JP5866174B2 - 工具ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、工具ホルダに係り、特に先端部及び外周面の少なくとも一方から基端部にかけて連通孔が形成された切削用刃部を有する工具ホルダに関する。

従来、例えば金属等を切削する切削装置においては、先端部及び外周面の少なくとも一方から基端部にかけて形成された連通孔を有する切削工具（切削用刃部）が用いられたものが知られている。このような切削工具においては切削時に連通孔内に外気が進入するため、切削工具自体の冷却が図られている。さらに、近年においては、より冷却効率を高めるべく、切削工具の連通孔を介して外気を吸引する吸引装置が搭載された切削装置も開発されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−１９６０１８号公報

ところで、吸引装置が搭載されていない切削装置もまだまだ一般的に用いられているのが現状であり、このような吸引装置においても冷却効率を高めることが望まれている。
このため、本発明の課題は、吸引装置を搭載していない切削装置においても、冷却効率を高めることのできる工具ホルダを提供することである。

請求項１記載の発明に係る工具ホルダは、
外気が連通する連通孔を有する切削用刃部を先端部に有し、基端部が切削装置に固定されるホルダ本体と、
当該ホルダ本体の外径よりも大きな外形を有し、回転中心から外周に向けて複数のフィンが設けられたファン部と、を備え、
前記ホルダ本体には、外周面に形成された開口部と、当該開口部と前記切削用刃部の前記連通孔とを連通する連通路とが設けられており、
前記ファン部には、前記ホルダ本体が挿通する挿通孔が回転軸方向に沿って形成されており、
前記ファン部が前記挿通孔を介して前記ホルダ本体に取り付けられており、前記複数のフィンのうち、一対のフィンがなす空間と前記開口部とが連通していることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の工具ホルダにおいて、
前記ホルダ本体の外周面には、前記ホルダ本体の先端から基端側に延びる溝部が形成されており、
前記ファン部の前記挿通孔の内部には、前記溝部と係合する突起が形成されており、
前記ファン部は前記ホルダ本体の先端側から前記溝部と前記突起が係合した状態で取り付けられていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の工具ホルダにおいて、
前記ホルダ本体の先端部に着脱自在に取り付けられ、前記切削用刃部を保持する保持部をさらに有することを特徴としている。

本発明によれば、ホルダ本体の外周面に開口部が形成されているので、切削時に例えば切削工具などの切削用刃部と工具ホルダとが回転すると、その遠心力によって開口部から空気が外側へと流出することになる。そして、ホルダ本体の開口部と切削用刃部の連通孔とが連通路によって連通しているので、切削用刃部の連通孔から流入した外気も連通路を介して開口部から流出する。これにより、切削時に切削用刃部の内部も連通孔によって外気に晒されるので切削工具が冷却される。このように、工具ホルダを装着するだけで切削用刃部を冷却することが可能となるので、吸引装置を搭載していない切削装置においても、冷却効率を高めることができる。

また、ホルダ本体の外径よりも大きな外形を有し、中心から外周に向けて複数のフィンが設けられたファン部がホルダ本体に設けられているので、ホルダ本体を回転させるとファン部も同期して回転し、ファン部により大きな遠心力を作用させることができる。これにより、ホルダ本体を冷却することができ、当該ホルダ本体に備えられた切削用刃部も冷却することができる。

また、複数のフィンのうち、一対のフィンがなす空間と開口部とが連通しているので、ファン部が回転することでファン部内に作用する遠心力が、開口部内の空気をより外側へと引き出すことになる。そして、切削用刃部の連通孔から流入した外気も連通路及び開口部を介して前記空間から流出するので、より効率的に切削工具を冷却することができる。

本実施形態に係る工具ホルダの概略構成を示す正面図である。 本実施形態のホルダ本体の概略構成を示す斜視図である。 本実施形態のファン部の概略構成を示す斜視図である。 図３のファン部の上面図である。 本実施形態に係る工具ホルダの変形例を示す正面図である。 図５の工具ホルダの概略構成を示す下面図である。 本実施形態に係る工具ホルダの変形例を示す正面図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は本実施形態に係る工具ホルダの概略構成を示す正面図である。図１に示すように、工具ホルダ１には、例えば穿孔加工用、トリミング加工用や、面切削用の切削工具１０を先端部で保持するホルダ本体２０と、ホルダ本体２０に取り付けられたファン部３０とが設けられている。ここで、ホルダ本体２０の先端部に備えられた切削工具１０が本発明に係る切削用刃部である。
切削工具１０には、先端面から基端面にかけて貫通した貫通孔１１が形成されている。また、切削工具１０の外周面には貫通孔１１に連通する複数の吸入孔１２が形成されている。これら貫通孔１１と吸入孔１２とが本発明に係る連通孔であり、この連通孔によって切削工具１０の内部を外気が連通するようになっている。

図２は、ホルダ本体２０の概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、ホルダ本体２０の先端部には、切削工具１０を保持するための例えばコレットチャックなどの保持部２１が設けられている。保持部２１は、ホルダ本体２０から着脱自在であり、保持部２１の中央に切削工具１０を挿通して、当該保持部２１をホルダ本体２０に取り付けると、ホルダ本体２０に切削工具１０が一体化される。そして、保持部２１をホルダ本体２０に締め付けると、保持部２１が切削工具１０の外周面に密着して両者間の密閉性が維持されるようになっている。なお、保持部２１と切削工具１０とが密閉状態であっても、貫通孔１１は外気と連通可能な状態となっている。また、ホルダ本体２０の基端部は、図示しない切削装置の主軸に固定されるようになっている。
ホルダ本体２０の内部には、切削工具１０の貫通孔１１に連通する連通路２２が形成されている。また、ホルダ本体２０の外周面には、連通路２２を外部に露出する開口部２３と、ファン部３０を位置合わせするための溝部２４とが形成されている。溝部２４は、保持部２１がホルダ本体２０から取り外されると、その下端部が露出し、ファン部３０と係合可能な状態となる。

図３はファン部の概略構成を示す斜視図であり、図４はファン部の上面図である。図３及び図４に示すように、ファン部３０には、ホルダ本体２０に係合する円筒状の係合部３１と、係合部３１に一体的に形成され、当該係合部３１よりも外形の大きい円盤部３２とが設けられている。

係合部３１には、ホルダ本体２０が挿通する挿通孔３１１が上下方向に沿って形成されていて、この挿通孔３１１の内部に溝部２４に係合する突起３１２が形成されている。また、挿通孔３１１の内周面には、ホルダ本体２０との密閉性を維持するための一対のオーリング３１３が挿通孔３１１の上端部及び下端部に配置されている。

円盤部３２には、天板３２１と底板３２２とが所定の間隔を空けて係合部３１から外側に向けて延出するように設けられている。天板３２１と底板３２２との間には、複数のフィン３２３が中心から外周に向けて延在するように設けられている。各フィン３２３は、その中央部が回転方向に向けて凸となるように湾曲した形状となっている。隣接するフィン３２３同士がなす空間Ｈの係合部３１側の端部は開口ｈ１となっており、ファン部３０がホルダ本体２０に取り付けられると、複数の開口ｈ１のなかにはホルダ本体２０の開口部２３に対向するものが存在する。この開口部２３に対向した開口ｈ１によって、開口部２３と、複数のフィン３２３のうち、一対のフィン３２３がなす空間Ｈとが連通することになる。他に、フィン部３０と、ホルダ本体２０との間に間隙部を設けて、円周内全ての開口ｈ１と開口部２３とを連通させてもよい。

次に、本実施形態の作用について説明する。
工具ホルダ１の組み立て時においては、まず、保持部２１をホルダ本体２０から取り外してから、ホルダ本体２０をファン部３０の挿通孔３１１内に取り付ける。このとき、ホルダ本体２０の溝部２４をファン部３０の突起３１２に係合して、ファン部３０をホルダ本体２０に装着することでファン部３０が位置合わせされる。これにより、複数のフィン３２３のうち、一対のフィン３２３がなす空間Ｈと開口部２３とが連通する。
一方、保持部２１の中央に切削工具１０を挿入してから、保持部２１をホルダ本体２０に取り付ける。保持部２１をホルダ本体２０に締め付けると、保持部２１が切削工具１０の外周面に密着して両者間の密閉性が維持される。これにより、貫通孔１１と吸入孔１２とが、ホルダ本体２０の連通路２２に連通するため、当該連通路２２及び開口部２３を介して、貫通孔１１と吸入孔１２とが一対のフィン３２３がなす空間Ｈに連通することになる。
工具ホルダ１が組み立てられると、ホルダ本体２０の基端部を切削装置の主軸に固定する。

切削時においては、工具ホルダ１が切削工具１０とともに高速で回転する。このとき、ファン部３０も高速で回転しているために、各フィン３２３がなす空間Ｈ内では遠心力が作用し、当該空間Ｈ内から外に向けて気流が発生する（図１中、矢印Ｙ１参照）。この気流は、開口部２３にも作用するため、貫通孔１１及び吸入孔１２から連通路２２を介して開口部２３に至る気流が発生する（図１中、矢印Ｙ２参照）。すなわち、貫通孔１１及び吸入孔１２からは外気が取り込まれ（図１中、矢印Ｙ３参照）、当該外気は連通路２２及び開口部２３を介して、前記空間Ｈから流出されることとなる。

以上のように、本実施形態によれば、ホルダ本体２０の外周面に開口部２３が形成されているので、切削時に切削工具１０とともに工具ホルダ１が回転すると、その遠心力によって開口部２３から空気が外側へと流出することになる。そして、ホルダ本体２０の開口部２３と切削工具１０の連通孔（貫通孔１１及び吸入孔１２）とが連通路２２によって連通しているので、切削工具１０の連通孔から流入した外気も連通路２２を介して開口部２３から流出する。これにより、切削時に切削工具１０の内部も連通孔によって外気に晒されるので切削工具１０が冷却される。このように、工具ホルダ１を装着するだけで切削工具１０を冷却することが可能となるので、吸引装置を搭載していない切削装置においても、冷却効率を高めることができる。

また、ホルダ本体２０の外径よりも大きな外形を有し、中心から外周に向けて複数のフィン３２３が設けられたファン部３０がホルダ本体２０に設けられているので、ホルダ本体２０を回転させるとファン部３０も同期して回転し、ファン部３０により大きな遠心力を作用させることができる。これにより、ホルダ本体２０を冷却することができ、当該ホルダ本体２０に保持された切削工具１０も冷却することができる。
そして、複数のフィン３２３のうち、一対のフィン３２３がなす空間Ｈと開口部２３とが連通しているので、ファン部３０が回転することでファン部３０内に作用する遠心力が、開口部２３内の空気をより外側へと引き出すことになる。そして、切削工具１０の連通孔から流入した外気も連通路２２及び開口部２３を介して前記空間Ｈから流出するので、より効率的に切削工具１０を冷却することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば上記実施形態では、工具ホルダ１がファン部３０を備えた構成を例示して説明したが、ファン部３０を省略した工具ホルダであってもよい。この場合においても、ホルダ本体２０の外周面に開口部２３が形成されているので、切削時に切削工具１０とともに工具ホルダ１が回転すると、その遠心力により切削工具１０の連通孔から外気を流入させ、なおかつ当該外気を連通路２２を介して開口部２３から流出させることができる。これにより、切削時に切削工具１０の内部も連通孔によって外気に晒されるので切削工具１０を冷却することができる。
また、上記実施形態では、ホルダ本体２０に切削工具１０が直接取り付けられた場合を例示したが、工具ホルダ１とは別のホルダを介して切削工具１０がホルダ本体２０に取り付けられてもよい。この場合、別のホルダには、切削工具１０の連通孔とホルダ本体２０の連通路２２とを連通する流路を形成しておく必要がある。
また、上記実施形態では、連通孔が貫通孔１１と吸入孔１２とを備えている場合を例示したが、吸入孔１２を省略し貫通孔１１のみからなる連通孔であってもよいし、貫通孔１１の先端部を封止して、吸入孔１２から貫通孔１１の基端部までが連通した連通孔であってもよい。

また、上記実施形態では、ソリッドタイプの工具ホルダ１を例示して説明したが、本発明の構成は刃先交換タイプの工具ホルダに対しても適用可能である。ソリッドタイプの場合では、本発明に係る切削用刃部は切削工具１０であったが、刃先交換タイプの場合には、工具ホルダの先端部、つまりインサートが取り付けられる端部が切削用刃部となる。

以下、刃先交換タイプの工具ホルダについて説明する。なお、以下の説明において上記実施形態と同一部分においては同一符号を付してその説明を省略する。図５は、刃先交換タイプの工具ホルダを模式的に示す正面図であり、図６は、図５の工具ホルダの概略構成を示す下面図である。なお、図６では、開口部２３に連通した空間Ｈを形成する一対のフィン３２３のみを一点鎖線で示している。図５及び図６に示すように工具ホルダ１Ａにおけるホルダ本体２０ａの先端部（切削用刃部）２５ａは下方に向けて円柱状に突出している。先端部２５ａの内部には、連通路２２ａが軸方向に沿って形成されている。連通路２２ａの先端部は、止め栓２６ａによって密閉されている。
ホルダ本体２０ａにおける先端部２５ａの先端面には面切削用のインサート２７ａが複数交換自在に取り付けられている。複数のインサート２７ａは周方向に沿って等間隔に配置されている。この複数のインサート２７ａそれぞれの近傍には、先端部２５ａの先端から連通路２２ａまで連通する貫通孔１１ａが形成されている。この連通路２２ａの一部と貫通孔１１ａとが本発明に係る連通孔であり、この連通孔によってホルダ本体２０ａの先端部２５ａ内部を外気が連通するようになっている。貫通孔１１ａの外気吸入口１１１ａに接する位置、あるいは当該外気吸入口１１１ａの近傍にはインサート２７ａが装着されており、これにより貫通孔１１ａの外気吸入口１１１ａに吸い込まれる気流にインサート２７ａを直接晒して効率的に冷却できるようになっている。

また、図７では、刃先交換タイプの工具ホルダの変形例を示している。図５及び図６に示した工具ホルダ１Ａでは連通路２２ａが止め栓２６ａによって封止されていたが、図７では、先端部２５ｂの先端面まで連通路２２ｂが貫通している工具ホルダ１Ｂを示す。この場合、貫通孔１１ａが省略され、連通路２２ｂが本発明に係る連通孔を兼ねることになる。連通孔２２ｂの外気吸入口２２２ｂに接する位置、あるいは当該外気吸入口２２２ｂの近傍にはインサート２７ａが装着されており、これにより連通路２２ｂの外気吸入口２２２ｂに吸い込まれる気流にインサート２７ａを直接晒して効率的に冷却できるようになっている。

１ 工具ホルダ
１０ 切削工具（切削用刃部）
１１ 貫通孔（連通孔）
１２ 吸入孔（連通孔）
２０ ホルダ本体
２１ 保持部
２２ 連通路
２３ 開口部
２４ 溝部
３０ ファン部
３１ 係合部
３２ 円盤部
３１１ 挿通孔
３１２ 突起
３１３ オーリング
３２１ 天板
３２２ 底板
３２３ フィン
Ｈ 空間
ｈ１ 開口

Claims (3)

1. 外気が連通する連通孔を有する切削用刃部を先端部に有し、基端部が切削装置に固定されるホルダ本体と、
   当該ホルダ本体の外径よりも大きな外形を有し、回転中心から外周に向けて複数のフィンが設けられたファン部と、を備え、
   前記ホルダ本体には、外周面に形成された開口部と、当該開口部と前記切削用刃部の前記連通孔とを連通する連通路とが設けられており、
   前記ファン部には、前記ホルダ本体が挿通する挿通孔が回転軸方向に沿って形成されており、
   前記ファン部が前記挿通孔を介して前記ホルダ本体に取り付けられており、前記複数のフィンのうち、一対のフィンがなす空間と前記開口部とが連通していることを特徴とする工具ホルダ。
2. 前記ホルダ本体の外周面には、前記ホルダ本体の先端から基端側に延びる溝部が形成されており、
   前記ファン部の前記挿通孔の内部には、前記溝部と係合する突起が形成されており、
   前記ファン部は前記ホルダ本体の先端側から前記溝部と前記突起が係合した状態で取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダ。
3. 前記ホルダ本体の先端部に着脱自在に取り付けられ、前記切削用刃部を保持する保持部をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の工具ホルダ。

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