１８とストッパ部材１９との係合部分からの切削液の浸入を確実に防止できるとともに、テーパコーン１８とシャンク部１３との潤滑性能の低下がなくなり、工具ホルダの良好なチャッキングを維持でき、かつテーパコーン１８の内周面やシャンク部１３の外周面が発錆するのを未然に防止できる。

また、この第１の実施の形態によれば、テーパコーン１８の外周面をスピンドル３０のテーパ孔３１内周面と等しい角度のテーパ面に形成し、さらにテーパコーン１８の内周面及び該内周面に嵌合するシャンク部１３の外周面の少なくとも一部を後方に行くに従い小径となるテーパ面に形成し、且つこのテーパ面をテーパコーン１８の外周面の角度よりゆるい角度にしたので、シャンク部１３の外周面がテーパコーン１８に対し、所謂くさび効果によるロック機能を呈し、且つスピンドル３０のテーパ孔３１内周面に対しテーパコーン１８の外周面の内張り力が作用する結果、引き込み力の瞬時の到達点である引き込み力を維持した状態で拘束が可能となり、スピンドル３０のテーパ孔３１に装着される工具ホルダを大きな拘束力で密着保持することで減衰効果が優れ、高速回転および低速重切削に十分耐え得るものとすることができる。

また、この第１の実施の形態によれば、テーパコーン１８にその軸線に対して傾斜する切り割り１８ａをテーパコーン１８の全長にわたり形成し、この切り割り１８ａ内に弗素系のゴムなどからなる弾性体３７を充填したので、シャンク部１３の外周面とテーパコーン１８の内周面とが互いに等しく後方に行くにしたがい小径となるテーパによりテーパコーン１８が拡径してその外周面をスピンドル３０のテーパ孔３１の内周面に押し付け、ホルダ本体１２の引き込み力が弱くても、テーパコーン１８の外周面をテーパ孔の内周面に密着させ、テーパコーン１８を十分に拘束して、強く保持でき、重切削が可能になるとともに高精度の切削加工ができる。

また、この第１の実施の形態によれば、シャンク部１３の前端部の外周面及びテーパコーン１８の前端部内周面のみにゆるいテーパを形成し、テーパ加工をする面積が小さく、またシャンク部１３の外周面およびテーパコーン１８の内周面の後端部をストレート状にして、シャンク部１３にテーパコーン１８を嵌合したので、加工が容易でありながら、加工時の振動が少なく、精度がよい切削加工ができる。

また、この第１の実施の形態によれば、環状凹部１４ｃ内に収容される弾性部材１７を複数の皿ばね及びこの皿ばねの最上層に少なくとも座金を積層する構成したので、テーパコーン１８に与えられるプリロードを調整することができ、また座金の数や厚さを変更することで、テーパコーン１８の前後方向の位置を調節できる。
また、この第１の実施の形態によれば、ホルダ本体１２、テーパコーン１８などの工具ホルダを構成する各部材に防錆処理を施したので、ホルダ本体１２、テーパコーン１８などを長期に亘り使用できる。

なお、第１実施の形態において、テーパコーン１８の前端部１８ｇとシャンク部１３の前端部１３ｃとをテーパがある嵌合としたので、テーパを形成する部分の切削加工の長さが短く、加工が容易にでき、また、テーパコーン２８の後端部１８ｉに設けたストレート部とシャンク部１３のストレート部１３ｅとを嵌合させたので、前，後２箇所でシャンク部１３にテーパコーン１８を支持させることができ、使用時に振動を少なくして、工具によるワークの加工精度を良好にできる。

この発明にかかる工具ホルダの第１実施の形態を示す断面図である。 この実施の形態における工具ホルダのテーパコーンの斜視図である。 この実施の形態における工具ホルダの要部の拡大断面図である。 この実施の形態における工具ホルダの説明用の拡大断面図である。 従来における工具ホルダの断面図である。 従来における工具ホルダの要部の拡大断面図である。 従来における工具ホルダの説明用の拡大断面図である。

符号の説明

１０ 工具ホルダ
１２ ホルダ本体
１３ シャンク部
１３ａ 潤滑剤封入溝
１３ｃ シャンク部外周面の前端部
１３ｄ 中間部
１３ｅ ストレート部
１３ｆ 後端部
１４ フランジ部
１７ 弾性部材
１８ テーパコーン
１８ａ 切り割り
１８ｇ 前端部
１８ｈ 中間部
１８ｉ ストレート部
１９ ストッパ部材
２０ プルスタッド
２０ａ 雄ねじ部
２０ｂ 大径部
２０ｃ 係合部
２０ｄ 貫通孔
１２ｆ シール部材
２１ テーパ孔
２２ ストレート孔
２３ ボルト挿通孔
２４ ボルト支持部
２５ 雌ねじ部
２６ テーパコレット
２６ａ テーパ部
２６ｃ 切り割り部
２６ｄ 切削液供給溝
２６ｅ 雌ねじ孔
２７ 引きボルト
２７ａ 雄ねじ部
２７ｃ 頭部
２７ｅ 切削液通路孔
２９ 工具
３０ スピンドル
３１ テーパ孔
３２ 雄嵌合部
３３ 雌嵌合部
３４ 第１シール面
３５ 第２シール面
３６ シール部材
３７ 弾性体
３８ 引き込み部材

Claims (9)

1. 工作機械のスピンドルに該スピンドルの前端から後方に行くに従い小径となるように形成したテーパ孔に嵌合されるテーパコーンと、前記テーパコーンがその軸方向に相対移動できるように嵌合されるシャンク部を有するホルダ本体と、前記ホルダ本体に一体に設けられ前記スピンドルの前端面に当接するフランジ部と、前記フランジ部と前記テーパコーンの前端面間に設けられた弾性部材と、前記テーパコーンの後端に対向して前記シャンク部の後端外周に該シャンク部の軸線方向に移動可能に螺合され前記弾性部材が圧縮される方向に締め付けることにより生じる前記弾性部材の圧縮反発力で前記テーパコーンをシャンク部の後端に向けて与えられるプリロードを調節するストッパ部材を備える工具ホルダにおいて、
   前記テーパコーンの後端及び該後端に対向する前記ストッパ部材の前端の何れか一方にリング状の雄嵌合部を形成し、前記後端及び前端の他方に前記雄嵌合部にその外周を覆うように係合するリング状の雌嵌合部を形成し、前記雌嵌合部の内側に前記ストッパ部材の軸線と直角な第１シール面をリング状に形成し、前記第１シール面と対向する第２シール面を前記雌嵌合部に形成し、前記第１シール面と第２シール面との間にシール部材を介在したことを特徴とする工具ホルダ。
2. 前記シール部材は前記シャンク部の外周にも水密に当接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. 前記シール部材はＯリングであることを特徴とする請求項１または２記載の工具ホルダ。
4. 前記テーパコーンの外周面を前記スピンドルのテーパ孔内周面と等しい角度のテーパ面に形成し、さらに前記テーパコーンの内周面及び該内周面に嵌合する前記シャンク部の外周面の少なくとも一部を後方に行くに従い小径となるテーパ面に形成し、且つ該テーパ面を前記テーパコーンの外周面の角度よりゆるい角度にしたことを特徴とする請求項１記載の工具ホルダ。
5. 前記テーパコーンにその軸線に対して傾斜する切り割りをテーパコーンの全長にわたり形成し、前記切り割り内に弗素系のゴムなどからなる弾性体を充填したことを特徴とする請求項１または４記載の工具ホルダ。
6. 前記シャンク部の前端寄り外周面およびテーパコーンの前端寄り内周面に後方に行くにしたがい小径となる互いに等しい角度のゆるいテーパをそれぞれ形成して、これらを互いに嵌合させ、前記シャンク部の中間部とテーパコーンの中間部との間に隙間を設け、シャンク部の後端寄り外周面およびテーパコーンの後端寄り内周面にストレート部を設け、前記シャンク部の後端部に前記テーパコーンの後端部を嵌合させたことを特徴とする請求項１または４、５の何れか１項に記載工具ホルダ。
7. 前記フランジ部の前記テーパコーンの前端面と対向する箇所に前記弾性部材が収容される環状凹部を形成し、前記環状凹部に収容される弾性部材は複数の皿ばねから構成され、少なくとも前記皿ばねの最上層に座金が積層されていることを特徴とする請求項１または４、５の何れか１項に記載の工具ホルダ。
8. 前記ホルダ本体、テーパコーンなどの工具ホルダを構成する各部材に防錆処理を施したことを特徴とする請求項１または４〜７の何れか１項に記載の工具ホルダ。
9. 前記テーパコーンの後端部外周面には切欠き段差部が設けられ、前記段差部に前記ストッパ部材の前端寄り内周面に形成した段差部が係合するようになっており、前記シャンク部がスピンドルにクランプされ前記テーパコーンが縮径して後端側に移動した状態においても前記両段差部の係合によりシール効果が達成できるようにしたことを特徴とする請求項１または４〜８の何れか１項に記載の工具ホルダ。