JP6398767B2 - Tool holder - Google Patents
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Description
本発明は、工具ホルダに関する。 The present invention relates to a tool holder.
所定の回転軸心まわりに回転しながら被加工物を切削する切削工具、を保持する工具ホルダが知られている。工具ホルダは、切削工具が取り付けられる切削部と、例えばマシニングセンタ等の工作機械の主軸に把持される把持部と、を備える。特許文献1に開示された工具ホルダにはドリルが取り付けられる。工具ホルダは、回転軸心に沿って軸方向へ延びる直線状の冷却通路を有する。 A tool holder for holding a cutting tool for cutting a workpiece while rotating around a predetermined rotation axis is known. The tool holder includes a cutting unit to which a cutting tool is attached and a gripping unit to be gripped by a main shaft of a machine tool such as a machining center. A drill is attached to the tool holder disclosed in Patent Document 1. The tool holder has a linear cooling passage extending in the axial direction along the rotation axis.
切削時に発生する熱すなわち切削熱の一部は、切削工具から工具ホルダに伝わる。そして、工具ホルダに伝わった熱は、冷却通路を流れる冷却水に吸熱される。これにより、切削工具および工具ホルダの温度上昇が抑えられる。
しかし、冷却通路が回転軸心に沿う直線状の通路だけだと、工具ホルダの径方向外側を十分に冷やすことができない。そのため、より過酷な加工条件で加工したとき、切削工具の熱を十分に工具ホルダに逃がすことができなくなる可能性がある。
Part of the heat generated during cutting, that is, the cutting heat, is transmitted from the cutting tool to the tool holder. The heat transmitted to the tool holder is absorbed by the cooling water flowing through the cooling passage. Thereby, the temperature rise of a cutting tool and a tool holder is suppressed.
However, if the cooling passage is only a linear passage along the rotation axis, the radially outer side of the tool holder cannot be sufficiently cooled. Therefore, when processing is performed under more severe processing conditions, there is a possibility that the heat of the cutting tool cannot be sufficiently released to the tool holder.
したがって、切削工具の熱膨張による寸法変化に起因して加工精度が低下するおそれがある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工精度の低下を抑制する工具ホルダを提供することである。
Therefore, there is a possibility that the processing accuracy may be reduced due to a dimensional change due to thermal expansion of the cutting tool.
This invention is made | formed in view of the above-mentioned point, The objective is to provide the tool holder which suppresses the fall of a processing precision.
本発明は、所定の回転軸心まわりに回転しながら被加工物を切削する切削工具、を保持する工具ホルダであって、把持部と切削部と冷却通路とを備える。把持部は、工作機械の主軸に把持される。切削部は、把持部と一体に成形され、切削工具が取り付けられる。冷却通路は、把持部および切削部の内部に設けられている。冷却通路は、少なくとも一部が螺旋状となるように形成されている。
切削部は、工具ホルダの回転方向で切削工具と対向する対向壁部を有する。冷却通路は、把持部から対向壁部まで延び、切削工具に向かって開いている。
切削部には複数の切削工具が取り付けられる。対向壁部は、複数の切削工具に対応して複数設けられている。冷却通路は、把持部から切削部側へ延びている基幹部と、基幹部から分岐して複数の対向壁部のいずれか1つまで延びている複数の分岐部と、を含む。
冷却通路は、分岐部の出口における冷却水の圧力が全ての分岐部の出口で同じとなるように形成されている。
The present invention is a tool holder for holding a cutting tool that cuts a workpiece while rotating around a predetermined rotation axis, and includes a gripping portion, a cutting portion, and a cooling passage. The gripping part is gripped by the spindle of the machine tool. The cutting part is formed integrally with the grip part, and a cutting tool is attached thereto. The cooling passage is provided inside the grip portion and the cutting portion. The cooling passage is formed so that at least a part thereof is spiral .
The cutting part has an opposing wall part facing the cutting tool in the rotation direction of the tool holder. The cooling passage extends from the grip portion to the opposing wall portion and opens toward the cutting tool.
A plurality of cutting tools are attached to the cutting part. A plurality of opposing wall portions are provided corresponding to a plurality of cutting tools. The cooling passage includes a trunk portion that extends from the grip portion to the cutting portion side, and a plurality of branch portions that branch from the trunk portion and extend to any one of a plurality of opposing wall portions.
The cooling passage is formed so that the pressure of the cooling water at the outlets of the branch parts is the same at the outlets of all the branch parts.
このように冷却通路の一部または全部が螺旋状である場合、冷却通路が直線状である場合と比べると、径方向のより広い範囲に冷却水を導くことができる。そのため、工具ホルダの径方向内側から外側までが広範囲に冷やされる。したがって、切削工具の熱が十分に工具ホルダに逃がされ、切削工具の温度上昇が抑えられる。その結果、切削工具の熱膨張による寸法変化に起因して加工精度が低下することを抑制することができる。 Thus, when a part or all of a cooling channel | path is helical shape, compared with the case where a cooling channel | path is linear shape, a cooling water can be guide | induced to a wider range of radial direction. Therefore, the tool holder is cooled in a wide range from the radially inner side to the outer side. Therefore, the heat of the cutting tool is sufficiently released to the tool holder, and the temperature rise of the cutting tool is suppressed. As a result, it is possible to suppress a reduction in machining accuracy due to a dimensional change due to thermal expansion of the cutting tool.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による工具ホルダを図1に示す。工具ホルダ10は、工作機械11の主軸12に取り付けられる。主軸12は、回転軸心AXまわりに回転駆動する被駆動軸である。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[First Embodiment]
A tool holder according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. The
工具ホルダ10には切削工具13A、13Bが取り付けられる。本実施形態では、切削工具13A、13Bは、交換式の刃物すなわちスローアウェイチップである。切削工具13A、13Bは、工具ホルダ10と共に回転軸心AXまわりに回転しながら刃先14で被加工物15を切削する。図1では、工具ホルダ10は中ぐり加工に使われている。以下、切削工具13A、13Bを区別しないときは「切削工具13」と記載する。
図2および図3に示すように、工具ホルダ10は、把持部21と、切削部22と、冷却通路23とを備える。把持部21および切削部22は、金属製であり、同一材料から一体に成形されている。以下、工具ホルダ10の回転方向のことを「回転方向R」と記載する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
把持部21は、主軸12(図1参照)に把持される部分であり、円柱状に形成されている。
図3に示すように、切削部22は、把持部21側から順に設けられた基部24と工具取付部25と工具取付部26とを有する。基部24は円柱状に形成されている。
The
As shown in FIG. 3, the
図5に示すように、工具取付部25は、回転軸心AX付近の軸心部31と、軸心部31から径方向外側へ突き出す2つの突出部32と、を有する。突出部32のうち回転方向Rの後方側の外壁には、切削工具13Aが取り付けられる。本実施形態では、切削工具13Aは、上記外壁に形成された凹部33に嵌められるとともに、押さえ部材34により固定される。切削工具13Aの刃先14は、突出部32よりも径方向外側へ突き出すように設けられる。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、工具取付部26は、回転軸心AX付近の軸心部35と、軸心部35から径方向外側へ突き出す2つの突出部36と、を有する。突出部36のうち回転方向Rの後方側の外壁には、切削工具13Bが取り付けられる。本実施形態では、切削工具13Bは、上記外壁に形成された凹部37に嵌められるとともに、押さえ部材34により固定される。切削工具13Bの刃先14は、突出部36よりも径方向外側へ突き出すように設けられる。
As shown in FIG. 6, the
図3、図5〜図7に示すように、冷却通路23は、把持部21の内部および切削部22の内部に設けられている。冷却通路23は、把持部21から切削部22側へ延びる基幹部41と、基幹部41から分岐して複数の対向壁部42A、42B、42C、42Dのいずれか1つまで延びる複数の分岐部43A、43B、43C、43Dと、を含む。以下、分岐部43A、43B、43C、43Dを区別しないときは「分岐部43」と記載する。
As shown in FIGS. 3 and 5 to 7, the
対向壁部42Aは、回転方向Rにおいて一方の切削工具13Aと対向する壁部であり、工具取付部25の軸心部31に位置する。対向壁部42Bは、回転方向Rにおいて他方の切削工具13Aと対向する壁部であり、工具取付部25の軸心部31に位置する。対向壁部42Cは、回転方向Rにおいて一方の切削工具13Bと対向する壁部であり、工具取付部26の軸心部35に位置する。対向壁部42Dは、回転方向Rにおいて他方の切削工具13Bと対向する壁部であり、工具取付部26の軸心部35に位置する。以下、対向壁部42A、42B、42C、42Dを区別しないときは「対向壁部42」と記載する。対向壁部42は、複数の切削工具13に対応して複数設けられる。
The facing wall portion 42 </ b> A is a wall portion facing the one cutting tool 13 </ b> A in the rotation direction R, and is located at the
図7に示すように、基幹部41は、把持部21と基部24と軸心部31と軸心部35とに跨って形成されている。基幹部41は、把持部21の端面に開く入口44から、軸心部35に位置する分岐箇所45まで、全体が螺旋状である。すなわち、冷却通路23は、少なくとも一部が螺旋状となるように形成されている。図2に示すように、基幹部41は、回転軸心AXの周りを1周以上周回している。
As shown in FIG. 7, the
図5〜図7に示すように、分岐部43A、43Bは、軸心部31に位置する分岐箇所46から、対向壁部42の外壁面に開く出口47A、47Bまで延びている。分岐部43C、43Dは、軸心部35に位置する分岐箇所45から、対向壁部42の外壁面に開く出口47C、47Dまで延びている。以下、出口47A、47B、47C、47Dを区別しないとき「出口47」と記載する。出口47は、切削工具13に向かって開いている。図2、図7に示すように、分岐部43を流れて出口47から外部へ飛び出す冷却水は、矢印Xで示すように切削工具13にかかる。
As shown in FIGS. 5 to 7, the branch portions 43 </ b> A and 43 </ b> B extend from a
冷却通路23は、出口47における冷却水の圧力が全ての出口47で同じとなるように形成されている。本実施形態では、分岐部43A、43Bは、分岐部43C、43Dよりも通路断面積が小さく設定されている。
The
工具ホルダ10は3Dプリンタによって成形されている。具体的には、平らに敷いた微細な金属粉末にレーザーを照射して一層ずつ焼結させ、この工程を繰り返すことで3次元造形する方法(粉末焼結法)によって、工具ホルダ10は成形されている。冷却通路23は、3Dプリンタによる切削部22と把持部21との成形と同時に成形される。
The
(効果)
以上説明したように、第1実施形態では、工具ホルダ10は、把持部21と切削部22と冷却通路23とを備える。把持部21は、工作機械11の主軸12に把持される。切削部22は、把持部21と一体に成形され、切削工具13が取り付けられる。冷却通路23は、把持部21および切削部22の内部に設けられている。冷却通路23は、基幹部41の全体が螺旋状となるように形成されている。
(effect)
As described above, in the first embodiment, the
このように冷却通路23が螺旋状である場合、冷却通路23が直線状である場合と比べると、径方向のより広い範囲に冷却水を導くことができる。そのため、工具ホルダ10の径方向内側から外側までが広範囲に冷やされる。したがって、切削工具13の熱が十分に工具ホルダ10に逃がされ、切削工具13の温度上昇が抑えられる。その結果、切削工具13の熱膨張による寸法変化に起因して加工精度が低下することを抑制することができる。
In this way, when the
また、第1実施形態では、切削部22は、回転方向Rにおいて切削工具13と対向する対向壁部42を有する。冷却通路23は、把持部21から対向壁部42まで延び、切削工具13に向かって開いている。
このように冷却通路23を設けることによって、冷却通路23から外部へ飛び出す冷却水が切削工具13にかかる。そのため、切削工具13を効果的に冷やすことができる。また、冷却水を切削油と兼ねることができる。
In the first embodiment, the cutting
By providing the
また、第1実施形態では、切削部22には複数の切削工具13が取り付けられる。対向壁部42は、複数の切削工具13に対応して複数設けられている。冷却通路23は、把持部21から切削部22側へ延びる基幹部41と、基幹部41から分岐して複数の対向壁部42のいずれか1つまで延びる複数の分岐部43と、を含む。
このように基幹部41と分岐部43とを設けることによって、基幹部41を流れる冷却水によって工具ホルダ10の全体を冷やしつつ、分岐部43から複数の切削工具13へ冷却水を供給することができる。
In the first embodiment, a plurality of cutting tools 13 are attached to the cutting
By providing the
また、第1実施形態では、冷却通路23の基幹部41は、回転軸心AXの周りを1周以上周回している。
このように基幹部41を周回させることによって、工具ホルダ10の全体を冷やすことができる。
In the first embodiment, the
Thus, the
また、第1実施形態では、冷却通路23は、出口47における冷却水の圧力が全ての出口47で同じとなるように形成されている。
そのため、全ての切削工具13に等しく冷却水を供給することができる。
In the first embodiment, the
Therefore, the cooling water can be supplied equally to all the cutting tools 13.
また、第1実施形態では、把持部21および切削部22は3Dプリンタによって成形される。そして、冷却通路23は、3Dプリンタによる把持部21および切削部22の成形と同時に成形される。
したがって、冷却通路23がドリルだけでは形成することができない螺旋状の穴であっても、容易に形成可能である。また、把持部21および切削部22を成形した後に別工程で冷却通路23を形成する必要がなく、製造工数を低減可能である。
In the first embodiment, the
Therefore, even if the
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態では、図8に示すように、冷却通路51の分岐部52の出口53の横断面形状は楕円形である。出口53は、通路断面積が第1実施形態における出口47の通路断面積と同じでありながら、長手方向幅が出口47の長手方向幅よりも長い。
このように出口53が形成されることによって、冷却水を一層広範囲に供給することができる。このような楕円形の出口53をもつ冷却通路51は、3Dプリンタによれば容易に成形することができる。
[Second Embodiment]
In 2nd Embodiment of this invention, as shown in FIG. 8, the cross-sectional shape of the
By forming the
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態では、図9に示すように、冷却通路61の基幹部62は、入口44側が螺旋状であり、出口47側が直線状である。
このように基幹部62の一部が直線状であっても、基幹部62のうち螺旋状である部分において径方向のより広い範囲に冷却水を導くことができる。
[Third Embodiment]
In the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, the
Thus, even if a part of the
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態では、図10に示すように、冷却通路71の基幹部72は、把持部21および切削部22の外壁の形状に沿うように螺旋状に形成されている。
このように冷却通路71が構成されることによって、第1実施形態と比べると、径方向のより広い範囲に冷却水を導くことができる。
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 10, the
By configuring the
[第5実施形態]
本発明の第5実施形態では、図11に示すように、冷却通路は2経路設けられている。1経路目は、冷却通路81である。冷却通路81は、基幹部41と分岐部43C、43Dとから構成されている。つまり、冷却通路81は、冷却通路23から分岐部43A、43Bを除いた構成である。
[Fifth Embodiment]
In the fifth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 11, two cooling passages are provided. The first path is a
2経路目は、冷却通路82である。冷却通路82は、基幹部83と分岐部43A、43Bとから構成されている。基幹部83は、螺旋状の穴であって、基幹部41に対して回転軸心AXまわりの位相が180度ずれている。また、基幹部83は、基幹部41よりも通路断面積が小さく設定されている。これにより、出口47における冷却水の圧力が全ての出口47で同じとなっている。
The second path is a
基幹部41は、回転軸心AXの周りを1周以上周回している。基幹部83も同様に、回転軸心AXの周りを1周以上周回している。これにより、回転軸心AXまわりの全周において冷却通路が存在する。そのため、工具ホルダ全体を冷やすことができる。
The
[第6実施形態]
本発明の第6実施形態では、図12に示すように、冷却通路は2経路設けられている。1経路目は、冷却通路91である。冷却通路91は、基幹部92と分岐部43C、43Dとから構成されている。基幹部92は、入口44側が直線状であり、出口47側が螺旋状である。
[Sixth Embodiment]
In the sixth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 12, two cooling passages are provided. The first path is a
2経路目は、冷却通路93である。冷却通路93は、基幹部94と分岐部43A、43Bとから構成されている。基幹部94は、基幹部83と同じ経路を辿る穴であり、且つ、通路断面積が基幹部92と同等である。基幹部94の長さは、基幹部92の長さと同じである。これにより、出口47における冷却水の圧力が全ての出口47で同じとなっている。
The second path is a
基幹部92は、回転軸心AXの周りを1周以上周回している。基幹部94も同様に、回転軸心AXの周りを1周以上周回している。これにより、回転軸心AXまわりの全周において冷却通路が存在する。そのため、工具ホルダ全体を冷やすことができる。
The
[他の実施形態]
本発明の他の実施形態では、冷却通路の横断面形状は、例えば楕円、矩形、六角形など、円形以外であってもよい。
本発明の他の実施形態では、冷却通路は、工具取付部の突出部を通るように形成されてもよい。これにより、切削工具をより効果的に冷やすことができる。
[Other Embodiments]
In other embodiments of the present invention, the cross-sectional shape of the cooling passage may be other than a circle, such as an ellipse, a rectangle, or a hexagon.
In another embodiment of the present invention, the cooling passage may be formed so as to pass through the protrusion of the tool mounting portion. Thereby, a cutting tool can be cooled more effectively.
本発明の他の実施形態では、冷却通路の分岐箇所は、1つであってもよいし、切削工具と同じ数だけ設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、把持部および切削部のうち、冷却通路が形成されていない箇所に、軽量化用の穴を設けてもよい。その際、軽量化用の穴を複数設け、ハニカム構造としてもよい。
In another embodiment of the present invention, the number of branches of the cooling passage may be one, or the same number as the cutting tool may be provided.
In other embodiment of this invention, you may provide the hole for weight reduction in the location in which the cooling channel is not formed among a holding part and a cutting part. At that time, a plurality of holes for weight reduction may be provided to form a honeycomb structure.
本発明の他の実施形態では、工具ホルダを3Dプリンタによって成形するとき、粉末焼結法以外の方法を用いてもよい。
本発明の他の実施形態では、工具ホルダは、中ぐり加工に限らず、他の加工に用いられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
In another embodiment of the present invention, when the tool holder is formed by a 3D printer, a method other than the powder sintering method may be used.
In another embodiment of the present invention, the tool holder is not limited to boring, and may be used for other machining.
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
10・・・工具ホルダ
11・・・工作機械
12・・・主軸
13・・・切削工具
15・・・被加工物
21・・・把持部
22・・・切削部
23、51、61、71、81、82、91、93・・・冷却通路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
工作機械(11)の主軸(12)に把持される把持部(21)と、
前記把持部と一体に成形され、前記切削工具が取り付けられる切削部(22)と、
前記把持部および前記切削部の内部に設けられている冷却通路(23、51、61、71、81、82、91、93)と、
を備え、
前記冷却通路は、少なくとも一部が螺旋状となるように形成されており、
前記切削部は、前記工具ホルダの回転方向で前記切削工具と対向する対向壁部(42)を有し、
前記冷却通路は、前記把持部から前記対向壁部まで延び、前記切削工具に向かって開いており、
前記切削部には複数の切削工具が取り付けられ、
前記対向壁部は、前記複数の切削工具に対応して複数設けられ、
前記冷却通路は、前記把持部から前記切削部側へ延びている基幹部(41、62、72、83、92、94)と、前記基幹部から分岐して複数の前記対向壁部のいずれか1つまで延びている複数の分岐部(43)と、を含み、
前記冷却通路は、前記分岐部の出口(47)における冷却水の圧力が全ての前記分岐部の出口で同じとなるように形成されていることを特徴とする工具ホルダ。 A tool holder for holding a cutting tool (13) for cutting a workpiece (15) while rotating around a predetermined rotation axis (AX),
A gripping part (21) gripped by the spindle (12) of the machine tool (11);
A cutting part (22) formed integrally with the gripping part and to which the cutting tool is attached;
Cooling passages (23, 51, 61, 71, 81, 82, 91, 93) provided inside the gripping part and the cutting part;
With
The cooling passage is formed so that at least a part thereof is spiral ,
The cutting part has an opposing wall part (42) facing the cutting tool in the rotation direction of the tool holder,
The cooling passage extends from the grip portion to the opposing wall portion, and opens toward the cutting tool,
A plurality of cutting tools are attached to the cutting part,
A plurality of the opposing wall portions are provided corresponding to the plurality of cutting tools,
The cooling passage is one of a backbone portion (41, 62, 72, 83, 92, 94) extending from the grip portion to the cutting portion side, and a plurality of the opposing wall portions branched from the backbone portion. A plurality of branch portions (43) extending to one,
The tool holder , wherein the cooling passage is formed so that the pressure of the cooling water at the outlet (47) of the branch portion is the same at the outlets of all the branch portions .
前記回転軸心まわりの全周において前記冷却通路が存在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。 The cooling passage is provided with a plurality of paths,
The tool holder according to claim 1 or 2 , wherein the cooling passage is present all around the rotation axis.
前記冷却通路は、前記3Dプリンタによる前記把持部および前記切削部の成形と同時に成形されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の工具ホルダ。 The gripping part and the cutting part are formed by a 3D printer,
The tool holder according to any one of claims 1 to 3 , wherein the cooling passage is formed simultaneously with the forming of the grip portion and the cutting portion by the 3D printer.
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