JP2018039057A - モジュラー型工具ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも連結剛性が大きなモジュラー型工具ホルダを提供する。【解決手段】モジュラー型工具ホルダ（１０）は、メス部（１４）と、オス部（２４）と、テーパ状端部（３２）を有する複数のセットねじ（３１）とを備え、メス部は筒状であって、メス部の外側面から内側面まで貫通して延びる複数の雌ねじ孔（１６）と、メス部の先端に形成される平坦な環状先端面（１７）とを含み、オス部は平坦な環状後端面（２７）と、環状後端面から後方へ突出する軸部（２５）と、軸部の側面に形成される複数のテーパ穴（２８）とを含み、各セットねじは各雌ねじ孔にそれぞれ螺合し、各セットねじのテーパ状端部は各テーパ穴に受け入れられてこれらのテーパ表面同士がテーパの軸線（Ｏ）方向後端側の片当たり箇所（Ｕ）で片当たりする。【選択図】図１１

Description

本発明は、複数の工具ホルダ要素を着脱可能に連結するモジュラー型工具ホルダに関し、特に連結箇所の構造に関する。

工作機械の主軸にチャックされる工具ホルダとして、例えば特許第３６３９９３９号公報（特許文献１）の図 8に記載のモジュラー型工具ホルダが知られる。特許文献１記載のモジュラー型工具ホルダでは、２個の工具ホルダ要素である工具本体およびヘッド本体を、軸線方向に連結する。工具本体の先端部には、半径方向かつ軸線直角方向に延びる雌ねじ孔が形成され、クランプねじが雌ねじ孔にねじ込まれる。ねじ込まれるクランプねじは工具本体の先端部を内径方向かつ軸線直角方向に前進して、クランプねじの先端部がヘッド本体の後端部に当接する。これによりヘッド本体は、クランプねじによって工具本体に固定される。クランプねじを緩めるとクランプねじは後退し、クランプねじの先端部がヘッド本体の後端部から離れ、ヘッド本体は工具本体から分離される。

クランプねじの先端は先細のテーパに形成されている。またヘッド本体の後端部には外径方向に指向するテーパ穴が形成されている。特許文献１の図 8（Ｂ）および段落００４０に示すように、ヘッド本体（１８２）のクランプ用テーパ穴（３２ａ）の軸線から接合端面（１８２ａ）までの間隔（ｄ１）は、アーバ（工具本体）１８１のねじ孔（３３）の軸線から工具本体（１８１）の接合端面（１８１ａ）までの間隔（ｄ２）より僅かに小さく設定されている。そして特許文献１の図 8（Ａ）および段落００４１，００４２に示すように、ヘッド本体（１８２）の結合軸部（３２）をアーバ（工具本体）（１８１）の結合穴（３１）に嵌合した後、各ねじ孔（３３）にクランプねじ（３４）を螺合して結合軸部（３２）を締め付ける。この時、クランプ用テーパ穴（３２ａ）の軸線から接合端面（１８２ａ）までの間隔（ｄ１）はねじ孔（３３）の軸線から接合端面（１８１ａ）までの間隔（ｄ２）より小さく設定されているから、クランプねじ（３４）の螺入により、そのテーパ部（３４ａ）が結合軸部（３２）のクランプ用テーパ穴（３２ａ）に押し込まれると、両テーパの作用によって結合軸部（３２）が結合穴（３１）の奥部方向に引き込まれ、アーバ（１８１）の接合端面（１８１ａ）とヘッド本体（１８２）の接合端面（１８２ａ）とを互いに密着した状態に結合する。その結果、アーバ（１８１）の接合端面（１８１ａ）とヘッド本体（１８２）の接合端面（１８２ａ）とを互いに密着でき、アーバ（１８１）とヘッド本体（１８２）との結合を確実に、かつ強固にできるというものである。

特許第３６３９９３９号公報

しかし、上記従来のような連結構造にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。この点につき図１２に示す対比例を参照して詳細に説明する。図１２中、モジュラー型工具ホルダ１００は、軸線Ｏに沿って延び、後端要素１０１、先端ヘッド１１１、およびクランプねじ１２１を備える。後端要素１０１は、先端部に凹形状、具体的には先端開口の円筒形、のメス型１０２を有する。メス型１０２の側部には、軸線Ｏに対して直角方向に延びる雌ねじ孔１０３が設けられる。先端ヘッド１１１の先端には１個の刃装着部１１２が、後端には凸形状のオス型１１３が、それぞれ設けられる。刃装着部１１２にはインサートチップ２００が取り付けられる。

先端ヘッド１１１のオス型１１３を後端要素１０１のメス型１０２に差し込み、メス型１０２の先端面１０４を先端ヘッド１１１の後端面１１４に接触させ、軸線直角方向に延びる雌ねじ孔１０３にクランプねじ１２１を締め付け回転させることによって、クランプねじ１２１の先端部がメス型１０２内を内径方向に前進してオス型１１３側部に形成される穴に受け入れられ、穴の孔側面に当接する。そしてクランプねじ１２１の先端部は両テーパの片当たり箇所Ｅでオス型１１３を押圧し、先端ヘッド１１１は後端要素１０１に固定される。

ワークの切削加工中に刃装着部１１２に反力Ｆが作用する。反力Ｆは、支点となる後端面１１４の外縁Ｐから距離Ｒ離れる場合、メス型１０２とオス型１１３の連結箇所には、軸線Ｏに直角な反力Ｆに距離Ｒを乗算した曲げモーメントが作用する。かかる曲げモーメントに基づき、クランプねじ１２１には、モジュラー型工具ホルダ１００の軸線Ｏに平行な横力Ｇが作用する。横力Ｇは、雌ねじ孔１０３の中心軸線と直角方向であり、反力Ｆの大きさや、距離Ｒの大きさに比例して横力Ｇは大きくなる。

図１３Ａは、図１２中、メス型１０２およびクランプねじ１２１の螺合部分を拡大して示す模式的な断面図である。クランプねじ１２１が一般的なメートル並目ねじである場合、かかる螺合部分において、ジグザグに繰り返し連続するねじ山の一方斜面と他方斜面がなす角度は６０°である。そしてクランプねじ１２１のねじ山の斜面と、雌ねじ孔１０３のねじ溝の斜面との接触箇所において、横力Ｇとこれら斜面がなす角度Ａは３０°である。図１３Ｂに示すようにねじ山同士が接触する斜面に作用する力は横力Ｇの２倍の力となり、メス型１０２とオス型１１３の連結箇所における剛性が低下して、先端ヘッド１１１が不安定になり、切削能力が低下する。

そして本発明者は、上述した軸線Ｏに直角なクランプねじに対し、後述する解決手段を見出した。

また本発明者は、従来のクランプねじの先端部に形成されるテーパ（円錐面）にあっては、さらに改善すべき点があることを見いだした。この点につき以下に説明する。

図１４Ａは、クランプねじ１２１の先端部を拡大して示す模式図である。片当たり箇所Ｅ（図１２）を十分確保して両テーパの作用を高めるため、クランプねじ１２１の先端部は、おおむね１０°〜３０°の範囲に含まれる角度Ｂのテーパに形成される。このように先端の角度Ｂが小さいと、クランプねじ１２１の先端部には、片当たり箇所Ｅで、テーパ表面に直角な方向をなす大きな反力Ｇ´が作用する。つまり先端テーパの角度Ｂが小さい程、反力Ｇ´が大きくなってしまい、クランプねじ１２１は片当たり箇所Ｅで受ける横力Ｇ´に対して不安定になる。図１４Ｂに示すようにしたがってクランプねじ１２１は、横力Ｇ´によって変位し易くなり、上述した切削能力の低下という問題が益々懸念される。

本発明者は、上述の実情に鑑み、参考例のクランプねじ１２１が軸線Ｏ方向に直角であるために潜在する改善すべき点を見出し、連結箇所の剛性を向上させることができる本発明のモジュラー型工具ホルダを発明するに至った。

この目的のため本発明によるモジュラー型工具ホルダは、軸線方向先端にメス部を有する後端側工具ホルダ要素と、軸線方向後端にオス部を有する先端側工具ホルダ要素と、刃装着部と、テーパ状端部を有する複数のセットねじとを備え、後端側工具ホルダ要素のメス部は筒状であって、メス部の外側面から内側面まで貫通して延びる複数の雌ねじ孔と、メス部の先端に形成される平坦面であって軸線に直角な環状先端面とを含み、先端側工具ホルダ要素のオス部は、先端側工具ホルダ要素の後端の外縁部に形成される平坦面であって軸線に直角な環状後端面と、先端側工具ホルダ要素の後端の中心部に立設されて環状後端面から後方へ突出する軸部と、軸部の側面に形成される複数のテーパ穴とを含み、メス部の外側面と接続する雌ねじ孔の外側開口が、メス部の内側面と接続する雌ねじ孔の内側開口よりも軸線方向先端側に位置するよう雌ねじ孔は傾斜して延び、テーパ穴の開口がテーパ穴の孔底よりも軸線方向先端側に位置するよう、テーパ穴は傾斜して延び、メス部の中心穴にオス部の軸部が差し込まれ、メス部の環状先端面およびオス部の環状後端面が互いに接触し、メス部の各雌ねじ孔とオス部の各テーパ穴がそれぞれ連通し、複数のセットねじは複数の雌ねじ孔にそれぞれ螺合し、各セットねじのテーパ状端部は各テーパ穴に受け入れられてこれらのテーパ表面同士が軸線方向後端側で片当たりする。

かかる本発明によれば図１５Ａに示すように、雌ねじ孔の中心軸線が、モジュラー型工具ホルダの外径側で軸線Ｏ方向先端側となり、モジュラー型工具ホルダの内径側で軸線方向後端側となるよう、モジュラー型工具ホルダの軸線に対して傾斜して延びる。セットねじ３１のねじ山の斜面と、横力Ｇがなす角度Ｃは６０°となる。図１５Ｂに示すように、ねじ山同士が接触する斜面に作用する力は、横力Ｇの２／√３倍の力となり、図１３Ａに示す対比例よりも弱くなる。したがって本発明によれば、従来の技術と比較して、先端側工具ホルダ要素を後端側工具ホルダ要素に押しつけてメス部とオス部の連結箇所における剛性を大きくすることができ、先端側工具ホルダ要素を後端側工具ホルダ要素に強固に固定して、切削能力が向上する。

また本発明によればメス部の雌ねじ孔およびオス部のテーパ穴は連通するものの両者の中心軸線が不一致であることから、ねじ込まれるセットねじのテーパ状端部がテーパ穴に受け入れられるものの両者は片当たりする。ここで雌ねじ孔の中心軸線が相対的に軸線方向後端側に位置し、テーパ穴の中心軸線が相対的に軸線方向先端側に位置することから、テーパ表面同士の片当たり箇所がこれらの中心軸線からみて軸線方向後端側になる。したがって片当たり箇所におけるテーパ表面同士のテーパ作用によって、オス部の軸部が軸線方向後端側、つまりメス部側に強力に押し込まれる。これにより先端側工具ホルダ要素がテーパの作用によって軸線方向後端側に強力に押し込まれ、オス部の環状後端面がメス部の環状先端面に密着する。

かくして先端側工具ホルダ要素は、後端側工具ホルダ要素に強固に連結固定される。したがってワークを切削加工する際にワークからモジュラー型工具ホルダの刃に反力が付与され、オス部およびメス部の連結箇所から反力までの距離に比例する曲げモーメントが当該連結箇所に作用しても、当該連結箇所の連結剛性は低下せず、刃装着部が不安定にならない。

軸線回りに関し、テーパ穴の周方向位置は特に限定されないが、本発明の一実施形態として、軸線を中心とする周方向位置に関し、刃装着部の周方向位置とテーパ穴の周方向位置は、９０°を超えて離れるよう異なる位相にされる。好ましくは軸線を中心とする周方向位置に関し、テーパ穴は、刃装着部の周方向位置から正方向に９０°を超え１８０°未満の周方向領域と、逆方向に９０°を超え１８０°未満の周方向領域とに設けられる。かかる実施形態によれば、ワーク切削中にワークから刃装着部２２に付与される反力を、テーパ穴２８およびセットねじの係合で好適に受け止めることができる。好ましい実施形態として、複数のテーパ穴および刃装着部が、軸線回りに関し、周方向等間隔に設けられる。なお９０°以下の周方向領域にテーパ穴を設ける場合、軸線回りに関し、刃装着部を含む半円領域にテーパ穴が集中し、刃装着部を含まない半円領域にテーパ穴が無く、オス部とメス部の連結剛性が低下する。

雌ねじ孔およびテーパ穴の傾斜角度は特に限定されないが、本発明の好ましい実施形態として、軸線と雌ねじ孔の中心軸線との角度が、４５°以上７５°以下の範囲に含まれる。かかる実施形態によれば、セットねじが横力によって変位することを防止しつつ、テーパ穴が形成される軸部をある程度の大きな力で軸線方向後方へ押し込むことができる。なお４５°未満だと、軸部を軸線方向後方へ押し込む力の不足が懸念される。あるいは７５°を超えるだと、横力によるセットねじの変位が懸念される。

セットねじのテーパ状端部におけるテーパ角度は特に限定されないが、本発明の好ましい実施形態として、セットねじのテーパ状端部におけるテーパ角度が、６０°以上１２０°以下の範囲に含まれる。かかる実施形態によれば、セットねじのテーパ状端部が、片当たりの相手になるテーパ穴から受ける反力を従来よりも少なくしつつ、テーパ穴が形成される軸部をある程度の大きな力で軸線方向後方へ押し込むことができる。なお６０°未満だと、テーパ穴から受ける反力が大きくなり過ぎて好ましくない。あるいは１２０°を超えると、片当たり箇所におけるテーパ作用が少なくなり過ぎて好ましくない。

本発明の一実施形態として、先端側工具ホルダ要素は軸部から先端側へ延びる先端側切削液通路をさらに有し、後端側工具ホルダ要素はメス部の中心穴から後端側へ延びる後端側切削液通路をさらに有し、メス部の中心穴にオス部の軸部が差し込まれ、先端側切削液通路の後端と後端側切削液通路の先端が接続し、互いに面接触する環状先端面および環状後端面は、先端側切削液通路と後端側切削液通路の接続箇所を包囲する。かかる実施形態によれば、メス部の中心穴にオス部の軸部が差し込まれ、先端側切削液通路の後端と後端側切削液通路の先端が接続し、互いに面接触する環状先端面および環状後端面は、先端側切削液通路と後端側切削液通路の接続箇所を包囲する。これにより接続箇所は、環状先端面および環状後端面の密着によって封止され、切削液は接続箇所から漏れることなく後端側切削液通路から先端側切削液通路へ流れる。なお他の実施形態として、互いに突き合わされるメス部の中心穴の底面と、オス部の軸部の後端面との間に、環状のシール材を介在させてもよい。またモジュラー型工具ホルダ１０を、例えばボーリング工具として、旋盤とともに用いることができる。

本発明の一実施形態として、刃装着部は先端側工具ホルダ要素の軸線方向先端側に設けられ、後端側工具ホルダ要素の軸線方向後端には、工作機械の主軸にチャッキングされるシャンク部が形成される。かかる実施形態によれば、先端側工具ホルダ要素を先端ホルダとし、後端側工具ホルダ要素を後端本体とすることができる。

このように本発明のモジュラー型工具ホルダによれば、オス部とメス部の連結箇所における連結剛性が向上し、刃装着部を安定させることができる。このため刃を軸線から偏心して配置し、切削加工の自由度が向上する。あるいは旋盤加工において、刃がワークからモジュラー型工具ホルダの軸線に対し直角方向に反力を受けても、刃装着部が不安定になることを防止できる。したがって切削能力が向上する。

本発明の一実施形態になるモジュラー型工具ホルダを示す左側面図である。 同実施形態を示す底面図であり、刃装着部を図１とは９０°異なる側方からみた状態を表す。 同実施形態を示す分解図である。 後端側工具ホルダ要素を示す正面図である。 後端側工具ホルダ要素のメス部を示す縦断面図である。 先端側工具ホルダ要素を示す背面図である。 先端側工具ホルダ要素のオス部を示す縦断面図である。 先端側工具ホルダ要素を示す正面図である。 図８の模式図である。 メス部にオス部を差し込んだ状態を示す縦断面図である。 セットねじでオス部をメス部に固定した状態を示す縦断面図である。 対比例のモジュラー型工具ホルダを示す縦断面図である。 対比例のクランプねじおよび雌ねじ孔の螺合箇所を拡大して示す模式図である。 図１３Ａ中の横力Ｇを分解して示す模式図である。 対比例のクランプねじ先端部を拡大して示す模式図である。 図１４Ａ中の横力Ｇを分解して示す模式図である。 本発明のクランプねじおよび雌ねじ孔の螺合箇所を拡大して示す模式図である。 図１５Ａ中の横力Ｇを分解して示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になるモジュラー型工具ホルダを示す全体図であり、刃装着部を側方からみた状態を表す。図２は、同実施形態を示す全体図であり、刃装着部を図１とは９０°異なる側方からみた状態を表す。図３は、同実施形態を示す分解図である。なお本発明の理解を容易にするため、図１〜図３中において各雌ねじ孔および各テーパ穴を立体的でなく模式的に表す。

モジュラー型工具ホルダ１０は、後端側工具ホルダ要素１１と、先端側工具ホルダ要素２１と、セットねじ３１と、位置合わせのためのピン４１とを備える。後端側工具ホルダ要素１１と、先端側工具ホルダ要素２１は、モジュラー型工具ホルダ１０の軸線Ｏに沿って延び、軸線Ｏ方向に連結される。セットねじ３１およびピン４１は、詳しくは後述するが、後端側工具ホルダ要素１１と先端側工具ホルダ要素２１の連結箇所に附設される。

軸線Ｏ方向後端側に配置される後端側工具ホルダ要素１１は、軸線Ｏ方向後端にシャンク部１２を、軸線Ｏ方向中央部に中央部１３を有する。シャンク部１２の外周面は後端に向かう程細くなるテーパに形成される。シャンク部１２は図示しない工作機械の主軸にチャッキングされ、主軸の軸線と後端側工具ホルダ要素１１の軸線Ｏが一致する。また後端側工具ホルダ要素１１は、軸線Ｏ方向先端にメス部１４を有する。

軸線Ｏ方向先端側に配置される先端側工具ホルダ要素２１は、軸線Ｏ方向先端に刃装着部２２を、軸線Ｏ方向中央部に本体２３を有する。本体２３の軸線Ｏ方向先端側には刃装着基部２６が立設される。図１に示すように刃装着基部２６は、軸線Ｏから外径方向に偏って配置される。刃装着基部２６の先端には切欠き形状の刃装着部２２が形成される。刃装着部２２は菱形の凹部であり、軸線Ｏから偏心して配置される。刃装着部２２には菱形のインサートチップ８０が取り付けられる。本実施形態のインサートチップ８０は軸線Ｏと重なるが、図示しない変形例として、刃装着基部２６および刃装着部２２が軸線Ｏから離れて配設されてもよいし、インサートチップ８０が軸線Ｏから離れて配置されてもよい。

先端側工具ホルダ要素２１の本体２３は軸線Ｏを中心として軸線Ｏ方向に延びる。つまり軸線Ｏを中心とする対称形状である。しかし刃装着基部２６および刃装着部２２は軸線Ｏからみて軸線直角方向に離れている。このため軸線Ｏに関し刃装着部２２の反対側には凹部空間Ｓが形成される。また先端側工具ホルダ要素２１は、軸線Ｏ方向後端にオス部２４を有する。

後端側工具ホルダ要素１１のメス部１４は、中心穴を有する筒状であり、軸線Ｏを中心として軸線Ｏ方向に延びる。先端側工具ホルダ要素２１のオス部２４は軸部２５を含む。軸部２５は軸線Ｏを中心として軸線Ｏ方向に延びる。軸部２５がメス部１４の中心孔１５に軸線Ｏ方向に差し込まれることによって、先端側工具ホルダ要素２１は後端側工具ホルダ要素１１に連結される。さらにメス部１４は、図３に示すように筒状部分の外側面１４ｊから筒状部分の内側面１４ｋまで貫通して延びる雌ねじ孔１６を含む。雌ねじ孔１６にセットねじ３１をねじ込み締め付け回転させると、セットねじ３１は筒状部分を半径方向に貫通し、セットねじ３１の先端が軸部２５の側部に当接する。これによりオス部２４はメス部１４から抜け出さないよう、固定される。この点については、後で詳細に説明する。

後端側工具ホルダ要素１１のメス部１４は、その外周面（外側面１４ｊ）が先端に向かう程先細になるテーパ状であるが、図示しない変形例としてメス部１４は、軸線Ｏ方向において外径一定の円筒であってもよい。メス部１４の先端は、軸線Ｏに直角な環状先端面１７を構成する。環状先端面１７は研摩加工により平滑な平坦面にされる。

先端側工具ホルダ要素２１のオス部２４は、本体２３の後端の外縁部に形成される軸線Ｏに直角な環状後端面２７と、本体２３の後端の中心部に立設されて環状後端面２７から後方へ突出する軸部２５と、軸部２５の側面に形成されるテーパ穴２８とを含む。環状後端面２７は研摩加工により平滑な平坦面にされる。

図４は、後端側工具ホルダ要素１１を軸線Ｏ方向先端側からみた状態を示す正面図である。図５は、軸線Ｏを含む平面でメス部１４を切断した縦断面図である。筒状のメス部１４において、雌ねじ孔１６は、メス部１４の外側面から内側面まで貫通して延び、外側開口１６ｍおよび内側開口１６ｎを有する。筒状のメス部１４の外側面と接続する外側開口１６ｍと、筒状のメス部１４の内側面と接続する内側開口１６ｎを比較すると、外側開口１６ｍは外径側に位置し、内側開口１６ｎは内径側に位置する。ただし雌ねじ孔１６は軸線Ｏに対し９０°で延びるものではなく、図５に示すように外側開口１６ｍは軸線Ｏ方向先端側に位置し、内側開口１６ｎは軸線Ｏ方向後端側に位置する。つまり雌ねじ孔１６は、軸線Ｏに対し傾斜して延びる。雌ねじ孔１６の中心軸線Ｔが後端側工具ホルダ要素１１の軸線Ｏに対し所定角度αをなす。αは９０°よりも小さい。好ましくは、所定角度αは４５°以上７５°以下の範囲に含まれる。より好ましくは、所定角度αは６０°である。

図４を参照して雌ねじ孔１６は、軸線Ｏを中心として周方向に間隔を空けて複数設けられ、放射状に延びる。本実施形態では、２個の雌ねじ孔１６と、１個のピン受け入れ穴１９が、周方向１２０°の間隔を空けて配置される。ピン受け入れ穴１９は、環状先端面１７に形成されて、軸線Ｏ方向後端側に延びる有底穴である。

図６は、先端側工具ホルダ要素２１を軸線Ｏ方向後端側からみた状態を示す背面図である。図７は、軸線Ｏを含む平面でメス部１４を切断した縦断面図である。図８は、先端側工具ホルダ要素２１を軸線Ｏ方向先端側からみた状態を示す正面図である。図９は、先端側工具ホルダ要素２１に設けられる刃装着部と、テーパ穴との周方向位置関係を示す模式図であり、図８に対応する。円柱状の軸部２５を含むオス部２４において、軸部２５の側面には円錐状のテーパ穴２８が形成される。テーパ穴２８の開口２８ｐは軸部２５の側面と接続する。テーパ穴２８は有底穴であり円錐形状に窪んだ穴底部２８ｑを有する。なおテーパ穴２８は開口２８ｐ側の一部の孔壁面２８ｒにおいて丸孔であってもよい。

テーパ穴２８の開口２８ｐと、テーパ穴２８の穴底部２８ｑを比較すると、開口２８ｐは外径側に位置し、穴底部２８ｑは内径側に位置する。ただし、雌ねじ孔１６は軸線Ｏに対し９０°で延びるものではなく、図７に示すように開口２８ｐは軸線Ｏ方向先端側に位置し、円錐形状に窪んだ穴底部２８ｑは軸線Ｏ方向後端側に位置する。つまりテーパ穴２８は、軸線Ｏに対し傾斜して延びる。テーパ穴２８の中心軸線Ｔ２が先端側工具ホルダ要素２１の軸線Ｏに対し所定角度α２をなす。αは９０°よりも小さい。好ましくは、所定角度α２は４５°以上７５°以下の範囲に含まれる。より好ましくは、所定角度α２は６０°である。また好ましくは、雌ねじ孔１６の中心軸線Ｔ１の所定角度α１と、テーパ穴２８の中心軸線Ｔ２の所定角度α２が等しい。

図６を参照してテーパ穴２８は、軸線Ｏを中心として周方向に間隔を空けて複数設けられ、放射状に延びる。本実施形態では、２個のテーパ穴２８と、１個のピン受け入れ穴２９が、周方向１２０°の間隔を空けて配置される。つまり各テーパ穴２８の位相は各雌ねじ孔１６の位相が一致し、ピン受け入れ穴１９の位相はピン受け入れ穴２９の位相と一致する。ピン受け入れ穴２９は、環状後端面２７に形成されて、軸線Ｏ方向先端側に延びる有底穴である。ピン受け入れ穴２９の内径寸法は、ピン受け入れ穴２９の内径寸法と等しい。後端側工具ホルダ要素１１と先端側工具ホルダ要素２１が分離された状態で、ピン受け入れ穴２９にはピン４１を差し込んでおくとよい。

図８を参照してテーパ穴２８および刃装着部２２の位置関係につき説明する。刃装着基部２６は、図８紙面の下半分を占める半円領域に形成され、刃装着基部２６の周方向中心は、ピン受け入れ穴２９の周方向位置と一致する。そして刃装着部２２の位相とピン受け入れ穴２９の位相が一致する。つまり本実施形態では、２個のテーパ穴２８と、１個の刃装着部２２が、周方向１２０°の間隔を空けて配置される。

後端側工具ホルダ要素１１と先端側工具ホルダ要素２１の連結固定につき説明する。

図１０に示すようにメス部１４の内側面１４ｋによって区画される中心孔に、オス部２４の軸部２５を差し込み、環状先端面１７から突出するピン４１が環状後端面２７に形成されるピン受け入れ穴２９に差し込まれるようにして、メス部１４の環状先端面１７と環状後端面２７を互いに接触させる。ピン４１およびピン受け入れ穴１９，２９によって、雌ねじ孔１６とテーパ穴２８はモジュラー型工具ホルダ１０の周方向において位置合わせされ、雌ねじ孔１６とテーパ穴２８は連通する。

ただし雌ねじ孔１６とテーパ穴２８は完全一致するものではなく、このとき雌ねじ孔１６の中心軸線Ｔ１とテーパ穴２８の中心軸線Ｔ２は不一致である。不一致の目安として図１０に示すように、テーパ穴２８の中心軸線Ｔ２は雌ねじ孔１６内を通り、雌ねじ孔１６の中心軸線Ｔ１がテーパ穴２８内を通る。雌ねじ孔１６内側開口１６ｎは、テーパ穴２８の開口２８ｐよりも軸線Ｏ方向後端側に位置する。

中心軸線Ｔ２は、中心軸線Ｔ１よりも軸線Ｏ方向先端側にあって、中心軸線Ｔ１と平行に延びる。互いに面接触する１７，２７の外縁から軸線Ｏに平行な直線Ｍを延ばし、直線Ｍと中心軸線Ｔ１の交差点から環状先端面１７までの距離をＤ１とし、直線Ｍと中心軸線Ｔ２の交差点から環状後端面２７までの距離をＤ２とする。一例として雌ねじ孔１６の内径が１０ｍｍ（φ＝１０の並目ねじ規格）であって、セットねじ３１がＭ１０のメートル並目ねじの場合、Ｄ１＝７．３ｍｍ、Ｄ２＝７．０ｍｍである。いずれにせよＤ１＞Ｄ２とされ、中心軸線Ｔ１は相対的に軸線Ｏ方向後端側に、中心軸線Ｔ２は軸線Ｏ方向先端側に位置する。

セットねじ３１は雄ねじであって、図１０に示すように先細のテーパ（円錐面）に形成されたテーパ状端部３２と、セットねじ３１の中心軸線（Ｔ１と共通）に対して直角な平坦端面３３を有する。テーパ状端部３２のテーパ角度γは６０°以上１２０°以下の範囲に含まれる。本実施形態では、γ＝９０°である。セットねじ３１のうちテーパ状端部３２と反対側の端部にはレンチ穴３４が形成される。レンチ穴３４は多角形レンチなどのねじ回し(図示せず）と係合する凹形状である。なおテーパ穴２８のテーパ角度は、テーパ状端部３２のテーパ角度γと等しくされる。

図１１に示すように筒状のメス部１４の中心穴（内側面１４ｋ）にオス部２４の軸部２５が差し込まれ、メス部１４の環状先端面１７およびオス部２４の環状後端面２７が互いに接触し、メス部１４の雌ねじ孔１６とオス部２４のテーパ穴２８がそれぞれ連通し、セットねじ３１は雌ねじ孔１６に螺合し、セットねじ３１のテーパ状端部３２はテーパ穴２８に受け入れられてテーパ状端部３２とテーパ穴２８が片当たりする。かかる片当たり箇所Ｕは中心軸線Ｔ１からみて軸線Ｏ方向後端側である。反対に中心軸線Ｔ１からみて軸線Ｏ方向先端側においてテーパ状端部３２とテーパ穴２８は当接せず、隙間Ｖが生じる。

セットねじ３１に大きなトルクを与えて締め付け回転させる程、片当たり箇所Ｕにおいて、オス部２４は軸線Ｏ方向後方に向かって押し込まれる。これにより先端側工具ホルダ要素２１は、軸線Ｏ方向後方に向かって強力に押し込まれ、メス部１４の環状先端面１７およびオス部２４の環状後端面２７が全周に亘って密着する。

本実施形態によれば、雌ねじ孔１６の中心軸線Ｔ１およびテーパ穴２８の中心軸線Ｔ２が、モジュラー型工具ホルダ１０の外径側で軸線Ｏ方向先端側となり、モジュラー型工具ホルダ１０の内径側で軸線Ｏ方向後端側となるよう、軸線Ｏに対して傾斜して延びることから、締め付け回転によりねじ込まれるセットねじ３１は、先端側工具ホルダ要素２１の軸部２５に当接するまで前進する。

またメス部１４の雌ねじ孔１６および軸部２５のテーパ穴２８は連通するものの両者の中心軸線Ｔ１，Ｔ２が不一致であることから、雌ねじ孔１６にねじ込まれるセットねじ３１のテーパ状端部３２がテーパ穴２８に受け入れられるものの両者は片当たりする。ここで雌ねじ孔１６の中心軸線Ｔ１が相対的に軸線Ｏ方向後端側に位置し、テーパ穴２８の中心軸線Ｔ２が相対的に軸線Ｏ方向先端側に位置することから、片当たり箇所Ｕが中心軸線Ｔ１，Ｔ２からみて軸線Ｏ方向後端側になる。したがって片当たり箇所Ｕで軸部２５が軸線Ｏ方向後端側に強力に押し込まれる。

特に片当たり箇所Ｕは、テーパ表面同士の当接であるため、軸部２５をメス部１４の中心孔に強力に押し込むことができる。かくしてオス部２４の環状後端面２７がメス部１４の環状先端面１７に密着し、先端側工具ホルダ要素２１は、後端側工具ホルダ要素１１に強固に連結固定される。

さらに本実施形態によれば、セットねじ３１が軸線Ｏに対して傾斜して延びることから、図１５Ａに示すように、セットねじ３１のねじ山の斜面と、雌ねじ孔１６のねじ溝の斜面との接触箇所において、メス部１４の雌ねじ孔にねじ込まれるセットねじ３１に対し、工具ホルダの軸線に平行な横力Ｇが作用する場合であっても、そして横力Ｇが大きな場合であっても、セットねじ３１のねじ山の斜面と、横力Ｇがなす角度Ｃは９０°に近くなる。つまり横力Ｇはねじ山の斜面に抵抗する方向に作用する。このため、本発明のセットねじ３１は横力Ｇによって変位しない。そして先端側工具ホルダ要素を後端側工具ホルダ要素に押しつけてメス部とオス部の連結箇所における剛性を大きくすることができ、先端側工具ホルダ要素を後端側工具ホルダ要素に強固に固定して、切削能力が向上する。

これにより図１に示すモジュラー型工具ホルダ１０でワーク（図示せず）を切削する旋盤加工の際、太矢印で示す軸線Ｏに直角方向の反力Ｆｒが刃装着部２２に付与されても、連結箇所の剛性が低下せず、先端側工具ホルダ要素２１が不安定になることはない。

先端側工具ホルダ要素２１を後端側工具ホルダ要素１１から分離する手順としては、上述した説明と逆の手順を実行する。すなわち２本のセットねじ３１を緩め回転させ、各テーパ状端部３２を各テーパ穴２８から退出させるとよい。

また本実施形態によれば、図９に示すように軸線Ｏを中心とする周方向位置に関し、刃装着部２２の周方向位置２２ｐからテーパ穴２８の周方向位置までの角度δが９０°を超えるようにされる。これにより、ワーク切削中にワークから刃装着部２２に付与される反力を、テーパ穴２８で好適に受け止めることができる。

また本実施形態によれば、図９に示すように軸線Ｏを中心とする周方向位置に関し、一方のテーパ穴２８は、刃装着部２２の周方向位置２２ｐから正方向に９０°を超え１８０°未満の周方向領域に設けられ、他方のテーパ穴２８は、逆方向に９０°を超え１８０°未満の周方向領域に設けられる。これにより、ワーク切削中にワークから刃装着部２２に付与される反力を、テーパ穴２８およびセットねじの係合で好適に受け止めることができる。

また本実施形態によれば、図５に示す軸線Ｏと雌ねじ孔１６の中心軸線Ｔ１との角度α１が６０°であり、４５°以上７５°未満の範囲に含まれる。これにより図１５Ａに示す横力Ｇに対するセットねじ３１の抵抗力を確保しつつ、図１１に示すテーパ状端部３２が、片当たり箇所Ｕで、軸部２５を軸線Ｏ方向後端側へ確りと押しつけることができる。

また本実施形態によれば、図１０に示すようにセットねじ３１のテーパ状端部３２におけるテーパ角度γが９０°であり、６０°以上１２０°以下の範囲に含まれる。これにより従来よりもテーパ角度を小さくなり、図１４Ａに示す不良な横力Ｇ´を小さくして、セットねじ３１に作用する横力Ｇ（図１５Ａ）を抑制することができる。この結果、先端側工具ホルダ要素２１を後端側工具ホルダ要素１１に押しつけた状態を維持してメス部１４とオス部２４の連結箇所における剛性を大きくすることができ、先端側工具ホルダ要素２１を後端側工具ホルダ要素１１に強固に固定して、切削能力が向上する。

また本実施形態によれば、刃装着部２２は先端側工具ホルダ要素２１の軸線Ｏ方向先端側に設けられ、後端側工具ホルダ要素１１の軸線Ｏ方向後端には、工作機械の主軸にチャッキングされるシャンク部１２が形成される。これにより先端側工具ホルダ要素２１を先端ホルダとし、後端側工具ホルダ要素１１を後端本体とすることができる。またモジュラー型工具ホルダ１０を、例えばボーリング工具として、旋盤とともに用いることができる。本実施形態では、後端側工具ホルダ要素１１が工作機械の主軸に近い位置にされ、先端側工具ホルダ要素２１が工作機械の主軸から遠い位置にされ、セットねじ３１によって先端側工具ホルダ要素２１が後端側工具ホルダ要素１１に押し込まれる。この他、図示しない逆順の変形例として、後端側工具ホルダ要素１１が工作機械の主軸から遠い位置にされ、先端側工具ホルダ要素２１が工作機械の主軸に近い位置にされる。

次に、モジュラー型工具ホルダ１０に設けられる切削液通路につき説明する。

先端側工具ホルダ要素２１は、先端側切削液通路４４、半径方向通路４５、および出口通路４６を有する。図１に示すように先端側切削液通路４４は軸部２５の後端から軸線Ｏに沿って先端側へ延びる。先端側切削液通路４４は先端側工具ホルダ要素２１中央部まで延び、半径方向に延びる半径方向通路４５と接続する。半径方向通路４５は軸線Ｏから外径方向に延び、刃装着部２２へ指向する出口通路４６と接続する。

後端側工具ホルダ要素１１は、筒状に形成されたメス部１４の中心部から軸線Ｏに沿って後端側へ延びる後端側切削液通路４３を有する。後端側切削液通路４３はシャンク部１２まで延びる。シャンク部１２が工作機械の主軸（図示せず）にチャッキングされると、主軸から後端側切削液通路４３へ切削液が供給される。切削液は、後端側切削液通路４３と、先端側切削液通路４４と、半径方向通路４５とを順次流れ、出口通路４６からインサートチップ８０に向かって噴出する。これによりワーク切削中に、切削箇所が冷却される。

本実施形態によれば、メス部１４の中心穴にオス部２４の軸部２５が差し込まれ、先端側切削液通路４４の後端と後端側切削液通路４３の先端が接続し、互いに面接触する環状先端面１７および環状後端面２７は、先端側切削液通路４４と後端側切削液通路４３の接続箇所を包囲する。これにより接続箇所は、環状先端面１７および環状後端面２７の密着によって封止され、切削液は接続箇所から漏れることなく後端側切削液通路４３から先端側切削液通路４４へ流れる。なお図示しない変形例として、互いに突き合わされるメス部１４の中心穴の底面と、オス部２４の軸部の後端面との間に、環状のシール材を介在させてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明になるモジュラー型工具ホルダは、工作機械において有利に利用される。

１０ モジュラー型工具ホルダ、 １１ 後端側工具ホルダ要素、
１２ シャンク部、 １３ 中央部、 １４ 筒状のメス部、
１４ｊ 筒状部分の外側面、 １４ｋ 筒状部分の内側面、
１５ 中心孔、 １６， 雌ねじ孔、
１６ｍ 雌ねじ孔の外側開口、 １６ｎ 雌ねじ孔の内側開口、
１７ 環状先端面、 １９ ピン受け入れ穴、
２１ 先端側工具ホルダ要素、 ２２ 刃装着部、 ２３ 本体、
２４ オス部、 ２５ 軸部、 ２６ 刃装着基部、
２７ 環状後端面、 ２８ テーパ穴、 ２８ｐ 開口、
２８ｑ 穴底部、 ２８ｒ 孔壁面、 ２９ ピン受け入れ穴、
３１ セットねじ、 ３２ テーパ状端部、 ３３ 平坦端面、
３４ レンチ穴、 ４１ 位置合わせのためのピン、
４３ 後端側切削液通路、 ４４ 先端側切削液通路、
４５ 半径方向通路、 ４６ 出口通路、
８０ インサートチップ（刃）、 Ｆｒ 反力、
Ｍ 直線、 Ｏ 軸線、 Ｓ 凹部空間、
Ｔ１，Ｔ２ 中心軸線、 Ｕ 片当たり箇所、 Ｖ 隙間。

Claims (7)

1. 軸線方向先端にメス部を有する後端側工具ホルダ要素と、
   軸線方向後端にオス部を有する先端側工具ホルダ要素と、
   刃装着部と、
   テーパ状端部を有する複数のセットねじとを備え、
   前記後端側工具ホルダ要素の前記メス部は筒状であって、前記メス部の外側面から内側面まで貫通して延びる複数の雌ねじ孔と、前記メス部の先端に形成される平坦面であって軸線に直角な環状先端面とを含み、
   前記先端側工具ホルダ要素の前記オス部は、前記先端側工具ホルダ要素の後端の外縁部に形成される平坦面であって前記軸線に直角な環状後端面と、前記先端側工具ホルダ要素の後端の中心部に立設されて前記環状後端面から後方へ突出する軸部と、前記軸部の側面に形成される複数のテーパ穴とを含み、
   前記メス部の前記外側面と接続する前記雌ねじ孔の外側開口が、前記メス部の前記内側面と接続する前記雌ねじ孔の内側開口よりも軸線方向先端側に位置するよう前記雌ねじ孔は傾斜して延び、
   前記テーパ穴の開口が前記テーパ穴の孔底よりも軸線方向先端側に位置するよう、前記テーパ穴は傾斜して延び、
   前記メス部の中心穴に前記オス部の前記軸部が差し込まれ、前記メス部の前記環状先端面および前記オス部の前記環状後端面が互いに接触し、前記メス部の各雌ねじ孔と前記オス部の各テーパ穴がそれぞれ連通し、複数の前記セットねじは複数の前記雌ねじ孔にそれぞれ螺合し、各セットねじの前記テーパ状端部は各テーパ穴に受け入れられてこれらのテーパ表面同士が軸線方向後端側で片当たりする、モジュラー型工具ホルダ。
2. 前記軸線を中心とする周方向位置に関し、前記刃装着部の周方向位置と前記テーパ穴の周方向位置は、９０°を超えて離れるよう異なる位相にされる、請求項１に記載のモジュラー型工具ホルダ。
3. 前記軸線を中心とする周方向位置に関し、前記テーパ穴は、前記刃装着部の周方向位置から正方向に９０°を超え１８０°未満の周方向領域と、逆方向に９０°を超え１８０°未満の周方向領域とに設けられる、請求項２に記載のモジュラー型工具ホルダ。
4. 前記軸線と前記雌ねじ孔の中心軸線との角度が、４５°以上７５°以下の範囲に含まれる、請求項１〜３のいずれかに記載のモジュラー型工具ホルダ。
5. 前記セットねじの前記テーパ状端部におけるテーパ角度が、６０°以上１２０°以下の範囲に含まれる、請求項１〜４のいずれかに記載のモジュラー型工具ホルダ。
6. 前記先端側工具ホルダ要素は前記軸部から先端側へ延びる先端側切削液通路をさらに有し、
   前記後端側工具ホルダ要素は前記メス部の中心穴から後端側へ延びる後端側切削液通路をさらに有し、
   前記メス部の中心穴に前記オス部の前記軸部が差し込まれ、前記先端側切削液通路の後端と前記後端側切削液通路の先端が接続し、
   互いに面接触する前記環状先端面および前記環状後端面は、前記先端側切削液通路と前記後端側切削液通路の前記接続箇所を包囲する、請求項１〜５のいずれかに記載のモジュラー型工具ホルダ。
7. 前記刃装着部は前記先端側工具ホルダ要素の軸線方向先端側に設けられ、
   前記後端側工具ホルダ要素の軸線方向後端には、工作機械の主軸にチャッキングされるシャンク部が形成される、請求項１〜６のいずれかに記載のモジュラー型工具ホルダ。

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