JP3166502U - クーラント液供給の工具ホルダー - Google Patents

Abstract

【課題】ドリル等のシャンク締結部に昇圧誘導筒を配置し、ドリル刃先に対するクーラント液の昇圧・誘導の向上を図り切削性能を向上させ、加工精度・加工効率を飛躍的に改善させたクーラント液供給の工具ホルダーを提供する。【解決手段】工具ホルダー１００のスリーブ１１と締結環１３との空隙内に嵌入保持される取付鍔３０Ａと、該取付鍔の内径縁から工具先端方向Ｏに延設し且つ工具外周面２０Ｂとの間に僅かな隙間を設けた関係で係合する導入部３０Ｃと、該導入部の先端に上記工具の外周凹溝部２０Ｃに僅かな隙間を設けた関係で係合する舌状の誘導部３０Ｄとからなる昇圧誘導筒３０を備えた。【選択図】図１

Description

本考案は、工具ホルダーに装着されるドリル、エンドミル等の刃先にクーラント液を効率良く供給するクーラントガイドに係わり、特に、工具ホルダーに装着されるドリル、エンドミル等の締結部に装備してクーラント液の昇圧・誘導を図ることで切削性能（切刃の冷却耐摩耗、切粉排出性等）を向上させ、加工精度・加工効率を飛躍的に改善させたクーラント液の昇圧誘導筒を使用したクーラント液供給の工具ホルダーに関する。

従来、ドリル、エンドミル等を装着してワークを加工する工具ホルダーにおいて、ドリル、エンドミル等の刃先を冷却する各種クーラント方法と装置が提供されている。その代表的なものは、図６（ａ）に示すように、工具ホルダーに取り付けられた工具（ドリル等）１の先端に向けて外部設置のクーラントノズルＮから高圧クーラント液Ｋを噴射するクーラント外掛け方式がある。この方式は、加工スペースを狭く干渉し、クーラント供給装置も高価な高圧クーラント発生装置（超高圧ポンプ）を必要とし、大量の噴射を必要とするもののクーラント液の大分部が刃先冷却に有効に作用されず、加工領域の外側に拡散されてしまい、冷却効率やエネルギー効率が非常に低く、工場現場の環境破壊につながっている。

別のクーラント方法と装置は、図６（ｂ）に示すオイルホールｈ付きドリルＤが提供されている。現状において、ドリルは先端の刃先のみで穴あけ加工されるから、確実に刃先にクーラント液を無駄なく供給する方法として有効な方法として多用されている。しかしながら、ドリル内に開けられた大径のオイルホールは、ドリル剛性を損ない、加工時にドリル破損・折れ易いという宿命を持っている。

一方、エンドミルは、ドリルに比べて、底刃、側刃の全てを使用して切削加工されるために、クーラント液は全ての刃部に噴射する必要性がある。この必要性から、クーラント外掛け方式やオイルホール方式が採用されている。しかしながら、全ての刃先にクーラント液を供給するには、多くのオイルホールを必要とするから、著しくエンドミルの剛性を損ない、実用性を失っている。

上記オイルホール方式の実施例を紹介する。ドリル内部にシャンク部後端から刃先近傍まで切削油剤或いは切削ミスト或いはエアー等の流体を供給する流体供給用の貫通孔を有し、該貫通孔は、シャンク部で、シャンク端より、シャンク径の０．４倍〜０．７倍、シャンク長さの０．０１倍〜０．８倍のクーラント溜のスペースを設け、該クーラント溜から刃先迄をスパイラルに設けたクーラントホール付き小径ドリルである（例えば、特許文献１参照。）。

更に、加工中の穴から円滑に切り屑を排出させることができる回転穴あけドリル工具がある。その構成は、ドリル前端の刃部にダイヤモンド焼結体のチップが取り付けられ、後端からボデー内部のオイルホールを通じて切削水の供給を受けながら前方のワークに穴あけ加工を施す回転穴あけ工具である。このドリルは、ボデーに設けられオイルホールの切削水を斜め後方に向かってボデーの外に噴出する後方噴出孔を備えたものである（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００６−７３９４号公報 特開２００９−７８３３０号公報

上記特開２００６−７３９４号公報のクーラントホール付き小径ドリル及び特開２００９−７８３３０号公報のドリルは、何れも、ドリル内に開けられた大径オイルホールは、ドリル剛性を損ない、加工時にドリル破損・折れ易いという宿命が残存している。更に、工具ホルダー内に供給されるクーラント液の供給圧力はオイルホールの細い孔内で低下してしまい、切削性能（切刃の冷却耐摩耗、切粉排出性等）が十分に発揮されない。そこで、クーラント圧力を超高圧とすると、クーラント供給システムが高価で複雑化すると共に、超高圧が災いして、ドリル破損を助長してしまう。

本考案は、上記クーラント外掛け方式やオイルホール方式に見られる各種問題点に鑑みてなされたもので、特に、工具ホルダーにおいて、ドリル等のシャンク締結部に昇圧誘導筒を配置し、ドリル刃先に対するクーラント液の昇圧・誘導の向上を図ることで切削性能（切刃の冷却耐摩耗、切粉排出性等）を向上させ、加工精度・加工効率を飛躍的に改善させたドリル等のクーラント液供給の工具ホルダーを提供する。

上記目的を達成するべく本考案の請求項１によるクーラント液供給の工具ホルダーは、本体の先端穴部に嵌入するスリーブにドリル・エンドミル等の工具のシャンク部を装入し本体の先端外周に螺合する締結環でシャンク部を締結し、本体の中心孔を介してシャンク部の中心孔から切刃長の途中から外周凹溝部に沿って刃先にクーラント液供給の工具ホルダーに対して、上記スリーブと締結環との空隙内に嵌入保持される取付鍔と、該取付鍔の内径縁から工具先端方向に延設し且つ工具外周面との間に僅かな隙間を設けた関係で係合する導入部と、該導入部の先端に上記工具の外周凹溝部に僅かな隙間を設けた関係で係合する舌状の誘導部と、からなる昇圧誘導筒を、具備してなることを特徴とする。

本考案の請求項２によるクーラント液供給の工具ホルダーは、請求項１記載のクーラント液供給の工具ホルダーにおいて、上記昇圧誘導筒は、工具の外周部に僅かな隙間関係で係合する導入部の内壁には、工具の外周適所に接し且つ軸心方向に延設する凸筋を設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間で保持することを特徴とする。

本考案の請求項３によるクーラント液供給の工具ホルダーは、請求項１記載のクーラント液供給の工具ホルダーにおいて、上記昇圧誘導筒は、工具の外周部に僅かな隙間関係で係合する導入部の内壁には、工具の外周適所に接し且つ軸心方向に延設する凸筋を設けるとともに、工具の外周適所に外径方向に突出し且つ軸心方向に延設する凸溝を設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間で保持することを特徴とする。

本考案の請求項４によるクーラント液供給の工具ホルダーは、請求項１または２または３記載のクーラント液供給の工具ホルダーにおいて、上記シャンク部の中心孔に供給されるクーラント供給圧力は、１ＭＰａ前後の低圧であることを特徴とする請求項１のクーラント液供給の工具ホルダー。

本考案の請求項１から３のクーラント液供給の工具ホルダーによると、本体の中心孔を介してシャンク部の中心孔から切刃長の途中から外周凹溝部に沿って刃先にクーラント液供給の工具ホルダーにおいて、上記スリーブと締結環との空隙内に、昇圧誘導筒の取付鍔を嵌入保持し、該取付鍔の内径縁から工具先端方向に延設した導入部が工具外周面との間に僅かな隙間を設けて係合し、該導入部の先端の舌状の誘導部が工具の外周凹溝部に僅かな隙間を設けて係合したから、上記シャンク部の中心孔に供給されるクーラント供給圧力が１ＭＰａ前後の低圧であっても誘導部の噴射口から工具刃先に噴射されるクーラント液が工具の外周凹溝部の隙間形状に流量が絞られてウオータースライダー効果を発揮し、実質的にクーラント供給圧力１ＭＰａ以上の流速と流速圧に倍増できる。この結果、ドリル等の刃先に対するクーラント液の昇圧・誘導の向上が図られて切削性能（切刃の冷却耐摩耗、切粉排出性等）が向上でき、加工精度・加工効率を飛躍的に改善させたドリル等のクーラント液供給の工具ホルダーが提供できる。

また、上記昇圧誘導筒は、工具の外周部に僅かな隙間関係で係合する導入部の内壁に、工具の外周適所に接し且つ軸心方向に延設する凸筋を設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間で保持するから、工具の外周部の全周に亘り均等にクーラント液が刃先のすくい面等に向けて昇圧・誘導して噴射できる。

更に、上記昇圧誘導筒は、工具の外周部に僅かな隙間関係で係合する導入部の内壁に、工具の外周適所に接し且つ軸心方向に延設する凸筋を設けるとともに、工具の外周適所に外径方向に突出し且つ軸心方向に延設する凸溝を設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間で保持するから、工具の外周部の全周に亘り均等にクーラント液が刃先に向けて昇圧・誘導できるとともに、各凸溝を刃先のすくい面に集中噴射でき、この刃先冷却と削り出される切粉の粉砕・排出効果が高められる。

本考案の請求項４のクーラント液供給の工具ホルダーによると、シャンク部の中心孔に供給されるクーラント供給圧力は、１ＭＰａ前後の低圧であるにも係わらず、工具刃先に噴射される噴射口におけるクーラント液の流量が絞られることで、実質的に１ＭＰａ以上の流速と流速圧に倍増できる。この結果として、クーラント供給装置の小型化・低出力化が可能であり、省エネ運転ができる。

本考案の第１の実施の形態を示し、工具ホルダーの展開断面図と拡大斜視図である。 本考案の第１の実施の形態を示し、工具ホルダーの組付け断面図と要部の拡大断面図とＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。 本考案の第１の実施の形態を示し、工具ホルダーに備える昇圧誘導筒の作用断面図と要部の拡大断面図である。 本考案の第１の実施の形態を示し、昇圧誘導筒の昇圧・流速作用線図である。 本考案の第２の実施の形態を示し、昇圧誘導筒の断面図である。 従来例の実施の形態を示し、クーラント外掛け方式とオイルホールの説明図である。

以下、図１乃至図５を参照して本考案の各実施の形態を順次に説明する。

本考案の実施の形態となるクーラント液供給の工具ホルダー１００は、図１にその外観及び全体構成を示す。クーラント液供給の工具ホルダー１００は、汎用機となる安価な工作機械（ボール盤、フライス盤、マシニングセンター等）の加工機に、一般的な継手形状となるＢＴテーパー、ＨＳＫ等により着脱可能に装着して使用される。その構成は、加工機において、主軸頭内に支持された主軸の先端テーパー穴には、クーラント液供給の工具ホルダー１００のアーバーの連結部（軸端テーパー）を着脱可能に装着して使用される。

上記クーラント液供給の工具ホルダー１００の詳細構成は、図１と図２に示す。工具ホルダー１００の本体１０の先端穴部１０Ａには、これに嵌入するスリーブ１１にドリル・エンドミル等の工具２０のシャンク部２０Ａを装入し、本体１０の先端外周（雄ねじ）１０Ｂに螺合する締結環１３でシャンク部２０Ａを締結する。上記本体１０の中心孔１０Ｃを介してシャンク部２０Ａの中心孔ｈから切刃長２０Ｂの途中から外周凹溝部２０Ｃに露出し、外周凹溝部２０Ｃに沿って刃先Ｃにクーラント液Ｋを供給する。上記工具ホルダー１００に対して、昇圧誘導筒３０が装着される。上記昇圧誘導筒３０は、スリーブ１１と締結環１３との空隙内に嵌入保持される取付鍔３０Ａと、該取付鍔の内径縁３０Ｂから工具先端方向Ｏに延設し、且つ、工具外周面２０Ｄとの間に僅かな隙間（約１ｍｍ）Ｇ１を設けた関係で係合する導入部３０Ｃと、該導入部の先端に上記工具２０の外周凹溝部２０Ｃに僅かな隙間（約１ｍｍ）Ｇ２を設けた関係で係合する一対の舌状の誘導部３０Ｄとからなる。尚、上記昇圧誘導筒３０は、工具２０の外周部２０Ｂに僅かな隙間関係で係合する導入部３０Ｃの内壁には、工具の外周適所に接し且つ軸心方向Ｏに延設する凸筋Ｓを設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間（約１ｍｍ）Ｇ１で保持する。

上記クーラント液供給の工具ホルダー１００に供給するクーラント液Ｋは、図示しないが、クーラント液供給装置から上記本体１０の中心孔１０Ｃを介してシャンク部２０Ａの中心孔ｈから切刃長２０Ｂの途中から外周凹溝部２０Ｃに供給される。このクーラント供給圧力は、１ＭＰａ前後の低圧である。

上記深穴加工アーバー工具１００は、上記のように構成されており、以下のように作用する。図２と図３に示すように、クーラント液供給の工具ホルダーによると、本体の中心孔を介してシャンク部の中心孔から切刃長の途中から外周凹溝部に沿って刃先にクーラント液が供給される。そして、上記スリーブ１１と締結環１３との空隙内に、昇圧誘導筒３０の取付鍔３０Ａを嵌入保持し、該取付鍔の内径縁３０Ｂから工具先端方向に延設した導入部３０Ｃが工具外周面２０Ｂとに僅かな隙間Ｇ１を設けて係合し、該導入部の先端の舌状の誘導部３０Ｄが工具２０の外周凹溝部２０Ｃに僅かな隙間Ｇ２を設けて係合している。これにより、上記シャンク部２０Ａの中心孔ｈに供給されるクーラント供給圧力が１ＭＰａ前後の低圧であっても、誘導部３０Ｄの噴射口（隙間Ｇ２）から工具刃先Ｓに噴射されるクーラント液Ｋが工具２０の外周凹溝部２０Ｂの隙間形状に流量が絞られてウオータースライダー効果を発揮し、実質的にクーラント供給圧力１ＭＰａ以上の流速と流速圧に倍増される。しかし、ドリル等の刃先に対するクーラント液の昇圧・誘導の向上が図られて切削性能（切刃の冷却耐摩耗、切粉排出性等）が向上される。

図４に昇圧誘導筒の昇圧・流速作用線図を示す。上記昇圧・流速作用線図は、隙間（約１ｍｍ）Ｇ１，Ｇ２により、クーラント液の昇圧・流速の関係を示す。これにより、クーラント供給圧力Ｐは、１ＭＰａ前後の低圧であるにも係わらず、工具刃先に噴射される噴射口におけるクーラント液の流量が絞られて、実質的に１ＭＰａ以上の流速Ｖと流速圧ＶＰに倍増される。この結果として、クーラント供給装置の小型化・低出力化が可能であり、省エネ運転が可能となる。即ち、切粉Ｃ１がクーラント液の昇圧・誘導により、更に細かく粉砕処理され、切粉排出性を向上させて加工精度・加工効率が飛躍的に改善される。

また、上記昇圧誘導筒は、工具の外周部に僅かな隙間関係で係合する誘導部の内壁に、工具の外周適所に接し且つ軸心方向に延設する凸筋を設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間で保持するから、工具の外周部の全周に亘り均等にクーラント液が刃先のすくい面等に向けて昇圧・誘導して噴射される。

しかして、本考案の第１実施の形態のクーラント液供給の工具ホルダー１００によると、下記の効果が得られる。本体の中心孔を介してシャンク部の中心孔から切刃長の途中から外周凹溝部に沿って刃先にクーラント液供給の工具ホルダーにおいて、上記スリーブと締結環との空隙内に、昇圧誘導筒の取付鍔を嵌入保持し、該取付鍔の内径縁から工具先端方向に延設した誘導部が工具外周面とに僅かな隙間Ｇ１を設けて係合し、該導入部３０Ｃの先端の舌状の誘導部３０Ｄが工具の外周凹溝部２０Ｃに僅かな隙間Ｇ２を設けて係合したから、上記シャンク部の中心孔に供給されるクーラント供給圧力が１ＭＰａ前後の低圧であっても、誘導部の噴射口から工具刃先に噴射されるクーラント液が工具の外周凹溝部の隙間形状に流量が絞られてウオータースライダー効果を発揮し、実質的にクーラント供給圧力１ＭＰａ以上の流速と流速圧に倍増できる。この結果として、ドリル等の刃先に対するクーラント液の昇圧・誘導の向上が図られて切削性能（切刃の冷却耐摩耗、切粉Ｃ１の粉砕・排出性等）が向上でき、加工精度・加工効率を飛躍的に改善させたドリル等のクーラント液供給の工具ホルダーが提供できる。

また、上記昇圧誘導筒３０は、工具の外周部に僅かな隙間Ｇ１関係で係合する導入部３０Ｃの内壁に、工具の外周適所に接し且つ軸心方向Ｏに延設する凸筋Ｓを設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間Ｇ１で保持するから、工具２０の外周部の全周に亘り均等にクーラント液が流動し、更に、誘導部３０Ｄの噴射口（隙間Ｇ２）から工具刃先Ｃに噴射されるクーラント液Ｋが工具２０の外周凹溝部２０Ｃの隙間形状に流量が絞られてウオータースライダー効果を発揮し、刃先Ｃのすくい面２０Ｓ等に向けて昇圧・誘導して噴射できる。

更に、シャンク部２０Ａの中心孔ｈに供給されるクーラント供給圧力は、１Ｍｐａ前後の低圧であるにも係わらず、工具刃先Ｃに噴射される噴射口におけるクーラント液Ｋの流量が絞られることで、実質的に１ＭＰａ以上の流速Ｖと流速圧ＶＰに倍増できる。この結果として、クーラント供給装置の小型化・低出力化が可能であり、省エネ運転ができる。

本考案の第２の実施の形態となるクーラント液供給の工具ホルダー２００は、図５に示すように、上記昇圧誘導筒４０は、工具の外周部に僅かな隙間関係で係合する誘導部の内壁には、工具の外周適所に接し且つ軸心方向に延設する凸筋Ｓを設けるとともに、工具の外周適所に外径方向に突出し且つ輔心方向に延設する凸溝Ｍを設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間Ｇ１で保持する。その他の構成は、第１の実施の形態となるクーラント液供給の工具ホルダー工具１００と同一に付き、同一符号を附して説明を省略する。

本考案の第２の実施の形態となるクーラント液供給の工具ホルダー２００は、上記のように構成されており、以下のように作用する。図５に示すように、上記昇圧誘導筒４０は、工具２０の外周部２０Ｂに僅かな隙間関係で係合する導入部３０Ｃの内壁に、工具の外周適所に接し且つ軸心方向Ｏに延設する凸筋Ｓを設けるとともに、工具の外周適所に外径方向に突出し且つ軸心方向に延設する凸溝Ｍを設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間Ｇ１と，Ｇ２で保持しているから、誘導部３０Ｄの噴射口（隙間Ｇ２）から工具刃先Ｓに噴射されるクーラント液Ｋが工具２０の外周凹溝部２０Ｂの隙間形状に流量が絞られてウオータースライダー効果を発揮する。更に、各凸溝Ｍが刃先Ｃのすくい面２０Ｓに面しているから、このすくい面２０Ｓに集中噴射されて、積極的にウオータースライダー効果を発揮する。しかして、刃先冷却と削り出される切粉の粉砕・排出効果が一層積極的に高められる。

本考案の第２実施の形態のクーラント液供給の工具ホルダー２００によると、下記の効果が得られる。上記昇圧誘導筒４０は、工具の外周部に僅かな隙間Ｇ１関係で係合する導入部の内壁に、工具の外周適所に接し且つ軸心方Ｏに延設する凸筋Ｓを設けるとともに、工具の外周適所に外径方向に突出し且つ軸心方向Ｏに延設する凸溝Ｍを設け、工具２０の外周部２０Ｂの全周に亘り均等な隙間Ｇ１で保持するから、工具の外周部の全周に亘り均等にクーラント液Ｋが刃先Ｃに向けて流動でき、且つ、各凸溝Ｍが刃先Ｃのすくい面２０Ｓに面しているから、隙間Ｇ２でクーラント液Ｋが昇圧・誘導できるとともに、各凸溝Ｍから刃先Ｃのすくい面２０Ｓに集中噴射でき、積極的にウオータースライダー効果を発揮できる。しかして、刃先冷却と削り出される切粉の粉砕・排出効果が一層積極的に発揮できる。

本考案は、その工具をドリルやエンドミルの実施例で説明したものであるが、様々な工具を対象としたクーラント液供給の工具ホルダーとしての適用が可能である。

１０ 本体
１０Ａ 先端穴部
１０Ｂ 先端外周
１０Ｃ 中心孔
１１ スリーブ
１３ 締結環
２０ 工具（ドリル、エンドミル）
２０Ａ シャンク部
２０Ｂ 切刃長（外周部）
２０Ｃ 外周凹溝部
２０Ｄ 工具外周面
３０，４０ 昇圧誘導筒
３０Ａ 取付鍔
３０Ｂ 内径縁
３０Ｃ 導入部
３０Ｄ 誘導部
１００，２００ 工具ホルダー
Ｃ 刃先
Ｃ１ 切粉
Ｇ１，Ｇ２ 隙間（約１ｍｍ）
ｈ 中心孔
Ｋ クーラント液
Ｏ 工具先端方向
Ｐ クーラント供給圧力
Ｓ 凸筋
Ｍ 凸溝
Ｖ 流速
ＶＰ 流速圧

Claims (4)

1. 本体の先端穴部に嵌入するスリーブにドリル・エンドミル等の工具のシャンク部を装入し本体の先端外周に螺合する締結環でシャンク部を締結し、本体の中心孔を介してシャンク部の中心孔から切刃長の途中から外周凹溝部に沿って刃先にクーラント液供給の工具ホルダーに対して、上記スリーブと締結環との空隙内に嵌入保持される取付鍔と、該取付鍔の内径縁から工具先端方向に延設し且つ工具外周面との間に僅かな隙間を設けた関係で係合する導入部と、該導入部の先端に上記工具の外周凹溝部に僅かな隙間を設けた関係で係合する舌状の誘導部と、からなる昇圧誘導筒を、具備してなることを特徴とするクーラント液供給の工具ホルダー。
2. 上記昇圧誘導筒は、工具の外周部に僅かな隙間関係で係合する導入部の内壁には、工具の外周適所に接し且つ軸心方向に延設する凸筋を設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間で保持することを特徴とする請求項１記載のクーラント液供給の工具ホルダー。
3. 上記昇圧誘導筒は、工具の外周部に僅かな隙間関係で係合する導入部の内壁には、工具の外周適所に接し且つ軸心方向に延設する凸筋を設けるとともに、工具の外周適所に外径方向に突出し且つ軸心方向に延設する凸溝を設け、工具の外周部の全周に亘り均等な隙間で保持することを特徴とする請求項１記載のクーラント液供給の工具ホルダー。
4. 上記シャンク部の中心孔に供給されるクーラント供給圧力は、１ＭＰａ前後の低圧であることを特徴とする請求項１または２または３記載のクーラント液供給の工具ホルダー。

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