JP2009262292A - 工具ホルダ固定構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】異物が噛み込んだままの状態で切削加工を行っても、製品に悪影響を与えることの少ない工具ホルダ固定構造を提供すること。
【解決手段】スローアウェイチップ１３が取り付けられた工具１４を保持する工具ホルダ１０を、工作機械の工具ホルダ固定部３１に固定する工具ホルダ固定構造において、工具ホルダ１０と工具ホルダ固定部の間に異物保持空間１９を形成したこと、異物保持空間１９が、スローアウェイチップ１３の刃先位置を原点としたときに、刃先位置のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び刃先位置から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、形成されている。
【選択図】図４
【解決手段】スローアウェイチップ１３が取り付けられた工具１４を保持する工具ホルダ１０を、工作機械の工具ホルダ固定部３１に固定する工具ホルダ固定構造において、工具ホルダ１０と工具ホルダ固定部の間に異物保持空間１９を形成したこと、異物保持空間１９が、スローアウェイチップ１３の刃先位置を原点としたときに、刃先位置のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び刃先位置から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、形成されている。
【選択図】図４
Description
本発明は、スローアウェイチップ等の刃先が取り付けられた工具を保持する工具ホルダを、工作機械の工具ホルダ固定部に固定する工具ホルダ固定構造に関するものである。
特許文献１には、工具と工具保持部との間に噛み込まれる異物を、工具保持部に形成した流路に流体を流すことにより洗浄除去し、工具回転軸のずれによる加工精度の低下を防止する技術が開示されている。また、異物が洗浄できずに噛み込んでしまった場合には、異物を噛み込んだことを、検出できるようにしている。
しかしながら、従来の工具ホルダ固定構造には、以下の問題があった。
すなわち、異物が噛み込んでいることを１００％の精度で検出できるとは限らないし、検出できたとしても、その度に工作機械を停止して、手作業により異物を除去しなければならないため、工作機械の稼働率を低下させる問題があった。
すなわち、異物が噛み込んでいることを１００％の精度で検出できるとは限らないし、検出できたとしても、その度に工作機械を停止して、手作業により異物を除去しなければならないため、工作機械の稼働率を低下させる問題があった。
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、異物が噛み込んだままの状態で切削加工を行っても、製品に悪影響を与えることの少ない工具ホルダ固定構造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、本発明に係る工具ホルダ固定構造は、以下の構成を有する。
（１）スローアウェイチップ、ロー付タイプ等の刃先が取り付けられた工具を保持する工具ホルダを、工作機械の工具ホルダ固定部に固定する工具ホルダ固定構造において、工具ホルダと工具ホルダ固定部の間に異物保持空間を形成したこと、異物保持空間が、スローアウェイチップの刃先位置を原点としたときに、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、形成されていることを特徴とする。
（２）（１）に記載する工具ホルダ固定構造において、前記異物保持空間を、前記工具ホルダと前記工具ホルダ固定部が接触する面の中央部に形成したことを特徴とする。
（３）（１）または（２）において、前記異物保持空間が無いときの、前記工具ホルダと前記工具ホルダ固定部が接触している面積に対して、前記異物保持空間の面積が、２８％以下であることを特徴とする。
（１）スローアウェイチップ、ロー付タイプ等の刃先が取り付けられた工具を保持する工具ホルダを、工作機械の工具ホルダ固定部に固定する工具ホルダ固定構造において、工具ホルダと工具ホルダ固定部の間に異物保持空間を形成したこと、異物保持空間が、スローアウェイチップの刃先位置を原点としたときに、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、形成されていることを特徴とする。
（２）（１）に記載する工具ホルダ固定構造において、前記異物保持空間を、前記工具ホルダと前記工具ホルダ固定部が接触する面の中央部に形成したことを特徴とする。
（３）（１）または（２）において、前記異物保持空間が無いときの、前記工具ホルダと前記工具ホルダ固定部が接触している面積に対して、前記異物保持空間の面積が、２８％以下であることを特徴とする。
上記構成を有する本発明の工具ホルダ固定構造の作用、及び効果について説明する。
（１）スローアウェイチップ、ロー付タイプ等の刃先が取り付けられた工具を保持する工具ホルダを、工作機械の工具ホルダ固定部に固定する工具ホルダ固定構造において、工具ホルダと工具ホルダ固定部の間に異物保持空間を形成したこと、異物保持空間が、スローアウェイチップの刃先位置を原点としたときに、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、形成されている。
本出願人が行った実験によれば、工具ホルダと工具ホルダ固定部との間であって、スローアウェイチップの刃先位置を原点としたときに、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、異物（例えば、１０μｍの厚さの異物）が、入り込んだ場合には、製品の精度に２０μｍ以上の誤差を生じることを確認した。一方、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲外、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲外に、異物（例えば、１０μｍの厚さの異物）が、入り込んだ場合には、製品の精度は、２０μｍ以下の誤差であることを確認した。特に、原点から９０度または２７０度の位置に異物が入り込んだ場合には、異物が無い場合とほとんど差異がないことも確認した。
すなわち、異物が、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲外、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲外に入り込んだ場合には、問題が少ないことを確認した。
（１）スローアウェイチップ、ロー付タイプ等の刃先が取り付けられた工具を保持する工具ホルダを、工作機械の工具ホルダ固定部に固定する工具ホルダ固定構造において、工具ホルダと工具ホルダ固定部の間に異物保持空間を形成したこと、異物保持空間が、スローアウェイチップの刃先位置を原点としたときに、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、形成されている。
本出願人が行った実験によれば、工具ホルダと工具ホルダ固定部との間であって、スローアウェイチップの刃先位置を原点としたときに、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、異物（例えば、１０μｍの厚さの異物）が、入り込んだ場合には、製品の精度に２０μｍ以上の誤差を生じることを確認した。一方、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲外、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲外に、異物（例えば、１０μｍの厚さの異物）が、入り込んだ場合には、製品の精度は、２０μｍ以下の誤差であることを確認した。特に、原点から９０度または２７０度の位置に異物が入り込んだ場合には、異物が無い場合とほとんど差異がないことも確認した。
すなわち、異物が、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲外、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲外に入り込んだ場合には、問題が少ないことを確認した。
工具ホルダと工具ホルダ固定部との間に異物が入り込んだ場合、工具ホルダは、工具固定部に対して軸心方向に移動するのみであるので、異物が回転方向に移動することはほとんどない。すなわち、外周に対して部分的に異物収納空間を設けた場合に、異物が円周方向に移動して異物収納空間に納まることは考えられない。
異物が工具ホルダと工具ホルダ固定部との間に入り込んだとしても、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、異物が入り込んだときには、異物収納空間に異物が収納されるため、加工精度に悪影響を与えることがない。
一方、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲外で、かつ原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲外に、異物が入り込んだときには、異物収納空間がないため、異物は、工具ホルダと工具ホルダ固定部との間に挟まれた状態となるが、加工精度に与える悪影響は少ない。特に、原点から９０度または２７０度の位置に異物が挟まれた状態では、加工精度にほとんど影響を与えることがない。
異物が工具ホルダと工具ホルダ固定部との間に入り込んだとしても、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、異物が入り込んだときには、異物収納空間に異物が収納されるため、加工精度に悪影響を与えることがない。
一方、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲外で、かつ原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲外に、異物が入り込んだときには、異物収納空間がないため、異物は、工具ホルダと工具ホルダ固定部との間に挟まれた状態となるが、加工精度に与える悪影響は少ない。特に、原点から９０度または２７０度の位置に異物が挟まれた状態では、加工精度にほとんど影響を与えることがない。
また、異物保持空間を、工具ホルダと工具ホルダ固定部が接触する面の中央部に形成したので、工具ホルダと工具ホルダ固定部とが、接触面の両端で接触状態を維持できるため、工具ホルダの剛性を高く保持することができる。
また、異物収納空間を工具ホルダ外周の１２０度分（原点を中心とした６０度の範囲、及び原点から１５０度以上２１０度以下の６０度の範囲の合計１２０度分）のみに形成しているため、異物保持空間が無いときの、工具ホルダと前記工具ホルダ固定部が接触している面積に対して、異物保持空間の面積を、２８％以下とすることができるため、工具ホルダの剛性を担保することができ、異物収納空間を設けたことにより、工具ホルダの剛性を、異物収納空間を形成しない場合とほぼ同じ状態に維持できるため、加工精度を悪くすることが少ない。
また、異物収納空間を工具ホルダ外周の１２０度分（原点を中心とした６０度の範囲、及び原点から１５０度以上２１０度以下の６０度の範囲の合計１２０度分）のみに形成しているため、異物保持空間が無いときの、工具ホルダと前記工具ホルダ固定部が接触している面積に対して、異物保持空間の面積を、２８％以下とすることができるため、工具ホルダの剛性を担保することができ、異物収納空間を設けたことにより、工具ホルダの剛性を、異物収納空間を形成しない場合とほぼ同じ状態に維持できるため、加工精度を悪くすることが少ない。
本発明に係る工具ホルダ固定構造の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に工具ホルダ１０の正面図を示す。図２は、図１の左側面図（図１のＡ矢視図）である。図３は、図１の右側面図（図１のＢ矢視図）である。図１３は、工具ホルダ１０を工具ホルダ保持部３１に装着した状態を示す断面図である。
工作機械の工具ホルダ保持部３１に装着される傾斜面１５ａを備えるホルダ部１５の右端には、引き込み部１６が接続している。引き込み部１６は、工作機械の工具ホルダ保持部の引き込み手段（図示せず）により、把持されて右方向に移動されることにより、図１３に示すように、工具ホルダ１０の傾斜面１５ａを工具ホルダ保持部３１の傾斜部３１ａに密着して嵌合させる。この密着嵌合により、工具ホルダ１０は、工具ホルダ保持部３１に対して、位置決めされる。同時に、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａとの接触面圧による摩擦力により、工具ホルダ保持部３１から工具ホルダ１０に、加工回転トルクが伝達される。
図１に工具ホルダ１０の正面図を示す。図２は、図１の左側面図（図１のＡ矢視図）である。図３は、図１の右側面図（図１のＢ矢視図）である。図１３は、工具ホルダ１０を工具ホルダ保持部３１に装着した状態を示す断面図である。
工作機械の工具ホルダ保持部３１に装着される傾斜面１５ａを備えるホルダ部１５の右端には、引き込み部１６が接続している。引き込み部１６は、工作機械の工具ホルダ保持部の引き込み手段（図示せず）により、把持されて右方向に移動されることにより、図１３に示すように、工具ホルダ１０の傾斜面１５ａを工具ホルダ保持部３１の傾斜部３１ａに密着して嵌合させる。この密着嵌合により、工具ホルダ１０は、工具ホルダ保持部３１に対して、位置決めされる。同時に、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａとの接触面圧による摩擦力により、工具ホルダ保持部３１から工具ホルダ１０に、加工回転トルクが伝達される。
ホルダ部１５の左側には、ホルダ本体１１が一体として接続している。ホルダ本体１１の左側には、工具１２が、ホルダ本体１１と一体に、組み付けられている。工具１２の先端には、チップ保持部材１４が形成されている。工具１２は、ホルダ本体１１に対して着脱可能であるが、取り付けられた状態では、工具１２とホルダ本体１１の回転方向の位置関係は、常に同じ位置である。ホルダ本体１１の左端には、六角形状のスパナ掛け１８が形成されている。
チップ保持部材１４には、スローアウェイチップ１３が、着脱可能に取り付けられている。スローアウェイチップ１３は、三角形状等のチップであり、容易に交換可能であり、広く工作機械に市販され使用されているものである。
チップ保持部材１４には、スローアウェイチップ１３が、着脱可能に取り付けられている。スローアウェイチップ１３は、三角形状等のチップであり、容易に交換可能であり、広く工作機械に市販され使用されているものである。
図２に示すように、スローアウェイチップ１３の刃先Ｓとホルダ本体１１の中心軸線とを結ぶ線分を刃先位置ＳＬとする。工具１２とホルダ本体１１との回転方向の位置関係は常に一定であるので、スローアウェイチップ１３の刃先Ｓの回転方向の位置は、ホルダ本体１１、及びホルダ部１５に対して、常に同じで一定位置である。
図３及び図１に示すように、刃先位置ＳＬの両側プラスマイナス３０度ずつの範囲、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の位置において、ホルダ部１５の外周に、異物収納空間用切欠き１７が形成されている。図１３に示すように、工具ホルダ１０が工具ホルダ保持部３１に装着されたときに、異物収納空間用切欠き１７と工具ホルダ保持部３１とで異物収納空間９が形成される。異物収納空間用切欠き１７は、フライス盤で面取りすることにより形成されている。
図３及び図１に示すように、刃先位置ＳＬの両側プラスマイナス３０度ずつの範囲、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の位置において、ホルダ部１５の外周に、異物収納空間用切欠き１７が形成されている。図１３に示すように、工具ホルダ１０が工具ホルダ保持部３１に装着されたときに、異物収納空間用切欠き１７と工具ホルダ保持部３１とで異物収納空間９が形成される。異物収納空間用切欠き１７は、フライス盤で面取りすることにより形成されている。
次に、異物収納空間９の作用、及び効果について説明する。
工具ホルダ１０の傾斜面１５ａと、工具ホルダ保持部３１の傾斜部３１ａとの間に異物が挟まれた場合に、工作機械の加工精度に与える悪影響について、本発明者は実験を行った。
図７に実験の条件を示す。工具ホルダ１０の傾斜面１５ａの所定の位置に、幅２ｍｍ、長さ１２ｍｍの接着テープ４０を貼付した。所定位置としては、刃先位置ＳＬからの角度を変化させている。所定角度位置に接着テープ４０の中心がくるように、接着テープ１４を貼付している。接着テープ４０としては、厚みが１０μｍ厚のものと、５０μｍ厚のものを用意した。接着テープ４０を貼付して実験した後で確認したところ、接着テープ４０の状態は実験の前後で変化していなかった。
工具ホルダ１０の傾斜面１５ａと、工具ホルダ保持部３１の傾斜部３１ａとの間に異物が挟まれた場合に、工作機械の加工精度に与える悪影響について、本発明者は実験を行った。
図７に実験の条件を示す。工具ホルダ１０の傾斜面１５ａの所定の位置に、幅２ｍｍ、長さ１２ｍｍの接着テープ４０を貼付した。所定位置としては、刃先位置ＳＬからの角度を変化させている。所定角度位置に接着テープ４０の中心がくるように、接着テープ１４を貼付している。接着テープ４０としては、厚みが１０μｍ厚のものと、５０μｍ厚のものを用意した。接着テープ４０を貼付して実験した後で確認したところ、接着テープ４０の状態は実験の前後で変化していなかった。
実験は、接着テープなし、１０μｍ厚の接着テープ４０を貼付、５０μｍ厚の接着テープ４０を貼付の３つの条件で行った。各条件で、接着テープ４０の貼付位置を刃先位置ＳＬから３０度ずつずらして実験した。実験は、上記条件を変化させながら、実際に孔加工を行い、加工された孔の内径をＸ方向、及びＹ方向で測定した。Ｘ方向とＹ方向は、直交する方向であり、刃先位置とは関係なく採用している。
図８に、Ｘ方向で測定したデータを示し、図９にＹ方向で測定したデータを示す。いずれも縦軸は、内径寸法の誤差をμｍ単位で示す。内径寸法の許容誤差（公差）は、孔なのでマイナス０、プラス２２μｍである。ＸＹの２方向で測定しているのは、孔が楕円形になる場合があるからである。
図８と図９と共に、横軸は、接着テープ４０を刃先位置ＳＬからの角度を示す。データのうち、Ｓ１、Ｓ４は、５０μｍ厚みの接着テープ１４を貼付した時のデータである。Ｓ２、Ｓ５は、１０μｍ厚みの接着テープ４０を貼付した時のデータである。Ｓ３、Ｓ６は、接着テープ４０を貼付しない状態におけるデータである。
図８に、Ｘ方向で測定したデータを示し、図９にＹ方向で測定したデータを示す。いずれも縦軸は、内径寸法の誤差をμｍ単位で示す。内径寸法の許容誤差（公差）は、孔なのでマイナス０、プラス２２μｍである。ＸＹの２方向で測定しているのは、孔が楕円形になる場合があるからである。
図８と図９と共に、横軸は、接着テープ４０を刃先位置ＳＬからの角度を示す。データのうち、Ｓ１、Ｓ４は、５０μｍ厚みの接着テープ１４を貼付した時のデータである。Ｓ２、Ｓ５は、１０μｍ厚みの接着テープ４０を貼付した時のデータである。Ｓ３、Ｓ６は、接着テープ４０を貼付しない状態におけるデータである。
図８は、接着テープ４０を貼付しない場合には、Ｓ３に示すように、規格内の１０μｍと一定であることを示している。
５０μｍ厚の接着テープ４０を貼付した場合には、Ｓ１に示すように、刃先位置ＳＬからの角度が、０度から約５０度まで、内径寸法がマイナスとなり、規格から外れている。また、約５０度から約１５０度までは、内径寸法が０からプラス２２μｍ以下であり、規格内に入っている。また、約１５０度以上では、２２μｍ以上となり、規格から外れている。
１０μｍ厚の接着テープ４０を貼付した場合には、Ｓ２に示すように、刃先位置ＳＬからの角度が、０度から約６０度まで、内径寸法がマイナスとなり、規格から外れている。また、約６０度から約１７０度までは、内径寸法が０からプラス２２μｍ以下であり、規格内に入っている。また、約１７０度以上では、２２μｍ以上となり、規格から外れている。
特に、１０μｍ厚、５０μｍ厚共に、０度付近、及び１８０度付近に、接着テープ４０が位置するときに、大きく規格から外れることがわかる。
５０μｍ厚の接着テープ４０を貼付した場合には、Ｓ１に示すように、刃先位置ＳＬからの角度が、０度から約５０度まで、内径寸法がマイナスとなり、規格から外れている。また、約５０度から約１５０度までは、内径寸法が０からプラス２２μｍ以下であり、規格内に入っている。また、約１５０度以上では、２２μｍ以上となり、規格から外れている。
１０μｍ厚の接着テープ４０を貼付した場合には、Ｓ２に示すように、刃先位置ＳＬからの角度が、０度から約６０度まで、内径寸法がマイナスとなり、規格から外れている。また、約６０度から約１７０度までは、内径寸法が０からプラス２２μｍ以下であり、規格内に入っている。また、約１７０度以上では、２２μｍ以上となり、規格から外れている。
特に、１０μｍ厚、５０μｍ厚共に、０度付近、及び１８０度付近に、接着テープ４０が位置するときに、大きく規格から外れることがわかる。
図９は、接着テープ４０を貼付しない場合には、Ｓ６に示すように、規格内の１６μｍと一定であることを示している。
５０μｍ厚の接着テープ４０を貼付した場合には、Ｓ４に示すように、刃先位置ＳＬからの角度が、０度から約２０度まで、内径寸法がマイナスとなり、規格から外れている。また、約２０度から約１００度までは、内径寸法が０からプラス２２μｍ以下であり、規格内に入っている。また、約１００度以上では、２２μｍ以上となり、規格から外れている。
１０μｍ厚の接着テープ４０を貼付した場合には、Ｓ５に示すように、刃先位置ＳＬからの角度が、０度から約１１０度までは、内径寸法が０からプラス２２μｍ以下であり、規格内に入っている。また、約１１０度以上では、２２μｍ以上となり、規格から外れている。
特に、１０μｍ厚、５０μｍ厚共に、０度付近、及び１８０度付近に、接着テープ４０が位置するときに、大きく規格から外れることがわかる。
５０μｍ厚の接着テープ４０を貼付した場合には、Ｓ４に示すように、刃先位置ＳＬからの角度が、０度から約２０度まで、内径寸法がマイナスとなり、規格から外れている。また、約２０度から約１００度までは、内径寸法が０からプラス２２μｍ以下であり、規格内に入っている。また、約１００度以上では、２２μｍ以上となり、規格から外れている。
１０μｍ厚の接着テープ４０を貼付した場合には、Ｓ５に示すように、刃先位置ＳＬからの角度が、０度から約１１０度までは、内径寸法が０からプラス２２μｍ以下であり、規格内に入っている。また、約１１０度以上では、２２μｍ以上となり、規格から外れている。
特に、１０μｍ厚、５０μｍ厚共に、０度付近、及び１８０度付近に、接着テープ４０が位置するときに、大きく規格から外れることがわかる。
以上、本発明者が行った実験によれば、工具ホルダ１０と工具ホルダ固定部３１との間であって、スローアウェイチップ１３の刃先Ｓの刃先位置ＳＬを原点としたときに、刃先位置ＳＬのプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、異物（例えば、１０μｍ厚、または５０μｍ厚の異物）が、入り込んだ場合には、製品の精度に２０μｍ以上の誤差を生じることを確認した。
一方、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲外、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲外に、異物（例えば、１０μｍの厚の異物）が、入り込んだ場合には、製品の精度は、２０μｍ以下の誤差であることを確認した。特に、原点から９０度または２７０度の位置に異物が入り込んだ場合には、異物が無い場合とほとんど差異がないことも確認した。５０μｍ厚の異物が入り込んだ場合には、規格外となる恐れはある。
すなわち、異物（少なくとも１０μｍ厚程度の異物）が、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲外、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲外に入り込んだ場合には、問題が少ないことを確認した。
一方、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲外、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲外に、異物（例えば、１０μｍの厚の異物）が、入り込んだ場合には、製品の精度は、２０μｍ以下の誤差であることを確認した。特に、原点から９０度または２７０度の位置に異物が入り込んだ場合には、異物が無い場合とほとんど差異がないことも確認した。５０μｍ厚の異物が入り込んだ場合には、規格外となる恐れはある。
すなわち、異物（少なくとも１０μｍ厚程度の異物）が、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲外、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲外に入り込んだ場合には、問題が少ないことを確認した。
一方、ホルダ部１５に異物収納空間用切欠き１７を形成した場合に、スローアウェイチップ１３の刃先における剛性が問題となる。剛性に関しては、シミュレーション解析を行った。工具ホルダ１０を工具ホルダ固定部３１に固定した状態で、スローアウェイチップ１３の先端に真横から静的荷重である所定荷重（１００Ｎ）をかけた時の、刃先Ｓの最大変位量を求めた。異物収納空間用切欠き１７を形成しないものでは、最大変位量は、０．３５ｍｍであった。所定荷重を１００Ｎとしているのは、切削時にかかる荷重が、通常１００Ｎだからである。
異物収納空間用切欠き１７を形成したものでは、最大変位量は、０．３８ｍｍであった。最大変位量は、０．０３ｍｍ大きくなるが、実用的には、あまり問題とならない。
本実施例では、異物収納空間９を設けたことにより、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａの接触面積が、異物収納空間９を設けなかった場合と比較して、８９．５％に減少している。すなわち、１０．５％減少しているが、剛性としては、実用上問題がないと考える。
異物収納空間用切欠き１７を形成したものでは、最大変位量は、０．３８ｍｍであった。最大変位量は、０．０３ｍｍ大きくなるが、実用的には、あまり問題とならない。
本実施例では、異物収納空間９を設けたことにより、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａの接触面積が、異物収納空間９を設けなかった場合と比較して、８９．５％に減少している。すなわち、１０．５％減少しているが、剛性としては、実用上問題がないと考える。
以上、詳細に説明したように、本実施例の工具ホルダ固定構造によれば、スローアウェイチップ１３が取り付けられた工具１４を保持する工具ホルダ１０を、工作機械の工具ホルダ固定部３１に固定する工具ホルダ固定構造において、工具ホルダ１０と工具ホルダ固定部３１の間に異物保持空間９を形成したこと、異物保持空間９が、スローアウェイチップ１３の刃先位置ＳＬを原点としたときに、刃先位置ＳＬのプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、形成されているので、異物が工具ホルダ１０の傾斜面１５ａと、工具ホルダ固定部３１の傾斜部３１ａとの間に入り込んだとしても、刃先位置ＳＬのプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、異物が入り込んだときには、異物収納空間９に異物が収納されるため、スローアウェイチップ１３による加工精度に悪影響を与えることが少ない。
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例では、２面拘束のホルダーを示す。一般には、ＨＳ、ＨＳＫ、ＮＣＳ、ＫＭ、ビッププラス、ＢＴＳ等である。
第２の実施例は、異物収納空間を形成する異物収納空間用切欠きの形状が相違する点を除けば、第１実施例の構成とほぼ同じであるので、相違する点のみ詳細に説明し、同じ構成部分の説明は割愛する。
図４に第２実施例の工具ホルダ１０の正面図を示す。左側面図は、図２と全く同じなので、省略する。図５に図４のＭＭ断面図を示す。図６に図４のＮＮ断面図を示す。
第２実施例では、図４に示すように、ホルダ部１５の傾斜面１５ａの中央部に、異物収納空間用切欠き１９を形成している。中央部に形成することにより、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａとが、異物収納空間用切欠き１９の両側で接触するため、工具ホルダ１０の剛性を高くすることができる。
図５及び図６に示すように、異物収納空間用切欠き１９は、刃先位置ＳＬを中心として、プラスマイナス３０度の範囲、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の外周範囲の形成されている。
第２の実施例は、異物収納空間を形成する異物収納空間用切欠きの形状が相違する点を除けば、第１実施例の構成とほぼ同じであるので、相違する点のみ詳細に説明し、同じ構成部分の説明は割愛する。
図４に第２実施例の工具ホルダ１０の正面図を示す。左側面図は、図２と全く同じなので、省略する。図５に図４のＭＭ断面図を示す。図６に図４のＮＮ断面図を示す。
第２実施例では、図４に示すように、ホルダ部１５の傾斜面１５ａの中央部に、異物収納空間用切欠き１９を形成している。中央部に形成することにより、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａとが、異物収納空間用切欠き１９の両側で接触するため、工具ホルダ１０の剛性を高くすることができる。
図５及び図６に示すように、異物収納空間用切欠き１９は、刃先位置ＳＬを中心として、プラスマイナス３０度の範囲、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の外周範囲の形成されている。
図１４は、工具ホルダ１０を工具ホルダ保持部３１に装着した状態を示す断面図である。
工作機械の工具ホルダ保持部３１に装着される傾斜面１５ａを備えるホルダ部１５の右端には、引き込み部１６が接続している。引き込み部１６は、工作機械の工具ホルダ保持部の引き込み手段（図示せず）により、把持されて右方向に移動されることにより、図１４に示すように、工具ホルダ１０の傾斜面１５ａを工具ホルダ保持部３１の傾斜部３１ａに密着して嵌合させる。この密着嵌合により、工具ホルダ１０は、工具ホルダ保持部３１に対して、位置決めされる。同時に、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａとの接触面圧による摩擦力により、工具ホルダ保持部３１から工具ホルダ１０に、加工回転トルクが伝達される。
図１４に示すように、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａの中央付近に異物収納空間９が形成されている。傾斜面１５ａと傾斜部３１ａとは、異物収納空間９の両側で互いに接触しているため、工具ホルダ１０の剛性を高くすることができる。
工作機械の工具ホルダ保持部３１に装着される傾斜面１５ａを備えるホルダ部１５の右端には、引き込み部１６が接続している。引き込み部１６は、工作機械の工具ホルダ保持部の引き込み手段（図示せず）により、把持されて右方向に移動されることにより、図１４に示すように、工具ホルダ１０の傾斜面１５ａを工具ホルダ保持部３１の傾斜部３１ａに密着して嵌合させる。この密着嵌合により、工具ホルダ１０は、工具ホルダ保持部３１に対して、位置決めされる。同時に、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａとの接触面圧による摩擦力により、工具ホルダ保持部３１から工具ホルダ１０に、加工回転トルクが伝達される。
図１４に示すように、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａの中央付近に異物収納空間９が形成されている。傾斜面１５ａと傾斜部３１ａとは、異物収納空間９の両側で互いに接触しているため、工具ホルダ１０の剛性を高くすることができる。
ホルダ部１５に異物収納空間用切欠き１９を形成した場合に、スローアウェイチップ１３の刃先における剛性が問題となる。剛性に関しては、シミュレーション解析を行った。工具ホルダ１０を工具ホルダ保持部３１に固定した状態で、スローアウェイチップ１３の先端に真横から静的荷重である所定荷重（１００Ｎ）をかけた時の、刃先Ｓの最大変位量を求めた。異物収納空間用切欠き１７を形成しないものでは、最大変位量は、０．３５ｍｍであった。
異物収納空間用切欠き１９を形成したものでは、最大変位量は、０．３５ｍｍであった。最大変位量は、全く変わらなかった。
本実施例では、異物収納空間９を設けたことにより、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａの接触面積が、異物収納空間９を設けなかった場合と比較して、７３．６％に減少している。すなわち、２６．４％減少しているが、剛性としては、全く問題がない。
異物収納空間用切欠き１９を形成したものでは、最大変位量は、０．３５ｍｍであった。最大変位量は、全く変わらなかった。
本実施例では、異物収納空間９を設けたことにより、傾斜面１５ａと傾斜部３１ａの接触面積が、異物収納空間９を設けなかった場合と比較して、７３．６％に減少している。すなわち、２６．４％減少しているが、剛性としては、全く問題がない。
以上、詳細に説明したように、第２実施例の工具ホルダ固定構造によれば、スローアウェイチップ１３が取り付けられた工具１４を保持する工具ホルダ１０を、工作機械の工具ホルダ固定部３１に固定する工具ホルダ固定構造において、工具ホルダ１０と工具ホルダ固定部３１の間に異物保持空間９を形成したこと、異物保持空間９が、スローアウェイチップ１３の刃先位置ＳＬを原点としたときに、刃先位置ＳＬのプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、形成されており、かつ、異物収納空間９を工具ホルダと工具ホルダ固定部が接触する面の中央部に形成したので、異物が工具ホルダ１０の傾斜面１５ａと、工具ホルダ固定部３１の傾斜部３１ａとの間に入り込んだとしても、刃先位置ＳＬのプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、異物が入り込んだときには、異物収納空間９に異物が収納されるため、スローアウェイチップ１３による加工精度に悪影響を与えることが少ない。
また、工具ホルダ１０の傾斜面１５ａと、工具ホルダ固定部３１の傾斜部３１ａとが、接触面の両端（異物収納空間９の両側）で接触状態を維持できるため、工具ホルダ１０の剛性を高く保持することができるので、異物が工具ホルダ１０の傾斜面１５ａと、工具ホルダ固定部３１の傾斜部３１ａとの間に入り込んだとしても、刃先位置ＳＬのプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、異物が入り込んだときには、異物収納空間９に異物が収納されるため、スローアウェイチップ１３による加工精度に悪影響を与えることが少ない。
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
第３の実施例は、工具ホルダ１０の形状、異物収納空間を形成する異物収納空間用切欠きの形状が相違する点が、第１実施例と相違している。ここでは、相違する点のみ詳細に説明し、他の構成部分の説明は割愛する。
図１０に、工具ホルダ１０の正面図を示す。図１１は、図１０のＤ矢視図である。図１２は、図１０のＣ矢視図である。図１０に示す工具ホルダ１０は、大径の孔加工をするためのものであり、門型に形成された工具保持部２１の一方２２の先端にスローアウェイチップ１３が着脱自在に取り付けられている。工具保持部２１の右端には、ホルダ本体２３が一体的に接続している。ホルダ本体２３の右端には、ホルダ部２４が形成されている。図１０において、ホルダ本体２３及びホルダ部２４は、中央断面で示す。ホルダ部２４には、図１２に示すように、ホルダ部２４の外周には、異物収納空間用切欠き２５が形成されている。図１２では、工具保持部２１を省略して記載している。
図１１に示すように、スローアウェイチップ１３の刃先位置をＳＬとする。図１２に示すように、異物収納空間用切欠き２５は、刃先位置ＳＬを中心として、プラスマイナス３０度の外周範囲、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の外周範囲に形成されている。
第３の実施例は、工具ホルダ１０の形状、異物収納空間を形成する異物収納空間用切欠きの形状が相違する点が、第１実施例と相違している。ここでは、相違する点のみ詳細に説明し、他の構成部分の説明は割愛する。
図１０に、工具ホルダ１０の正面図を示す。図１１は、図１０のＤ矢視図である。図１２は、図１０のＣ矢視図である。図１０に示す工具ホルダ１０は、大径の孔加工をするためのものであり、門型に形成された工具保持部２１の一方２２の先端にスローアウェイチップ１３が着脱自在に取り付けられている。工具保持部２１の右端には、ホルダ本体２３が一体的に接続している。ホルダ本体２３の右端には、ホルダ部２４が形成されている。図１０において、ホルダ本体２３及びホルダ部２４は、中央断面で示す。ホルダ部２４には、図１２に示すように、ホルダ部２４の外周には、異物収納空間用切欠き２５が形成されている。図１２では、工具保持部２１を省略して記載している。
図１１に示すように、スローアウェイチップ１３の刃先位置をＳＬとする。図１２に示すように、異物収納空間用切欠き２５は、刃先位置ＳＬを中心として、プラスマイナス３０度の外周範囲、及び刃先位置ＳＬから１５０度以上２１０度以下の外周範囲に形成されている。
第３実施例で示したように、大径加工用のスローアウェイチップ１３の工具ホルダ１０にも適用可能である。
第１、第２、及び第３実施例ではいずれも、工具ホルダ１０側の傾斜面１５ａに異物収納空間用切欠き１７、１９、２５を形成しているが、工具ホルダ保持部３１の傾斜部３１ａ側に切欠きを形成して、異物収納空間を形成しても同様である。ただし、その場合には、工具ホルダ１０のスローアウェイチップ１３の刃先位置ＳＬを、工作機械側の工具ホルダ保持部３１側に対して位置決めしなければならないという問題がある。しかし、ロボットにより、工具ホルダ保持部３１に対する工具ホルダ１０の着脱を行っていれば、ロボットにより位置決めがされるため、問題はない。
第１、第２、及び第３実施例ではいずれも、工具ホルダ１０側の傾斜面１５ａに異物収納空間用切欠き１７、１９、２５を形成しているが、工具ホルダ保持部３１の傾斜部３１ａ側に切欠きを形成して、異物収納空間を形成しても同様である。ただし、その場合には、工具ホルダ１０のスローアウェイチップ１３の刃先位置ＳＬを、工作機械側の工具ホルダ保持部３１側に対して位置決めしなければならないという問題がある。しかし、ロボットにより、工具ホルダ保持部３１に対する工具ホルダ１０の着脱を行っていれば、ロボットにより位置決めがされるため、問題はない。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、本実施例では、異物保持空間を、スローアウェイチップの刃先位置を原点としたときに、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に形成しているが、原点のプラスマイナス２０度、原点から１６０度以上２００度以下というように、範囲を狭くして適用しても良い。その場合には、異物の挟み込みによる悪影響の可能性は高くなるが、剛性は強くすることができる。
本実施例では、スローアウェイチップを装着する工具ホルダについて説明したが、ロー付けで刃先が固定されている工具、及びエンドミル等の工具に対しても適用することは可能である。
例えば、本実施例では、異物保持空間を、スローアウェイチップの刃先位置を原点としたときに、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に形成しているが、原点のプラスマイナス２０度、原点から１６０度以上２００度以下というように、範囲を狭くして適用しても良い。その場合には、異物の挟み込みによる悪影響の可能性は高くなるが、剛性は強くすることができる。
本実施例では、スローアウェイチップを装着する工具ホルダについて説明したが、ロー付けで刃先が固定されている工具、及びエンドミル等の工具に対しても適用することは可能である。
９ 異物収納空間
１０ 工具ホルダ
１３ スローアウェイチップ
１５ ホルダ部
１５ａ 傾斜面
１７，１９ 異物収納空間用切欠き
３１ 工具ホルダ固定部
３１ａ 傾斜部
Ｓ 刃先
ＳＬ 刃先位置
１０ 工具ホルダ
１３ スローアウェイチップ
１５ ホルダ部
１５ａ 傾斜面
１７，１９ 異物収納空間用切欠き
３１ 工具ホルダ固定部
３１ａ 傾斜部
Ｓ 刃先
ＳＬ 刃先位置
Claims (2)
- 刃先が取り付けられた工具を保持する工具ホルダを、工作機械の工具ホルダ固定部に固定する工具ホルダ固定構造において、
前記工具ホルダと前記工具ホルダ固定部の間に異物保持空間を形成したこと、
前記異物保持空間が、前記スローアウェイチップの刃先位置を原点としたときに、原点のプラスマイナス３０度の外周範囲内、及び原点から１５０度以上２１０度以下の外周範囲内に、形成されていることを特徴とする工具ホルダ固定構造。 - 請求項１に記載する工具ホルダ固定構造において、
前記異物保持空間を、前記工具ホルダと前記工具ホルダ固定部が接触する面の中央部に形成したことを特徴とする工具ホルダ固定構造。
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