JP2508535Y2 - 工作機械の主軸における工具取付部の構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は工作機械の主軸における工具取付部の構造に
係り、詳しくは該部の寿命を延長させる技術に関する。

〈従来の技術〉 フライス盤，マシニングセンタあるいは形彫機等の工
作機械には、切削や研削加工に供されるフライスや錐等
の工具を回転駆動するための主軸が具えられている。主
軸は主軸頭により回転自在に支持され、電動モータ等に
より回転駆動される。主軸の先端には多くの場合テーパ
形状の工具取付穴が形成されており、この工具取付穴に
工具のシャンク部を嵌合・固定させるようになってい
る。

第４図にはフライス盤の全体を示し、第５図にはその
主軸頭の構造を示す。これらの図において主軸１は主軸
頭２の中心部にラジアルローラベアリング3,4とスラス
トボールベアリング５により強固に支持されている。し
たがって、重切削等の場合に発生する大きな加工分力を
受けても主軸１は振れることなく所望の回転が確保され
るのである。

一方、主軸１の先端部にはテーパ形状の工具取付穴６
が形成されており、この工具取付穴６に工具（本図では
工具ホルダ）７のテーパシャンク部（以降、シャンク部
と称する）7aが嵌合する。シャンク部7aの後端（図中右
側）にはプルスタッド部7bが一体に形成されており、こ
のプルスタッド部7bを主軸１内に設けられたチャック機
構のコレット８がくわえるようになっている。

チャック機構はコレット８の他、ドローバー９と皿ば
ね群10とから構成されており、ドローバー9,コレット８
を介して、皿ばね群10のばね力でプルスタッド部7bを図
中右方に強力に引くことにより工具７と主軸１との結合
が行われる。工具７の交換はドローバー９の右端（図示
せず）を油圧等で押し、コレット８がプルスタッド7bを
開放することにより行われる。そして、図示しない工具
自動交換装置（以降、ATC:Automatic Tool Changerと称
する）を具えたマシニングセンタ等においては、各種の
加工に適した工具７をATCと上記チャック機構とを連動
させて自動的に交換し、様々な加工が連続して行えるよ
うにしている。

主軸１の工具取付穴６と工具７のシャンク部7aとのテ
ーパ比は基本的に同一であり、工具取付穴６側のテーパ
比はゲージを用いて厳重に管理されている。また、工具
取付穴６の表面は工具７の交換や加工時の微動に起因す
る摩耗を防止して加工精度を維持するべく、各種の表面
硬化処理、例えばモリブデン鋼を用いた窒化処理，高炭
素鋼を用いた焼入処理，耐食鋼を用い浸炭処理等を施し
ている。

〈考案が解決しようとする課題〉 上述した表面硬化処理による工具取付穴６の摩耗防止
方法では、ある程度の効果すなわち寿命が得られるもの
の、工具の交換頻度や稼働率が高い場合には短期間（１
〜３箇月）で加工精度が保持できなくなり、テーパ面の
再研磨が必要となる。そして、再研磨を重ねて行って
も、へたり減少と微動摩耗現像が次第に顕著になり、加
工精度保持のためには遂には主軸１を交換せざるを得な
くなるというのが現状であった。この交換作業は主軸頭
２の分解等に多大な時間と工数とを要すると共に、交換
部品（主軸１等）のコストも高かった。また、交換頻度
が高い場合には機械の稼働率に与える影響も無視でき
ず、早急な改善が求められていた。

本考案は上記状況に鑑みなされたもので、工具取付穴
６が使用不能となった場合にも、主軸１全体の交換は不
要とした工具取付部の構造を提供することを目的とす
る。

〈課題を解決するための手段〉 そこで、本考案ではこの課題を解決するためには、主
軸の先端部に形成されたテーパ形状の工具取付穴に工具
のシャック部を嵌合させて当該工具を取り付ける構造で
あって、当該工具取付穴が軸心に形成された円筒形状の
ブッシュと、当該ブッシュが後方より挿入される段付穴
が軸心に形成されると共に主軸本体に締結されることに
より当該ブッシュを当該主軸本体に押圧して一体化させ
るスリーブとを具えたことを特徴とする工作機械の主軸
における工具取付部の構造を提案するものである。

〈作用〉 工具取付穴が摩耗あるいは損傷した場合には、スリー
ブを主軸本体から分離し、ブッシュのみを交換する。

〈実施例〉 本考案の実施例を図面に基づき具体的に説明する。
尚、実施例の説明にあたっては前述した従来の例におけ
る部材と同一の部材に同一の符号を付し、重複する説明
を省略する。

第１図〜第３図には本考案の第１実施例〜第３実施例
に係る主軸の工具取付部の拡大半断面を各々示してあ
る。

第１実施例の主軸１は、第１図に示すように、主軸本
体11とスリーブ12とブッシュ13とから構成されている。
ブッシュ13はスリーブ12の軸心に形成された段付穴14に
嵌合し、工具７のシャンク部7aはブッシュ13の軸心に形
成された工具取付穴６に嵌合する。また、スリーブ12は
主軸１の先端に形成されたスリーブ取付穴15に嵌合し、
ボルト16によって主軸１に締結される。

本実施例では主軸本体11およびスリーブ12は合金鋼製
であるが、ブッシュ13の素材はタングステンカーバイド
系の超硬合金あるいはセラミックスとした。そして、セ
ラミックス製のものについては工具取付穴６以外の面に
アルミニウム製等の軟質層17を形成した。尚、スリーブ
12の先端部にはキー18が取り付けられるキー溝19が形成
されている。

第１実施例では以上のような構造としたため、工具取
付穴６が摩耗した際には、スリーブ12を主軸本体11から
分離することによりブッシュ13のみを容易に交換するこ
とができるようになった。また、ブッシュ13に超硬合金
やセラミックス等の高硬度の素材を用いたため、摩耗の
進行を抑えてその寿命を延長することができた。

第２実施例の主軸１も、第２図に示すように、第１実
施例のものと同様に主軸本体11とスリーブ12とブッシュ
13とから構成されている。本実施例ではブッシュ13の工
具取付穴６の中央部に円環状の切り欠き20を形成すると
共に、工具取付穴６側のテーパを工具７のシャンク7a側
のテーパより小さくした。そして、先端側のテーパの差
θ₁と後端側のテーパの差θ₂および隙間δ₂を適宜設定
することにより、工具取付穴６とシャンク部7aが先端側
で強く嵌合して該部に大きな面圧が発生するようにし
た。その結果、加工外力による先端部の開きやそれに起
因する工具７の振れが防止され、より高い寿命を得るこ
とができた。

第３実施例の主軸１も、第３図に示すように、第２実
施例のものと同様にブッシュ13の工具取付穴６に形状変
更を施したものである。本実施例ではブッシュ13の工具
取付穴６の中央部に円環状の切り欠き20を形成し、その
切り欠き20にアルミニウム製等の軟質層21を形成した。
本実施例の狙いとするところも第２実施例と同様であ
る。

〈考案の効果〉 本考案に係る工作機械の主軸における工具取付部の構
造によれば、主軸を主軸本体の他、工具取付穴を有する
ブッシュと、ブッシュを主軸本体に取り付けるスリーブ
とに３分割したため、工具取付穴が摩耗した祭にはブッ
シュのみの交換が行えると共にブッシュに高硬度な素材
を用いることが可能となり、保守コストの低減や工作機
械の稼働率の向上が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案の第１実施例〜第３実施例に係
る主軸の工具取付部を示す拡大半断面図である。また、
第４図はフライス盤の全体図であり、第５図は工作機械
の従来の主軸頭の構造の一例を示す縦断面図である。 図面中、１は主軸、２は主軸頭、６は工具取付穴、７は
工具、7aはテーパシャンク部、11は主軸本体、12はスリ
ーブ、13はブッシュ、14は段付穴、15はスリーブ取付
穴、17は軟質層、18キー、20は切り欠き、21は軟質層で
ある。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸の先端部に形成されたテーパ形状の工
   具取付穴に工具のシャンク部を嵌合させて当該工具を取
   り付ける構造であって、当該工具取付穴が軸心に形成さ
   れた円筒形状のブッシュと、当該ブッシュが後方より挿
   入される段付穴が軸心に形成されると共に主軸本体に締
   結されることにより当該ブッシュを当該主軸本体に押圧
   して一体化させるスリーブとを具えたことを特徴とする
   工作機械の主軸における工具取付部の構造。