JP5346678B2

JP5346678B2 - ホルダ本体

Info

Publication number: JP5346678B2
Application number: JP2009114774A
Authority: JP
Inventors: ハイアットグレゴリー; サハスラブデアビジット; 友彦林
Original assignee: DMG Mori Co Ltd; Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: DE102009020235A1; US8083445B2; JP2009274206A; CN101585155A; CN101585155B; US20090279964A1

Description

本発明は、ホルダ本体に関し、詳細には、特に軽金属の加工時に発生する粉塵状の切削粉の回収効率を改善できるようにしたホルダ本体に関する。

例えばマグネシウム合金を切削加工する場合に発生する粉塵状の切削粉の回収を可能とするフライス工具として、特許文献１に記載されたものがある。このフライス工具は、シャンクの軸芯に形成された吸出し開口を有し、該吸出し開口は締付け・供給装置に装着された吸出しホッパに連通している。

また、特許文献２には、以下の切屑排出構造が提案されている。これはカッタ本体の周囲に切屑収納体を設けて切屑排出空間を形成し、これを吸引機構に連通させる。またチップポケットに切屑案内部材を設けて切刃のすくい面との間に隙間を形成し、切屑を切屑排出空間に誘導するようにした切屑排出構造が記載されている。

特表２００５−５３２９１７号公報特開平１０−４３９８８号公報

前記特許文献１に記載のフライス工具では、締付け・供給装置に吸出しホッパを装着しているため、構造が複雑であり、しかもその構造上、工具の自動交換ができないといった問題がある。さらにまた、前記従来のフライス工具の場合、吸出し開口の通路面積に比べて吸出しホッパにおける通路面積が大きくなっているため、吸出し空気の流速が吸出しホッパ部分で低下し、この部分に切削粉が沈殿し、堆積してしまうといった問題も懸念される。

前記特許文献２に記載の切屑排出構造では、切屑排出空間の、吸引機構の接続点から離れた部分に誘導された切屑は吸引されにくく、吸引効率が低いといった問題がある。

本発明は、構造が簡単で、工具の自動交換が可能であり、さらに切削粉の吸引効率が高く、内部蓄積を防止できるホルダ本体を提供することを課題としている。

本願第１の発明では、刃具を取り付け可能な装着穴を有し、工作機械の主軸に取り付けられるホルダ本体において、該ホルダ本体は、前記装着穴に取り付けられた刃具の軸心方向に貫通する第１吸引穴に連通するよう軸心方向に貫通して形成された第２吸引穴と、該第２吸引穴に連通し、前記第１吸引穴からの吸引空気以外の空気を吸引可能に形成された第３吸引穴とを備え、該第３吸引穴は、その通路面積を調整可能に構成されている。

本発明によれば、ホルダ本体に、刃具の第１吸引穴に連通するよう軸方向に貫通して形成された第２吸引穴と、第１吸引穴からの吸引空気以外の空気を吸引する第３吸引穴を設けたので、前記ホルダ本体を主軸に取り付け、前記ホルダ本体をクランプ・アンクランプするためのドローバー内の吸引穴を通して加工中の切削粉を吸引する場合、前記刃具の前記第１吸引穴が小さいため前記第２吸引穴における吸引空気の流速を十分に確保できないときでも、前記第3吸引穴から前記第１吸引穴における吸引空気以外の空気を吸引できるので、前記第２吸引穴における吸引空気の流速を高めることができ、前記切削粉が前記ホルダ本体や前記ドローバー内に堆積するのを防止できる。

また、ホルダ本体の外部に切削粉の回収通路等を設ける必要がないので、従来の自動工具交換装置により工具の自動交換を支障なく行うことができる。

また、本願第１の発明によれば、第３吸引穴は、これの通路面積を調整可能に構成されているので、刃具の第１吸引穴や切削粉の発生量に応じた通路面積、ひいては吸引空気の流速とすることができ、切削粉のホルダ本体やドローバー内への堆積を防止できる。

本発明の他の１つの好適な実施態様では、前記第３吸引穴は、ホルダ本体に回転可能に装着されたリング部材に軸方向に開口するよう形成された吸込部と、該吸込部と前記第１，第２吸引穴の接続部付近とを連通可能に前記ホルダ本体に形成された連通部とを有し、前記リング部材の角度位置を調整することにより前記第３吸引穴の実質的な通路面積が調整可能となっている。

この実施態様によれば、前記第３吸引穴を、ホルダ本体に回転可能に装着されたリング部材に形成された吸込部と、該吸込み部と前記第１，第２吸引穴の接続部付近とを連通可能とする連通部とを有するものとしたので、前記リング部材の角度位置を調整することにより、前記第３吸引穴の実質的な通路面積を刃具の径や切削粉の発生量に応じた面積に調整することができ、切削粉の内部堆積を防止できる。

本願第２の発明では、請求項１と同様のホルダ本体において、前記刃具はコレットによりホルダ本体に装着されており、前記第３吸引穴は、前記コレットに、前記第１吸引穴の径方向外側に位置し、かつ軸方向に貫通するように形成されている。

本願第２の発明によれば、前記第３吸引穴を、コレットに形成したので、刃具の径及び第１吸引穴の通路面積に応じた第３吸引穴を予めコレットに開けておくことにより、最適のコレットを選択するだけで、前記刃具の前記第１吸引穴の通路面積が異なっても第２吸引穴における内部堆積を防止できる吸引空気の流速を維持することができる。

本発明の実施例１に係るホルダ本体を備えた主軸装置の断面側面図である。前記ホルダ本体の断面側面図である。前記ホルダ本体の断面側面図（図２のIII-III線断面図）である。前記ホルダ本体の斜視図である。前記主軸装置のホルダ本体クランプ部分の断面側面図である。前記主軸装置のドローバーの前部接続部分の断面側面図である。前記主軸装置のドローバーの後部接続部分の断面側面図である。前記ドローバーの後部接続部分のシール機構部分の断面側面図である。本発明の実施例２に係る刃具及びホルダ本体の一部断面側面図である。

以下、本発明の実施例１を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図８は、本発明の実施例１に係るホルダ本体を説明するための図である。

図において、符号１は縦型あるいは横型マシニングセンタ等の工作機械に備えられた主軸装置である。この主軸装置１は、コラムにより支持された主軸頭２と、該主軸頭２により回転自在に支持された主軸３と、該主軸３の先端部に支持される工具ホルダ４と、該工具ホルダ４を主軸３にクランプ・アンクランプするクランプ機構５とを備えている。

前記主軸３は、軸心に貫通穴３ａを有する筒体である。該主軸３は、これの前部及び後部が前軸受６ａ及び後軸受６ｂを介して前記主軸頭２により回転自在に支持されている。また前記主軸３の貫通穴３ａの前端部にはテーパ穴３ｂが形成され、該テーパ穴３ｂに前記工具ホルダ４が嵌合固定される。なお、図示していないが、前記主軸３と主軸頭２との間には該主軸３を回転駆動する電動モータが配設されている。

前記工具ホルダ４は、刃具１２と、該刃具１２が装着穴１４ｄにコレット１３を介して装着されたホルダ本体１４とを有する。刃具１２の径等に対応したコレット１３により各種の刃具を共通のホルダ本体に取り付けることができる。

前記クランプ機構５は、前記主軸３の貫通穴３ａ内に挿入配置され、前記工具ホルダ４を前記テーパ穴３ｂにクランプし、又はアンクランプするドローバー７と、該ドローバー７をアンクランプ方向に移動させる駆動機構（シリンダ機構）８とを有する。

前記ドローバー７は、前記テーパ穴３ｂの近傍に配置された複数の係合爪１１を前記ホルダ本体１４の後端部に形成され係合段部１４ａに係合させる筒状の係合駆動部９と、該係合駆動部９に接続された筒状のドローバー本体１０とを有する。

前記係合爪１１はこれの基端部１１ａを中心に前端の爪部１１ｂを径方向に拡開可能に構成されている。前記係合駆動部９の前端にはカム９ａが形成され、該カム９ａは前記爪部１１ｂの内面に摺接しており、後進位置（図１右方位置）にあるとき該爪部１１ｂを係合段部１４ａに係合させ、前進位置（図１左方位置）にあるとき前記係合を解除する。

前記ドローバー本体１０と主軸３の貫通穴３ａとの間には多数の皿ばね１５が介在されている。なお、１５ａは皿ばね１５の軸方向位置を規制するカラー部材である。前記皿ばね１５は前記ドローバー７をクランプ方向（図１右方向）に付勢している。この付勢力により係合駆動部９がクランプ方向に移動すると、前記カム９ａが爪部１１ｂを拡開させて前記係合段部１４ａに係合させ、ホルダ本体１４のテーパ部１４ｂを前記テーパ穴３ｂに強固に嵌合させる。

前記駆動機構８は、前記主軸頭２の後端部にボルト締め固定されたケーシング１８ａと、蓋部材１８ｂとで形成されたシリンダ穴１８ｃ内にピストン１８ｄを挿入配置した構造のものである。油室ｂに油圧が供給されると、このピストン１８ｄが図１左方に移動し、押圧プレート２４を介して前記ドローバー７を前記皿ばね１５の付勢力に抗してアンクランプ方向（図１左方向）に移動させ、前記ホルダ本体１４のテーパ部１４ｂとテーパ穴３ｂとの嵌合を解除する。

前記ドローバー７の前部を構成する係合駆動部９の後端部９ｂは、後部を構成するドローバー本体１０の前端部１０ａ内に挿入され、これの内面にねじ込まれている。このようにドローバー本体１０内に係合駆動部９を挿入し、ねじ込んだので、ドローバー７の最大径を大きくすることなく後述する第４吸引穴ａ４の径を大きく確保することができる。

また前記係合駆動部９のカム９ａ内には、連結パイプ１７が同軸をなすように挿入されており、該連結パイプ１７はナット部材１７ａによりホルダ本体１４内に固定されている。

さらにまた前記ドローバー本体１０の後端部１０ｂは、前記駆動機構８のインナパイプ１６の前端部１６ａ内に挿入されている。このインナパイプ１６は前記蓋部材１８ｂ内に挿入され、かつ該蓋部材１８ｂに固定されている。

前記インナパイプ１６と前記ドローバー本体１０の後端部１０ｂとの間には、外部から空気がインナパイプ１６内に吸引されるのを回避するためのシール機構２１が設けられている。このシール機構２１は、前記ドローバー本体１０の後端部１０ｂの外周面に摺接するカーボン製のシールリング２２と、該シールリング２２を前記インナパイプ１６の段部１６ｃにスペーサ２３ａを介在させて圧接させる弾性部材製の押圧リング２３と、該押圧リング２３の軸方向位置を規制する止め輪２４とを備えている。前記弾性部材の弾性力により前記シールリング２２は前記段部１６ｃに圧接し、かつドローバー本体１０の外周面に摺接しており、これにより外部空気の進入を防止している。なお、シールリング２２の外周面とインナパイプ１６との間には隙間ｃが設けられている。これにより、ドローバー本体１０とインナパイプ１６との振れによりシールリング２２が損傷するのを回避している。

そして前記連結パイプ１７，ドローバー７及びインナパイプ１６の軸芯部には、これらを軸方向に貫通する第４吸引穴ａ４が形成されている。この第４吸引穴ａ４は、前記連結パイプ１７内部分、係合駆動部９内部分、ドローバー本体１０内部分及びインナパイプ１６内部分共に略同じ径に設定されている。また、図示していないが、前記インナパイプ１６の後端部１６ｂには、吸引装置が接続されている。

また前記工具ホルダ４の刃具１２の軸芯には、第１吸引穴ａ１が軸方向に貫通するように形成されている。また、前記ホルダ本体１４には、第２吸引穴ａ２が前記第１吸引穴ａ１と連通するように、かつ軸方向に貫通するように形成されている。さらにまた前記ホルダ本体１４には第３吸引穴ａ３が前記第２吸引穴ａ２に連通するように形成されている。この第３吸引穴ａ３は、前記刃具１２の第１吸引穴ａ１からの吸引空気以外の空気を吸引可能に形成され、第２吸引穴ａ２の流速を高めるようになっており、その実質的な通路面積を調整可能に構成されている。

前記第３吸引穴ａ３は、以下のように構成されている。ホルダ本体１４の外周の、前記第２吸引穴ａ２に対応する部分、つまり刃具１２と連結パイプ１７との間の部分に環状をなすリング部材１９が回動可能に、かつ止めねじ２０により所望の角度位置に固定可能に装着されている。該リング部材１９の内面には、軸方向前方に開口する溝状の吸込部１９ａが９０°毎に形成されている。また前記ホルダ本体１４には、連通部１４ｃが前記各吸込部１９ａと前記第２吸引穴ａ２とを連通可能に形成されている。この吸込部１９ａと連通部１４ｃとにより、前記第２吸引穴ａ２に前記第１吸引穴ａ１からの吸引空気以外の空気を吸引可能とし、該第２吸引穴ａ２の流速を高める第３吸引穴ａ３が構成されている。また、前記リング部材１９の角度位置を調整することにより、前記吸込部１９ａと連通部１４ｃとの連通面積、つまり前記第３吸引穴ａ３の実質的な通路面積を調整可能となっている
このように実施例１では、刃具１２に第１吸引穴ａ１を、ホルダ本体１４に第２，第３吸引穴ａ２，ａ３を、さらにドローバー７及びインナパイプ１６に第４吸引穴ａ４を形成し、インナパイプ１６に吸引装置を接続したので、粉塵状の切削粉の吸引を簡単な構造で実現できる。

また、工具ホルダ４やドローバー７を貫通する吸引穴を設けたので、工具ホルダの外部に切削粉の回収通路等を設けた従来装置に比較して構造が簡単であり、しかも従来の自動工具交換装置により工具の自動交換を支障なく行うことができる。

さらにまた、ホルダ本体１４に、第２吸引穴ａ２を形成するとともに第３吸引穴ａ３を形成したので、刃具の径が小さいため第１吸引穴ａ１の通路面積を十分に確保できない場合でも、第３吸引穴ａ３により、第１吸引穴ａ１からの吸引空気以外の空気を吸引でき、そのため第２吸引穴ａ２の流速を高めることができ、その結果、切削粉が工具ホルダやドローバー内に堆積するのを防止できる。

また、第３吸引穴ａ３を、ホルダ本体１４に回転可能に装着されたリング部材１９の吸込部１９ａと、該吸込部１９ａと前記第２吸引穴ａ２とを連通可能とする連通部１４ｃとを有するものとしたので、前記リング部材１９の角度位置を調整することにより、前記第３吸引穴ａ３の実質的な通路面積を刃具の径や切削粉の発生量に応じた面積に調整することができ、切削粉の内部堆積を防止できる。

図９は本発明の実施例２を説明するための図であり、図中、図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。

本実施例２では、刃具１２をホルダ本体１４に固定するためのコレット１３に第３吸引穴ａ３が９０°毎に形成されている。この第３吸引穴ａ３は、前記第２吸引穴ａ２の径方向外側に位置し、かつ軸方向に貫通するように前記コレット１３に、形成されている。この第３吸引穴ａ３は、前記第１吸引穴ａ１からの吸引空気以外の空気を吸引することにより前記第２吸引穴ａ２の流速を高めるように機能する。

本実施例２では、第３吸引穴ａ３を、コレット１３に形成したので、刃具の径及び第２吸引穴ａ２の通路面積等に応じた第３吸引穴ａ３を予めコレット１３に開けておくことにより、最適のコレットを選択するだけで、刃具１２の第１吸引穴ａ１の通路面積が異なっても第２吸引穴ａ２における内部堆積を防止できる吸引空気の流速を維持することができる。

３主軸
１２刃具
１３コレット
１４ホルダ本体
１４ｃ連通部
１４ｄ装着穴
１９リング部材
１９ａ吸込部
ａ１第１吸引穴
ａ２第２吸引穴
ａ３第３吸引穴

Claims

刃具を取り付け可能な装着穴を有し、工作機械の主軸に取り付けられるホルダ本体において、該ホルダ本体は、前記装着穴に取り付けられた刃具の軸心方向に貫通する第１吸引穴に連通するよう軸心方向に貫通して形成された第２吸引穴と、該第２吸引穴に連通し、前記第１吸引穴からの吸引空気以外の空気を吸引可能に形成された第３吸引穴とを備え、該第３吸引穴は、その通路面積を調整可能に構成されている。
請求項１に記載のホルダ本体において、前記第３吸引穴は、ホルダ本体に回転可能に装着されたリング部材に軸方向に開口するよう形成された吸込部と、該吸込部と前記第１，第２吸引穴の接続部付近とを連通可能に前記ホルダ本体に形成された連通部とを有し、前記リング部材の角度位置を調整することにより前記第３吸引穴の実質的な通路面積が調整可能となっている。
刃具を取り付け可能な装着穴を有し、工作機械の主軸に取り付けられるホルダ本体において、該ホルダ本体は、前記装着穴に取り付けられた刃具の軸心方向に貫通する第１吸引穴に連通するよう軸心方向に貫通して形成された第２吸引穴と、該第２吸引穴に連通し、前記第１吸引穴からの吸引空気以外の空気を吸引可能に形成された第３吸引穴とを備え、前記刃具はコレットによりホルダ本体に装着されており、前記第３吸引穴は、前記コレットに、前記第１吸引穴の径方向外側に位置し、かつ軸方向に貫通するように形成されている。