JP2584805Y2 - 工作機械の加工ヘッド - Google Patents

工作機械の加工ヘッド

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JP2584805Y2
JP2584805Y2 JP1992061237U JP6123792U JP2584805Y2 JP 2584805 Y2 JP2584805 Y2 JP 2584805Y2 JP 1992061237 U JP1992061237 U JP 1992061237U JP 6123792 U JP6123792 U JP 6123792U JP 2584805 Y2 JP2584805 Y2 JP 2584805Y2
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shaft
head
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孝夫 小平
貞男 小島
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共立精機株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案はマシニングセンタ等で
型加工を行う際に使用する工作機械の加工ヘッドに係わ
り、更に詳しくは、歯車機構部に浸入するダストや冷却
液等を効果的に防止することが出来る工作機械の加工ヘ
ッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば特公昭62ー5877号公
報等に開示されているような工作機械の加工ヘッドが一
般に知られている。この加工ヘッドは、スピンドルに取
付けられたツールホルダの先端外周に、円筒状のボデー
を回転自在に嵌合すると共に、このボデーの一部に、該
ボデーをブロック本体及びツールホルダに位置決め固定
する位置決め機構を設け、このボデーの先端外周に、固
定ネジを介してヘッドカバーを回転かつ固定自在に嵌合
し、前記ヘッドカバーの先端に形成した二股状の支持プ
レートに、固定ボルトを介して加工ヘッド本体を回転か
つ固定自在に設け、この加工ヘッド本体の内部に、前記
ツールホルダの先端と常時噛合する歯車機構を内装する
と共に、この歯車機構に、加工ヘッド本体の先端に設け
たツールヘッドを連結して構成されている。
【0003】即ち、同軸上にある前記ボデーに対してヘ
ッドカバーを360度回動自在にし、かつ固定ネジによ
り固定することが出来ると共に、ヘッドカバーに対して
90度軸線が相違するツールヘッドを180度旋回可能
にし、かつ固定ボルトにより固定することが出来るよう
になっている。従って、ツールヘッドに装着されたツー
ルをスピンドルの回転方向に360度旋回することが可
能で、また、スピンドルの軸方向に対して±90度旋回
可能である。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら上述した
工作機械の加工ヘッドにあっては、歯車機構部へのダス
トの浸入を防止する構造にはなっているが、切削時にワ
ークから跳ね返る冷却水の浸入を防止する構造にまでは
至っておらず、歯車機構部にその冷却水が浸入して内部
を汚し、ひいては加工ヘッドの寿命を短くすると言う問
題があった。
【0005】この考案は係る従来の課題に着目して案出
されたもので、歯車機構部に浸入するダストは勿論のこ
と、切削時に使用される冷却液の浸入をも有効に防止
し、もって寿命を長く保つことが出来る工作機械の加工
ヘッドを提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この考案は上記目的を達
成するため、先端に入力歯車を有するシャフト本体を回
転自在に内装するボディーの後端側に、該ボディーを位
置決め固定する位置決め機構を設け、前記ボディーの先
端側外周に先端側が二股状の支持部を有するハウジング
前記シャフト本体の回転軸回りに回動かつ固定自在に
配設し、前記二股状の支持部間に係合する後端側の二股
状の支持プレート部を有するツールヘッドを前記ハウジ
ングに対して、前記シャフト本体の回転軸に直交する第
2回転軸回りに旋回かつ固定可能に設け、該ツールヘッ
ドに後端に出力歯車を有するツール駆動軸を回転自在に
内装し、前記入力歯車と前記出力歯車との間を伝達歯車
群を介して連結した工作機械の加工ヘッドであって、前
記ハウジングの前記支持部間に固定支持した中空室部を
有する第1シールケースに、円筒状の第2シールケ
をシール部材を介して摺動回転可能に嵌挿し、該第2シ
ールケースを前記ツールヘッドの前記支持プレート部間
に挟持すると共に、前記ハウジング側の前記入力歯車の
回転を前記第1シールケースの前記中空室部に連通する
貫通孔と該貫通孔に重さなる前記第2シールケースの筒
部の切欠き部を挿通する軸を介して、前記第2シールケ
ース内の前記第2回転軸の前記伝達歯車に伝達し、更
に、該伝達歯車の回転が伝達される前記ツール駆動軸
を、前記第2シールケースの筒部の貫通孔と該貫通孔に
重なり前記第1シールケースの前記中空室部に連通する
長孔に挿通して形成したことを要旨とするものである。
【0007】
【作用】この考案は上記のように構成され、マシニング
センタの駆動モ−タを回転駆動すると、その駆動力はス
ピンドルから入力された回転駆動力が、シャフト本体─
入力歯車─伝達歯車群─出力歯車─ツール駆動軸に伝達
され、このツール駆動軸の先端側に装着されるツールに
より被加工物を切削する。
【0008】またハウジングの割り出しは、ハウジング
の固定を解除して該ハウジングをボディーに対して必要
とする角度位置まで回動し、再び固定してハウジングを
ボディーに取付ることより行うことが出来る。ツールヘ
ッドの割り出しは、ハウジングに対するツールヘッドの
固定を解除した後ツールヘッドをハウジングの軸線方向
に離反あるいは同一方向側に必要な角度旋回させ、再び
固定してツールヘッドをハウジングに取付ることにより
行うことが出来る。
【0009】シャフト本体からツール駆動軸に回転駆動
力を伝達するために、歯車機構部を入力歯車、伝達歯車
群、出力歯車から構成し、この入力歯車、伝達歯車群、
出力歯車を第2シールケースで覆い、更にこの第2シー
ルケースを第1シールケース内に摺動可能に嵌挿したの
で、ツールヘッドが旋回する構造であっても歯車機構部
に浸入するダストは勿論のこと、切削時に使用される冷
却液の浸入をも有効に防止することが出来る。
【0010】
【実施例】以下添付図面に基いて、この考案の実施例を
説明する。図1〜図4に示すように、この考案に係る工
作機械の加工ヘッドに用いられる工具ホルダ1は、円筒
状のボディー3を有し、このボディー3の内周部には軸
受5を介して、マシニングセンタのスピンドルに取付け
られるテーパ状のシャンク部7を後端側に備え、先端側
に入力かさ歯車8を有するシャフト本体9が内装されて
いる。
【0011】ボディー3の後端側外周には、該ボディー
3をマシニングセンタに位置決めして固定するための位
置決め機構11が配設されている。この位置決め機構1
1は、後端側の一端に突設されたブラケット13を備
え、このブラケット13にはシャフト本体9に沿った穴
部15a,15bが穿設されている。先端側の穴部15
aにはマシニングセンタに固定された位置決めブロック
の孔部(図示せず)に係合する位置決めピン17が摺動
自在に嵌挿され、穴部15aの底部から該穴部15aに
沿って設けられたバネガイド19に外装するバネ部材2
1により常時前記位置決めブロックの方向に付勢されて
いる。23は位置決めピン17の進退移動の範囲を規制
する規制ピンである。
【0012】穴部15bにはスライドピン25が該穴部
15bに沿って摺動自在に嵌挿され、穴部15bの底部
とスライドピン25との間に介設されたバネ部材27に
より常時位置決めピン17と同じ方向に付勢されてい
る。また、穴部15bの底部と反対側のスライドピン2
5の端部には、位置決めピン17を回り止め機能とした
係合部材29が固定され、位置決めリング148を規制
位置に位置決めする。前記位置決めリング148はボル
ト149によりシャフト本体9に固定かつ360°回動
可能になっている。
【0013】ボディー3の先端側外周面には、図5〜図
7に示すような円筒状で先端側に二股の支持部31が突
設されたハウジング33が嵌挿され、図8に示すように
固定ボルト35によりボディー3の外周に固定かつ36
0°回動可能になっている。二股の支持部31には互い
に対向する箇所に貫通孔37を有し、その貫通孔37の
周囲に沿って互いに対向する位置に90°(両端の半円
の中心間)にわたり円弧状に貫通しかつ両端が半円状の
長孔39a,39bが設けられている。
【0014】また、ハウジング33の後端とこの後端に
隣接するボディー3の外周面には、位置決め用の目盛り
を刻設したリング状の目盛環41a,41bがそれぞれ
ハウジング33の後端とボディー3の外周面とに固定さ
れている。そしてハウジング33の先端側には、ツール
ヘッド43が係合されている。このツールヘッド43は
図9〜図11に示すような後端(図10で上端)側に二
股の支持プレート部45を備えた円筒状のツールヘッド
本体47を有している。支持プレート部45には互いに
対向する箇所に貫通孔49が設けられ、その貫通孔49
の周囲に互いに対向する位置に、このツールヘッド本体
47をハウジング33の支持部31間に装着するための
固定ボルト51に螺合する貫通したネジ孔53a,53
bが形成されている。ツールヘッド本体47の貫通孔4
9を有する側面には、ツールヘッド43を旋回させた際
の位置決め用の角度目盛55が刻設されている。
【0015】またツールヘッド本体47の内周部には軸
受57(57a,57b)を介して、先端側にツールT
を把持可能なコレット59を備え、後端に出力かさ歯車
61が固定されたツール駆動軸63が内装されている。
ツールヘッド本体47の先端には軸受57にダスト等の
浸入を防止するフロントカバー65が固定されている。
ツールヘッド43はその支持プレート部45のネジ孔5
3a,53bに螺合し、支持部31の長孔39a,39
bを挿通する固定ボルト51を介して、ハウジング33
の支持部31間に固定されている。この固定ボルト51
を緩めることにより、ツールヘッド43は長孔39a,
39bに沿って90°旋回することが可能である。
【0016】前記入力かさ歯車8と出力かさ歯車61と
は、第1かさ歯車67、第2かさ歯車69及び第3かさ
歯車71とからなる伝達歯車群を介して連結されてい
る。第1かさ歯車67は入力かさ歯車8と噛合し、後述
する第1シールケース87内に軸受73a,73bを介
して回転自在に配設されたシャフト75の一端側に固定
されている。第2かさ歯車69は該シャフト75の他端
側に固定されている。第2かさ歯車69と噛合する第3
かさ歯車71は出力かさ歯車61とも噛合し、図12に
示す中央部に貫通孔77が形成された第2回転軸に相当
するシャフト79に軸受81を介して回転自在に配設さ
れている。この貫通孔77には前記シャフト75を支持
する軸受73bが固設されている。
【0017】前記伝達歯車群67,69、71及び出力
かさ歯車61はその歯車比を1に設定し、入力かさ歯車
8が噛合する第1かさ歯車67と入力かさ歯車8との歯
車比を1/2に設定することが好ましい。これにより、
ツール駆動軸63に伝達する回転駆動力を従来と同じに
してシャフト本体9の回転数を低くすることが可能で、
シャフト本体9の発熱を抑制することが出来るものであ
る。
【0018】シャフト79はハウジング33及びツール
ヘッド本体47の貫通孔37,49に挿通され、その両
端がサイドカバー83に固定され、このサイドカバー8
3はフランジを有する筒状の筒部材85a,85bを介
してハウジング33の支持部31の外側面に固定ボルト
51により固定されている。該固定ボルト51はサイド
カバー83、筒部材85a,85bをハウジング33の
支持部31の外側面に固定すると共に、支持部31の長
孔39a,39bを挿通してツールヘッド本体47のネ
ジ孔53a,53bに螺嵌し、ツールヘッド43の支持
プレート部45をハウジング33の支持部31の内側面
にも固定するものである。この固定ボルト51を緩める
ことによりツールヘッド43はハウジング33の長孔3
9a,39bに沿って90°旋回することが可能となっ
ている。
【0019】そして入力かさ歯車8、第1〜第3かさ歯
車67,69,71及び出力かさ歯車61からなる歯車
機構部に外部から冷却液等が浸入するのを防止するため
の第1シールケース87が、ハウジング33の支持部3
1間(ツールヘッド43の支持プレート部45間)に設
けられている。この第1シールケース87はハウジング
33の支持部31の基端部端面に取付られる取付部93
を有するシールケース本体89とカバー91とを備えて
いる。
【0020】シールケース本体89は図4及び図13〜
図15に示すように、ハウジング33の支持部31に取
付られる取付部93とドラム状のケース部95とから構
成されている。このケース部95は、両側面に貫通する
円柱状の中空室部97を有し、この中空室部97から外
周面に貫通しかつ両端が半円状の長孔99が外周部10
0に沿って90°の範囲(両端の半円の中心間)で形成
されている。
【0021】また長孔99の隣接した外周部100の幅
方向に、外周面から中空室部97に貫通する矩形の長孔
101a,101bが形成されている。この外周部10
0の内周面には長孔101a,101bのそれぞれの両
端部を通過してリング状に形成された環状溝103a,
103bが設けられている。取付部93にはボディー3
の先端が嵌合する嵌合孔105が形成され、この嵌合孔
105の底面から中空室部97にかけてシャフト本体9
の先端が挿入可能な貫通孔107が設けられている。こ
の貫通孔107の上側に隣接して中空室部97からケー
ス部95と取付部93にかけて段差を有し前記シャフト
75を挿通する段状貫通孔109が形成されている。
【0022】シールケース本体89は取付部93が支持
部31の基端面に固定され、嵌合孔105内に入力かさ
歯車8を収容し、この入力かさ歯車8と噛合する第1か
さ歯車67を段状貫通孔109に収容し、この第1かさ
歯車67と噛合する第2かさ歯車69とこの第2かさ歯
車69と噛合する第3かさ歯車71とこの第3かさ歯車
71に噛合する出力かさ歯車61を中空室部97内に収
容している。また、段状貫通孔109から突出した第1
かさ歯車67を被覆するように該段状貫通孔109の入
口部にはカバー91が設けられている。
【0023】そして前記シールケース本体89の中空室
部97内には第2シールケース111が配設されてい
る。この第2シールケース111は図15,16に示す
ようにドラム状を成し、内部に中空円柱状の室部113
が形成されている。室部113の下端側にはツール駆動
軸63を挿通する貫通孔115が設けられ、室部113
から第2シールケース111の両側面に対してシャフト
79を挿通するための貫通孔117a,117bが形成
されている。
【0024】この貫通孔117a,117bの壁面には
Oリング119を取付けるための環状溝121a,12
1bが穿設されている。また、室部113の上端側には
外周部に沿って貫通した楕円状の切欠き部123が形成
されている。この切欠き部123はシャフト本体9の軸
線に対してツールヘッド43が90°旋回した際に第
1,第2かさ歯車67,69を有するシャフト75が当
接しないように構成されている。
【0025】第2シールケース111は第1シールケー
ス87の中空室部97に摺動可能に嵌挿され、室部11
3内に第2,第3かさ歯車69,71及び出力かさ歯車
61を収容している。従って、ツールヘッド43のツー
ル駆動軸63が軸受57bを有するベアリングケース1
25を介して第1シールケース87の長孔99に挿通さ
れ、かつ第2シールケース111の貫通孔115に嵌挿
され、この第2シールケース111はツールヘッド43
の旋回に伴って第1シールケース87の中空室部97内
を摺動回転する。
【0026】また、第1シールケース87の長孔101
a,101b及び環状溝103a,103bには図4に
示すようなOリング127が第2シールケース111の
外周面と当接して設けられている。第2シールケース1
11の環状溝121a,121bに配置されたOリング
119は筒部材851a,85bの外周面と当接してい
る。129,131,133もそれぞれ歯車機構部をシ
ールするためのOリングである。また135a,135
bはOリング127をカバーするために第1シールケー
スに固定されたカバーである。
【0027】なお、141は固定ブロックに設けられた
冷却水の供給路に連通する位置決めピン17内に形成さ
れた冷却水の供給路、142〜144も位置決め機構1
1内に供給路141に連通して形成された冷却水の供給
路、145はボディー3内に供給路144に連通して形
成された冷却水の供給路、146aは供給路144に連
通してハウジング33に環状に形成された冷却水の供給
路、146bは供給路146aに連通してハウジング3
3内に形成された冷却水の供給路、146c,146d
は筒部材85aの外周に形成された冷却水の供給路で供
給路146bに供給路146cが連通し、この供給路1
46cに供給路146dが連通している。147は供給
路146dに連通してツールヘッド本体47内に形成さ
れ切削部に冷却水を供給する供給路である。
【0028】次に上記のように構成された実施例の作用
について説明する。先ず所定のツールT(型加工を行う
場合には、ボールエンドミルが主である)をツールヘッ
ド43のコレット59に取付けた工具ホルダ1を自動工
具ホルダ交換装置によりマシニングセンタのスピンドル
に装着する。この時、ボディ−3は、予め位置決め機構
11の位置決めピン17を介して図示せぬ位置決めブロ
ックに位置決めされる。
【0029】このような状態から例えば箱状の被加工物
の内側コーナ部等の型削りする場合、このままのツール
取り付け状態では加工が困難である際にはハウジング3
3及びツールヘッド43の角度調整(割り出し)を行
う。ハウジング33の割り出し作業は、固定ボルト35
を緩めた後目盛環41a,41bを見ながらハウジング
33をボディー3に対して必要とする角度位置まで回動
し、再び固定ボルト35を締めてハウジング33をボデ
ィー3に固定する。ツールヘッド43の割り出し作業
は、固定ボルト51を緩めた後角度目盛55を見ながら
ツールヘッド43をハウジング33の軸線方向に離反あ
るいは同一方向側に必要な角度旋回させ、再び固定ボル
ト51を締めてツールヘッド43をハウジング33に固
定する。出力かさ歯車61は第3かさ歯車71に噛合し
た状態で移動するので、シャフト本体9からの回転駆動
力は確実にツール駆動軸63に伝達される。
【0030】以上のように割り出し調整が完了した段階
でマシニングセンタの駆動モ−タを回転駆動すると、そ
の駆動力はスピンドルから入力された回転駆動力が、シ
ャフト本体9─入力かさ歯車8─第1かさ歯車67─第
2かさ歯車69─第3かさ歯車71─出力かさ歯車61
─ツール駆動軸63を介してコレット59に装着された
ツールTに出力され所定の加工が行なわれる。
【0031】この際、入力かさ歯車8が噛合する第1か
さ歯車67と該入力かさ歯車8との歯車比を1/2に設
定することにより、ツール駆動軸63に伝達する回転駆
動力を従来と同じにしてシャフト本体9の回転数を低く
することが出来、シャフト本体9に生じる発熱を抑制す
ることが出来る。また、シャフト本体9からツール駆動
軸63に回転駆動力を伝達するために、歯車機構部を入
力かさ歯車8、第1〜第3かさ歯車67,69,71及
び出力かさ歯車61から構成し、この入力かさ歯車8、
第1〜第3かさ歯車67,69,71及び出力かさ歯車
61を第1シールケース87に収容し、第2,第3かさ
歯車69,71及び出力かさ歯車61を第2シールケー
ス111に収容して覆い、各所定の箇所にOリング11
9,127,129,131,133を配設したので、
ツールヘッド43が旋回する構造であっても歯車機構部
に浸入するダストは勿論のこと、切削時に使用される冷
却液の浸入をも有効に防止し、工具ホルダ1の寿命を大
幅に向上することが出来るのである。
【0032】また更に、切削時に使用される冷却液が工
具ホルダ1内の冷却水の供給路141〜147を通過し
てツールヘッド43の先端から供給されるため、従来の
ように別個に切削部の周囲に冷却液を供給する供給配管
を設置する必要がなく加工ヘッドの周囲をシンプルにす
ることが出来る。なお、この考案は前述の実施例に限定
されるものではなく、例えば第1かさ歯車67と該入力
かさ歯車8との歯車比を従来と同様に1に設定してもよ
く、前述の実施例以外の態様でもこの考案を実施しうる
ものである。
【0033】
【考案の効果】この考案は上記のように構成され、シャ
フト本体からツール駆動軸に回転駆動力を伝達するため
に、歯車機構部を入力歯車、伝達歯車群及び出力歯車か
ら構成し、この歯車機構部を第2シールケースで覆い、
更にこの第2シールケースを第1シールケース内に摺動
可能に嵌挿したので、ツールヘッドが旋回する構造であ
っても歯車機構部に浸入するダストは勿論のこと、切削
時に使用される冷却液の浸入をも有効に防止し、もって
加工ヘッドの寿命を大幅に向上することが出来る効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の工作機械の加工ヘッドに用いられる
工具ホルダの斜視図である。
【図2】この考案の工作機械の加工ヘッドに用いられる
工具ホルダの断面図である。
【図3】図2のAーA断面図である。
【図4】この考案の歯車機構部をシールするシール部の
分解図である。
【図5】ハウジングの正面図である。
【図6】ハウジングの平面図である。
【図7】ハウジングの左側面図である。
【図8】ハウジングの装着を示す説明図である。
【図9】ツールヘッドの正面図である。
【図10】図9のBーB断面図である。
【図11】ツールヘッドの下面図である。
【図12】第3かさ歯車が装着されるシャフトの正面図
である。
【図13】第1シールケースの正面図である。
【図14】第1シールケースの左側面図である。
【図15】第1シールケースの右側面図である。
【図16】第2シールケースの正面図である。
【図17】第2シールケースの平面図である。
【符号の説明】
1 工具ホルダ 3 ボディー 8 入力かさ歯車 9 シャフト本体 11 位置決め機構 31 支持部 33 ハウジング 35 固定ボルト 43 ツールヘッド 45 支持プレート
部 51 固定ボルト 61 出力かさ歯車 67 第1かさ歯車 69 第2かさ歯車 71 第3かさ歯車 87 第1シールケ
ース 111 第2シールケース
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23C 1/12 B23Q 11/00 B25J 19/00

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端に入力歯車を有するシャフト本体を
    回転自在に内装するボディーの後端側に、該ボディーを
    位置決め固定する位置決め機構を設け、前記ボディーの
    先端側外周に先端側が二股状の支持部を有するハウジン
    グを前記シャフト本体の回転軸回りに回動かつ固定自在
    に配設し、前記二股状の支持部間に係合する後端側の二
    股状の支持プレート部を有するツールヘッドを前記ハウ
    ジングに対して、前記シャフト本体の回転軸に直交する
    第2回転軸回りに旋回かつ固定可能に設け、該ツールヘ
    ッドに後端に出力歯車を有するツール駆動軸を回転自在
    に内装し、前記入力歯車と前記出力歯車との間を伝達歯
    車群を介して連結した工作機械の加工ヘッドであって、 前記ハウジングの前記支持部間に固定支持した中空室部
    を有する第1シールケスに、円箇状の第2シールケー
    スをシール部材を介して摺動回転可能に嵌挿し、該第2
    シールケースを前記ツールヘッドの前記支持プレート部
    間に挟持すると共に、 前記ハウジング側の前記入力歯車の回転を前記第1シー
    ルケースの前記中空室部に連通する貫通孔と該貫通孔に
    重さなる前記第2シールケースの筒部の切欠き部を挿通
    する軸を介して、前記第2シールケース内の前記第2回
    転軸の前記伝達歯車に伝達し、更に、該伝達歯車の回転
    が伝達される前記ツール駆動軸を、前記第2シールケー
    スの筒部の貫通孔と該貫通孔に重なり前記第1シールケ
    ースの前記中空室部に連通する長孔に挿通して形成した
    ことを特徴とする工作機械の加工ヘッド。
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