JP2015196210A - 工具抱持具及び工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工具のシャンクの外径が変わっても使用可能で効果的に加工領域へ切削流体を供給可能な工具抱持具を提供すること。
【解決手段】旋盤１００で用いられる工具Ｔを抱持する工具抱持具１０が、スリーブ１２と、スリーブ１２の先端部に嵌合し工具を抱持するコレットチャック１４と、コレットチャック１４を締付け固定する固定用ナット１６とを備え、固定用ナット１６は側部に設けられた切削流体入口である継手２２と、加工領域へ切削流体を噴射する少なくとも１つの切削流体出口であるオリフィス開口部２１と、継手２２からオリフィス開口部２１へ切削流体を導通する切削流体通路１８とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋盤等の工作機械で用いる工具を抱持する工具抱持具と、工具抱持具を備えた工作機械に関する。

従来、工作機械にて切削加工を行う場合、ワークと工具との間、特にワークの加工面と工具の切刃との間の加工領域へ切削油やクーラントのような切削流体が供給される。特に、旋盤にてワークに小径の穴を穿設する場合には、該穴から切り屑を排出するためにも、加工領域へ切削流体が確実に到達するようにすることが重要である。そのため、従来から種々の切削流体供給装置が考案されている。

例えば、特許文献１には、ホルダ本体の内側に取付けられたコレットと、コレットにより工具を締付けるためのナットとからなる把持機構において、クーラントノズルをナットに取付けるようになっている。クーラントノズルの内部はシールリングにより密閉されており、クーラントが、ホルダ本体の中心に形成されたクーラント供給孔からコレット内を通過させてクーラントノズルへ供給される。

特開平７−０５１９８２号公報（第３−４頁、図２）

特許文献１の把持機構では、クーラントノズルと工具の間にシールリングを配置して液漏れを防止するようになっているために、工具（刃物）の特にシャンクの外径に応じてクーラントノズルを複数準備しなければならない問題がある。

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、簡単な構成で、特に内径バイトや座ぐり工具のシャンクの外径が変わっても使用可能で効果的に加工領域へ切削流体を供給可能な工具抱持具を提供することを目的としている。

本発明は、工作機械に取り付けられて、被削材を加工する工具を抱持する工具抱持具であって、前記工具を抱持するコレットチャックと、中空部を有し、該中空部に前記コレットチャックが取り付けられるスリーブと、前記コレットチャックを固定する固定用ナットとを備え、前記固定用ナットは、外表面に設けられた切削流体入口と、加工領域へ切削流体を噴射する切削流体出口と、前記切削流体入口から前記切削流体出口へ切削流体を導く切削流体通路とを有することを特徴とする。

本発明によれば、コレットチャックをスリーブに固定するナットに切削流体入口と、切削流体出口と、前記切削流体入口から切削流体出口へ切削流体を導通する切削流体通路とを設けたので、工具抱持具に抱持される工具のシャンクの外径が変わっても、特段の治具を介在させたり工具抱持具を取り替えたりすることなく、加工領域へ切削流体を効果的に供給可能となる。

本発明の第１の実施形態による工具抱持具の長手方向断面図である。 図１に示す工具抱持具の正面図である。 第１の実施形態の変形例を示す長手方向断面図である。 図３に示すナット３６の製作方法を説明するための図（１）である。 図３に示すナット３６の製作方法を説明するための図（２）である。 図３に示すナット３６の製作方法を説明するための図（３）である。 図３に示すナット３６の製作方法を説明するための図（４）である。 本発明の第２の実施形態による工具抱持具の長手方向断面図である。 本発明の工具抱持具を使用可能な工作機械としての旋盤の略示側面図である。

以下図面を参照して、本発明に係る工具抱持具について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図９は、本発明の工具抱持具を使用可能な工作機械としての旋盤の略示側面図である。
旋盤１００は、床面に固定されるベースとなるベッド１０２、該ベッド１０２の一方の端部の上面に固定され主軸（図示せず）を水平な回転軸線Ｏsを中心として回転自在に支持すると共に該主軸を回転駆動する駆動モータ（図示せず）を内蔵した主軸装置１０４、該主軸装置１０４の主軸の先端部に取り付けられ被削材であるワークＷを固定するチャック１０６、ベッド１０２の上面において主軸装置１０４の反対側に取り付けられた刃物台１０８を主要な構成要素として具備している。

刃物台１０８の上面には工具Ｔを装着した工具抱持具１０が取り付けられる。刃物台１０８は、ベッド１０２の上面において、回転軸線Ｏsに平行なＺ軸方向及び回転軸線Ｏsに垂直な水平方向であるＸ軸方向に往復動可能となっており、これによって、工具Ｔの刃先がワークＷに対して位置決めされる。また、図９において、ワークＷには深穴Ｈが穿設される状況を示している。

図１は本発明の第１の実施形態による工具抱持具の長手方向断面図であり、図２は図１に示す工具抱持具の正面図である。なお、図１は、図２の矢視線Ｉ−Ｉに沿った断面を示している。

工具抱持具１０は、中空部１２ａを有したスリーブ１２、該スリーブ１２の前端側に嵌合するコレットチャック１４、及び、該コレットチャック１４をスリーブ１２に固定するためのナット１６とを具備している。スリーブ１２は、中空部１２ａを有した円筒状の部材であって、前端側の外周面に形成されナット１６の内ネジ１６ａに係合する外ネジ１２ｂと、前端側の内周面に後端方向へ収斂するテーパ状に形成されたコレット受容部１２ｃとを有している。

コレットチャック１４は、一般的な６分割式のコレットチャックであって、中心軸線Ｏに沿って延設され工具Ｔを受容する工具受容孔１４ａと、スリーブ１２のコレット受容部１２ｃに嵌合するように後端方向へ収斂するテーパ状に形成された嵌合部１４ｂとを有している。ナット１６は、スリーブ１２の外ネジ１２ｂに係合する内ネジ１６ａを有している。

図１及び図２に示すように、工具Ｔ、好ましくは座ぐり工具又は内径バイトのシャンク部をコレットチャック１４の工具受容孔１４ａに挿通し、該コレットチャック１４の嵌合部１４ｂをスリーブ１２のコレット受容部１２ｃに嵌合した後、ナット１６の内ネジ１６ａをスリーブ１２の外ネジ１２ｂに係合させて締め付けることによって、工具Ｔがスリーブ１２に固定される。

ナット１６は切削流体を加工領域へ噴射、供給するための切削流体通路１８を具備し、ナット１６の外表面、好ましくは側面に切削流体通路１８の入口を構成する例えばクイックカプラー（登録商標）のような継手２２が取り付けられている。切削流体通路１８は、周方向に延設された円周通路１８ａと、該円周通路１８ａに連通しナット１６の前面に開口する複数の、図２の例では３つのオリフィス２０とを具備する。オリフィス開口部２１は切削流体通路の出口を形成する。こうして、継手２２を適当なホース（図示せず）を介して切削流体供給源（図示せず）に接続し、該切削流体供給源から前記ホース、継手２２、切削流体通路１８を介してオリフィス開口部２１から加工領域へ切削流体を噴射、供給することが可能となる。

なお、本発明において切削流体は、切削油やクーラントのような油性又は水性の液体、空気や窒素ガス、炭酸ガスのような気体、或いは、こうした気体にミスト状の切削油やクーラントを含んだ気液二相流を含む。

本実施形態によれば、工具Ｔが変更されても、ナット１６の側面に取り付けられた継手２２、ナット１６内に形成した切削流体通路１８及びワークＷに対面する前面に設けられたオリフィス開口部２１が形成する切削流体出口の位置関係は変更されないので、工具Ｔの変更に伴い工具Ｔのシャンクの外径が変わっても、特段の治具を介在させたり工具抱持具１０を取り替えたりすることなく、ワークＷの加工領域、特にワークＷの加工面と工具Ｔの切刃との間に切削流体を効果的に供給可能となる。

図３は、第１の実施形態の変形例を示す長手方向断面図である。なお、図３では、スリーブを外して示している。

図３に示す例では、切削流体通路１８は、ナット３６の側面に配置された環状部材２４によって閉塞されており、切削流体通路１８の外周面と環状部材２４との間にはＯリングのようなシール部材２６が配設されている。

図４〜図７は、図３に示すナット３６の製作方法を説明するための図である。

図４に示すように、最初に、図３に示すナット３６の側面から周方向に延びる溝を形成することによって周溝２８が形成される。次に、該周溝２８にシール部材２６としてのＯリングを配置するための肩部１９が形成される。

図５に示すように、次いで、ナット３６の前面から周溝２８に向けて、加工領域へ切削液を噴射、供給が可能なように中心軸線Ｏに対して所定の角度αを以って傾斜するようにオリフィス２０が穿設される。

図６及び図７に示すように、次いで、継手２２を取り付けた環状部材２４が、その内周面で少なくとも２つのシール部材２６に接触するようにナット３６の外周面に取り付けられる。上記の製造方法によって、切削流体通路１８の円周通路が形成される。環状部材２４を中心軸線Ｏを中心としてナット３６に対して相対移動（回転）できるようにすることによって、中心軸線Ｏ周りの継手２２の回転位置を自由に設定することが可能となり、継手２２を切削流体供給源に接続するホースの取り回しが容易になる。

図８は、本発明の第２の実施形態による工具抱持具の長手方向断面図である。なお、図８では、スリーブを外して示している。

図８に示す第２の実施形態において、図１に示す第１の実施形態における工具抱持具と同じ構成には同じ番号を付してその説明を省略する。図８に示す第２の実施形態における工具抱持具では、特に、ナットの中心軸線に対して傾斜角の異なる複数のオリフィスを有するナット４６を備えている。

既述した実施形態では、中心軸線Ｏに対する複数のオリフィス２０の角度αは一定である、つまり角度αは１つの値を有している。然しながら、本発明はこれに限定されるものではない。図８に示す本発明の第２の実施形態による工具抱持具のナット４６では、切削流体通路１８から延設されている複数のオリフィス２０ａ、２０ｂの中心軸線Ｏに対する角度α、βは、それぞれ異なっている。

例えば、ワークＷに深穴Ｈ（図９）を穿設するような場合には、二点鎖線で示すように、工具Ｔをナット１６の前面から長く突き出す必要があり、また、工具Ｔが細い場合には、工具Ｔの突出した量を短くして、工具Ｔの振動を防止する必要がある。そうした場合、中心軸線Ｏに対する角度α、βが異なる複数のオリフィス２０ａ、２０ｂを形成すると、各オリフィスからは、それぞれの傾斜角に応じて異なる角度で切削流体が噴出する。従って、１つの工具抱持具１０によって深さの異なる深穴加工や、シャンク外径の異なる複数の工具に対応することが可能となる。

なお、本発明が既述した実施形態に限定されないことは当業者の当然とするところである。例えば、既述の実施形態では、切削流体入口を形成する継手２２はナット１６、３６、４６の側面に取り付けられているが、本発明はこれに限定されず、継手２２はナット１６、３６、４６の外表面の適当な位置に取り付けることが可能である。また、継手２２によって切削流体入口を形成する必要はなく、ナット１６、３６、４６の外表面、好ましくは側面に設けた穴によって切削流体入口を形成し、該穴にホース又はチューブをはめ込むようにしてもよい。更には、該穴にホースやチューブを固定するための内ネジを形成してもよい。

１０ 工具抱持具
１２ スリーブ
１２ａ 中空部
１２ｂ 外ネジ
１２ｃ コレット受容部
１４ コレットチャック
１４ａ 工具受容孔
１４ｂ 嵌合部
１６ ナット
１６ａ 内ネジ
１８ 切削流体通路
１８ａ 円周通路
１９ 肩部
２０ オリフィス
２０ａ オリフィス
２０ｂ オリフィス
２１ オリフィス開口部
２２ 継手
２４ 環状部材
２６ シール部材
２８ 周溝
３６ ナット
４６ ナット
１００ 旋盤
１０２ ベッド
１０４ 主軸装置
１０６ チャック
１０８ 刃物台

Claims (5)

1. 工作機械に取り付けられて、被削材を加工する工具を抱持する工具抱持具であって、
   前記工具を抱持するコレットチャックと、
   中空部を有し、該中空部に前記コレットチャックが取り付けられるスリーブと、
   前記コレットチャックを固定する固定用ナットと、を備え、
   前記固定用ナットは、外表面に設けられた切削流体入口と、加工領域へ切削流体を噴射する切削流体出口と、前記切削流体入口から前記切削流体出口へ切削流体を導く切削流体通路と、
   を有することを特徴とする工具抱持具。
2. 前記切削流体通路は、前記固定用ナットの側面に形成した周溝を含み、
   前面周溝は、前記固定用ナットの側面に取り付けられた環状部材によって閉塞され、該環状部材と前記ナットとの間にシール部材が配設され、前記環状部材が前記ナットに対して回転可能となっている請求項１に記載の工具抱持具。
3. 前記固定用ナットは複数の前記切削流体出口を有しており、前記各切削流体出口に接続するそれぞれの前記切削流体通路は、切削流体の射出角度が前記固定用ナットの中心軸線に対してそれぞれ異なる傾斜角となるように形成されている請求項１又は２に記載の工具抱持具。
4. 前記切削流体入口は、前記固定用ナットの外表面に取り付けられた継手によって形成される請求項１〜３の何れか一項に記載の工具抱持具。
5. 主軸先端にワークを固定し、前記主軸をその回転軸線を中心として回転させ、前記ワークに対して工具の切刃を押圧して、前記ワークと工具とを相対移動させて該ワークを切削加工する工作機械において、
   床面に固定されるベースとなるベッドと、
   該ベッドの一方の端部の上面に固定され前記主軸を前記回転軸線を中心として回転自在に支持する主軸装置と、
   前記ベッドの上面において主軸装置の反対側に回転軸線に平行なＺ軸方向に往復動可能に取り付けられた刃物台とを具備し、
   前記刃物台に請求項１〜４の何れか一項に記載の工具抱持具を取り付けるようにした工作機械。

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