JPS61136748A - 切削工具保持装置 - Google Patents
切削工具保持装置Info
- Publication number
- JPS61136748A JPS61136748A JP25723784A JP25723784A JPS61136748A JP S61136748 A JPS61136748 A JP S61136748A JP 25723784 A JP25723784 A JP 25723784A JP 25723784 A JP25723784 A JP 25723784A JP S61136748 A JPS61136748 A JP S61136748A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool holder
- main shaft
- gap
- spindle
- vertical angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/006—Conical shanks of tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
- B23B2222/88—Titanium
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、工作機械の主軸の先端で工具ホルダーを保持
するための装置に関する。
するための装置に関する。
従来技術
従来の工作機械の主軸は、特殊鋼を使用し、それの先端
にテーパ孔を加工し、その表面を焼入れし、かつ焼戻し
をした後に、その外径および内径・を研削加工によって
仕上げられる。この主軸のテーパ孔の保持面に、エンド
ミルなどを把持した工具ホルダーを装着し、切削加工を
行うと、工具ホルダーの円錐面、または主軸のテーパ孔
の保持面にフレッチング（微動）摩耗、およびそのとき
の酸化による赤錆が発生する。工作機械の使用時間が長
期に及ぶと、上記フレノチング摩耗が進行し、主軸と工
具ホルダーとのはまり合い部分の形状が悪化するため、
切削時の加工精度が低下することになる。
にテーパ孔を加工し、その表面を焼入れし、かつ焼戻し
をした後に、その外径および内径・を研削加工によって
仕上げられる。この主軸のテーパ孔の保持面に、エンド
ミルなどを把持した工具ホルダーを装着し、切削加工を
行うと、工具ホルダーの円錐面、または主軸のテーパ孔
の保持面にフレッチング（微動）摩耗、およびそのとき
の酸化による赤錆が発生する。工作機械の使用時間が長
期に及ぶと、上記フレノチング摩耗が進行し、主軸と工
具ホルダーとのはまり合い部分の形状が悪化するため、
切削時の加工精度が低下することになる。
このようなフレッチング現象は、それらの表面に硬質金
属化合物の被膜層を形成し、その表面に耐摩耗性および
耐蝕性を持たせることによっである程度防止できる。し
かし、このような硬質金属化合物の被膜層の形成時に、
工具ホルダーや主軸に高い温度の熱が加えられるため、
それらの工具ホルダーや主軸の材料に熱的な変形が発生
し、それが部品の加工精度を逆に低下させる原因となっ
ている。
属化合物の被膜層を形成し、その表面に耐摩耗性および
耐蝕性を持たせることによっである程度防止できる。し
かし、このような硬質金属化合物の被膜層の形成時に、
工具ホルダーや主軸に高い温度の熱が加えられるため、
それらの工具ホルダーや主軸の材料に熱的な変形が発生
し、それが部品の加工精度を逆に低下させる原因となっ
ている。
例えばプラズマ溶射による形成方法では、溶射金属が融
点まで加熱されるため、工具ホルダーまたは主軸の表面
の金属層が焼き戻されてしまう。
点まで加熱されるため、工具ホルダーまたは主軸の表面
の金属層が焼き戻されてしまう。
またこのプラズマ溶射法では、通切な厚みでの均一な被
１ｉｉｉｉ層の形成が困難であるため、５０μｍ以上の
蒸着層を形成した後、再び１〜１０Ｉ！ｍの膜厚にする
ための研削作業が必要となる他、蒸着前に工具ホルダー
または主軸の表′面に機械的なエツチングが必要となる
。
１ｉｉｉｉ層の形成が困難であるため、５０μｍ以上の
蒸着層を形成した後、再び１〜１０Ｉ！ｍの膜厚にする
ための研削作業が必要となる他、蒸着前に工具ホルダー
または主軸の表′面に機械的なエツチングが必要となる
。
一方、上記のようなフレッチング現象は、発明者の実験
によると、主軸のテーパ孔の開口端側およびそれと対応
する工具ホルダーの外周面で局部的に生じやすい。この
原因は、テーパ孔の開口端側での剛性が相対的に低く、
工具ホルダーの装着時に主軸の開口端側に隙間が形成さ
れるからと推測される。
によると、主軸のテーパ孔の開口端側およびそれと対応
する工具ホルダーの外周面で局部的に生じやすい。この
原因は、テーパ孔の開口端側での剛性が相対的に低く、
工具ホルダーの装着時に主軸の開口端側に隙間が形成さ
れるからと推測される。
すなわち、第１図に示すように、主軸１に工具ホルダー
２が装着されたとき、その軸線方向の保持力および切削
時における軸線方向の変動荷重の和の作用力Ｆによって
、主軸１の開口端側で、主軸１が拡径方向に変形し、そ
の結果その部分に隙間が形成される。このため、切削加
工時の微少振動によって、主軸１と工具ホルダー２との
間に接線方向の振動荷重が作用すると、第２図のように
、主軸ｌと工具ホルダー２との接触面に固着域Ａと滑り
域Ｂとが発生する。そして、この滑り域Ｂは、主軸１と
工具ホルダー２との接触圧の低い部分であり、粗い表面
で相対的な滑りを起こすため、これがフレッチング現象
の主要な原因となっている。
２が装着されたとき、その軸線方向の保持力および切削
時における軸線方向の変動荷重の和の作用力Ｆによって
、主軸１の開口端側で、主軸１が拡径方向に変形し、そ
の結果その部分に隙間が形成される。このため、切削加
工時の微少振動によって、主軸１と工具ホルダー２との
間に接線方向の振動荷重が作用すると、第２図のように
、主軸ｌと工具ホルダー２との接触面に固着域Ａと滑り
域Ｂとが発生する。そして、この滑り域Ｂは、主軸１と
工具ホルダー２との接触圧の低い部分であり、粗い表面
で相対的な滑りを起こすため、これがフレッチング現象
の主要な原因となっている。
したがって、フレンチング現象は、この滑り域Ｂでの隙
間の発生を防止し、相対滑り部分の耐摩耗性、および耐
蝕性を高めることによって有効に防止できる。
間の発生を防止し、相対滑り部分の耐摩耗性、および耐
蝕性を高めることによって有効に防止できる。
発明の目的
ここに本発明の目的は、主軸、または工具ホルダーの表
面に熱的な変形を与えない状態で、フレソチングの防止
に有効な金属としての窒化チタンあるいは炭化チタン、
およびクロム、けい素、ジルコニウム、ハフニウムの窒
化物あるいは炭化物（以下チタン化合物等という）被覆
層を形成することである。
面に熱的な変形を与えない状態で、フレソチングの防止
に有効な金属としての窒化チタンあるいは炭化チタン、
およびクロム、けい素、ジルコニウム、ハフニウムの窒
化物あるいは炭化物（以下チタン化合物等という）被覆
層を形成することである。
発明の概要
そこで、本発明は、工作機械の主軸の保持面あるいは工
具ホルダーの円錐面、またはそれらの両方の保持面およ
び円錐面に、物理的蒸着処理すなわちイオンブレーティ
ング処理を利用し、金属化合物すなわちチタン化合物等
の被覆膜を主軸の開口端側で厚く形成し、これによって
フレフチング現象の発生しやすい部分に耐摩耗性および
耐蝕性を持たせ、フレッチング現象を有効に防止するよ
うにしている。このイオンブレーティング処理では、被
加工物の温度が高速度鋼焼戻し温度以下例えば５００℃
以下で蒸着できるから、その加工処理後においても、材
料の熱的変形が現れず、したがって加工精度が高められ
る。
具ホルダーの円錐面、またはそれらの両方の保持面およ
び円錐面に、物理的蒸着処理すなわちイオンブレーティ
ング処理を利用し、金属化合物すなわちチタン化合物等
の被覆膜を主軸の開口端側で厚く形成し、これによって
フレフチング現象の発生しやすい部分に耐摩耗性および
耐蝕性を持たせ、フレッチング現象を有効に防止するよ
うにしている。このイオンブレーティング処理では、被
加工物の温度が高速度鋼焼戻し温度以下例えば５００℃
以下で蒸着できるから、その加工処理後においても、材
料の熱的変形が現れず、したがって加工精度が高められ
る。
実施例の構成および作用
以下、本発明の構成および作用を図面に基づいて具体的
に説明する。
に説明する。
まず、第３図は、主軸１を示しており、また第４図は、
上記工具ホルダー２を示している。上記工具ホルダー２
は、先端で切削工具３を保持している。この切削工具３
が主軸１のテーパ孔４に装着され、そのキー９から主軸
１の回転を受けて、被加工物に切削加工を行うとき、主
軸１のテーパ孔４の保持面５と工具ホルダー２の円錐面
６との間に微少振動の交番荷重が発生する。この結果、
既述のように、円錐面状の保持面５と円錐面６との接触
面に固着域Ａと滑り域Ｂとが発生し、その滑り域Ｂの部
分すなわち主軸１のテーパ孔４の開口端側にフレッチン
グ現象が発生し、またそれによる酸化現象によって赤錆
が発生する。
上記工具ホルダー２を示している。上記工具ホルダー２
は、先端で切削工具３を保持している。この切削工具３
が主軸１のテーパ孔４に装着され、そのキー９から主軸
１の回転を受けて、被加工物に切削加工を行うとき、主
軸１のテーパ孔４の保持面５と工具ホルダー２の円錐面
６との間に微少振動の交番荷重が発生する。この結果、
既述のように、円錐面状の保持面５と円錐面６との接触
面に固着域Ａと滑り域Ｂとが発生し、その滑り域Ｂの部
分すなわち主軸１のテーパ孔４の開口端側にフレッチン
グ現象が発生し、またそれによる酸化現象によって赤錆
が発生する。
そこで、本発明は、第３図および第４図に示すように、
前加工の段階で、保持面５の円錐の頂角θ１を最終の頂
角θよりも大きく、また円錐面６の頂角θ２を最終の頂
角θよりも小さく設定することにより、主軸１のテーパ
孔４に工具ホルダー２を装着したとき、主軸ｌの開口端
側で１〜１０μｒｒｔの隙間を形成し、この隙間を埋め
る厚さのチタン化合物の被ｒｉ！、層７．８を保持面５
および円錐面６に形成している。したがって、このチタ
ン化合物の被覆層７．８は、主軸１の開口端側で厚く、
換言すると、工具ホルダー２のテーパの裾部分、つまり
滑り域Ｂで厚くなっている。このようにして、フレノチ
ング現象の起きやすい部分での面がチタン化合物等の被
覆層７．８によって強化される。
前加工の段階で、保持面５の円錐の頂角θ１を最終の頂
角θよりも大きく、また円錐面６の頂角θ２を最終の頂
角θよりも小さく設定することにより、主軸１のテーパ
孔４に工具ホルダー２を装着したとき、主軸ｌの開口端
側で１〜１０μｒｒｔの隙間を形成し、この隙間を埋め
る厚さのチタン化合物の被ｒｉ！、層７．８を保持面５
および円錐面６に形成している。したがって、このチタ
ン化合物の被覆層７．８は、主軸１の開口端側で厚く、
換言すると、工具ホルダー２のテーパの裾部分、つまり
滑り域Ｂで厚くなっている。このようにして、フレノチ
ング現象の起きやすい部分での面がチタン化合物等の被
覆層７．８によって強化される。
表面処理方法
つぎに、第５図は、イオンブレーティング処理による表
面処理方法を示している。真空容器１０の内部に窒素１
１が送り込まれる。そして陽極側の蒸発容器１２の内部
に蒸着物質としてのチタン１３が置かれている。一方、
カソードガン１４によって、熱電子ビーム】５がチタン
１３に向けて発射される。
面処理方法を示している。真空容器１０の内部に窒素１
１が送り込まれる。そして陽極側の蒸発容器１２の内部
に蒸着物質としてのチタン１３が置かれている。一方、
カソードガン１４によって、熱電子ビーム】５がチタン
１３に向けて発射される。
そして、陰極側の保持具１６に被処理物として例えば主
軸Ｉがテーパ孔４を下向きにして、しかもその軸線を蒸
発容器１０の中心線と一致した状態で保持されている。
軸Ｉがテーパ孔４を下向きにして、しかもその軸線を蒸
発容器１０の中心線と一致した状態で保持されている。
そしてこの保持具１６と上記蒸発容器１２との間に高い
電圧か電源１７により印加される。なお、カソードガン
１４に別に電源■８が接続されている。
電圧か電源１７により印加される。なお、カソードガン
１４に別に電源■８が接続されている。
真空容器１０の内部で陽極側の蒸発容器１２と、陰極側
の保持具１６との間でグロー放電（プラズマ）が発生し
、熱電子ビーム１５がチタン１３を蒸発させる。蒸発１
＆のチタン１３の原子は、このグロー放電領域を通過す
る間に窒素１１とともにイオン化され、陰極側の主軸１
の負の電圧によって加速され、高い運動エネルギーで被
処理物としての主軸１に衝突し、その表面に窒化チタン
として蒸着する。このとき、被処理物は、アルゴンイオ
ンの衝突を同時に受けてスパッタエツチングの状態とな
るので、その表面特にテーパ孔４では、清浄化されなが
ら強い密着力で蒸着膜、つまり被覆層７が形成される。
の保持具１６との間でグロー放電（プラズマ）が発生し
、熱電子ビーム１５がチタン１３を蒸発させる。蒸発１
＆のチタン１３の原子は、このグロー放電領域を通過す
る間に窒素１１とともにイオン化され、陰極側の主軸１
の負の電圧によって加速され、高い運動エネルギーで被
処理物としての主軸１に衝突し、その表面に窒化チタン
として蒸着する。このとき、被処理物は、アルゴンイオ
ンの衝突を同時に受けてスパッタエツチングの状態とな
るので、その表面特にテーパ孔４では、清浄化されなが
ら強い密着力で蒸着膜、つまり被覆層７が形成される。
特に、蒸着容器１２と被処理物としての主軸１が同一軸
線上に位置しており、かつ保持面５の開口端側が蒸着物
質のチタン１３に最も近い位置に配置されているため、
その部分での蒸着層の厚みが厚く、遠ざかるにしたがっ
て次第に薄くなっている。この結果、被覆層７は、１〜
１０μｍの範囲で、前記隙間を埋める厚さに形成される
。このようなイオンブレーティング処理では、いわゆる
低温処理であるから、この処理後において被処理物に熱
的な変形や歪が発生せず、したがって熱的に安定化して
いる。
線上に位置しており、かつ保持面５の開口端側が蒸着物
質のチタン１３に最も近い位置に配置されているため、
その部分での蒸着層の厚みが厚く、遠ざかるにしたがっ
て次第に薄くなっている。この結果、被覆層７は、１〜
１０μｍの範囲で、前記隙間を埋める厚さに形成される
。このようなイオンブレーティング処理では、いわゆる
低温処理であるから、この処理後において被処理物に熱
的な変形や歪が発生せず、したがって熱的に安定化して
いる。
なお、工具ホルダー２についても、同様な処理が行われ
る。
る。
また、このような被覆層７．８は、主軸１および工具ホ
ルダー２の少なくとも一方のみ形成してあれば十分効果
を発揮する。
ルダー２の少なくとも一方のみ形成してあれば十分効果
を発揮する。
発明の効果
本発明では、下記の効果が得られる。
チタン化合物等の被覆層が強い付着力で、しかも高い精
度で円周に沿って均一に形成されるから、現品の寸法精
度がよく、またその後の仕上げ加工が必要とされない。
度で円周に沿って均一に形成されるから、現品の寸法精
度がよく、またその後の仕上げ加工が必要とされない。
また、蒸着過程で主軸または工具ホルダーが焼き戻し状
態にならないから、それらの熱的変形がなくなる。さら
に、チタン化合物等が高純度、超硬度、高い耐摩耗性お
よび耐蝕性を有するから、フレッチング現象が有効に防
止できる。
態にならないから、それらの熱的変形がなくなる。さら
に、チタン化合物等が高純度、超硬度、高い耐摩耗性お
よび耐蝕性を有するから、フレッチング現象が有効に防
止できる。
特に、被覆層が円錐面もしくは保持面、またはそれら両
方の裾部で厚（形成されているから、その部分で滑り域
が形成されても、フレノチング現象の主要な原因、すな
わち滑り摩耗が長期にわたって抑えられる。
方の裾部で厚（形成されているから、その部分で滑り域
が形成されても、フレノチング現象の主要な原因、すな
わち滑り摩耗が長期にわたって抑えられる。
第１図は従来の主軸と工具ホルダーとのはまり合い部分
を示す一部の断面図、第２図は主軸と工具ホルダーとの
はまり合い面を示す拡大断面図、第３図は本発明の主軸
の断面図、第４図は本発明の工具ホルダーの一部破断側
断面図、第５図はイオンブレーティング処理装置の概略
的断面図である。 ■・・主軸、２・・工具ホルダー３・・切削工具、４・
・テーパ孔、５・・保持面、６・・円錐面、７．８・・
被覆層。 特 許 出 願 人 株式会社日平トヤマ第２図
第５図
を示す一部の断面図、第２図は主軸と工具ホルダーとの
はまり合い面を示す拡大断面図、第３図は本発明の主軸
の断面図、第４図は本発明の工具ホルダーの一部破断側
断面図、第５図はイオンブレーティング処理装置の概略
的断面図である。 ■・・主軸、２・・工具ホルダー３・・切削工具、４・
・テーパ孔、５・・保持面、６・・円錐面、７．８・・
被覆層。 特 許 出 願 人 株式会社日平トヤマ第２図
第５図
Claims (4)
- （１）主軸の円錐面状の保持面と、これにはまり合う工
具ホルダーの円錐面との間に、上記主軸の保持面の開口
側で１〜１０μｍの隙間を形成するとともに、上記の保
持面および円錐面のうち少なくとも一方の表面に、上記
隙間を埋める厚さの金属被覆層を形成してなることを特
徴とする切削工具保持装置。 - （２）金属被膜層がチタン化合物であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の切削工具保持装置。 - （３）金属被膜層が窒素化合物であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の切削工具保持装置。 - （４）金属被膜層が炭素化合物であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の切削工具保持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25723784A JPS61136748A (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 切削工具保持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25723784A JPS61136748A (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 切削工具保持装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61136748A true JPS61136748A (ja) | 1986-06-24 |
| JPH0474125B2 JPH0474125B2 (ja) | 1992-11-25 |
Family
ID=17303587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25723784A Granted JPS61136748A (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 切削工具保持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61136748A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0334191A2 (en) * | 1988-03-25 | 1989-09-27 | Kitamura Machinery Co.,Ltd. | Tool holder for machine tool |
| FR2689426A1 (fr) * | 1990-05-18 | 1993-10-08 | Normon Tool Gep Es Szerszamgya | Dispositif de serrage pour des systèmes d'outils rotatifs constitués de plusieurs composants. |
| EP1038619A2 (en) * | 1999-03-19 | 2000-09-27 | Nikken Kosakusho Works, Ltd. | Tool holder |
| US9926470B2 (en) | 2012-10-22 | 2018-03-27 | Avery Dennison Corporation | Hybrid material of crosslinked microgel particles dispersed in an adhesive |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59105334U (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-16 | 株式会社大隈鉄工所 | 工作機械の主軸 |
-
1984
- 1984-12-04 JP JP25723784A patent/JPS61136748A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59105334U (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-16 | 株式会社大隈鉄工所 | 工作機械の主軸 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0334191A2 (en) * | 1988-03-25 | 1989-09-27 | Kitamura Machinery Co.,Ltd. | Tool holder for machine tool |
| JPH01246006A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-10-02 | Kitamura Mach Co Ltd | 工作機械用のツールホルダー |
| FR2689426A1 (fr) * | 1990-05-18 | 1993-10-08 | Normon Tool Gep Es Szerszamgya | Dispositif de serrage pour des systèmes d'outils rotatifs constitués de plusieurs composants. |
| EP1038619A2 (en) * | 1999-03-19 | 2000-09-27 | Nikken Kosakusho Works, Ltd. | Tool holder |
| EP1038619A3 (en) * | 1999-03-19 | 2004-11-17 | Nikken Kosakusho Works, Ltd. | Tool holder |
| US9926470B2 (en) | 2012-10-22 | 2018-03-27 | Avery Dennison Corporation | Hybrid material of crosslinked microgel particles dispersed in an adhesive |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0474125B2 (ja) | 1992-11-25 |
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