JP2009285801A - 櫛刃型旋盤用工具ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、櫛刃型旋盤の工具ホルダにワークの切り屑が堆積するのを防止する。
【解決手段】櫛刃型旋盤２の刃物台９に、工具ホルダ２０を装着する。工具ホルダ２０は、バイト１１が嵌入される複数の挿入孔２７を設けたホルダ部２１と、ホルダ部２１の底面２８に連設された脚部２２とから構成される。ホルダ部２１には、底面２８から各挿入孔２７に貫通する螺子孔２９が形成されている。この螺子孔２９に底面２８から固定螺子３０を螺合させて、バイト１１を工具ホルダ２０に固定する。ホルダ部２１は、切り屑が滑落しやすいように、上面２６が平滑である。
【選択図】図２

Description

本発明は、櫛刃型旋盤の刃物台に装着する工具ホルダに関し、更に詳細には、加工物の切り屑が堆積するのを防止する工具ホルダに関するものである。

機械加工のための工作機として、旋盤が広く用いられている。旋盤は、金属加工物（以下、ワークと称す）を保持して回転させる主軸台と、切削工具であるバイトを取り付けた刃物台とからなり、刃物台を主軸台に対して水平面上で二次元方向に移動しながら、回転するワークにバイトを接触させて、外削り、突切り、正面削りなどの切削加工を行う。また、バイト交換の手間を省いて作業効率を向上させるために、種類の異なる複数のバイトを刃物台に取り付けた櫛刃型旋盤が知られている。

櫛刃型旋盤では、刃物台に工具ホルダが装着され、この工具ホルダに複数のバイトが取り付けられる。例えば、特許文献１には、バイトを嵌入する係合孔を同一水平面上で平行に複数個設けたツールブロック（工具ホルダ）が示されている。各係合孔に嵌入されたバイトは、工具ホルダの上面から締付ボルトによって締め付けられて、ツールブロックに固定される。

ところで、工具ホルダにバイトを取り付けて、ワークに加工を施していくと、螺旋状をした切り屑が工具ホルダの上面に堆積する。この堆積した切り屑を放置しておくと、切り屑がバイトやワークに絡みつき、加工精度を低下させたり、ワークに傷を付けたり、あるいはバイトを破損させたり等の問題が生じる。そこで、工具ホルダの周囲に切り屑を堆積させないように、上記の特許文献１では、ツールブロックのワークとの対向面に噴出孔を設け、潤滑油や圧縮空気などの流体をバイトに向けて噴出して、切り屑を吹き飛ばすようにしている。また、例えば特許文献２では、工具ホルダの周囲を覆うカバーが提案されている。このカバーは、工具ホルダの両側面及び背面を覆う平面コの字状のホルダカバーと、工具ホルダの前面を上下から挟むようにして囲う上部及び下部プレートと、ホルダカバーの上に着脱可能に取り付けられた上部カバーとで構成されている。そして、上部カバーのワーク側の端縁を下方に傾斜させ、上部プレートに接触させている。これにより、工具ホルダの上面及び周囲に切り屑が堆積するのを防止している。
特開平１０−７１５１０号公報 特開２００４−１４２０５０号公報

しかしながら、回転するワークから削り出される切り屑は、長く伸びて螺旋状に折れ曲がることが多く、絡みつきやすい。特に特許文献１では、工具ホルダの上面から締付ボルトのヘッドが突出しているため、ここに切り屑が絡みついて堆積のきっかけになるという問題がある。また、切り屑を工具ホルダから吹き飛ばすために、大量の潤滑油を噴出しなければならず、コストの上昇や環境の悪化を招いていた。一方、特許文献２では、工具ホルダ自体に切り屑が堆積することはないが、工具ホルダとカバーの間の隙間や、上部プレートと下部プレートの間等に切り屑が挟まって、切り屑が堆積するきっかけになる。また、工具ホルダとは別個にカバーが必要であるため、コストが掛かるという問題がある。締付ボルトのヘッドや上下部プレート間の隙間等に絡みついた切り屑は、更に別の切り屑と絡みついて、切り屑の塊となる。この切り屑の塊の一部が加工中にワークやバイトに落下して、ワークの傷やバイトの破損を引き起こす。従って、切り屑が堆積するきっかけを無くさない限りは、ワークの傷やバイトの破損を防止することはできない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、特別な部品を用いることなく、簡単な構成で、切り屑の堆積を防止し、ワークの傷やバイトの破損等を防ぐことができる櫛刃型旋盤用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、本発明は、切削工具が挿脱自在に嵌入される複数の挿入孔を有し、櫛刃型旋盤の刃物台に装着される櫛刃型旋盤用工具ホルダであって、平滑な上面と、底面に設けられ、切削工具を挿入孔に固定する切削工具固定手段とを備えたことを特徴とする。

前記切削工具固定手段は、底面から挿入孔まで貫通する螺子孔と、この螺子孔に螺合し、切削工具を挿入孔に固定する固定螺子であることが好ましい。

また、前記底面の下側に隙間を形成する脚部を工具ホルダの底面に設けることが好ましい。この脚部は、底面の両側に連設されることが好ましい。

また、前記脚部に、刃物台に対して位置を決める位置決め手段を設けることが好ましい。

また、工具ホルダの上面を下方に傾斜させることが好ましい。

更に、工具ホルダの上面の少なくとも一端の角を滑らかにすることが好ましい。

本発明によれば、工具ホルダの上面を平滑とし、切削工具固定手段を工具ホルダの底面に設けたので、工具ホルダの上面にワークの切り屑が絡みつくことがない。これにより、切り屑が工具ホルダの上面に堆積することがなくなり、ワークの傷やバイトの破損を防止することができる。更に、カバー等の特別な部品を必要としないので、構成が簡単となり、コストが掛からない。また、工具ホルダの上面を下方に傾斜させた構成では、工具ホルダの上面から切り屑が滑り落ちるので、切り屑の堆積をより効果的に防止することができる。更に、工具ホルダの上面の角を滑らかにした構成では、工具ホルダの角に切り屑が引っ掛かることがないので、切り屑の堆積を一層効果的に防止することができる。

図１に示すように、櫛刃型旋盤（以下、旋盤と称す）２は、台座の上面で対向するように設けられた主軸６と、往復台５とを備えている。主軸６は、主軸台（図なし）から往復台５に向けて突出しており、この主軸台の内部には、主軸６を回転させるためのモータ等の駆動源や減速機等（いずれも図示せず）が収納されている。主軸６の先端にはチャック７が取り付けられており、このチャック７は、被切削物であるワークＷの外周面を締め付けて把持し、主軸６の回転をワークＷに伝達する。これにより、ワークＷは高速で回転する。

往復台５は、モータ（図示せず）の駆動力で、主軸６の軸方向に対して平行なX軸方向と、主軸６の軸方向に直交するＹ軸方向とに移動する。往復台５上には、刃物台９が固定されている。この刃物台９の上面には、固定台１０を介して、複数のバイト１１を保持する工具ホルダ２０が取り付けられている。なお、刃物台９には、長手方向に延びた複数の溝１４が形成されており、工具ホルダ２０を使用しない場合には、溝１４に各バイト１１が固定される。

図２に示すように、バイト１１は、例えば角柱状のシャンク部１２と、シャンク部１２の先端に設けられた刃先部１３とからなり、この刃先部１３の形状の違いによって、平バイト、面取りバイト、雌螺子バイト等、複数の種類に分かれている。これら複数種類のバイト１１の中から、切削加工の内容に応じたものを適宜選択して、工具ホルダ２０に取り付ける。

工具ホルダ２０は、バイト１１を保持するホルダ部２１と、ホルダ部２１の下方に設けられた脚部２２とからなる。ホルダ部２１は、ワークＷと対向する前面２４の中央が凹部２５となった平面コの字形をしており、その上面２６は、切削中に飛んできたワークＷの切り屑が滑り落ちやすいように、平滑な面に仕上げられている。ここで、平滑な面とは、表面に凹凸のない面のことを言い、後述する切削工具固定手段等の部材が表面から突出していないことを意味する。凹部２５は、奥壁面２５ａと、左壁面２５ｂと、右壁面２５ｃとからなり、各壁面２５ａ〜２５ｃには、バイト１１のシャンク部１２が嵌入される複数の挿入孔２７が形成されている。

脚部２２は、ホルダ部２１の幅方向の両端付近にそれぞれ設けられており、刃物台９の上面に取り付けられ、ホルダ部２１を所定の高さに支持する。これにより、ホルダ部２１と刃物台９の間に隙間Ｓが形成される。また、脚部２２は、ワークＷ側の前縁に、下方に突出した突出部２３を有しており、この突出部２３が刃物台９の側面に当接し、刃物台９に対して工具ホルダ２０を位置決めする。なお、脚部２２は、ホルダ部２１と一体であってもよいし、別体であってもよい。また、突出部２３を刃物台９の溝１４に嵌合させることによって、工具ホルダ２０を位置決めしてもよい。

図３及び図４に示すように、奥壁面２５ａには、４つの挿入孔２７ａ〜２７ｄが等間隔で形成されており、左壁面２５ｂ及び右壁面２５ｃには、それぞれ１つの挿入孔２７ｅ、２７ｆが互いに対向するように形成されている。挿入孔２７ａ〜２７ｆは、例えば矩形状で、各バイト１１の刃先が同一の高さで一列に並ぶように、水平方向に平行に設けられている。なお、バイトの形状が異なる場合には、挿入孔２７ａ〜２７ｆにダミー部材等を挿入して、刃先の高さを微調整する。更に、挿入孔２７ａ〜２７ｆは、矩形状には限られず、使用するバイトのシャンク部の形状に応じた形をしている。

ホルダ部２１には、底面２８から各挿入孔２７に貫通する螺子孔２９が形成されている。螺子孔２９は、各挿入孔２７に例えば２つずつ設けられており、ここに固定螺子３０が螺合される。固定螺子３０は、ホルダ部２１の底面２８から螺子孔２９にねじ込まれ、その先端でバイト１１のシャンク部１２を押圧する。これにより、シャンク部１２が挿入孔２７の上壁面に押し付けられ、バイト１１が工具ホルダ２０に固定される。バイト１１を交換する際には、底面２８側から固定螺子３０を緩めて、バイト１１を挿入孔２７から抜き出す。そして、空になった挿入孔２７に所望のバイト１１を挿入し、固定螺子３０を再び底面２８側からねじ込んで、バイト１１を固定する。

このように、固定螺子３０をホルダ部２１の底面２８から挿入するので、固定螺子３０の頭部がホルダ部２１の上面２６から突出することがない。これにより、上面２６を平滑に保つことができるので、ワークＷの切り屑が上面２６に絡みつくのを防ぎ、ひいては、切り屑が上面２６に堆積するのを防止することができる。また、上述したように、ホルダ部２１の下側には、脚部２２によって隙間Ｓが形成されているので、固定螺子３０の挿入やねじ込みが妨げられることがない。なお、本実施形態では、螺子孔２９を各挿入孔２７に２つずつ設けているが、螺子孔２９の数は特に限定されない。

次に、上記構成による作用を説明する。例えば、ワークＷを所定の寸法の円柱状に切削する場合には、まず、主軸６の先端にワークＷを取り付け、チャック７でワークＷを締付固定する。次に、刃物台９に工具ホルダ２０を装着し、ホルダ部２１の挿入孔２７ａ、２７ｂに、平バイト１１ａと面取りバイト１１ｂをそれぞれ嵌入する。そして、ホルダ部２１の底面２８から固定螺子３０を螺子孔２９に挿入してねじ込み、平バイト１１ａと面取りバイト１１ｂを工具ホルダ２０に固定する。この際、ホルダ部２１の下側には、脚部２２によって隙間Ｓが形成されているので、固定螺子３０の挿入やねじ込みは容易である。また、固定螺子３０は、底面２８からねじ込まれるので、ホルダ部２１の上面２６は平滑に保たれる。

各挿入孔２７は、水平面上で平行に設けられているから、平バイト１１ａと面取りバイト１１ｂの歯先は互いに同一の高さで保持される。この状態で、往復台５をＹ軸に沿って移動させ、ワークＷに対する平バイト１１ａの刃先の位置を調整する。そして、主軸６の駆動源によりワークＷを回転させながら、往復台５をＸ軸に沿ってワークＷに向けて送り出していくと、平バイト１１ａがワークＷに接触して、ワークＷの外周面を削る。ワークＷから削り出された切り屑は、平バイト１１ａの刃先によって上方に押され、螺旋状に折れ曲がりながらホルダ部２１の上面２６に向かって飛散する。しかしながら、上面２６は、平滑に仕上げられており、また、固定螺子３０の突出もないので、飛んできた切り屑が絡みついて堆積のきっかけとなることはない。

ワークＷの外径を切削した後、往復台５を送り出し方向と逆の方向にＸ軸に沿って移動させて、刃物台９をワークＷから遠離させる。次に、往復台５をＹ軸に沿って移動させ、面取りバイト１１ｂの刃先をワークＷの端面に位置合せした後、往復台５を再びＸ軸に沿ってワークＷに向けて送り出す。これにより、面取りバイト１１ｂがワークＷに接触して、ワークＷの端面を削る。ワークＷから切り出された切り屑は、外径の切削時と同様に、螺旋状に折れ曲がってホルダ部２１の上面２６に向かって飛散するが、上面２６は平滑であるので、飛んできた切り屑が絡みつくことはない。こうしてワークＷの端面を切削した後、往復台５をＸ軸に沿って移動させて、刃物台９をワークＷから遠離させる。そして、主軸６の駆動源を停止させてからチャック７を緩めて、ワークＷを取り外す。なお、本実施形態では、説明の便宜上、挿入孔２７ａ及び２７ｂのみにバイトを取り付けたが、実際には、全ての挿入孔２７にバイトが取り付けられる。

なお、上記実施形態では、ホルダ部２１の上面２６は水平であるが、ホルダ部の上面を傾斜させてもよい。例えば、図５に示すように、工具ホルダ４０は、Ｘ軸に沿って一定の角度で傾斜した上面４１を備えている。この上面４１は、上記実施形態の上面２６と同様に平滑な面であるが、バイトの刃先に向かって下方に傾斜している。この構成によれば、ワークＷの切り屑が上面４１に乗り上げた場合であっても、上面４１の傾斜によって切り屑が滑り落ちるので、切り屑の堆積をより効果的に防止することができる。なお、上面４１の傾斜は、実験によって適宜な角度に設定される。また、上面４１の傾斜の向きは、バイトの刃先側の他に、例えば、切り屑用のゴミ箱がある方向など、適宜に決定することができる。更に、上面４１のうち、幅方向（図面に直交する方向）の両端部分と中央部分で傾斜角度を変えてもよし、あるいは、中央部分を傾斜した平滑な面にし、両端部分を曲面にしてもよい。

また、切り屑の堆積を更に効果的に防止できるように、工具ホルダ４０の上面４１の角のうち、切り屑を落としたい方向の角を滑らかにしてもよい。例えば、図６に示すように、工具ホルダ４５は、上面４１のＸ軸方向の角が滑らかな曲面になっている。これにより、切り屑が滑り落ちるＸ軸方向において、切り屑が絡みつきやすい部位を無くすことができ、切り屑の堆積が一層効果的に防止される。また、曲面にする替わりに、上面４１の角を面取りして、下方に傾斜した平面にしてもよい。あるいは、上面４１の角を傾斜した平面と曲面の組み合わせにしてもよい。なお、第１の実施形態のように上面が水平な工具ホルダであっても、上面の角を滑らかにすることで、切り屑の堆積をより効果的に防止することができる。また、工具ホルダの上面の角のうち、Ｘ軸方向の一端の角だけを滑らかにしてもよいし、全ての角を滑らかにしてもよい。

なお、上記各実施形態では、ホルダ部を平面コの字状に形成しているが、ホルダ部は矩形状あるいはその他の形状であってもよい。また、挿入孔２７の数は特に限定されるものではなく、作業効率等を考慮して適宜決定すればよい。更に、上記実施形態では、螺子孔と固定螺子とを用いて挿入孔２７にバイト１１を固定したが、工具ホルダの底面から挿入孔２７に圧縮空気や油を送り込んでバイトを固定してもよい。

上記各実施形態では、主軸が１つである単軸系の櫛刃型旋盤を用いたが、本発明は、主軸を複数備えた多軸系の櫛刃型旋盤にも適用することができる。また、本発明は、櫛刃型旋盤とフライス盤のプロセスを有する複合機の櫛刃型旋盤にも適用することができる。

本発明を適用した櫛刃型旋盤の斜視図である。 本発明の工具ホルダの斜視図である。 工具ホルダの正面図である。 工具ホルダの側面図である。 上面を傾斜させた工具ホルダの側面図である。 上面の角を曲面にした工具ホルダの側面図である。

符号の説明

２ 櫛刃型旋盤
５ 往復台
９ 刃物台
１１ バイト
２０ 工具ホルダ
２２ 脚部
２６ 上面
２７ 挿入孔
２８ 底面
２９ 螺子孔
３０ 固定螺子
Ｓ 隙間

Claims (7)

1. 切削工具が挿脱自在に嵌入される複数の挿入孔を有し、櫛刃型旋盤の刃物台に装着される櫛刃型旋盤用工具ホルダであって、
   平滑な上面と、
   底面に設けられ、前記切削工具を前記挿入孔に固定する切削工具固定手段とを備えたことを特徴とする櫛刃型旋盤用工具ホルダ。
2. 前記切削工具固定手段は、前記底面から前記挿入孔まで貫通する螺子孔と、前記螺子孔に螺合し、前記切削工具を前記挿入孔に固定する固定螺子であることを特徴とする請求項１記載の櫛刃型旋盤用工具ホルダ。
3. 前記底面に設けられ、前記底面の下側に隙間を形成する脚部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の櫛刃型旋盤用工具ホルダ。
4. 前記脚部は、前記底面の両側に連設されていることを特徴とする請求項３記載の櫛刃型旋盤用工具ホルダ。
5. 前記脚部は、前記刃物台に対して位置を決める位置決め手段を備えたことを特徴とする請求項３又は４記載の櫛刃型旋盤用工具ホルダ。
6. 前記上面は、下方に傾斜していることを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の櫛刃型旋盤用工具ホルダ。
7. 前記上面の少なくとも一端の角を滑らかにしたことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の櫛刃型旋盤用工具ホルダ。

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