JP4107530B2

JP4107530B2 - 工具ホルダ

Info

Publication number: JP4107530B2
Application number: JP37507998A
Authority: JP
Inventors: 政則出口
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP2000176787A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、切削工具を保持すると共に、この切削工具の刃先にミスト状のクーラント（切削液）を円滑に供給することができるように構成された工具ホルダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械による被加工物の切削加工に際して、その加工速度を高めるためには切れ味のよい工具を用いる必要があるが、同時に切削部における工具の刃先を冷却及び潤滑すると共に、切屑を速やかに排除する必要がある。そこで、通常はクーラントを切削部に供給して、工具の刃先を冷却及び潤滑すると共に、切屑を速やかに排除するようにしている。
【０００３】
このようなクーラントを切削部にいかに効果的に供給するかは、作業性能に影響すると共に、仕上げ精度の向上にも関係することになるので、種々の研究がなされている。図２は、従来の工具ホルダ３１の構造を示す断面図である。工具ホルダ３１は、軸心に沿って形成されたクーラント通路３２を有する本体部３３と、本体部３３の先端部に挿着されると共に、切削工具３４を把持するコレット３５と、本体部３３の基端部に螺着されると共に、回転駆動される主軸３６に装着される装着部３７とを備える。主軸３６は、図示しない工作機械本体に備えられるものであり、図示しないモータによって回転駆動されると共に、図示しないクーラント供給装置からの高圧のクーラントを工具ホルダ３１に供給する。
【０００４】
そして、工具ホルダ３１は、切削工具３４をその先端部側に保持すると共に、回転駆動される主軸３６に基端部側が同軸に装着され、主軸３６から供給されるクーラントを基端部から軸心に沿ってクーラント通路３２を流通させて切削工具３４の後端に供給する。切削工具３４は、軸心に沿って形成されたクーラント供給通路３８を有しており、供給されたクーラントはこのクーラント供給通路３８を通って刃先に供給される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように切削工具３４による切削加工の効率を高めて生産性を向上させるために高圧でクーラントを刃先に供給する工具ホルダ３１では、確かに所期の目的を達成することは可能である。しかし、クーラントの消費量が増大し、繰り返し回収して使用するようにしても、その多量のクーラントを使用することに伴う多くの廃液の処理や、切削加工工場での作業環境の悪化は避けられないという問題がある。特に、廃液の処理については多くの処理費を必要とし、二次的な費用の増加に伴い生産コストの削減が困難であるという問題がある。
【０００６】
そこで、最近では、切削液などの消費量を低減して作業環境の改善や切削液の廃液処理費の低減を図るために、切削液をそのまま供給するいわゆる湿式のクーラント供給技術に代えて、切削液をミスト（霧）状にして供給するいわゆるセミドライ式のクーラント供給技術が注目されつつある。
【０００７】
しかしながら、ミスト状のクーラントを切削工具の刃先に供給する手段が必要となる。そこで、本発明者は、図２に示す従来の工具ホルダ３１にミスト状のクーラントを供給することを試みたのであるが、工作機械における切削作業の開始と同時にミスト状のクーラントを刃先から噴出させることが容易ではなく、切削が開始されてから、ミスト状のクーラントが噴出されるまでに遅れが生じ、しかもその噴出状態にはばらつきが生じてしまった。
【０００８】
このような不具合は、クーラントが流通する通路に内径の異なる部分が多数存在していることが原因であると考えられる。例えば、図２に示す工具ホルダ３１においては、装着部３７内の通路３７ａ、本体部３３のクーラント通路３２の小径部分３２ｓと大径部分３２ｂ、コレット３５の後端部分３５ｒ、そして切削工具３４内のクーラント供給通路３８というように、内径の異なる部分が５個所も存在している。従って、径の小さい部分から径の大きい部分にクーラントが流入する場合は、圧力が一旦低下し、径の大きい部分にクーラントが充満して再び所定の圧力に上昇してから先の通路に進むことになる。また、径の大きい部分から径の小さい部分にクーラントが流入する場合は、流路に段差が存在することになり、この段差部分にミスト状のクーラントが衝突して液化してしまうことがある。このような現象が、クーラントの供給遅れ及び噴出状態のばらつきの原因となっているものと考えられる。
【０００９】
また、別の対策として、クーラントが流通する通路に内径差がほとんど存在せず、かつ比較的小径となるようなミスト状クーラント専用の工具ホルダを開発・製造すれば、ミスト状クーラントを適正な圧力で均一かつ円滑に供給することは可能である。しかし、新たな工具ホルダを開発・製造するためには、時間と研究開発費とが必要となり、工具ホルダの価格が上昇してしまうという問題がある。また、ミスト状クーラント専用の工具ホルダはクーラントの流通経路が小径であるため、液状クーラントを使用する際には流量不足となりやすく、クーラント供給量が少なく所望の切削効果等を発揮することができない。そのため、汎用性に欠けるという問題もある。
【００１０】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであり、その目的は、コストアップを招来することなくミスト状クーラントの均一かつ円滑な供給を実現すると共に、汎用性に優れた工具ホルダを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項１の工具ホルダは、軸心に沿って形成されたクーラント供給通路２を有する工具３を先端部側で保持すると共に、回転駆動される主軸４に基端部側が同軸に装着され、上記主軸４から供給されるミスト状クーラントを基端部から軸心に沿って流通させて上記工具３に供給する工具ホルダにおいて、本体部５と、上記本体部５の先端部に挿着されると共に、上記工具３を把持するコレット６と、上記本体部５の基端部に螺着されると共に、上記主軸４に装着される装着部７と、上記コレット６と装着部７との間に介在される内径がほぼ均一な合成樹脂製のパイプ８とを備え、上記パイプ８を上記装着部７の螺進によって軸心方向に押圧することによって、上記装着部７の先端面をパイプ８の基端側端面に圧着させると共に、パイプ８の先端側端面を上記コレット６に把持された工具３の後端面に圧着させ、上記主軸４から供給されるミスト状クーラントを上記装着部７から上記パイプ８に流通させて上記工具３に供給するようにしたことを特徴としている。
【００１２】
上記請求項１の工具ホルダでは、主軸４から供給されるミスト状クーラントは装着部７からパイプ８を通って工具３のクーラント供給通路２に供給される。従って、クーラントが流通する通路における内径の異なる部分は３個所であり、必要最小限となるため、ミスト状クーラントの圧力変化及び液化を抑制して均一かつ円滑にミスト状クーラントを供給することができる。これによって、工具３による作業開始と同時にクーラントを作業部位に供給することができると共に、クーラントの噴出状態も均一になり、作業部位の冷却及び潤滑と切屑等の排除を円滑に行うことができる。尚、装着部７の通路の内径、パイプ８の内径、工具３のクーラント供給通路２の内径をほぼ同一となるようにすれば、クーラントが流通する通路の内径変化がほとんど存在せず、より円滑にミスト状クーラントを供給することができる。また、合成樹脂製のパイプ８の持つ弾性力を利用して、パイプ８の両端面と装着部７及び工具３とを圧着しているので、接続部分の密閉性は充分に確保され、クーラントの漏れを防止して円滑に供給することができる。さらに、合成樹脂は金属等に比較して発油性に優れるため、クーラントの液化を抑制して円滑に供給することができる。
【００１３】
また、合成樹脂製のパイプ８は比較的安価であり、さらに液状クーラント用に製造された既存の工具ホルダ３１にパイプ８を挿入するだけで実現できるので、部品点数の増加を最小限とすると共に、工具ホルダの低コスト化を図ることができる。また、パイプ８を取り外せば、液状クーラントも使用できるので、汎用性にも優れる。
【００１４】
さらに、合成樹脂製のパイプ８は比較的軽量であるため、工具ホルダの回転時におけるバランス変化を最小限にすることができ、工具折損や加工部の精度不良を防止できる。また、パイプ８を追加したことによる工具ホルダの重量増加はわずかであるため、工具ホルダの交換作業や持運び作業の際に作業者に負担がかかることはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の工具ホルダの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である工具ホルダ１の構造を示す断面図である。
【００１６】
工具ホルダ１は、軸心に沿って形成されたクーラント供給通路２を有する切削工具３を先端部側で保持すると共に、回転駆動される主軸４に基端部側が同軸に装着され、主軸４から供給されるミスト状クーラントを基端部から軸心に沿って流通させて切削工具３に供給するものである。ここで、主軸４は、図示しない工作機械本体に備えられるものであり、図示しないモータによって回転駆動されると共に、図示しないミスト状クーラント発生装置からのクーラントを軸心に沿って形成された通路４ａから工具ホルダ１の基端部に供給する。
【００１７】
工具ホルダ１は、さらに詳しく説明すると、本体部５と、本体部５の先端部に挿着されると共に、切削工具３を把持するコレット６と、本体部５の基端部に螺着されると共に、主軸４に装着されるプルスタッドボルト（装着部）７と、コレット６とプルスタッドボルト７との間に介在される内径が均一な合成樹脂製のパイプ８とを備える。本体部５は、先端部側には上記コレット６が挿入される挿入孔９を有すると共に、基端部側には上記プルスタッドボルト７が螺合されるねじ孔１０を有する。そして、挿入孔９とねじ孔１０とは軸心に沿って形成されると共に、互いに連通しており、これによって本体部５は基端部から先端部まで貫通する貫通孔を有することになる。尚、本実施の形態では挿入孔９の内径の方がねじ孔１０の内径よりも大きく形成されている。
【００１８】
コレット６は、先端側にはスリットを形成することによって複数個に分割形成された把持部６ａを有し、後端側には把持部６ａの内径よりも小さく形成されたパイプ挿入孔６ｂを有する。これによって、先端側の把持部６ａと後端側との間に段差が形成され、この段差に切削工具３の後端面の外周側を当接させて軸方向の位置決めを行う。そして、切削工具３を把持したコレット６は本体部５の挿入孔９に挿入されると共に、本体部５の先端部に締付けナット１１を螺合することによって所定の位置に固定される。
【００１９】
また、プルスタッドボルト７は、軸心に沿って貫通形成されたクーラント通路１２を有すると共に、先端側にはねじ部７ａを有し、基端側には所定の係合部７ｂを有する。そして、プルスタッドボルト７はねじ部７ａをねじ孔１０に螺合して本体部５に螺着され、一方係合部７ｂが主軸４の図示しない係合部に係止されて工具ホルダ１は主軸４に同軸に装着される。主軸４側の係合部を軸心方向に移動させることによって、工具ホルダ１全体としての軸心方向の位置決めが行われる。
【００２０】
パイプ８は、ウレタンやエラストマなどのように所定の弾性を有する合成樹脂で形成されている。パイプ８の長さは、本体部５に螺着されたプルスタッドボルト７の先端面と、本体部５に挿着された切削工具３の後端面との間の長さＬよりも、２〜３ｍｍ程度長く選ばれている。そして、切削工具３を把持したコレット６を挿着した本体部５に対して、基端部のねじ孔１０からパイプ８を挿入し、パイプ８の先端側の端面が切削工具３の後端面に接触したことを確認してから、プルスタッドボルト７をねじ孔１０に螺合し、プルスタッドボルト７の螺進によってパイプ８を軸方向に押圧して、工具ホルダ１の組立ては完了する。この状態では、プルスタッドボルト７の先端面はパイプ８の基端側端面に圧着しており、またパイプ８の先端側端面は切削工具３の後端面に圧着している。尚、パイプ８の径方向への移動を防止するためには、パイプ８の外径と、コレット６のパイプ挿入孔６ｂの内径と、ねじ孔１０の内径とを互いに等しく設定するのが好ましい。
【００２１】
そして、主軸４の通路４ａから工具ホルダ１に供給されたミスト状クーラントは、プルスタッドボルト７のクーラント通路１２からパイプ８に流通し、それから切削工具３のクーラント供給通路２に供給される。従って、クーラントが流通する通路における内径の異なる部分は３個所であり、従来の工具ホルダ３１に比べて少なくなるので、ミスト状クーラントの圧力変化及び液化を抑制して均一かつ円滑にミスト状クーラントを切削部まで供給することができる。
【００２２】
これによって、切削工具３による作業開始と同時にクーラントを切削部に供給することができると共に、クーラントの噴出状態も均一になり、切削部の冷却と切屑の排除を円滑に行うことができる。尚、主軸４の通路４ａ、プルスタッドボルト７のクーラント通路１２、パイプ８、切削工具３のクーラント供給通路２の各内径を同一となるようにすれば、クーラントが流通する通路の内径変化がほとんど存在せず、より円滑にミスト状クーラントを供給することができる。
【００２３】
また、合成樹脂製のパイプ８の持つ弾性力を利用してパイプ８の両端面とプルスタッドボルト７及び切削工具３とを圧着しているので、接続部分の密閉性は充分に確保され、クーラントの漏れを防止して円滑に供給することができる。さらに、合成樹脂は金属等に比較して発油性に優れているので、パイプ８内での液化を抑制してクーラントを円滑に供給することができる。
【００２４】
さらに、合成樹脂製のパイプ８は安価であり、そして従来の工具ホルダ３１にパイプ８を挿入するだけで組み立てることができるので、部品点数の増加を最小限とすると共に、工具ホルダ１の低コスト化を図ることができる。また、パイプ８を取り外せば、液状クーラントも使用できるので、汎用性にも優れる。
【００２５】
また、合成樹脂製のパイプ８は軽量であるため、工具ホルダ１の回転時におけるバランス変化を最小限にすることができ、切削工具３の折損や切削部の精度不良を防止できる。さらに、パイプ８を追加したことによる工具ホルダ１の重量増加はわずかであるため、工具ホルダ１の交換作業や持運び作業の際に作業者に負担がかかることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である工具ホルダの断面図である。
【図２】従来の工具ホルダの断面図である。
【符号の説明】
１工具ホルダ
２クーラント供給通路
３切削工具
４主軸
５本体部
６コレット
７プルスタッドボルト（装着部）
８パイプ
１２クーラント通路

Claims

軸心に沿って形成されたクーラント供給通路（２）を有する工具（３）を先端部側で保持すると共に、回転駆動される主軸（４）に基端部側が同軸に装着され、上記主軸（４）から供給されるミスト状クーラントを基端部から軸心に沿って流通させて上記工具（３）に供給する工具ホルダにおいて、本体部（５）と、上記本体部（５）の先端部に挿着されると共に、上記工具（３）を把持するコレット（６）と、上記本体部（５）の基端部に螺着されると共に、上記主軸（４）に装着される装着部（７）と、上記コレット（６）と装着部（７）との間に介在される内径がほぼ均一な合成樹脂製のパイプ（８）とを備え、上記パイプ（８）を上記装着部（７）の螺進によって軸心方向に押圧することによって、上記装着部（７）の先端面をパイプ（８）の基端側端面に圧着させると共に、パイプ（８）の先端側端面を上記コレット（６）に把持された工具（３）の後端面に圧着させ、上記主軸（４）から供給されるミスト状クーラントを上記装着部（７）から上記パイプ（８）に流通させて上記工具（３）に供給するようにしたことを特徴とする工具ホルダ。