WO1998028100A1 - Dispositif mandrin pour outil de coupe et ensemble correspondant - Google Patents

Description

明 細 書 切削工具用チヤック装置およびその糸 Ι Ϊ体

技 術 分 野

本発明は工作機械で用いられる切削工具用チヤック装置およびその ffii体に係 り、 とりわけ工作機械のスピンドル （主軸） に設けられたテーパ孔に工具ホルダ または切削工具のシャンクをテ一パ嵌合させる形式の切肖 IJ工具用チヤック装置お よびその 体に関する。 背 景 技 術

従来から、 工作機械においてドリル、 リーマおよびセンタドリル等の切削工具 を用いて被加工物に対して穿孔加工等の切削加工を行うために、 工作機械のスピ ンドルのテ一パ孔に工具ホルダまたは切削工具のシャンクをテーパ嵌合させる形 式の切肖 e具用チャック装置が用いられている。 そして、 このような工作 に おいては、 切削工具用チャック装置により把持された切削工具をスピンドルの回 転に連動して回転させることにより、 被加工物に対して所要の切削加工が加える ようになつている。

しかしながら、 このような従来の切削工具用チャック装置では、 テーパ嵌合部 における摩擦抵抗の関係から工具ホルダまたは切削工具のシャンクの締付力に限 界があり、 またテ一パ嵌合部に生じるフレツティ ングにより工具ホルダまたは切 肖 D1具の取付精度が不安定になりやすく、 このため大きな切削力が必要とされる 深穴ボーリングおよびフヱースミル加工等の重切肖加工を精度良く行うこと力難 しいという問題がある。 発 明 の 開示

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、 深穴ボーリングおよび フェースミル加工等の重切削加工を精度良く行うことができる切削工具用チヤッ ク装置およびその組立体を提供することを目的とする。

本発明の第 1の特徴は、 角すい状のシャンクを有する工具ホルダまたは切削ェ 具を把持する切削工具用チヤック装置において、 前記シャンクが挿入される角す い状のテーパ孔を有する回動自在なスピンドルと、 前記スピンドルの前記テーパ 孔内に配置されたリテ一ナと、 前記リテーナに保持され前記テーパ孔の内面と前 記シャンクの外面とに転動接触する複数のローラ部材とを備えたことを特徴とす る切削工具用チヤック装置である。

本発明の第 2の特徴は、 角すい状の第 1テーパ孔を有する回動自在なスピンド ルと、 前記スピンドルの前記第 1テ一パ孔に挿入される角すい状のシャンクを有 する工具ホルダ本体と、 前言 Ξ 具ホルダ本体に連結され先端部に角すい状の第 2 テーパ孔を有するチヤック筒と、 前記チヤック筒の前記第 2テーパ孔に支持され る角すい状のコレツ卜とを備え、 前記スピンドルの前記第 1テーパ孔と前 具 ホルダ本体のシャンクとの間に、 前記スピンドルの前記第 1テーパ孔の内面と前 記シャンクの外面とに転動接触する複数の第 1ローラ部材を介在させ、 前記チャ ック筒の前記第 2テーパ孔と前記コレツ卜との間に、 前記チャック筒の前記第 2 テ一 '、。孔の内面と前記コレッ トの外面とに転動接触する複数の第 2ローラ部材を 介在させたことを特徴とする切削工具用チャック装置である。

本発明の第 3の特徴は、 角すい伏のシャンクを有する切肖 ΙΠ1具を把持する切削 工具用チヤック装置において、 角すい状の第 1テーパ孔を有する回動自在なスピ ンドルと、 前記スピンドルの前記第 1テーパ孔に挿入される角すい状のシャンク を有する工具ホルダとを備え、 前記工具ホルダは前記切削工具のシャンクが挿入 される角すい状の第 2テ一パ孔を有し、 前記スピンドルの前記第 1テ一パ孔と前 言 E 具ホルダのシャンクとの間に、 前記スピンドルの前記第 1テーパ孔の内面と 前記工具ホルダのシャンクの外面とに転動接触する複数の第 1ローラ部材を介在 させ、 前記工具ホルダの前記第 2テーパ孔と前記切削工具のシャンクとの間に、 前記工具ホルダの前記第 2テーパ孔の内面と前記切削工具のシャンクの外面とに 転動接触する複数の第 2ローラ部材を介在させたことを特徴とする切削工具用チ ャック装置である。

本発明の第 4の特徴は、 切削工具用チャック装置と、 この切削工具用チャック 装置に把持された角すい状のシャンクを有する工具ホルダとを備えた切削工具用 チャック装置組立体において、 前記切削工具用チャック装置は、 前記シャンクが 挿入される角すい状のテーパ孔を有する回動自在なスピンドルと、 前記スピンド ルの前記テ一パ孔内に配置されたリテーナと、 前記リテ一ナに保持され前記テー パ孔の内面と前記シャンクの外面とに転動接触する複数のローラ部材とを有する ことを特徴とする切肖 D1具用チヤック装置 体である。 図面の簡単な説明

図 1は本発明による切削工具用チヤック装置およびその BS体の第 1の の 形態において工具ホルダまたは切削工具を把持した状態を示す拡大縦断面図であ 。

図 2は図 1の A— A線についての横断面図である。

図 3は図 1に示す切削工具用チヤック装置において工具ホルダまたは切削工具 を取り外した状態を示す拡大縦断面図である。

図 4は図 3の B— B線についての横断面図である。

図 5は図 1に示す切削工具用チヤック装置に把持される工具ホルダまたは切削 工具の柄部を示す正面図である。

図 6は図 1に示す工具ホルダまたは切肖 α:具の平面図である。 図 Ίは本発明による切削工具用チャック装置の第 2の実施の形態を説明するた めの図である。 発明を実施するための最良の形態

第 1の実施の形態

以下、 図面を参照して本発明の H¾の形態について説明する。 図 1乃至図 6は 本発明による切削工具用チヤック装置およびその糸 ϋ体の第 1の実施の形態を示 す図である。

図 1乃至図 6に示すように、 切肖ェ具用チャック装置は、 角すい状のシャンク を有する工具ホルダまたは切削工具を把持するものである。 ここで、 図 1および 図 2は工作 «のスピンドルに工具ホルダまたは切削工具力把持された使用状態 を示し、 図 3および図 4はスピンドルから工具ホルダまたは切削工具力《取り外さ れた状態を示し、 図 5および図 6は切削工具用チヤック装置に把持される工具ホ ルダまたは切削工具の柄部を示している。

図 1乃至図 4に示すように、 切肖 IJ工具用チャック装置は、 工具ホルダまたは切 肖 具 2のシャンク 3が挿入される正六角すい状のテ一パ孔 5を有するスピンド ル 1と、 スピンドル 1のテーパ孔 5内に配置されたリテ一ナ 9と、 リテーナ 9に 保持されテーパ孔 5の内面とシャンク 3の外面とに転動接触する複数のローラ部 材 8 , 8 , 〜8とを備えている。 なおスピンドル 1は、 ェ«械のフレーム 4に 回動自在に支承されている。

ここでリテーナ 9は、 図 3および図 4に示すように、 テ一パ孔 5の各稜線部分 に配置され各稜線部分に沿って延びる複数のリテ一ナ部分 9 a， 9 a , "' 9 aと、 各リテーナ部分 9 aを上方および下方において連結する上方連結部 9 bおよび下 方連結部 9 cとを有している。 またリテ一ナ 9は、 その上端部に爪部材 9 dを有 し、 この爪部材 9 dとテーパ孔 5の上端部に形成された肩部 2 1との係合により リテーナ 9力く下方へ脱落しないようになっている。 なお複数のローラ部材 8 , 8 , … 8は、 複数のリテーナ部分 9 a， 9 a , … 9 aのうち互いに隣り合った一対の リテーナ部分 9 a , 9 a間で挟持されるようになっている。 すなわち図 2および 図 4に示すように、 各ローラ部材 8はその両端部に一対の突起部 （支軸） 2 2， 2 2を有し、 この各ローラ部材 8の各突起部 2 2が各リテーナ部分 9 aに回動自 在に支持されるようになっている。 なお図 3に示すように、 各リテーナ部分 9 a はその中央部分に長手方向に沿って延びるスリット 1 2を有している。

—方、 スピンドル 1の正六角すい状のテーパ孔 5の上方には逃げポケット孔 6 力、'形成されている。 また図 2および図 4に示すように、 スピンドル 1に設けられ た正六角すい状のテーパ孔 5の 6つの稜線部分には、 各稜線部分に沿って延びる 6つの逃げ溝 7力〈形成されている。 なお、 これらの各逃げ溝 7にはリテ一ナ 9の 各リテーナ部分 9 a力配置されるようになっている。

また図 2および図 6に示すように、 工具ホルダまたは切肖ェ具 2のシャンク 3 は正六角すい状となっており、 各 TO部分には ®¾りが施されている。 また図 5 および図 6に示すように、 工具ホルダまたは切肖 具 2の上部には、 スピンドル 1内に配置されたフィンガ 1 1に把持されるプルスタツド 1 0が植設されている。 次に、 このような構成からなる本発明の第 1の実施の形態の作用について説明 する。

図 1および図 2に示すように、 切削加工時には、 スピンドル 1内に配置された フィンガ 1 1により工具ホルダまたは切削工具 2の上部に植設されたプルスタツ ド 1 0が把持され、 工具ホルダまたは切肖 α:具 2が上方へ引き上げられる。

そして、 このようにして工具ホルダまたは切削工具 2がプルスタツド 1 0を介 して引き上げられると、 工具ホルダまたは切肖 α:具 2のシャンク 3の外面が複数 のローラ部材 8 , 8， "· 8を介してテ一パ孔 5の内面に締付固定される。

なお切削加工が終了した場合には、 図 3および図 4に示すように、 スピンドル 1から工具ホルダまたは切削工具 2力取り外される。

このように本発明の第 1の実施の形態によれば、 スピンドル 1の角すい状のテ —パ孔 5と工具ホルダまたは切削工具 2の角すい状のシャンク 3との間に、 スピ ンドル 1のテ一パ孔 5の内面と工具ホルダまたは切削工具 2のシャンク 3の外面 とに転動接触する複数のローラ部材 8， 8 , ·'· 8を介在させるようにしたので、 工具ホルダまたは切肖 in:具 2のシャンクの締付力を向上させることができる。 ま た、 テ一パ嵌合部に生じるフレツティングを最小限に抑えることができる。 この ため、 大きな切削力力《必要とされる深穴ボーリングおよびフヱースミル加工等の 重切削加工を精度良く行うことができる。 なお、 スピンドル 1から工具ホルダま たは切肖 ij工具 2を取り外す場合にも、 複数のローラ部材 8 , 8 , 〜8の作用によ り容易に取り外すことができる。

また、 各ローラ部材 8はその両端部に一対の突起部 2 2 , 2 2を有し、 この各 ローラ部材 8の一対の突起部 2 2 , 2 2力く互いに隣り合った一対のリテーナ部分 9 a , 9 a間で回動自在に挟持されるので、 複数のローラ部材 8 , 8， 〜8 (図 1乃至図 4では 1 1個） を上下方向に密着して配置することができる。

さらに、 各リテーナ部分 9 aはその中央部分に長手方向に沿って延びるスリッ ト 1 2を有しているので、 スリット 1 2力く存在する範囲の各リテ一ナ部分 9 aの 横幅をスリット 1 2の幅^^だけ大きくし、 かつ各リテーナ部分 9 aに各ローラ 部材 8の各^部 2 2を無理嵌めで押し込んで挟持させることにより、 先端方向 (下方向） に向かつて末広状となるテーパ孔 5内でリテ一ナ 9を膨張させること ができるので、 リテーナ 9に対してスピンドル 1の先端方向に常時ばね付勢力が 与えられるようにすることができる。 このようにすると、 スピンドル 1から工具 ホルダまたは切削工具 2が取り外された場合に、 リテーナ 9に対して下方向への ^^力が加えられた状態で爪部材 9 aとテ一パ孔 5の上端部に形成された肩部 2 1とが係合されるので、 工具ホルダまたは切肖 ij工具 2力取り外された状態におけ るリテーナ 9のぐらつき等を防止することができる。

第 2の実施の形態

次に、 本発明による切削工具用チャック装置の第 2の実施の形態について図 7 により説明する。 本発明の第 2の実施の形態は、 スピンドルと工具ホルダとの間 の締付固定だけでなくスピンドルに把持された工具ホルダと切削工具との間の締 付固定にもローラ部材を用いるようにした点を除いて、 他は図 1乃至図 6に示す 第 1の^の形態と略同一である。 本発明の第 2の実施の形態において、 図 1乃 至図 6に示す第 1の の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省 略する。

図 7に示すように、 切削工具用チャック装置は、 正六角すい状の第 1テーパ孔 5 aを有する回動自在なスピンドル 1と、 スピンドル 1の第 1テーパ孔 5 aに揷 入される正六角すい状のシャンク 3を有する工具ホルダ 2 0と、 スピンドル 1の 第 1テーパ孔 5 aに配置されたリテーナ 9と、 リテーナ 9に保持され第 1テーパ 孔 5 aの内面とシャンク 3の外面とに転動接触する複数の第 1ローラ部材 8 a , 8 a , ·'· 8 aとを備えている。

また工具ホルダ 2 0は、 工具ホルダ本体 1 3と、 工具ホルダ本体 1 3に^さ れ先端部に正六角すい状の第 2テーパ孔 1 4 aを有するチャック筒 1 4と、 チヤ ック筒 1 4の第 2テーパ孔 1 4 aに支持される正六角すい状のコレツ卜 1 5とを 有している。 なおコレット 1 5は、 その中心部に切削工具 1 6を把持するととも に、 連結筒 1 9等を介して駆動軸 1 8に ¾ されている。

ここで、 チャック筒 1 4の第 2テ一パ孔 1 4 aとコレット 1 5との間には、 チ ャック筒 1 4の第 2テーパ孔 1 4 aの内面とコレツ ト 1 5の外面とに転動接触す る複数の第 2ローラ部材 1 7， 1 7 , ·'· 1 7力く設けられている。 なお、 これらの 第 2ローラ部材 1 7， 1 7 , …丄 7は、 図 1乃至図 4に示す第 1の^の形態の リテーナ 9と同一構造のリテーナにより 寺されるようにするとよい。 次に、 このような構成からなる本発明の第 2の実施の形態の作用につ 、て説明 する。

図 7に示すように、 切削加工時には、 スピンドル 1内に配置されたフィンガ 1 1により工具ホルダ 2 0の上部に植設されたプルスタツド 1 0が把持され、 工具 ホルダ 2 0力 <上方へ引き上げられる。

そして、 このようにして工具ホルダ 2 0がプルスタツド 1 0を介して引き上げ られると、 工具ホルダ 2 0のシャンク 3の外面が複数の第 1ローラ部材 8 a， 8 a , 8 aを介して第 1テーパ孔 5 aの内面に締付固定される。

一方、 コレッ ト 1 5に切削工具 1 6が装着されて駆動軸 1 8が上方向に引き上 げられると、 コレット 1 5の外面が複数の第 2ローラ部材 1 7 , 1 7 , ·'· 1 7を 介して第 2テーパ孔 1 4 aの内面に締付固定される。

このように本発明の第 2の実施の形態によれば、 スピンドル 1の角すい状の第 1テ一パ孔 5 aと工具ホルダ 2 0の角すい状のシャンク 3との間だけでなく、 チ ャック筒 1 4の角すい状の第 2テ一パ孔 1 4 aと角すい状のコレツト 1 5との間 にも、 チヤック筒 1 4の第 2テーパ孔 1 4 aの内面とコレツ ト 1 5の外面とに転 動接触する複数の第 2口一ラ部材 1 7 , 1 7 , '·· 1 7を介在させるようにしたの で、 工具ホルダ 2 0に保持された切削工具 1 6を用いて切肖咖ェを行う場合にお いて、 切削工具 1 6および工具ホルダ 2 0の締付力をさらに向上させることがで きる。 また、 テ一パ嵌合部に生じるフレツティングを最小限に抑えることができ る。 このため、 大きな切削力が必要とされる深穴ボーリングおよびフヱースミル 加工等の重切削加工を精度良く行うことができる。

なお、 上述した第 2の難の形態においては、 円柱状の切削工具 1 6を把持す るコレット 1 7と第 2テ一パ孔 1 4 aとを第 2ローラ部材 1 7 , 1ァ…丄 7を介 して締付固定しているが、 切削工具 1 6の上部に角すい状のシャンクを設け、 こ の角すい状のシャンクと工具ホルダの先端に設けられた角すい状の第 2テーパ孔 とを第 2ローラ部材を介して直接締付固定するようにしてもよい。

また、 上述した第 1および第 2の実施の形態においては、 テ一パ孔 5， 5 a, 14 a. シャンク 3およびコレツ ト 15の断面形状を正六角形としている力く、 テ ーパ孔 5, 5 a, 14 a、 シャンク 3およびコレッ ト 15の断面形状はこれに限 定されるものではなく、 例えば四角形、 八角形等の種々の断面形状とすることが できる。

Claims

請求の 範囲

1. 角すい状のシャンクを有する工具ホルダまたは切肖 I工具を把持する切削 工具用チヤック装置において、

前記シャンク力挿入される角すい状のテーパ孔を有する回動自在なスピンドル と、

前記スピンドルの前記テーパ孔内に配置されたリテーナと、

前記リテ一ナに保持され前記テ一パ孔の内面と前記シャンクの外面とに転動接 触する複数のローラ部材とを備えたことを特徴とする切肖 D1具用チヤック装置。

2. 前記リテ一ナは、 前記テ一パ孔の各稜線部分に配置され前記各稜線部分 に沿って延びる複数のリテーナ部分と、 前記各リテーナ部分を上方および下方に お ヽて する上方 部および下方連結部とを有し、 前記各ローラ部材は前記 複数のリテーナ部分のうち互いに隣り合つた一対のリテーナ部分間で挟持される ことを特徵とする請求項 1記載の切削工具用チャック装置。

3. 前記各ローラ部材はその両端部に一対の支軸を有し、 前記各リテーナ部 分は前記各ローラ部材の前記各支軸を回動自在に支持することを特徴とする請求 項 2記載の切削工具用チャック装置。

4. 前記各リテ一ナ部分はその中央部分に長手方向に沿って延びるスリット を有することを特徴とする請求項 2記載の切削工具用チャック装置。

5. 前記テ一パ孔の前記各稜線部分には前記各稜線部分に沿って延びる複数 の逃げ溝力 <形成され、 これら各逃げ溝には前記リテーナの前記各リテーナ部分が 配置されることを特徽とする請求項 2記載の切削工具用チャック装置。

6. 前記テーパ孔および前記シャンクの断面形状は正六角形であることを特 徴とする請求項 1乃至 5のいずれか記載の切削工具用チャック装置。

7. 角すい状の第 1テ一パ孔を有する回動自在なスピンドルと、 前記スピンドルの前記第 1テーパ孔に挿入される角すい状のシャンクを有する 工具ホルダ本体と、

前記工具ホルダ本体に連結され先端部に角すい状の第 2テ一パ孔を有するチヤ ック筒と、

前記チャック筒の前記第 2テ一パ孔に支持される角すい状のコレットとを備え、 前記スピンドルの前記第 1テーパ孔と前言 Ξ 具ホルダ本体の前記シャンクとの 間に、 前記スピンドルの前記第 1テーパ孔の内面と前記シャンクの外面とに転動 接触する複数の第 1ローラ部材を介在させ、 前記チャック筒の前記第 2テーパ孔 と前記コレツ卜との間に、 前記チャック筒の前記第 2テ一パ孔の内面と前記コレ ットの外面とに転動接触する複数の第 2ローラ部材を介在させたことを特徴とす る切削工具用チャック装置。

8. 角すい状のシャンクを有する切削工具を把持する切肖 10：具用チヤック装 置において、

角すい状の第 1テ一パ孔を有する回動自在なスピンドルと、

前記スピンドルの前記第 1テ一パ孔に挿入される角すい状のシャンクを有する 工具ホルダとを備え、

前記工具ホルダは前記切削工具のシャンクが挿入される角すい状の第 2テ一パ 孔を有し、 前記スピンドルの前記第 1テーパ孔と前記工具ホルダのシャンクとの 間に、 前記スピンドルの前記第 1テ一パ孔の内面と前記工具ホルダのシャンクの 外面とに転動接触する複数の第 1ローラ部材を介在させ、 前記工具ホルダの前記 第 2テーパ孔と前記切削工具のシャンクとの間に、 前言 Ξ 具ホルダの前記第 2テ 一パ孔の内面と前記切削工具のシャンクの外面とに転動接触する複数の第 2ロー ラ部材を介在させたことを特徴とする切削工具用チャック装置。

9. 前記スピンドルの前記第 1テ一パ孔に配置され前記複数の第 1ローラ部 材を保持するリテーナをさらに備え、 前記リテーナは、 前記第 1テーパ孔の各稜線部分に配置され前記各稜線部分に 沿つて延びる複数のリテーナ部分と、 前記各リテ一ナ部分を上方および下方にお いて連結する上方連結部および下方連結部とを有し、 前記各第 1ローラ部材は前 記複数のリテ一ナ部分のうち互いに隣り合つた一対のリテーナ部分間で挟持され ることを特徴とする請求項 7または 8記載の切削工具用チャック装置。

1 0. 切削工具用チャック装置と、

この切削工具用チヤック装置に把持された角すい状のシャンクを有する工具ホ ルダとを備えた切削工具用チヤック装置 体において、

前記切削工具用チヤック装置は、

前記シャンクが挿入される角すい状のテ一パ孔を有する回動自在なスピンドル と、

前記スピンドルの前記テーパ孔内に配置されたリテ一ナと、

前記リテ一ナに保持され前記テ一パ孔の内面と前記シヤンクの外面とに転動接 触する複数のローラ部材とを有することを特徴とする切削工具用チャック装置組 立体。

1 1. 請求項 1記載の切削工具用チヤック装置に把持される角すい状のシャ ンクを有する工具ホルダ。