JP2013103281A - 工具ホルダの芯振れ調整装置及び工具ホルダの芯振れ調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工具ホルダに追加加工を施すことなく使用でき、製作が簡易で、安価に製作でき、簡単に取付作業や芯振れ調整作業が出来る、工具ホルダの芯振れ調整装置及び芯振れ調整方法を提供する。
【解決手段】工具ホルダ１１の軸部１６に着脱可能に取付けた芯振れ調整部材１７は、工具ホルダ１１の軸部１６の外周面に被嵌可能な中空部１８を備えたリング状に形成された環状体１９と、この環状体１９を工具ホルダ１１の軸部１６に固定するための固定ネジ部材２０とを備え、環状体１９の周方向側面の少なくとも一か所以上には、工具ホルダ１１のフランジ側面１１ａと当接可能な芯振れ調整ネジ２１を配設すると共に、記環状体１９の外周縁部の周方向に、少なくとも一か所以上のバランス用の凹部を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、工具ホルダの芯振れ調整装置及び工具ホルダの芯振れ調整方法に係わり、更に詳しくは既存の工具ホルダに追加加工を施すことなく使用でき、製作上において簡易で、安価に製作できると共に、簡単に取付作業や芯振れ調整作業を行うことを可能とした工具ホルダの芯振れ調整装置及び工具ホルダの芯振れ調整方法に関するものである。

従来、工作機械を使用して切削加工等の加工作業を行う場合、例えば、図９に示すように工具ホルダ１の先端側の工具保持部２にドリルやリーマ等の切削工具３を着脱可能に装着すると共に、工具ホルダ１のシャンク部４を工作機械の主軸５（回転部）に装着し、この工作機械の主軸５を回転駆動及び被加工物Ｗ側に送り移動させながら（回転駆動、直線運動させながら）被加工物Ｗに対して穴あけ加工や、切削加工を行っている。

しかしながら前記切削工具３の刃先３ａの芯振れが大きいと、穴あけ後の穴の面粗度（穴あけ後の加工面の仕上がり面の粗さ）、及び径寸法や真円度等の精度に問題が発生し、後に於ける製品の品質精度等や，組み立て精度に悪影響をあた得ると言う問題があった。

また、刃先３ａの芯振れが大きいと、切削工具３における刃物寿命が低下するため、加工作業開始時における切削工具３の刃先３ａの芯振れは高精度に調整する必要がある。

通常、工具ホルダ１の先端側の工具保持部２に装着した切削工具３は、切削加工等の前に主軸５上、またはツールプリセッタと呼称されている芯振れ調整測定器（本願出願人が製造した周知の芯振れ調整測定器）でテストインジケータを切削工具３の刃先３ａの外形部に押し当て芯振れや、刃径等を測定し、測定精度が良い場合のみ切削加工等に取りかかり、測定精度が悪い場合には、工具ホルダ１の工具保持部２に装着した切削工具３を精度良くなるまで脱着作業を繰り返し行っている。

例えば、工具ホルダ１の構造及び大きさや長さにもよるが、一般に測定位置４Ｄ先端（工具保持部より工具径の４倍の位置）で３〜５μｍを目標として調整作業を行っている。

従来は、ネジや溝等を施した工具ホルダ１の軸部６に工具の刃先３ａの芯振れを調整する機構を備えた調整部材７を取付けて、切削工具３の刃先３ａの芯振れを調整している（例えば、参考特許文献１、参考特許文献２参照）。

しかしながら、このような従来の調整機構では、工具ホルダ１の軸部６にネジや溝等を新規に製作して設けたり、または追加加工する必要があった。

即ち、前記参考特許文献１の工具保持具の発明の場合には、構造的に工具ホルダのフランジ端面と側面とのＶ溝の押圧形式になっているため、本体側にＶ溝の追加加工を行わないと機能を発揮させることができず、従って、既存の工具ホルダには適用することは困難である。

また、前記参考特許文献２の工具ホルダの発明の場合には、偏芯カム及びリング固定用のサイドロック方式で、既存の工具ホルダに適用することも可能であると考えられるが、前記偏芯カムの製作上の難しさや、コスト高になる問題がある。更にリング固定用のサイドロック方式で既存の工具ホルダに使用する場合、強力に固定するために工具ホルダの軸部に圧痕等の傷を生じて繰り返し使用する場合には、リングが動かし難くなると言う問題がある。

また、ロックネジの先端部に緩み止め防止用の緩衝材を設け、更にロックネジ先端の当たる工具ホルダの軸部に溝を設けて使用する場合もあるが、これは既存の工具ホルダに追加加工を施す必要があり、また、ナット（止め部材）による固定方式の場合、既存の工具ホルダに使用することは難しい等の問題がある。

特許第４５９８９２７号公報 特許第４０９２２２１号公報

この発明はかかる従来の課題に着目し、既存の工具ホルダに追加加工を施すことなく使用でき、製作上において簡易で、安価に製作できると共に、簡単に取付作業や芯振れ調整作業を行うことを可能とした工具ホルダの芯振れ調整装置及び工具ホルダの芯振れ調整方法を提供することを目的とするものである。

この発明は上記目的を達成するため、この発明の工具ホルダの芯振れ調整装置は、工作機械の主軸部に、切削工具を工具保持部に装着した工具ホルダのシャンク部を着脱可能に装着し、前記工具ホルダの軸部に芯振れ調整部材を着脱可能に取付て切削加工時における切削工具の刃先の芯振れを調整する工具ホルダの芯振れ調整装置であって、前記芯振れ調整部材は、前記工具ホルダの軸部外周面に被嵌可能な中空部を備えた環状体と、この環状体を工具ホルダの軸部に固定するための固定ネジ部材とを備え、前記環状体の周方向側面の少なくとも一か所以上に工具ホルダのフランジ側面と当接可能な芯振れ調整ネジを配設すると共に、前記環状体の外周縁部の周方向に、少なくとも一か所以上のバランス用の凹部を設けたことを要旨とするものである。

ここで、前記環状体の一部に、中空部に連通する割溝を設け、前記固定ネジ部材を介して割溝を設けた環状体の分割面を工具ホルダの軸部に締め付け可能に構成し、また前記環状体を周方向において複数に分割して構成し、前記固定ネジ部材を介して分割された環状体を工具ホルダの軸部に締め付け可能に構成することも可能である。

また、前記工具ホルダの軸部に被嵌した環状体の側面と、工具ホルダのフランジ側面との間に隙間や弾性部材を介在させることも可能である。

また、この発明の工具ホルダの芯振れ調整方法は、切削工具を工具保持部に装着した工具ホルダのシャンク部を工作機械の主軸部、または芯振れ測定器に装着し、前記工具ホルダの軸部に、工具ホルダの軸部外周面に被嵌可能な中空部を備えた環状体と工具ホルダのフランジ側面に環状体を工具ホルダの軸部に固定するための固定ネジ部材、芯振れ調整ネジ及びバランス用の凹部とを備えた芯振れ調整部材を前記工具ホルダのフランジ側端面、またはその近傍まで着脱可能に装着し、前記芯振れ測定器のテストインジケータを切削工具刃先の外形部に押し当て、芯振れの最大位置に芯振れ調整部材を回転させて芯振れ調整ネジを合わせた後、固定ネジ部材により締め付け固定し、前記芯振れ調整ネジを工具ホルダのフランジ部端面に締め付け加圧させることにより、工具ホルダの軸部を芯振れ調整ネジの反対側に撓ませて切削工具刃先の芯ズレを工具ホルダ中心近傍に調整し、切削工具刃先の振れをゼロになるように調整することを要旨とするものである。

ここで、前記工具ホルダの軸部に被嵌した環状体の側面と、工具ホルダのフランジ側面との間に弾性部材を介在させるものである。

この発明は、上記のように工具ホルダの芯振れ調整装置は、工作機械の主軸部に、切削工具を工具保持部に装着した工具ホルダのシャンク部を着脱可能に装着し、前記工具ホルダの軸部に芯振れ調整部材を着脱可能に取付て切削加工時における切削工具の刃先の芯振れを調整する工具ホルダの芯振れ調整装置であって、前記芯振れ調整部材は、前記工具ホルダの軸部外周面に被嵌可能な中空部を備えた環状体と、この環状体を工具ホルダの軸部に固定するための固定ネジ部材とを備え、前記環状体の周方向側面の少なくとも一か所以上に工具ホルダのフランジ側面と当接可能な芯振れ調整ネジを配設すると共に、前記環状体の外周縁部の周方向に、少なくとも一か所以上のバランス用の凹部を設け、また工具ホルダの芯振れ調整方法は、切削工具を工具保持部に装着した工具ホルダのシャンク部を工作機械の主軸部、または芯振れ測定器に装着し、前記工具ホルダの軸部に、工具ホルダの軸部外周面に被嵌可能な中空部を備えた環状体と工具ホルダのフランジ側面に環状体を工具ホルダの軸部に固定するための固定ネジ部材、芯振れ調整ネジ及びバランス用の凹部とを備えた芯振れ調整部材を前記工具ホルダのフランジ側端面、またはその近傍まで着脱可能に装着し、前記芯振れ測定器のテストインジケータを切削工具刃先の外形部に押し当て、芯振れの最大位置に芯振れ調整部材を回転させて芯振れ調整ネジを合わせた後、固定ネジ部材により締め付け固定し、前記芯振れ調整ネジを工具ホルダのフランジ部端面に締め付け加圧させることにより、工具ホルダの軸部を芯振れ調整ネジの反対側に撓ませて切削工具刃先の芯ズレを工具ホルダ中心近傍に調整し、切削工具刃先の振れをゼロになるように調整するようにしたので、以下のような優れた効果を奏するものである。
（ａ）．既存の工具ホルダに追加加工を施すことなく使用でき、製作上においては、簡易で、安価に製作できる。
（ｂ）．簡単に取付作業や芯振れ調整作業を容易に行うことが出来、作業性及び生産性を 向上させることが出来る。

この発明の第１実施形態を示す芯振れ調整装置を取付けた工具ホルダの断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 他の実施形態を示す図２と同様なＡ−Ａ矢視断面図である。 図１のＸ部における他の実施形態の一部拡大断面図である。 図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。 この発明の第２実施形態を示す芯振れ調整装置を取付けた工具ホルダの断面図である。 図６のＣ−Ｃ矢視断面図である。 他の実施形態を示す図７と同様なＣ−Ｃ矢視断面図である。 従来の工具ホルダの参考説明図である。

以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
図１は、この発明の第１実施形態を示す芯振れ調整装置を取付けた工具ホルダの断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図を示し、この発明の工具ホルダは、工作機械の主軸部１５の装着穴１５ａに、切削工具１３を工具保持部１２（締付けナット１２ａによるコレット方式）に装着した工具ホルダ１１のシャンク部１４を着脱可能に装着し、前記工具ホルダ１１の軸部１６には芯振れ調整部材１７を着脱可能に取付て切削加工時における切削工具１３の刃先１３ａの芯振れを調整するように構成されている。

前記工具ホルダ１１の軸部１６に着脱可能に取付けた芯振れ調整部材１７は、図２に示すように、前記工具ホルダ１１の軸部１６の外周面に被嵌可能な中空部１８を備えたリング状に形成された環状体１９と、この環状体１９を工具ホルダ１１の軸部１６に固定するための固定ネジ部材２０とを備え、また前記環状体１９の周方向側面の少なくとも一か所以上には、工具ホルダ１１のフランジ側面１１ａと当接可能な芯振れ調整ネジ２１を配設すると共に、前記環状体１９の外周縁部の周方向に、少なくとも一か所以上のバランス用の凹部２２が設けてある。

なお、この第１実施形態では図２に示すように、環状体１９の周方向側面の一か所に芯振れ調整ネジ２１を配設し、環状体１９の外周縁部の周方向の二箇所にバランス用の凹部２２を設けてあるが、図３に示すように、環状体１９の周方向側面の三箇所に芯振れ調整ネジ２１を所定の間隔で配設し、環状体１９の外周縁部の周方向の二箇所にバランス用の凹部２２を設けて構成することも可能である。また、凹部２２の代わりに切欠きや長溝を
設けてもよい。

また、この実施形態では、環状体１９をリング状に形成してあるが、この形態には限定されず、工具ホルダ１１の軸部１６の外周面に被嵌可能な中空部１８を備えたものであれば三角形や多角形及び楕円形等、作業性や取付性等を考慮して任意の形状に設定することが出来るものである。

また、前記環状体１９の周方向の一部には、中空部１８に連通する所定幅の割溝２３が設けてあり、この割溝２３を設けた部分の環状体１９の相対向する分割部分には、前記固定ネジ部材２０を配設して、この固定ネジ部材２０により前記環状体１９の分割面１９ａを弾性変形させながら締め付け固定するので工具ホルダ１１の軸部１６に強固に締め付け固定することが出来るものである。

なお、前記環状体１９は周方向において複数に分割して構成することも可能であり、この場合には、環状体１９の分割面１９ａを工具ホルダ１１の軸部１６に対して相互に締め付けるための複数本の固定ネジ部材２０を配設する必要がある。

即ち、この発明の実施形態に於ける芯振れを調整する機構として、図１に示すように、工具ホルダ１１の軸部１６に強固に固定したリング状に形成された環状体１９の内径部を作用点Ｐとし、複数本の芯振れ調整ネジ２１の一部を環状体１９の外側から工具等を使用して回転操作することにより工具ホルダ１１のフランジ側面１１ａに締め付けて加圧させることにより軸部１６を一定の修正方向に撓ませて切削工具１３の刃先１３ａの微妙な振れの修正を行うもので、これにより、既存の工具ホルダ１１に追加加工を施すことなく使用することが出来るものである。

なお、工具ホルダ１１のフランジ部端面と芯振れ調整部材１７の環状体１９の端面との間に所定幅（数ミリ程度）の隙間Ｈを設けることで、密着時よりも作用点Ｐがフランジ部端面から離れモーメントが働き易くなるため、工具ホルダ１１の軸部１６を小さい力で大きく撓ますことが出来、微妙な振れの調整も容易に行うことが出来る。なお、隙間Ｈを設けることなく工具ホルダ１１のフランジ部端面と芯振れ調整部材１７の環状体１９の端面とを密着させて行なっても調整可能である。

また、図４は図１のＸ部における他の実施形態の一部拡大断面図、図５は図４のＢ−Ｂ矢視断面図を示し、この実施形態は、上記の第１実施形態の芯振れ調整部材１７の環状体１９に設けた割溝２３とは異なり、工具ホルダ１１のフランジ部端面側に沿って中空部１８に連通する所定幅の割溝２４を設けることで、工具ホルダ１１のフランジ部端面側に割溝を形成せずに済むため、図４に示すように、前記工具ホルダ１１の軸部１６に被嵌した環状体１９の側面と、工具ホルダ１１のフランジ側面１１ａとの間には、ゴム状弾性体等の弾性部材２５（環状体１９の側面にＯリング及びＯリング溝を設けた場合に限らない）を介在させることができる。

このように、割溝２３を形成しない部分の隙間Ｈに弾性部材２５を設けることで、環状体１９の端面部が弾性変形し難いためＯリングを使用した場合には、弾性部材２５が剥がれ難くなる。また，端面部への切粉等の侵入を防止し、環状体１９の位置決めも容易になる。

これにより、図１のように隙間Ｈを設ける場合において、常に同じ隙間設定で装着出来るようになるため、安定した力で操作することが出来るようになる。

但し、図４の芯振れ調整部材１７において、工具ホルダ１１のフランジ部端面側に割溝２４を形成しない場合に限らず、図１のような芯振れ調整部材１７にも適用することが出来る。

次に、図６はこの発明の第２実施形態を示す芯振れ調整装置を取付けた工具ホルダの断面図、図７は図６のＣ−Ｃ矢視断面図、図８は他の実施形態を示す図７と同様なＣ−Ｃ矢視断面図を示し、この実施形態は既存の工具ホルダ１１Ａ（工具保持部１２Ａがニードルローラ方式）の軸部１６Ａに着脱可能な芯振れ調整部材１７Ａを装着したものである。
なお、第１実施形態と同一構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

この実施形態は、第１実施形態と同様に、工作機械の主軸部１５Ａの装着穴１５ａに、切削工具１３Ａを工具保持部１２Ａに装着した工具ホルダ１１Ａのシャンク部１４Ａを着脱可能に装着し、前記工具ホルダ１１Ａの軸部１６Ａには、上述したように芯振れ調整部材１７Ａを着脱可能に取付て切削加工時における切削工具１３Ａの刃先１３ａ’の芯振れを調整するように構成されている。

この第２実施形態の第１実施形態と異なる点は、工具保持部１２Ａが芯振れ調整部材１７Ａを装着する工具ホルダ１１Ａの軸部１６Ａよりも大径であるために、図１の第１実施形態のような割溝２３を一箇所としたリング状の環状体１９では装着できない。

従って、これを回避させるために、図７及び図８に示すように、割溝２３を周方向の対称位置の二箇所に設けた二分割構造にし、工具ホルダ１１Ａの軸部１６Ａに外周方向から挟み込む形式にして分割部分を二本の固定ネジ部材２０により締め付け固定するようにしたものである。

なお、この第２実施形態では図７に示すように、割溝２３を周方向の対称位置の二箇所に設けて、その対称位置に互いに向き合うように切欠凹部２６をそれぞれ形成して二本の固定ネジ部材２０を設けてバランスを考慮した構成にしてあるが、図８に示すように分割された割溝２３の対称位置に同じ向きに切欠凹部２６をそれぞれ形成して二本の固定ネジ部材２０により締め付け固定するようにしてバランスを考慮した構成にすることも可能である。

これは、二箇所の固定ネジ部材２０を同じ向きから締め付け操作を可能とし、操作性や作業性を重視した構成としたものである。

なお、割溝２３は二箇所に限らず、周方向の複数箇所に設けて複数の環状体１９と、複数本の固定ネジ部材２０で構成することも可能であり、また環状体１９の周方向側面に配設した芯振れ調整ネジ２１Ａも所定の対称位置に複数箇所設けることも可能であり、この実施形態では、分割された二つの環状体１９には、二箇所ずつ芯振れ調整ネジ２１Ａが配設してある。

また、図８に示すように、分割された環状体１９の外周縁部の周方向の二箇所にバランス用の凹部２２Ａを設けて構成することも可能である。

なお、芯振れ調整ネジ２１Ａ及びバランス用の凹部２２Ａの数や配置については、特に限定されず、任意に設定することも可能であり、また分割された環状体１９の形状も、半リング状の形状に限定されず、工具ホルダ１１Ａの軸部１６Ａの外周面に被嵌可能な中空部１８Ａを備えたものであれば三角形や多角形及び楕円形等、作業性や取付性等を考慮して任意に設定することが出来るものである。

また、この第２実施形態の工具保持部１２Ａがニードルローラ方式であっても、工具保持部１２Ａが芯振れ調整部材１７Ａを装着する工具ホルダ１１Ａの軸部１６Ａよりも小径である場合には、図１の第１実施形態のように装着することが出来るものである。

次に、この発明の実施形態における工具ホルダ１１の芯振れ調整方法について説明する。

まず、切削工具１３を工具保持部１２に装着した工具ホルダ１１のシャンク部１４を工作機械の主軸部１５、または芯振れ測定器に装着し、前記工具ホルダ１１の軸部１６に、工具ホルダ１１の軸部外周面に被嵌可能な中空部１８を備えた環状体１９と工具ホルダ１１のフランジ側面１１ａに環状体１９を工具ホルダ１１の軸部１６に固定するための固定ネジ部材２０、芯振れ調整ネジ２１及びバランス用の凹部２２とを備えた芯振れ調整部材１７を前記工具ホルダ１１のフランジ側端面、またはその近傍まで隙間Ｈを設けて着脱可能に装着する。

次いで公知の芯振れ測定器のテストインジケータを切削工具１３の刃先１３ａの外形部に押し当て、芯振れの最大位置に芯振れ調整部材１７を回転させて複数本から成る芯振れ調整ネジ２１を調整しながら合わせた後、複数本から成る固定ネジ部材２０により締め付け固定する。

そして、前記芯振れ調整ネジ２１の一部、即ち、軸部１６を撓ませる方向と反対側に位置する芯振れ調整ネジ２１を工具ホルダ１１のフランジ側端面に締め付け加圧させることにより、工具ホルダ１１の軸部１６を芯振れ調整ネジ２１の反対側に撓ませて切削工具１３の刃先１３ａの芯ズレを工具ホルダ１１の中心近傍となるように調整し、切削工具１３の刃先１３ａの振れをゼロになるように調整し、調整作業を終了する。

このような工具ホルダ１１の芯振れ調整作業は、各加工作業開始前に行うものであり、この実施形態では、既存の工具ホルダに追加加工を施したり、追加部品を装着することなく容易に行うことが出来、また芯振れ調整部材１７を製作する上においては、簡易で、安価に製作できる。また簡単に取付作業や芯振れ調整作業を容易に行うことが出来、作業性及び生産性を向上させることが出来る。

１ 工具ホルダ
２ 工具保持部
３ 切削工具
３ａ 刃先
４ シャンク部
５ 主軸（回転部）
Ｗ 被加工物
６ 軸部
７ 芯振れを調整する機構を設けた部材
１１ 工具ホルダ
１１ａ フランジ側面
１２ 工具保持部
１３ 切削工具
１３ａ 刃先
１４ シャンク部
１５ 工作機械の主軸部
１５ａ 装着穴
１６ 軸部
１７ 芯振れ調整部材
１８ 中空部
１９ 環状体
１９ａ 分割面
２０ 固定ネジ部材
２１ 芯振れ調整ネジ
２２ バランス用の凹部
２３ 割溝
２４ 割溝
２５ 弾性部材
２６ 切欠凹部
Ｈ 隙間
Ｐ 作用点

Claims (6)

1. 工作機械の主軸部に、切削工具を工具保持部に装着した工具ホルダのシャンク部を着脱可能に装着し、前記工具ホルダの軸部に芯振れ調整部材を着脱可能に取付て切削加工時における切削工具の刃先の芯振れを調整する工具ホルダの芯振れ調整装置であって、
   前記芯振れ調整部材は、前記工具ホルダの軸部外周面に被嵌可能な中空部を備えた環状体と、この環状体を工具ホルダの軸部に固定するための固定ネジ部材とを備え、前記環状体の周方向側面の少なくとも一か所以上に工具ホルダのフランジ側面と当接可能な芯振れ調整ネジを配設すると共に、前記環状体の外周縁部の周方向に、少なくとも一か所以上のバランス用の凹部を設けたことを特徴とする工具ホルダの芯振れ調整装置。
2. 前記環状体の一部に、中空部に連通する割溝を設け、前記固定ネジ部材を介して割溝を設けた環状体の分断部分を工具ホルダの軸部に締め付け可能に構成した請求項１に記載の工具ホルダの芯振れ調整装置。
3. 前記環状体を周方向において複数に分割して構成し、前記固定ネジ部材を介して分割された環状体を工具ホルダの軸部に締め付け可能にした請求項１に記載の工具ホルダの芯振れ調整装置。
4. 前記工具ホルダの軸部に被嵌した環状体の側面と、工具ホルダのフランジ側面との間に隙間や弾性部材を介在させた請求項１、２または３に記載の工具ホルダの芯振れ調整装置。
5. 切削工具を工具保持部に装着した工具ホルダのシャンク部を工作機械の主軸部、または芯振れ測定器に装着し、前記工具ホルダの軸部に、工具ホルダの軸部外周面に被嵌可能な中空部を備えた環状体と工具ホルダのフランジ側面に環状体を工具ホルダの軸部に固定するための固定ネジ部材、芯振れ調整ネジ及びバランス用の凹部とを備えた芯振れ調整部材を前記工具ホルダのフランジ側端面、またはその近傍まで着脱可能に装着し、前記芯振れ測定器のテストインジケータを切削工具刃先の外形部に押し当て、芯振れの最大位置に芯振れ調整部材を回転させて芯振れ調整ネジを合わせた後、固定ネジ部材により締め付け固定し、前記芯振れ調整ネジを工具ホルダのフランジ側端面に締め付け加圧させることにより、工具ホルダの軸部を芯振れ調整ネジの反対側に撓ませて切削工具刃先の芯ズレを工具ホルダ中心近傍に調整し、切削工具刃先の振れをゼロになるように調整することを特徴とする工具ホルダの芯振れ調整方法。
6. 前記工具ホルダの軸部に被嵌した環状体の側面と、工具ホルダのフランジ側面との間に隙間や弾性部材を介在させた請求項５に記載の工具ホルダの芯振れ調整方法。

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