JP3245214U - 静止工具ホルダの刃物保持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】突出長が大きい旋削刃物でも、切削振動を生じにくくすることが可能な静止工具ホルダの刃物保持構造を提供する。【解決手段】刃物保持構造１は、工作機械の主軸１００で旋削刃物５を固定保持するためのものである。静止工具ホルダ２は、装着部と、フランジ部２２と、旋削刃物５のシャンク部を軸線方向に沿って受け入れる刃物挿入孔２８ｃおよび刃物挿入孔２８ｃに挿入された旋削刃物５のシャンク部を外周面側から把持する把持機構を有するシャンク受け入れ部とを備える。把持機構は、刃物挿入孔２８ｃを所定の有効把握長に亘って、円周方向から縮径させることによりシャンク部を把持する。【選択図】図１

Description

この考案は、静止工具ホルダの刃物保持構造に関し、特に工作機械の主軸で旋削刃物を固定保持するための静止工具ホルダの刃物保持構造に関する。

一般的に、旋削刃物を保持する静止工具ホルダを工作機械の主軸に取り付けて、回転させたワークに旋削刃物の切刃を押し当てて旋削加工をする技術が知られている。このような技術において、高精度の旋削加工を実現するためには、主軸に対する旋削刃物の取り付け精度を高精度に維持する必要がある。

このような技術を開示する文献として、たとえば特開２０１３－２０２７１３号公報（特許文献１）および特開２０１２－２１３８２６号公報（特許文献２）などが知られている。特許文献１，２には、回り止めフランジを介して、旋削刃物と主軸ヘッドを一体的に固定保持する技術が開示されている。回り止めフランジは、旋削刃物を保持する静止工具ホルダの外周に半円周よりも小さい角度範囲内で径方向外側に張り出すように設けられており、旋削刃物用静止工具ホルダに固定され、主軸ヘッドの係合突起が回り止めフランジの係合穴に係合されることが開示されている。

特開２０１３－２０２７１３号公報 特開２０１２－２１３８２６号公報

特許文献１，２の静止工具ホルダでは、回り止めフランジに対して主軸ヘッドの係合突起が係合され、主軸ヘッドと回り止めフランジとが強固に係合される。そのため、静止工具ホルダの回転およびラジアル方向への移動を確実に防止できる。

しかし、一般的な旋削刃物用静止工具ホルダは、サイドロックボルトで旋削刃物を固定しているが、ボルトと旋削刃物との接触面積が少なく、加工時の振動が減衰されないため、突出長が大きい旋削刃物では切削振動が生じやすいという問題がある。

本考案は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、突出長が大きい旋削刃物でも、切削振動が生じにくい静止工具ホルダの刃物保持構造を提供することを目的とする。

この目的のため本考案の一態様に係る静止工具ホルダの刃物保持構造は、工作機械の主軸で旋削刃物を固定保持するための静止工具ホルダの刃物保持構造において、静止工具ホルダは、工作機械の主軸に装着される装着部と、装着部の先端側に設けられたフランジ部と、フランジ部の先端側に位置し、旋削刃物のシャンク部を軸線方向に沿って受け入れる刃物挿入孔および刃物挿入孔に挿入された旋削刃物のシャンク部を外周面側から把持する把持機構を有するシャンク受け入れ部とを備え、把持機構は、刃物挿入孔を所定の有効把握長に亘って、円周方向から縮径させることにより旋削刃物のシャンク部を把持する。

好ましくは、刃物保持構造は、旋削刃物の刃先位相の回転方向の位置決めをするための位置決め機構をさらに備えている。

好ましくは、旋削刃物は、軸方向先端部において円周方向の所定位置からシャンク部の外径方向に突出する切刃と、軸方向後端部において切刃に対して円周方向の所定角度に位置するシャンク部の外周面に設けられた位置決め用凹部とを備え、位置決め機構は、静止工具ホルダのシャンク受け入れ部を径方向に貫通する位置決め用穴と、位置決め用穴に貫通され、その先端部が位置決め用凹部に当接する位置決め用ボルトとを備える。

好ましくは、所定角度は、１８０°である。

好ましくは、位置決め用凹部および位置決め用ボルトの先端部は、平坦面である。

好ましくは、把持機構は、フランジ部から先端に向かうに従って径が小さくなるテーパ面が形成される内筒と、内筒の外周に対して回転可能に、かつ、内筒の軸方向に移動可能に嵌合され、内筒のテーパ面に対面するテーパ付き内周面を有する外筒とを含む。

好ましくは、刃物保持構造は、静止工具ホルダのフランジ部に固定されるものであって、工作機械の主軸に固定された係合突起を受け入れる係合開口を有する回転拘束フランジをさらに備え、回転拘束フランジは、工作機械の主軸に設けられる位置決めブロックを受け入れる位置決め溝をさらに有し、位置決め溝は、位置決め用穴に対して円周方向に９０°の位置に設けられる。

本考案によれば、突出長が大きい旋削刃物でも、切削振動が生じにくくすることが可能となる。

本考案の実施の形態に係る静止工具ホルダの刃物保持構造を示す側面図である。 本考案の実施の形態に係る刃物保持構造を分解した状態を示す側面図である。 刃物保持構造を後端側から見た図である。 主軸に取り付けられる係合突起を下方から見た斜視図である。 旋削刃物だけを取り出して軸方向後端側から見た図である。

本考案の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１～図５を参照して、本考案の実施の形態に係る静止工具ホルダの刃物保持構造１について説明する。なお、図１および図２において、一点鎖線Ｏは軸線であり、矢印Ｔを軸線方向先端側といい、矢印Ｔの逆向きを軸線方向後端側という。また、図１において、工作機械の主軸１００および主軸１００に取り付けられる係合突起１１０を二点鎖線で示している。

本実施の形態に係る刃物保持構造１は、たとえばマシニングセンタ、複合加工機などの工作機械の主軸１００で旋削刃物５を固定保持するためのものである。具体的には、工作機械の主軸１００は静止（非回転）したまま、ワーク１２０を回転させ、主軸１００を上下方向および左右方向に移動させて、旋削刃物５の切刃５２をワーク１２０に押し当てて旋削加工するためのものである。

特に図１に示すように、本実施の形態に係る刃物保持構造１は、概略として、静止工具ホルダ２と、静止工具ホルダ２に保持される旋削刃物５とを備える。刃物保持構造１は、工作機械の主軸１００に静止工具ホルダ２の静止工具ホルダ本体２０を介して旋削刃物５を固定保持するためのものである。

静止工具ホルダ２は、主な構成部品として、静止工具ホルダ本体２０と、静止工具ホルダ本体２０の軸線方向先端側に取り付けられる締付部材３０と、静止工具ホルダ本体２０の軸線方向中央部に取り付けられる回転拘束フランジ４０とを備える。これらを組み立てた状態の静止工具ホルダ２は、旋削刃物５を把持する。

図２に示すように、静止工具ホルダ本体２０は、工作機械の主軸に装着される装着部２１と、装着部２１の先端側に形成したフランジ部２２と、フランジ部２２から先端側に延びる筒状部２６と、筒状部２６から先端側に延び、旋削刃物５を掴持するためのチャック筒２８とを含む。また、筒状部２６とチャック筒２８には、軸線方向に沿って後端側から先端側まで連通し、旋削刃物５を受け入れる刃物挿入孔２８ｃを有する。

まず、静止工具ホルダ本体２０の外周面について説明する。装着部２１は、工作機械の主軸１００に装着される部分である。装着部２１は、Ｏ軸線に沿って、フランジ部２２から後端側に向かって延びる。その外周面２１ａは、フランジ部２２から後端側に向かうにしたがって径が小さくなるテーパ面である。

フランジ部２２は、装着部２１の先端側に形成されている。フランジ部２２は、旋削刃物５を交換する際に把持される把持部２３と、回転拘束フランジ４０が位置する取付領域２４と、回転拘束フランジ４０が取り付けられる取付用フランジ部２５とを含む。取付用フランジ部２５は、静止工具ホルダ本体２０のうちで最も外方に突出する鍔部であり、装着部２１、筒状部２６、およびチャック筒２８よりも外径側へ突出する。取付用フランジ部２５には、複数の穴部２５ａが設けられる。これにより、後述する回転拘束フランジ４０と取付用フランジ部２５とは固定される。

筒状部２６は、フランジ部２２の先端側に形成される。筒状部２６は、Ｏ軸線に沿って、フランジ部２２から先端側に向かって延びる。筒状部２６には、径方向に貫通する位置決め用穴２７が設けられる。具体的には、位置決め用穴２７は、軸線方向に対して直交して、外周面２６ａから刃物挿入孔２８ｃの内周面まで延びる。位置決め用穴２７には、後述する位置決め用ボルト３７が貫通する。

チャック筒２８は、筒状部２６から先端側に連続する部分である。チャック筒２８は、装着部２１の軸線Ｏと同軸に配置される。チャック筒２８の外周面２８ａは、先端に向かうに従って径が小さくなるテーパ面である。チャック筒２８の外周面２８ａの先端側には、スナップリング３５を配置するための凹部２８ｂが形成される。チャック筒２８と後述する締付部材３０は、旋削刃物５を外周面側から把持するための把持機構として機能し、チャック筒２８は、把持機構の内筒である。上述した筒状部２６およびチャック筒２８は、旋削刃物５を挿入する刃物挿入孔２８ｃと旋削刃物５を把持する把持機構とを有する「シャンク受け入れ部」である。

締付部材３０は、筒状の部材であり、チャック筒２８の外周に回転可能に、かつ、チャック筒２８の軸方向に移動可能に嵌合される。具体的には、締付部材３０は、チャック筒２８の外周面２８ａに対面するテーパ付きの内周面３１を有する。上述のように、締付部材３０は、チャック筒２８とともに把持機構として機能し、締付部材３０は、把持機構の外筒である。

締付部材３０は、チャック筒２８の刃物挿入孔２８ｃを縮径させて旋削刃物５を緊密かつ強固に把持するためのものである。図示は省略するが、締付部材３０は、リテーナで保持されたニードルローラを介して嵌合される。締付部材３０の内周面３１は、先端に行くに従い径が小さくなるテーパ付き円筒面である。このように、本実施の形態で採用される把持構造は、ロールロックチャック機構である。なお、締付部材３０をチャック筒２８の外周面２８ａに嵌合した状態では、締付部材３０の外周面３１ａは、筒状部２６の外周面２６ａと軸方向において略面一となるように設けられていてもよい。

また、締付部材３０の後端側内周面に設けられる凹部３１ｂには、シール兼用の抜け止めリング３４が取り付けられている。この抜け止めリング３４は、リテーナと係合することで締付部材３０のチャック筒２８からの抜けを防止する。さらに、抜け止めリング３４は、そのチャック筒２８側への突出縁がチャック筒２８の外周面２８ａに当接することで、シール機能を有する。また、チャック筒２８は、その先端が締付部材３０内に埋没される長さを有している。

次に、静止工具ホルダ本体２０の内周面について説明する。上述のように、静止工具ホルダ本体２０は、Ｏ軸線に沿って後端側から先端側まで連通する中央孔２９を有する。具体的には、中央孔２９は、流体通路２１ｂと刃物挿入孔２８ｃとを含む。流体通路２１ｂは、後端側の内周面に設けられ、その軸心部において、工作機械の主軸１００を通して供給されてくる切削液を流通する。刃物挿入孔２８ｃは、先端側の内周面に設けられ、流体通路２１ｂの前方端と接続し、筒状部２６およびチャック筒２８の内周面に連続的に設けられる。刃物挿入孔２８ｃは、着脱可能に旋削刃物５の後端部が挿入され、旋削刃物５を直接保持する。旋削刃物５については後述する。

上述のように、フランジ部２２の取付領域２４には、回転拘束フランジ４０が取り付けられる。図３をさらに参照して、回転拘束フランジ４０について説明する。なお、図３において、周方向における位置関係を理解するために、位置決め用穴２７、切刃５２、位置決め用凹部５３を破線で示している。

図１に示すように、回転拘束フランジ４０は、静止工具ホルダ本体２０の軸方向略中央部に位置する。回転拘束フランジ４０は、静止工具ホルダ本体２０よりも外周側に張り出すように設けられ、フランジ部２２の取付用フランジ部２５に固定される。図３に示すように、回転拘束フランジ４０は、円環形状の基板部４１と、基板部４１の外周のおよそ半周部分で径方向外側に張り出すように設けられ、略台形形状の係合板部４２とを含む。

基板部４１には、ボルト４３が貫通する複数の穴部４３ａが形成されている。穴部４３ａはたとえば６つ設けられており、図３の紙面上の上方領域および下方領域にそれぞれ３つずつ設けられている。図１に示すように、ボルト４３は、穴部４３ａを貫通し、取付用フランジ部２５に設けられる穴部２５ａにまで到達する。これにより、回転拘束フランジ４０は、取付用フランジ部２５に対して固定されている。図３に戻って、基板部４１の外周部には、主軸１００の端面に設けられる位置決めブロック１０１と係合する位置決め溝部４４が形成されている。位置決め溝部４４は、位置決め用穴２７に対して円周方向に９０°の位置に設けられる。

係合板部４２は、その頂部において、たとえば２つの係合開口４５が設けられている。図３の係合開口４５は、一方側を切り欠いた長孔であり、外周方向に開口した形状であるが、この形状に限定されるものではなく、たとえば係合板部４２内に閉鎖して設けられる貫通孔などであってもよい。係合開口４５は、一対で設けられ、一対の係合開口４５は、その中心線が略９０°の開き角度を有する位置に設けられている。一対の係合開口４５は、位置決め用穴２７に対して円周方向に４５°または１３５°の位置に設けられる。

この係合開口４５は、図４に示す、係合突起１１０の係合ピン１１４と係合する。図１に示すように、係合突起１１０は、主軸１００を支持する主軸ヘッドの先端面（下面）に取り付けられ、下方に向かって突出する。

図４を参照して、係合開口４５に係合する係合突起１１０について説明する。係合突起１１０は、基台１１１と、係合ピン１１４とを含む。基台１１１は、一対の柱状の支持台１１２と、支持台１１２を連結する板状の連結部１１３とを有する。支持台１１２の上端面が主軸ヘッドの下端面に当接する。支持台１１２の上端部には、上下方向の通り穴が設けられており、その通り穴にねじを挿入し、主軸ヘッドの下端面に設けられているねじ穴に螺合させる。これにより、係合突起１１０は、主軸ヘッドに固定される。

係合ピン１１４は、支持台１１２から下方に向かって突出している。図１に示すように、係合ピン１１４は、回転拘束フランジ４０の係合開口４５に係合する。これにより、静止工具ホルダ２の軸回りの回転およびラジアル方向に加わる力による刃物の移動を防止することができ、高い加工精度で旋削加工を安定して行うことができる。

次に、図２および図５を参照して、刃物挿入孔２８ｃに挿入される旋削刃物５について説明する。旋削刃物５は、軸方向に延びるシャンク部５１と、軸方向先端部において円周方向の所定位置からシャンク部５１の外径方向に突出する切刃５２と、軸方向後端部において切刃５２に対して円周方向の所定角度に位置するシャンク部５１の外周面に設けられた位置決め用凹部５３とを含む。

図５に示すように、シャンク部５１は、基本的に半径一定の円形断面を有する円柱形状である。ただし、シャンク部５１の外周には、切削加工によって少なくとも１ヶ所の位置決め用凹部５３が形成される。切刃５２は、たとえばボーリングなどのチップであり、シャンク部５１の外周に取り付けられている。

位置決め用凹部５３は、平坦面であることが好ましい。位置決め用凹部５３には、位置決め用穴２７を貫通する位置決め用ボルト３７の先端部が当接する。位置決め用凹部５３は、切刃５２に対して所定角度の位置関係で設けられる。本実施の形態の位置決め用凹部５３は、切刃５２に対して円周方向の１８０°に位置するが、たとえば０°、４５°、９０°、１３５°、２２５°、２７０°、３１５°のうちのいずれかの角度であればよい。ただし、１８０°の位置関係で設けることで、刃先位相の正確な位置決めがより可能となる。

本実施の形態の刃物保持構造１は、切刃５２を所定の位置関係で位置決めするための位置決め機構を備える。位置決め機構は、旋削刃物５の位置決め用凹部５３、静止工具ホルダ本体２０の位置決め用穴２７、および位置決め用ボルト３７を含む。

本実施の形態は、工作機械の主軸１００で旋削刃物５を固定保持するための静止工具ホルダ２の刃物保持構造１において、刃物挿入孔２８ｃを所定の有効把握長に亘って、円周方向から縮径させることにより旋削刃物５のシャンク部５１を把持する把持機構を設けることで、突出長が大きい旋削刃物でも、切削振動を生じにくくすることができる。さらに、本実施の形態は、位置決め機構が設けられることで、切刃５２の位置決めを精度よく行うことができる。以上より、本実施の形態の刃物保持構造１は、把持機構および位置決め機構が設けられることで、ワークの加工精度を向上させることができる。

また、位置決め機構において、位置決め用凹部５３の位置が切刃５２に対して１８０°の位置関係で配置されているため、主軸１００に装着した場合の切刃５２の刃先位相を統一することができる。

なお、本実施の形態の把持構造は、ロールロックチャック機構であるとして説明したが、たとえば、テーパコレットチャック機構、ハイドロチャック機構、焼嵌めチャック機構など把持構造の形状については限定されない。

また、上記実施の形態では、旋削刃物５の把持機構および位置決め機構のいずれも設けられた構成を示したが、少なくとも旋削刃物５の把持機構が設けられていればよい。

以上、図面を参照してこの考案の実施の形態を説明したが、この考案は、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、この考案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。

本考案は、工作機械において有利に利用される。

１ 刃物保持構造、２ 静止工具ホルダ、５ 旋削刃物、２０ 静止工具ホルダ本体、２１ 装着部、２２ フランジ部、２６ 筒状部、２７ 位置決め用穴、２８ チャック筒（把持機構の内筒）、２８ｃ 刃物挿入孔、２９ 中央孔、３０ 締付部材（把持機構の外筒）、３７ 位置決め用ボルト、４０ 回転拘束フランジ、４５ 係合開口、５１ シャンク部、５２ 切刃、５３ 位置決め用凹部、１００ 主軸、１１０ 係合突起、１１４ 係合ピン、１２０ ワーク。

Claims (7)

1. 工作機械の主軸で旋削刃物を固定保持するための静止工具ホルダの刃物保持構造において、
   前記静止工具ホルダは、前記工作機械の主軸に装着される装着部と、前記装着部の先端側に設けられたフランジ部と、前記フランジ部の先端側に位置し、前記旋削刃物のシャンク部を軸線方向に沿って受け入れる刃物挿入孔および前記刃物挿入孔に挿入された前記旋削刃物のシャンク部を外周面側から把持する把持機構を有するシャンク受け入れ部とを備え、
   前記把持機構は、前記刃物挿入孔を所定の有効把握長に亘って、円周方向から縮径させることにより前記旋削刃物のシャンク部を把持する、静止工具ホルダの刃物保持構造。
2. 前記刃物保持構造は、前記旋削刃物の刃先位相の回転方向の位置決めをするための位置決め機構をさらに備えている、請求項１に記載の静止工具ホルダの刃物保持構造。
3. 前記旋削刃物は、軸方向先端部において円周方向の所定位置から前記シャンク部の外径方向に突出する切刃と、軸方向後端部において前記切刃に対して円周方向の所定角度に位置する前記シャンク部の外周面に設けられた位置決め用凹部とを備え、
   前記位置決め機構は、前記静止工具ホルダの前記シャンク受け入れ部を径方向に貫通する位置決め用穴と、前記位置決め用穴に貫通され、その先端部が前記位置決め用凹部に当接する位置決め用ボルトとを備える、請求項２に記載の静止工具ホルダの刃物保持構造。
4. 前記所定角度は、１８０°である、請求項３に記載の静止工具ホルダの刃物保持構造。
5. 前記位置決め用凹部および前記位置決め用ボルトの先端部は、平坦面である、請求項３または４に記載の静止工具ホルダの刃物保持構造。
6. 前記把持機構は、前記フランジ部から先端に向かうに従って径が小さくなるテーパ面が形成される内筒と、前記内筒の外周に対して回転可能に、かつ、前記内筒の軸方向に移動可能に嵌合され、前記内筒のテーパ面に対面するテーパ付き内周面を有する外筒とを含む、請求項１または２に記載の静止工具ホルダの刃物保持構造。
7. 前記刃物保持構造は、前記静止工具ホルダのフランジ部に固定されるものであって、前記工作機械の主軸に固定された係合突起を受け入れる係合開口を有する回転拘束フランジをさらに備え、
   前記回転拘束フランジは、前記工作機械の主軸に設けられる位置決めブロックを受け入れる位置決め溝をさらに有し、
   前記位置決め溝は、前記位置決め用穴に対して円周方向に９０°の位置に設けられる、請求項３または４に記載の静止工具ホルダの刃物保持構造。
   
   

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