JP4262367B2

JP4262367B2 - Tool attachment / detachment device

Info

Publication number: JP4262367B2
Application number: JP26604099A
Authority: JP
Inventors: 俊明貞包
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: JP2001087915A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸端に取り付けられる工具着脱装置に関し、切れ刃位置の調整手段を設けたものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような、工具着脱装置として、例えば、特開平８−９０３１４号公報に開示されたものを図７に示す。
【０００３】
工具着脱装置は、工作機械の主軸のテーパ孔に嵌合するスリーブ３９と、このスリーブ３９に挿通されたシャンク部３６と、シャンク部３６と一体的に設けられて主軸の端面に当接するフランジ部３７と、フランジ部３７とスリーブ３９の間に介装された弾性部材４２とを有する。
【０００４】
前記主軸には、ツールホルダ３５を引き込むための引張手段が内装されている。前記スリーブ３９は、内外周面を有する筒状体で、その外周面４０がテーパ面に形成され、その内周面４１はストレート面に形成されている。前記シャンク３６部は、ツールホルダ３５の端部に形成され、その外周面４０はストレート面に形成されている。前記フランジ部３７は、シャンク部３６に連接して設けられ、シャンク部３６の径より大径とされている。前記フランジ部３７のシャンク部側の端面は、平坦面に形成されており、この平坦面の内周部側には、弾性部材収納用の環状凹部３８が形成されている。前記弾性部材４２は、皿バネと平ワッシャの組合せから構成され、環状凹部に収納されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、以下に従来技術の問題点を記述する。
【０００６】
前述した従来技術は、主軸とツールホルダとの結合が、テーパ面の押圧力に加えて、弾性部材の付勢力により行われるため、結合剛性が向上するとし、また、振動発生も防止できるとするものである。
【０００７】
ところが、スリーブ外周面のテーパ面と主軸テーパ孔の嵌合部は、振動の発生や剛性の低下を防止するため、高いはめあい公差が要求されており、高精度に加工する必要がある。しかし、テーパ面はツールホルダの着脱操作によって摩耗したり、腐食を生じたりして公差を維持するのは困難である。さらに、スローアウェイチップの形状精度や、ツールホルダのチップ座加工精度についても、精度のバラツキは避けることができない。
【０００８】
一般的に、部品点数の多いものほど精度管理は困難となり、工具着脱装置も同様である。そこで、目的とする切れ刃位置の得られない場合に、その切れ刃位置を補正することのできる機能をもつ工具着脱装置が求められていた。
【０００９】
本発明は、このような背景のもとになされたもので、切れ刃位置の微調整手段を備えた工具着脱装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の如き課題に鑑みなされたもので、工作機械の主軸端に取付けられるアダプタと切れ刃チップを備えたツールホルダーのどちらか一方には、軸心を通る凸状のシャンク部が備わり、他方に配設された穿孔部との嵌合により締結可能となるよう構成された工具着脱装置において、前記シャンク部には、内径中心と外径中心とが偏倚して形成された筒状の偏心スリーブが摺動自在に嵌合されており、当該偏心スリーブはフランジ側の一方の端面を弾性部材により付勢され、他方の端面を平板状の円形プレートにより押圧されて、前記シャンク部と当該偏心スリーブの相対位置が設定されることにより切れ刃の半径方向位置の微調整を可能としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。
【００１２】
図１及び図２は、締結部の構成要素を示すものである。図１において、アダプタ１の後端図面及びツールホルダ１０の先端図面は省略しているが、たとえば、図３に示すように、アダプタ１の後端側は、引き込み手段によって工作機械の主軸端に装着されるようにテーパシャンク３３によって構成され、ツールホルダ１０の先端側は、チップ３４の備わるエンドミル３２が一体となって構成されている。テーパシャンク３３及びエンドミル３２については、周知の技術であるため説明を省略する。
【００１３】
アダプタ１の先端側には、円柱状のシャンク部２が軸方向に伸びて形成されている。このシャンク部２は、後述する偏心スリーブ２０に嵌挿されてツールホルダ１０と連結する部分である。シャンク部２のほぼ中間位置には、シャンク部２の先端面３に平行、かつ、軸心を挟んで対称に、溝状の切欠段部４が形成されている。この切欠段部４の底面には、底面同士を結んで貫通するボルト穴５が穿設されている。
【００１４】
切欠段部４には、ねじ穴７の穿設されたクランプ駒７が収納されるようになっており、２つのクランプ駒７は、ボルト穴５に挿入された左右ねじ６と螺合するようになっている。左右ねじ６としたのは、ねじを旋回操作することによってクランプ駒７を互いに近接又は離間させ、ツールホルダ１０との着脱を行うためである。クランプ駒７の外観は、略半月板状を呈し、その対向する一対の側面には、２５°〜４５°の角度でもって周旋する傾斜面９が形成されている。ツールホルダ１０とアダプタ１の着脱操作は、通常の方法と変わるところなく、左右ねじ６を旋回し、クランプ駒７を近接又は離間させて、引込力を生じさせ、又は引込力を解除することにより行われる。ここで、離脱の場合には、簡単に抜けでないことがあるために、軸心から離れた位置に摺動可能なリリースピン１７が挿入されている。なお、リリースピン１７にはＯリング１５をはめ込んで抜け防止を図っている。
【００１５】
ツールホルダ１０の後端面には、アダプタ１と嵌合するための穿孔部１１が設けられている。その中央位置には、内周に沿う溝１２が周設されており、側壁にはクランプ駒７の傾斜面９と同一角度でもって傾斜する傾斜面１３が形成されている。
【００１６】
図４および図５には、シャンク部２の外周面に嵌挿される偏心スリーブ２０を示す。この偏心スリーブ２０は、ストレート状の内周面２２とテーパ状の外周面２１とからなる筒状体であって、内径中心２３と外径中心２４とが偏倚して構成されている。内径中心２３は、工作機械の主軸の軸心に一致している。偏心スリーブ２０の軸方向の中央位置には、前述したシャンク部２の切欠段部４と合致する位置に凹部２５が切欠きされている。偏心スリーブ２０の一方の端面２６は、アダプタ１のフランジ端面と直に当接するのではなく、皿バネ等の弾性部材２８を間に挟んでいる。偏心スリーブ２０の他方の端面２７は、円形プレート２９に接触しており、左右ねじ３０を旋回することにより偏心スリーブ２０を位置決めできるようになっている。偏心スリーブ２０の端面２６を弾性部材２８により付勢しているのは、偏心スリーブ２０のテーパ状外周面２１とツールホルダ１０のテーパ状穿孔部１１との接触面圧力を高めるためである。これにより、両者の結合剛性が向上し、振動の発生が防止され、安定した切削を行うことができる。
【００１７】
本発明が偏心スリーブ２０を採用した理由を、以下に述べる。従来の周知技術より明らかであるが、テーパ面拘束タイプのアダプタは、フランジ端面が拘束されていないため、別言すると、クリアランスが存在するために、結合剛性が低く、切れ刃位置精度が悪いという問題があった。そこで、テーパ面及びフランジ端面の２面拘束タイプのアダプタが普及するようになり、係る問題点は解決されるようになった。しかしながら、複数の部品の集合体である工具着脱装置にあっては、テーパ面及びフランジ端面の加工精度、スローアウェイチップの形状精度、チップ取付座の加工精度などが総合して、最終的な組立精度、ひいては切れ刃位置精度が決定されるものである。したがって、このような２面拘束タイプの工具着脱装置においても、切れ刃位置にバラツキを生じることがあり、切れ刃位置を補正する機能が求められていた。
【００１８】
そこで、本発明は切れ刃位置調整手段を設けたものである。切れ刃位置の調整は、次のようにして行われる。先ず、円形プレート２９を固定するための左右ねじ３０を回し、円形プレート２９と弾性部材２８の付勢力で保持される偏心スリーブ２０を可動状態にする。次に、切れ刃位置の所望の調整量に応じて、シャンク部２の外周に刻印されている目盛り３１を目安にし、偏心スリーブ２０を所定角度回し、その後に、円形プレート２９を左右ねじ３０により再度保持する。
【００１９】
図６には、偏心スリーブ２０の回転操作角度θと切れ刃位置の関係を説明するための図を示す。半径方向の切れ刃位置の調整量は、偏心スリーブ２０とシャンク部２との相対位置関係により決定される。ここで、偏心量ε、調整前の切れ刃位置の半径Ｒ₀、回転操作角度θとすれば、調整後の切れ刃位置の半径Ｒは以下の式によって表される。
【００２０】
【数１】

【００２１】
図３に示すエンドミルを一例とすると、偏心量ε＝０．３ｍｍ、エンドミルの切れ刃外径Ｒ₀＝６３ｍｍであるため、偏心スリーブの回転操作角度θ＝＋１０°でＲ＝６３．０５２７ｍｍ、回転操作角度θ＝＋２０°でＲ＝６３．１０３２ｍｍ、回転操作角度θ＝＋３０°でＲ＝６３．１５０５ｍｍとなる。１目盛りの調整量ｔは、適宜定め得るものであるが、この場合は、５°間隔に目盛り３１を刻印することによって、１目盛ｔ≒０．０５ｍｍの微調整を行うことができる。
【００２２】
また、図６において明らかなように、切れ刃位置の調整は、半径方向プラス側とマイナス側への調整も可能である。この場合、切れ刃位置の方向は偏心量εの方向に対して直交する方向に配置しなければならない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、切れ刃の半径方向位置を正確に補正することができ、精密加工を行うことができる。また、偏心スリーブは、弾性部材による付勢力を軸方向に受けているため、ツールホルダとアダプタの結合部の面圧力が高くなり、結合剛性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す構成要素の分解図的斜視図である。
【図２】図１の組立図の軸心に沿う部分断面図である。
【図３】アダプタ及びツールホルダの組立てられた状態を示す外観図である。
【図４】偏心スリーブを示す正面図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】偏心スリーブの回転操作角度と切れ刃位置の関係を説明するための図である。
【図７】従来の工具着脱装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１アダプタ
２シャンク部
７クランプ駒
１０ツールホルダ
１１穿孔部
２０偏心スリーブ
２３内径中心
２４外径中心
２８弾性部材
２９円形プレート
ε 偏心量
θ 回転操作角度
ｔ１目盛りの調整量[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tool attaching / detaching device attached to a spindle end of a machine tool, and is provided with means for adjusting a cutting edge position.
[0002]
[Prior art]
As such a tool attaching / detaching device, for example, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-90314 is shown in FIG.
[0003]
The tool attaching / detaching device includes a sleeve 39 that fits into a taper hole of a spindle of a machine tool, a shank portion 36 inserted through the sleeve 39, and a flange portion that is provided integrally with the shank portion 36 and abuts against an end surface of the spindle. 37, and an elastic member 42 interposed between the flange portion 37 and the sleeve 39.
[0004]
The main shaft is internally provided with a pulling means for retracting the tool holder 35. The sleeve 39 is a cylindrical body having an inner and outer peripheral surface, the outer peripheral surface 40 is formed into a tapered surface, and the inner peripheral surface 41 is formed into a straight surface. The shank 36 is formed at the end of the tool holder 35 and its outer peripheral surface 40 is formed as a straight surface. The flange portion 37 is connected to the shank portion 36 and has a larger diameter than the diameter of the shank portion 36. An end surface of the flange portion 37 on the shank portion side is formed as a flat surface, and an annular recess 38 for accommodating an elastic member is formed on the inner peripheral side of the flat surface. The elastic member 42 is composed of a combination of a disc spring and a flat washer, and is accommodated in an annular recess.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Here, the problems of the prior art are described below.
[0006]
According to the above-described prior art, since the coupling between the main shaft and the tool holder is performed by the biasing force of the elastic member in addition to the pressing force of the tapered surface, the coupling rigidity is improved and the generation of vibration can be prevented. Is.
[0007]
However, the fitting portion between the taper surface of the sleeve outer peripheral surface and the spindle taper hole is required to have a high fit tolerance in order to prevent the occurrence of vibration and the decrease in rigidity, and needs to be processed with high accuracy. However, it is difficult to maintain the tolerance of the tapered surface due to wear or corrosion caused by the attaching / detaching operation of the tool holder. Furthermore, variations in accuracy cannot be avoided with respect to the shape accuracy of the throw-away tip and the tip seat processing accuracy of the tool holder.
[0008]
In general, accuracy control becomes more difficult as the number of parts increases, and the same applies to the tool attaching / detaching device. Thus, there has been a demand for a tool attaching / detaching device having a function capable of correcting the cutting edge position when the target cutting edge position cannot be obtained.
[0009]
The present invention has been made based on such a background, and an object of the present invention is to provide a tool attaching / detaching device provided with fine adjustment means for the cutting edge position.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and a convex shank portion passing through the shaft center is provided on either one of an adapter attached to the spindle end of a machine tool and a tool holder having a cutting edge tip. In the tool attaching / detaching device configured to be fastened by fitting with a drilling portion disposed on the other side, the shank portion has a cylindrical shape in which an inner diameter center and an outer diameter center are formed in a biased manner. The eccentric sleeve is slidably fitted, and the eccentric sleeve has one end face on the flange side urged by an elastic member, and the other end face is pressed by a flat circular plate, By setting the relative position of the eccentric sleeve, the radial position of the cutting edge can be finely adjusted.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG.1 and FIG.2 shows the component of a fastening part. In FIG. 1, the rear end drawing of the adapter 1 and the front end drawing of the tool holder 10 are omitted. For example, as shown in FIG. 3, the rear end side of the adapter 1 is connected to the spindle end of the machine tool by a drawing means. It is configured by a taper shank 33 so as to be mounted, and an end mill 32 provided with a tip 34 is integrally formed on the tip side of the tool holder 10. Since the taper shank 33 and the end mill 32 are well-known techniques, description thereof is omitted.
[0013]
A cylindrical shank portion 2 is formed on the distal end side of the adapter 1 so as to extend in the axial direction. The shank portion 2 is a portion that is inserted into an eccentric sleeve 20 to be described later and is connected to the tool holder 10. A groove-shaped notch step portion 4 is formed at a substantially intermediate position of the shank portion 2 so as to be parallel to the tip surface 3 of the shank portion 2 and symmetrical with respect to the axis. Bolt holes 5 are formed in the bottom surface of the notch step portion 4 so as to connect the bottom surfaces to each other.
[0014]
The notch step 4 accommodates a clamp piece 7 having a screw hole 7 formed therein, and the two clamp pieces 7 are screwed into the left and right screws 6 inserted into the bolt holes 5. It has become. The reason why the left and right screws 6 are used is that the clamp pieces 7 are moved closer to or away from each other by turning the screws and are attached to and detached from the tool holder 10. The outer appearance of the clamp piece 7 has a substantially meniscus shape, and an inclined surface 9 that rotates at an angle of 25 ° to 45 ° is formed on a pair of opposing side surfaces. The attachment / detachment operation of the tool holder 10 and the adapter 1 is not different from a normal method, by turning the left and right screws 6 and bringing the clamp piece 7 close to or away from each other to generate or release the pulling force. Done. Here, in the case of detachment, the release pin 17 is slidable at a position away from the shaft center because it may not be easily removed. The release pin 17 is fitted with an O-ring 15 to prevent it from coming off.
[0015]
On the rear end surface of the tool holder 10, a perforated part 11 for fitting with the adapter 1 is provided. A groove 12 along the inner periphery is provided at the center position, and an inclined surface 13 that is inclined at the same angle as the inclined surface 9 of the clamp piece 7 is formed on the side wall.
[0016]
4 and 5 show an eccentric sleeve 20 that is inserted into the outer peripheral surface of the shank portion 2. The eccentric sleeve 20 is a cylindrical body composed of a straight inner peripheral surface 22 and a tapered outer peripheral surface 21, and an inner diameter center 23 and an outer diameter center 24 are configured to be biased. The inner diameter center 23 coincides with the axis of the main axis of the machine tool. A concave portion 25 is cut out at a central position in the axial direction of the eccentric sleeve 20 at a position that matches the cutout step portion 4 of the shank portion 2 described above. One end face 26 of the eccentric sleeve 20 is not in direct contact with the flange end face of the adapter 1 but sandwiches an elastic member 28 such as a disc spring. The other end face 27 of the eccentric sleeve 20 is in contact with the circular plate 29, and the eccentric sleeve 20 can be positioned by turning the left and right screws 30. The reason why the end surface 26 of the eccentric sleeve 20 is biased by the elastic member 28 is to increase the contact surface pressure between the tapered outer peripheral surface 21 of the eccentric sleeve 20 and the tapered perforated portion 11 of the tool holder 10. Thereby, both joint rigidity improves and generation | occurrence | production of a vibration is prevented and stable cutting can be performed.
[0017]
The reason why the eccentric sleeve 20 is used in the present invention will be described below. Although it is clear from the conventional well-known technique, since the flange end face of the tapered surface restraint type adapter is not restrained, in other words, since there is a clearance, the coupling rigidity is low and the cutting edge position accuracy is poor. There was a problem. Therefore, a two-surface constraining type adapter having a tapered surface and a flange end surface has become widespread, and such a problem has been solved. However, in the case of a tool attaching / detaching device that is an assembly of a plurality of parts, the final assembly is performed by comprehensively considering the processing accuracy of the taper surface and flange end surface, the shape accuracy of the throw-away tip, the processing accuracy of the tip mounting seat, etc. The accuracy, and hence the cutting edge position accuracy, is determined. Therefore, even in such a two-surface constraint type tool attaching / detaching device, the cutting edge position may vary, and a function of correcting the cutting edge position has been demanded.
[0018]
Therefore, the present invention is provided with cutting edge position adjusting means. The cutting edge position is adjusted as follows. First, the left and right screws 30 for fixing the circular plate 29 are turned to bring the eccentric sleeve 20 held by the urging force of the circular plate 29 and the elastic member 28 into a movable state. Next, according to the desired adjustment amount of the cutting edge position, the scale 31 marked on the outer periphery of the shank portion 2 is used as a guide, the eccentric sleeve 20 is rotated by a predetermined angle, and then the circular plate 29 is moved by the left and right screws 30. Hold again.
[0019]
FIG. 6 is a view for explaining the relationship between the rotational operation angle θ of the eccentric sleeve 20 and the cutting edge position. The adjustment amount of the cutting edge position in the radial direction is determined by the relative positional relationship between the eccentric sleeve 20 and the shank portion 2. Here, assuming that the amount of eccentricity ε, the radius R ₀ of the cutting edge position before adjustment, and the rotation operation angle θ, the radius R of the cutting edge position after adjustment is expressed by the following expression.
[0020]
[Expression 1]

[0021]
Taking the end mill shown in FIG. 3 as an example, since the eccentric amount ε = 0.3 mm and the end mill cutting edge outer diameter R ₀ = 63 mm, the rotational operation angle θ of the eccentric sleeve θ = + 10 ° and R = 63.0527 mm. When the operation angle θ is + 20 °, R = 63.1032 mm, and when the rotation operation angle θ is + 30 °, R = 63.505 mm. The adjustment amount t of one scale can be determined as appropriate. In this case, fine adjustment of 1 scale t≈0.05 mm can be performed by marking the scale 31 at intervals of 5 °.
[0022]
Further, as apparent from FIG. 6, the cutting edge position can be adjusted in the radial direction plus side and minus side. In this case, the direction of the cutting edge position must be arranged in a direction orthogonal to the direction of the eccentricity ε.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, the radial position of the cutting edge can be accurately corrected, and precision machining can be performed. Further, since the eccentric sleeve receives the urging force of the elastic member in the axial direction, the surface pressure of the coupling portion between the tool holder and the adapter is increased, and the coupling rigidity is also improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of components showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along the axis of the assembly diagram of FIG.
FIG. 3 is an external view showing an assembled state of an adapter and a tool holder.
FIG. 4 is a front view showing an eccentric sleeve.
FIG. 5 is a side view of FIG. 4;
FIG. 6 is a view for explaining the relationship between the rotational operation angle of the eccentric sleeve and the cutting edge position.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a conventional tool attaching / detaching device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Adapter 2 Shank part 7 Clamp piece 10 Tool holder 11 Perforated part 20 Eccentric sleeve 23 Inner diameter center 24 Outer diameter center 28 Elastic member 29 Circular plate ε Eccentric amount θ Rotation operation angle t Adjustment amount of one scale

Claims

One of the adapter attached to the spindle end of the machine tool and the tool holder with a cutting edge tip is provided with a convex shank that passes through the shaft center, and the other has a perforated part that fits together. In the tool attaching / detaching device configured to be fastened by
A cylindrical eccentric sleeve formed by displacing the inner diameter center and the outer diameter center is slidably fitted to the shank portion. The eccentric sleeve has one end face on the flange side formed by an elastic member. The other end face is pressed by a flat circular plate and the relative position between the shank portion and the eccentric sleeve is set to enable fine adjustment of the radial position of the cutting edge. A tool attaching / detaching device.

2. The tool according to claim 1, wherein the inner peripheral surface of the eccentric sleeve is formed in a straight shape and the outer peripheral surface is formed in a tapered shape, and a tapered shank is formed in a state of being fitted to the shank portion. Detachable device.