JPH07276168A

JPH07276168A - 工具保持装置

Info

Publication number: JPH07276168A
Application number: JP6687994A
Authority: JP
Inventors: Kazu Watabe; 和渡部
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1994-04-05
Filing date: 1994-04-05
Publication date: 1995-10-24

Abstract

(57)【要約】【目的】高速加工時における加工精度を向上させ、びび
りの発生を防止するようにした工具保持装置を提供す
る。【構成】外周に溝が形成されたフランジ部１ａと、この
フランジ部１ａの一端から延設され工作機械の主軸６の
テーパ穴に嵌合するテーパ部１ｂと、前記フランジ部１
ａの他端から延設され工具３を着脱可能に保持する工具
保持部１ｃとを備えた工具保持装置１の、前記フランジ
部１ａの工具保持部側の端面１ｃから前記テーパ部１ｂ
の内部に達する環状の溝１ｄを形成し、この溝１ｄの内
部を、工具保持装置１を構成する材料より比重の大きな
材料からなる充填物７で充填した．

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械に使用する工
具の保持装置にかかり、特に、高速回転させる工具の保
持に好適な工具保持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に示すように、工具保持装置１は、
外周面に溝が形成されたフランジ部１ａと、このフラン
ジ部１ａの一端面から延設されたテーパ部１ｂと、フラ
ンジ部１ａの他端面から延設され、外周にねじが形成さ
れた工具保持部１ｃが一体に構成されている。そして、
テーパ部１ｂの一端には、プルスタッド２が固定されて
いる。このような構成であるから、工具保持装置に工具
３を取付ける場合、工具３を装着したコレット４を工具
保持部１ｃに挿入し、ナット５で締め付けるようになっ
ている。

【０００３】工具３を保持した工具保持装置１を工作機
械の主軸６に取付ける場合には、工具保持装置１のテー
パ部１ｂを主軸６に挿入し、主軸６の内部に、軸方向に
移動可能に配置されたコレット（図示せず）でプルスタ
ッド２を保持し、矢印方向に引っ張るようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】アルミニウムあるいは
アルミニウム合金製の製品が増加するにしたがって、工
作機械の主軸６の高速回転化が進められている。主軸６
を高速回転させるために、主軸６の小径化、工具ホルダ
１の小形化、軽量化が等が進められている。

【０００５】しかし、工作機械の主軸６が回転すると、
その周速に比例する遠心力が作用し、この遠心力によ
り、主軸６および工具保持装置１は、図４に破線で示す
ように膨張する。この遠心力による主軸６の膨張は、回
転数が２００００ｒｐｍのとき、主軸６の中央部で数μ
ｍになる。

【０００６】一方、工具保持装置１のテーパ部１ｂの外
径は、主軸６の外径に比べて小さいため、工具保持装置
１のテーパ部１ｂに作用する遠心力は小さくなり、その
膨張量も小さくなる。したがって、主軸６のテーパ穴と
工具保持装置１のテーパ部１ｂ間に間隙が発生する。す
ると、プルスタッド２に作用している引っ張り力により
工具保持装置１が主軸６の軸方向に引き込まれる。この
ため、工具３の刃先の位置が変わり、加工精度を低下さ
せることになる。

【０００７】さらに、主軸６の先端部は、工具保持装置
１を挿入するテーパ穴が形成され、その中央部に比べて
剛性が小さくなっているため、その中央部に比べてさら
に大きく膨張する。このため、前記引っ張り力によっ
て、工具保持装置１が主軸６の軸方向に引き込まれ、そ
のテーパ部１ｂのプルスタッド２側が主軸６のテーパ面
に接触する。しかし、工具３側は主軸６のテーパ面から
間隙ｇ（ＭＡＳ規格、４０番テーパの場合で、２．５μ
ｍ）だけ離れた状態になり、主軸６と工具保持装置１の
結合剛性が低下し、切削加工面にびびりが発生する。

【０００８】上記の事情に鑑み、本発明の目的は、工作
機械の主軸の高速回転時における工具の刃先位置の変動
と、主軸と工具保持装置との結合剛性の低下を防止し
て、加工精度を向上させ、びびりの発生を防止するよう
にした工具保持装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、外周に溝が形成されたフランジ
部と、このフランジ部の一端から延設され工作機械の主
軸のテーパ穴に嵌合するテーパ部と、前記フランジ部の
他端から延設され工具を着脱可能に保持する工具保持部
とを備えた工具保持装置において、前記フランジ部の工
具保持部側の端面から前記テーパ部の内部に達する環状
の溝を形成し、この溝の内部を、工具保持装置を構成す
る材料より比重の大きな材料で充填した。

【００１０】

【作用】このような工具保持装置を、工作機械の主軸に
取付けて、主軸を高速回転させると、溝内に充填された
比重の重い材料に、工具保持装置の母材に発生する遠心
力より大きな遠心力を発生させ、遠心力による工具保持
装置の膨張量を大きくして、主軸との間の間隙の発生を
防止する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。◆図１は本発明の第１の実施例を示すもので、同
図において、図４と同じものは、同じ符号を付けて示し
てある。１ｄは溝で、工具保持装置１のフランジ部１ｃ
の工具保持部１ｃ側の端面からテーパ部１ｂの内部に到
る深さで、工具保持装置１の軸心を中心とした環状に形
成されている。

【００１２】７は工具保持装置１の母材より比重の大き
い材料で形成される充填物である。この充填物７は、工
具保持装置１の母材が鉄であるとき、鉄の比重７．８７
より比重が大きい、鉛（比重１１．３６）、銅（８．９
６）、ニッケル（８．９０）等を用いることができる。

【００１３】このような構成とすることにより、工具保
持装置１を取付けた状態で、主軸６を回転させると、主
軸６、工具保持装置１および充填物７に、主軸６の回転
速度に応じた遠心力が作用する。この時、工具保持装置
１に比べて比重の大きな充填物７の遠心力が工具保持装
置１に作用して、遠心力による工具保持装置１の膨張量
を大きくして、主軸６のテーパ面と工具保持装置１のテ
ーパ部１ｂの間隙を小さくすることができる。したがっ
て、主軸６の高速回転時に、工具保持装置１が主軸６の
軸方向に引き込まれる量が小さくなり、工具３の刃先位
置の変動を小さくして、加工精度を向上させることがで
きる。

【００１４】図２は、主軸６を２００００ｒｐｍで回転
させたときの、主軸６テーパ面と工具保持装置１のテー
パ部１ｂの間隙ｇを示すものである。同図からも明らか
なように、主軸６端面における主軸６と工具保持装置１
の間隙ｇは、０．３μｍになり、従来の２．５μｍに比
べ、１／８以下になる。また、主軸６のテーパ面と工具
保持装置１のテーパ部１ｂの接触距離Ｂは、従来の接触
距離Ａに対し数倍になる。したがって、主軸６と工具保
持装置１の結合剛性を向上させることができ、高速回転
加工時のびびりの発生を防止することができる。

【００１５】なお、経済性を無視すれば、上記充填物７
として、より比重の大きなイリジウム（比重２２．
５）、白金（２１．５）、金（１９．２）ハフニウム
（１３．０９）その他の貴金属、希金属類を使用するこ
とも可能である。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、外
周に溝が形成されたフランジ部と、このフランジ部の一
端から延設され工作機械の主軸のテーパ穴に嵌合するテ
ーパ部と、前記フランジ部の他端から延設され工具を着
脱可能に保持する工具保持部とを備えた工具保持装置に
おいて、前記フランジ部の工具保持部側の端面から前記
テーパ部の内部に達する環状の溝を形成し、この溝の内
部を、工具保持装置を構成する材料より比重の大きな材
料で充填したので、工具保持装置の遠心力による膨張量
を大きくし、工具の刃先位置の変動を小さくして、加工
精度を向上させることができる。また、主軸と工具保持
装置の結合剛性を向上させることができ、高速回転加工
時のびびりの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による工具保持装置の側面断面図。

【図２】本発明の効果を示す特性図。

【図３】従来の工具保持装置の側面断面図。

【符号の説明】

１工具保持装置１ａフランジ部１ｂテーパ部１ｃ工具保持部１ｄ溝６主軸７充填物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周に溝が形成されたフランジ部と、この
フランジ部の一端から延設され工作機械の主軸のテーパ
穴に嵌合するテーパ部と、前記フランジ部の他端から延
設され工具を着脱可能に保持する工具保持部とを備えた
工具保持装置において、前記フランジ部の工具保持部側
の端面から前記テーパ部の内部に達する環状の溝を形成
し、この溝の内部を、工具保持装置を構成する材料より
比重の大きな材料で充填したことを特徴とする工具保持
装置。