JP4542626B1 - ５面加工用アングルツールホルダ - Google Patents

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Abstract

立形マシニングセンタの主軸ヘッドに装備してアングルツールホルダを把持して５面加工を可能にするアタッチメントに装備されるアングルツールホルダを提供する。
全体を符号５００で示すアングルツールホルダは、本機の主軸に挿入されるシャンク５１０を有し、シャンク５１０の回転はハウジング５４０内の歯車伝動機構等を介して駆動軸が直角方向に変更されてアングルカッタ５２０を駆動する。
ハウジング５４０に連結されるアーム５５０は３本のプルスタッドボルト５７０を備える。３本のプルスタッドボルト５７０は９０度毎に配置されており、５面加工アタッチメントユニットに配置される４基のコレットチャックのうちの３基のコレットチャックにより同時にクランプされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、立形のマシニングセンタに付設して５面加工を可能とする５面加工用アタッチメントユニットに装備するアングルツールホルダに関する。
下記の特許文献１、２は、工作機械の主軸に対して着脱自在に取付けられて、主軸の軸線に直交する軸線まわりに工具を回転させるアングルツールホルダを開示している。
特公平３−４３３９号公報 特開平７−３０８８３９号公報
特許文献１に記載されたものは、油圧ピストンを用いてアングルツールホルダの回動を規制している。また特許文献２に記載されたものは、アングルツールホルダに設けられたスライド部材をスルークーラントの液圧を利用して操作してブロック側との係合を外す機構を開示している。
上述した特許文献１、２に示されたクランプ機構は、いずれも剛性の低いものであって、アングルツールによる重切削に耐える能力は小さい。
本発明の目的は、立形マシニングセンタに付設して強力な５面加工を達成することができる５面加工用アングルツールホルダを提供するものである。
本発明が適用される立形マシニングセンタの主軸ヘッドに装着される５面加工用アタッチメントユニットは、主軸ヘッドの下端部に突出して主軸を支持する主軸ハウジングの外周部に嵌装されて主軸ヘッドに固定されるリング型シリンダ部材と、リング型シリンダ部材内のリング型ピストンに直結されて昇降動するクランプユニットと、クランプユニットの下面の円周上に等間隔に設けられる４基のコレットチャックを備える。
そして、本発明のアングルツールホルダは、立形マシニングセンタの主軸に挿入されるシャンクと、シャンクとアングルツールを回転自在に支持して内部にシャンクの駆動力を直交する方向に変換してアングルツールに伝達する伝動機構を備えるハウジングと、ハウジングに連結されるアームと、アーム上に設けられて５面加工用アタッチメントユニットの４基のコレットチャックのうちの３基のコレットチャックに把持される３本のプルスタッドボルトを備えるものである。
本発明が適用される５面加工アタッチメントユニットは、立形マシニングセンタに追加して装備することにより、アングルツールホルダを利用して加工能力を簡単に向上することができる。そして、本発明のアングルツールホルダは高い剛性を備えて重切削を行うことができるものである。
本発明の高剛性アングルツールホルダの例を示す説明図。 本発明の高剛性アングルツールホルダの使用例を示す説明図。 本発明の高剛性アングルツールホルダの使用例を示す説明図。 本発明の高剛性アングルツールホルダの他の例を示す説明図。 本発明の図１９の高剛性アングルツールホルダの使用例を示す説明図。 立形マシニングセンタの機械構成図。 ５面加工アタッチメントを装備した主軸ヘッドの説明図。 ５面加工アタッチメントを装備した主軸ヘッドの説明図。 ５面加工アタッチメントを装備した主軸ヘッドの説明図。 ５面加工アタッチメントの正面図と下面図。 アングルツールホルダのクランプ作用を示す説明図。 アングルツールホルダのクランプ作用を示す説明図。 ５面加工アタッチメントユニットの断面図。 ５面加工アタッチメントユニットの断面図。 ５面加工アタッチメントユニットの断面図。 ５面加工アタッチメントユニットの断面図。 アングルツールホルダのアームとレバーの詳細図。
図６は、本発明を適用する５面加工アタッチメントユニットを装備した立形マシニングセンタの機械構成を示す斜視図である。
全体を符号１で示す立形マシニングセンタは、ベース１０上にＸ軸方向に移動するテーブル２０を有する。
ベース１０上には門形のコラム３０が立設され、門形のコラム３０の前面に設けられたガイドレールに支持されたサドル４０がＹ軸方向に移動する。
サドル４０の前面には主軸ヘッド５０が装備され、主軸７０をＺ軸方向へ駆動する。
ベース１０上には、ブラケット４１０がとりつけられ、ツールマガジン４００が装備される。ツールマガジン４００には、各種の交換工具Ｔ１が格納されていて、ＡＴＣアーム４２０は、主軸７０に対して必要な工具を交換自在に供給する。
５面加工アタッチメントユニット１００は、主軸７０を支持する円筒形状の主軸ハウジングの外周部に固定される。アングルツールホルダ２００は、この５面加工アタッチメントユニット１００を利用して主軸ヘッド５０に取付けられる。
図７、８、９は、５面加工アタッチメントユニット１００を装備した主軸ヘッド５０の組立図と主要な構成要素の分解図である。
主軸ヘッド５０の下端部には円筒形状の主軸ハウジング６０が突出しており、主軸７０を回転自在に支持している。
５面加工アタッチメントユニット１００は、主軸ハウジング６０の外周部に挿入される内径部を有し、その上部はボルト等で主軸ヘッド５０の下端部５２に取付けられる。
５面加工アタッチメントユニット１００は、主軸ハウジング６０に嵌装されて主軸ヘッド５０の下端部に固定されるリング型シリンダ部材１１０を有し、クランプユニット１３０はリング型シリンダ部材１１０内のリング型ピストン１２０に直結されて昇降動する。
クランプユニット１３０の下面には円周上に４基のコレットチャック１４０が装備される。
一般に使用されるアングルツールホルダ２００は、主軸７０のテーパー穴に挿入されるシャンク２１０と、シャンク２１０の回転力により駆動されるアングルカッタ２２０を備える。ハウジング２４０内には、動力伝達機構や軸受等が装備される。アーム２５０は、プルスタッドボルト２７０を備える。
後述する態様によって、プルスタッドボルト２７０がクランプユニット１３０のコレットチャック１４０にクランプされたときには、アングルツールホルダ２００の回転を規制して切削抵抗を受ける。プルスタッドボルト２７０がアンクランプ時には、アーム２５０はシャンク２１０とともに旋回動して４個のコレットチャック１４０の位置に割り出される。
図１０は５面加工アタッチメントユニット１００の正面図（ａ）、下面図（ｂ）を示し、５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０が下降して４個のうちの１個のコレットチャック１４０がアングルツールホルダ２００のアーム２５０のプルスタッドボルト２７０をクランプした状態を示す。
この状態では、アングルカッタ２２０は加工可能な状態となる。
図１１（ａ）、（ｂ）はアングルツールホルダ２００を５面加工アタッチメントユニット１００の４個のコレットチャック１４０のうちのいずれかのコレットチャック１４０に割り出す状態を示す。この状態では５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０は引き上げられた位置にある。
図１２（ａ）、（ｂ）は、割り出しが完了したアングルツールホルダ２００に対して５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０を降下させてコレットチャック１４０によりプルスタッドボルト２７０をクランプした状態を示す。
図１３から図１６は、５面加工アタッチメントユニット１００の構造の詳細と作用を示す図１０（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
５面加工アタッチメントユニット１００は、リング型シリンダ部材１１０を有し、リング型シリンダ部材１１０はボルト１１２により主軸ヘッド側に固定される。リング型シリンダ部材１１０内には油圧室１１４が設けられ、リング形状のピストン１２０が摺動自在に嵌装される。油圧室１１４にはピストン１２０を作動するための油圧ポート１１６ａ、１１６ｂが連通される。
ピストン１２０の下端部はリング形のクランプユニット１３０に連結される。クランプユニット１３０の外周部の４個所にコレットチャック１４０が設けられる。
コレットチャック１４０は本体１５０内に油圧室１５２を有し、油圧室１５２内にピストン１４２が摺動自在に挿入される。
ピストン１４２は爪１４４を開閉操作する。油圧室１５２に連通するポート１５４ａ、１５４ｂが形成される。
アングルツールホルダ２００は、シャンク２１０を有し、主軸側のシャンク穴に挿入保持される。シャンク２１０と一体のシャフト２１２の外周部には切欠部を有し、レバー２６０の内端部２６２が係合される。ハウジング２４０にはアーム２５０が連結され、プルスタッドボルト２７０はアーム２５０に取付けられて、レバー２６０を貫通してコレットチャック１４０側に対向する。
図１３は、主軸側に交換されたアングルツールホルダ２００を４個のコレットチャック１４０の１つに割り出す作用を示す。シャンク２１０と一体のシャフト２１２が割り出しのために低速で回転すると、シャフト２１２に係合されたレバー２６０は、アーム２５０と一体のハウジング２４０を旋回動させて、プルスタッドボルト２７０を所定のコレットチャック１４０の位置に割り出す。
この作動中には、ピストン１４２は上方へ付勢されていて、爪１４４は閉じている。
図１４は、アングルツールホルダ２００の割り出しが完了した状態を示す。
プルスタッドボルト２７０に対向するコレットチャック１４０のピストン１４２は油圧により下方へ付勢され、爪１４４を開く。
図１５は、リング型シリンダ部材１１０の油圧室１１４にポート１１６ａから作動油を供給してピストン１２０を下方へ駆動してクランプユニット１３０を降下させた状態を示す。
コレットチャック１４０はアーム２５０のプルスタッドボルト２７０を受け入れる。
レバー２６０の内端部２６２は、シャフト２１２の切欠部との係合を解く。
図１６は、クランプユニット１３０の本体１５０の油圧室１５２に対してポート１５４ｂから作動油を供給してピストン１４２を上昇させ、爪１４４がプルスタッドボルト２７０をクランプした状態を示す。
この状態では、アングルツールホルダ２００のアーム２５０は５面加工アタッチメントユニット１００のクランプユニット１３０に確実に把持される。
シャンク２１０と一体のシャフト２１２は、主軸側から伝達される動力によりアングルカッタ２２０を駆動して、ワークに加工を施す。
レバー２６０は、シャフト２１２と切り離されており、干渉を生ずることは防止される。
図１７は、アーム２５０とレバー２６０の構成を示す断面図である。
アーム２５０の有底の穴２５４には、シャフト２８０が挿入され、ボルト２８２により固定されている。シャフト２８０の上端にはプルスタッドボルト２７０がねじ部２７２を利用して立設される。
レバー２６０は、シャフト２８０の外周部に嵌合される内径部２６４を有し、シャフト２８０に摺動自在に支持される。レバー２６０の内端部２６２の近傍には穴が設けられ、アーム２５０に立設された突起２５２に差し込まれる。
レバー２６０はスプリング２６６により、アーム２５０から離れる方向に付勢され、レバー２６０の端部２６２はシャフト２１２の切欠部に係合されて割り出しが行なわれる。
５面加工用アタッチメントユニットは、以上のように、立形マシニングセンタに追加して装備でき、加工能力を簡単に拡大することができる。
また、４基のコレットチャックのうち、アングルツールの把持に関与しない３基のコレットチャックはその爪を閉じた状態に保つ。
５面加工アタッチメントユニット１００は主軸に装備されるために、加工時に切削液や切粉等が噴霧する厳しい環境に露出される。
そこで使用されない３基のコレットチャック１４０の開口部からの異物の浸入を防止する装置を備えることが望ましい。
図１は、以上説明した５面加工用アタッチメントユニットに適用される本発明の高剛性アングルツールホルダの例を示す説明図である。
全体を符号５００で示すアングルツールホルダは、本機の主軸に挿入されるシャンク５１０を有し、シャンク５１０の回転はハウジング５４０内の歯車伝動機構等を介して駆動軸が直角方向に変更されてアングルカッタ５２０を駆動する。
ハウジング５４０に連結されるアーム５５０は３本のプルスタッドボルト５７０を備える。３本のプルスタッドボルト５７０は９０度毎に配置されており、５面加工アタッチメントユニットに配置される４基のコレットチャックのうちの３基のコレットチャックにより同時にクランプされる。中央に配置されるプルスタッドボルト５７０のアーム５５０上には、アングルツールホルダ５００を割り出す際に用いるレバー５６０が設けられる。このレバー５６０の構造と機能は先に説明したものと同様である。
このアングルツールホルダ５００は前述したアングルツールホルダ２００と同様にＡＴＣアーム４２０によりマガジンから主軸に自動交換することができる。
図２は、アングルツールホルダ５００を主軸ヘッド５０に装備した５面加工用アタッチメントユニット１００に装着した状態を示す説明図である。
５面加工用アタッチメントユニット１００は、円周上に４基のコレットチャック１４０を有する。本発明のアングルツールホルダ５００はアーム５５０上に３本のプルスタッドボルト５７０を有するので、９０度毎の角度位置を変更してクランプすることができる。
図２の（ａ）はアングルカッタ５２０の軸線が主軸７０に対して矢印Ａ方向に向いて装着された状態を示す。図１７の（ｂ）は矢印Ａ方向とは１８０度の方向である矢印Ｂ方向にアングルカッタ５２０の軸線が向いた状態を示す。
図３は、アングルツールホルダ５００を用いてワークＷ１の側面を加工する状態を示す。
アングルツールホルダ５００を図２の（ｂ）に示す方向に装着し、ワークＷ１の側面ＷＢの加工を行う。
アングルツールホルダ５００は３本のプルスタッドボルト５７０が３基のコレットチャック１４０で５面加工用アタッチメントユニット１００に把持されるので、剛性が高く、ワークＷ１の側面ＷＢを重切削することができる。
図４は、高剛性アングルツールホルダの他の例を示す説明図である。
アングルツールホルダ６００は、アーム６５０に３本のプルスタッドボルト６７０を有し、５面加工アタッチメントユニット１００の４基のコレットチャック１４０のうちの３基のコレットチャックにクランプされる。
このアングルツールホルダ６００はアングルツール６２０の刃先位置が主軸７０の中心軸線より突出した位置にくるような突出しの長いアングルツール６２０を備えたものである。
図５は、このアングルツールホルダ６００を用いてワークＷ１の側面ＷＢを加工する状態を示す。アングルツール６２０の突出し量が大きいので、ワークＷ１の深い位置にも加工を施すことができる。
このアングルツールホルダは、５面加工アタッチメントユニットの４基のコレットチャックのうち３基のコレットチャックでクランプするので、次のメリットがある。
（１）あえて１ヶ所のコレットチャックをクランプに用いなかった事で、側面加工時にワークと機械の干渉が避けられるため、深い加工ができる。
（２）一般に用いられるアングルツールホルダの１点クランプに対して本発明の高剛性アングルツールホルダは３倍の力でクランプできるので、より重切削が可能になる。
（３）３点クランプとした事で、標準のＡＴＣアームで把握することが可能になる。
５０ 主軸ヘッド
６０ 主軸ハウジング
７０ 主軸
１００ ５面加工アタッチメントユニット
１１０ リング型シリンダ部材
１１４ 油圧室
１１６ａ、１１６ｂ ポート
１２０ リング型ピストン
１３０ クランプユニット
１４０ コレットチャック
１４２ ピストン
１４４ 爪
１５０ 本体
１５２ 油圧室
１５４ａ、１５４ｂ ポート
２００ アングルツールホルダ
２１０ シャンク
２１２ シャフト
２２０ アングルカッタ
２４０ ハウジング
２５０ アーム
２６０ レバー
２７０ プルスタッドボルト
３００ シャッター装置
３０５ ハウジング
３１０ 第１のブレード
３２０ 第１のブレードの回動軸
３３０ 第２のブレード
３４０ 第２のブレードの回動軸
３５０ ピストン
３８０ リング部材
５００ 高剛性アングルツールホルダ
５２０ アングルツール
５５０ アーム
５７０ ３本のプルスタッドボルト
６００ 高剛性アングルツールホルダ
６２０ アングルツール
６５０ アーム
６７０ ３本のプルスタッドボルト

Claims (2)

  1. 立形マシニングセンタの主軸ヘッドの下端部に突出して主軸を支持する主軸ハウジングの外周部に嵌装されて主軸ヘッドに固定されるリング型シリンダ部材と、
    リング型シリンダ部材内のリング型ピストンに直結されて昇降動するクランプユニットと、クランプユニットの下面の円周上に等間隔に設けられる４基のコレットチャックを備えた５面加工用アタッチメントユニットに交換自在に装着されるアングルツールホルダであって、
    立形マシニングセンタの主軸に挿入されるシャンクと、シャンクとアングルツールを回転自在に支持して内部にシャンクの駆動力を直交する方向に変換してアングルツールに伝達する伝動機構を備えるハウジングと、ハウジングに連結されるアームと、アーム上に設けられて５面加工用アタッチメントユニットの４基のコレットチャックのうちの３基のコレットチャックに把持される３本のプルスタッドボルトを備えるアングルツールホルダ。
  2. アームに設けられる３本のプルスタッドボルトの中央のプルスタッドボルト上に装備されて主軸の回転を係脱自在にアームに伝達する１本のレバーを備える請求項１記載のアングルツールホルダ。
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