JP2001277001A - Tool head of machine tool - Google Patents
Tool head of machine toolInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、旋削工具とミル工
具等の回転工具を交換自在に装着するツールスピンドル
を備えた工作機械のツールヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tool head of a machine tool having a tool spindle on which a rotary tool such as a turning tool and a mill tool is interchangeably mounted.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ワークを把持するワークスピンドルを備
えるワークヘッドに対向して、旋削工具と回転工具を交
換自在に装着するツールスピンドルを備えるツールヘッ
ドを配設して、複雑な形状のワークをワンチャッキング
で加工する能力を有する工作機械が、例えば特開平１０
−７６６４０号公報に開示されている。2. Description of the Related Art A tool head having a tool spindle for interchangeably mounting a turning tool and a rotary tool is provided opposite to a work head having a work spindle for gripping a work, so that a workpiece having a complicated shape can be easily removed. A machine tool capable of processing by chucking is disclosed in, for example,
-76640.
【０００３】この種のツールスピンドルにあっては、旋
削加工時には、旋削工具を装着したツールスピンドルを
クランプして、切削抵抗に耐える構造を採用する必要が
ある。In this kind of tool spindle, it is necessary to adopt a structure that withstands cutting resistance by clamping a tool spindle on which a turning tool is mounted during turning.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このツ
ールスピンドルは、ミル加工時には高速で回転する構造
を備えるので、ベアリングを必要とし、ツールヘッド内
に強固なクランプ機構を装備することは、構造的にもス
ペース的にも困難が伴う。特に、切削条件の厳しい旋削
加工にあっては、ツールスピンドルの剛性が不足して、
いわゆるビビリ振動が発生することがある。また、旋削
工具にビビリ防止用の制振部材を備えることも困難であ
った。そこで本発明は、旋削加工時にツールスピンドル
の外周部に配設される制振部材を備える工作機械のツー
ルヘッドを提供するものである。However, since this tool spindle has a structure that rotates at a high speed during milling, it requires a bearing and it is structurally difficult to provide a strong clamping mechanism in the tool head. And space. In particular, in turning where cutting conditions are severe, the rigidity of the tool spindle is insufficient,
So-called chatter vibration may occur. Also, it was difficult to provide the turning tool with a vibration damping member for preventing chatter. Accordingly, the present invention provides a tool head of a machine tool including a vibration damping member disposed on an outer peripheral portion of a tool spindle during turning.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のツールヘッド
は、ワークを把持し、回転又は静止するワークスピンド
ルを備えるワークヘッドと、ワークヘッドに対向して配
設され、旋削ツール又は回転ツールを交換自在に装着し
て静止又は回転するツールスピンドルを備える。そし
て、ツールヘッドのハウジング内に回転又は静止自在に
支持されるツールスピンドルと、旋削加工時にツールス
ピンドルをハウジングに対してクランプするピストン
と、ツールスピンドルの外周部に配設され、ピストンと
連結されるリング状の制振部材を備えるものである。A tool head according to the present invention is provided with a work head having a work spindle for gripping and rotating or stationary a work, and is provided opposite to the work head and exchanges a turning tool or a rotating tool. It has a tool spindle that can be freely mounted and stationary or rotating. A tool spindle rotatably or statically supported in the housing of the tool head, a piston for clamping the tool spindle to the housing during turning, and an outer peripheral portion of the tool spindle are connected to the piston. It has a ring-shaped vibration damping member.
【０００６】また、ツールスピンドルの外径部に形成さ
れる複数本のリング溝と、制振部材の内径部に形成され
る複数本のリング溝を備え、ミル加工時には制振部材の
リング溝は、ツールスピンドルとリング溝を隔てる山部
に対向してラビリンス機構を形成し、旋削加工時には、
制振部材のリング溝を隔てる山部は、ツールスピンドル
のリング溝を隔てる山部に対向してツールスピンドルの
制振機構を形成するものである。[0006] Further, there are provided a plurality of ring grooves formed in the outer diameter portion of the tool spindle and a plurality of ring grooves formed in the inner diameter portion of the vibration damping member. , A labyrinth mechanism is formed facing the ridge that separates the tool spindle from the ring groove.
The peak separating the ring groove of the vibration damping member faces the peak separating the ring groove of the tool spindle to form a vibration control mechanism of the tool spindle.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】図１は、本発明を実施する工作機
械の全体構成を示す斜視図、図２は要部の斜視図であ
る。複合加工旋盤である工作機械１はフレーム１０を有
し、スライドドア１２内フレーム１０上に主軸台２０が
装備される。主軸台（ワークヘッド）２０は、ワーク主
軸（ワークスピンドル）２２を有し、ワークＷ１を回転
自在に保持する。FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a machine tool embodying the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a main part. The machine tool 1, which is a combined machining lathe, has a frame 10, and a headstock 20 is mounted on the frame 10 in the slide door 12. The headstock (workhead) 20 has a work spindle (work spindle) 22 and holds the work W1 rotatably.
【０００８】ワークスピンドル２２は回転軸Ｃ１を中心
として矢印Ｒ１方向に回転するとともに、ミル加工時等
には静止と割り出しが可能である。回転軸Ｃ１と平行に
制御軸であるＺ軸が設定される。ワークスピンドル２２
に対向して、テールストック３０が配設され、ワークス
ピンドル２２とともに長尺のワークＷ１等を支持する。The work spindle 22 rotates in the direction of arrow R1 about the rotation axis C1, and can be stopped and indexed during milling or the like. A Z axis as a control axis is set in parallel with the rotation axis C1. Work spindle 22
A tail stock 30 is disposed to face the work spindle 22 and supports a long work W1 and the like together with the work spindle 22.
【０００９】フレーム１０上には、Ｚ軸に平行する第１
の直動案内装置１４が設けられ、刃物台ベース４０がＺ
軸方向に移動制御される。刃物台５０には、ツールヘッ
ド１００が装備される。ツールヘッド１００は、Ｚ軸と
Ｘ軸を含む平面に直交するＹ軸方向に移動制御されると
ともに、Ｙ軸に平行な軸線Ｃ２まわりに割り出し制御さ
れる。この回転軸をＢ軸と称する。On the frame 10, there is a first parallel
Is provided, and the tool rest base 40 is
The movement is controlled in the axial direction. The tool rest 100 is equipped with the tool rest 50. The movement of the tool head 100 is controlled in the Y-axis direction orthogonal to a plane including the Z-axis and the X-axis, and the tool head 100 is index-controlled around an axis C2 parallel to the Y-axis. This rotation axis is called a B axis.
【００１０】ツールヘッド１００は、ツールスピンドル
１１０を備える。ツールスピンドル１１０は、旋削用の
ツールを保持固定する機能に加えて、軸線Ｃ３まわりに
矢印Ｒ３方向に回転駆動される。工作機械１は、ツール
マガジン６０と自動工具交換装置（ＡＴＣ）７０を備
え、ツールスピンドル１１０に各種のツールＴ１を装着
する。ツールスピンドル１１０に装着されるツールとし
ては、各種の旋削用ツールに加えて、ドリル、タップ、
フェースミル、エンドミル等の回転工具が用意される。The tool head 100 has a tool spindle 110. The tool spindle 110 has a function of holding and fixing a turning tool, and is rotationally driven in the direction of arrow R3 around the axis C3. The machine tool 1 includes a tool magazine 60 and an automatic tool changer (ATC) 70, and mounts various tools T1 on a tool spindle 110. Tools mounted on the tool spindle 110 include various turning tools, drills, taps,
A rotating tool such as a face mill or an end mill is prepared.
【００１１】図３は、中心線より上部が旋削加工時、か
つツールクランプの状態を示し、中心線より下部はミル
加工時、かつツールアンクランプ状態を示す。ツールヘ
ッド１００は、ハウジング１０２内にベアリング１２０
を介してツールスピンドル１１０が回転又は静止自在に
支持される。ツールスピンドル１１０の先端部には、ツ
ールシャンク穴１１２が形成してあり、ツールＴ１が交
換自在に装着される。ツールスピンドル１１０の軸心部
には、ドローバー１３０が軸方向に摺動自在に挿入され
る。ドローバー１３０の外周部には、スプリング１４０
が配設してあり、ドローバー１３０を常時ツールクラン
プ側に向けて付勢する。FIG. 3 shows the state above the center line during turning and tool clamping, and the part below the center line during milling and tool unclamping. The tool head 100 includes a bearing 120 in a housing 102.
The tool spindle 110 is rotatably or statically supported via. A tool shank hole 112 is formed at the tip end of the tool spindle 110, and the tool T1 is exchangeably mounted. A draw bar 130 is inserted into the axis of the tool spindle 110 so as to be slidable in the axial direction. A spring 140 is provided on the outer periphery of the drawbar 130.
Is provided, and always urges the draw bar 130 toward the tool clamp side.
【００１２】ドローバー１３０は、凹部１３２を有し、
凹部１３２はツールクランプ用のボール１６０を受け入
れる。ドローバー１３０の外周部に嵌装されるクランプ
部材１５０は、半径方向の穴１５２を有し、ボール１６
０が挿入される。ドローバー１３０がスプリング１４０
によってクランプ位置に引き込まれると、ボール１６０
は、ドローバー１３０の凹部１３２から半径方向外側に
向けて押し出され、ツールＴ１の溝に係合されるととも
に、ツールＴ１をスピンドル１１０のツールシャンク穴
１１２に向けて引き込み、ツールのクランプを達成す
る。The draw bar 130 has a concave portion 132,
The recess 132 receives the ball 160 for tool clamping. The clamp member 150 fitted on the outer peripheral portion of the draw bar 130 has a radial hole 152 and a ball 16.
0 is inserted. Drawbar 130 is spring 140
When the ball 160 is pulled into the clamp position by the
Is pushed radially outward from the recess 132 of the drawbar 130, engages with the groove of the tool T1, and retracts the tool T1 toward the tool shank hole 112 of the spindle 110 to achieve clamping of the tool.
【００１３】ツールヘッド１００は、図示しない油圧機
構を備え、ドローバー１３０をスプリング１４０に抗し
て押し出し、ツールのアンクランプを行う。ツールヘッ
ドのハウジング１０２のツールスピンドル１１０のツー
ルシャンク穴の近傍の外周部には、シリンダ室２１０が
設けられ、ピストン２００が摺動自在に設けられる。こ
のピストン２００の側面には、カップリング用の歯部２
０２が形成される。The tool head 100 has a hydraulic mechanism (not shown) and pushes the draw bar 130 against the spring 140 to unclamp the tool. A cylinder chamber 210 is provided on the outer periphery of the tool head housing 102 near the tool shank hole of the tool spindle 110, and a piston 200 is slidably provided. Coupling teeth 2 are provided on the side of the piston 200.
02 is formed.
【００１４】一方、ハウジング１０２のシリンダ室２１
０の奥端部には、リング状の固定用カップリング部材１
８０がボルト１８４によりハウジング１０２に対して固
着される。この固定用カップリング部材１８０はピスト
ン２００の歯部２０２に対向する歯部１８２を有する。
ツールスピンドル１１０の外周部にはピン１６０を介し
て、スピンドル側のカップリング部材１７０が固着され
る。このスピンドル側のカップリング部材１７０は、固
定用カップリング部材の内側に配設されるリング状の部
材であって、ピストン２００の歯部２０２に対向する歯
部１７２を有する。On the other hand, the cylinder chamber 21 of the housing 102
0, a ring-shaped fixing coupling member 1
80 is secured to housing 102 by bolts 184. The fixing coupling member 180 has a tooth 182 facing the tooth 202 of the piston 200.
A coupling member 170 on the spindle side is fixed to an outer peripheral portion of the tool spindle 110 via a pin 160. The coupling member 170 on the spindle side is a ring-shaped member disposed inside the coupling member for fixing, and has a tooth 172 facing the tooth 202 of the piston 200.
【００１５】図３の中心線から下半分に示すミル加工時
には、ツールスピンドルクランプ用のピストン２００は
図示の位置にあって、カップリング用の歯部２０２は、
固定用カップリング部材１８０、ツールスピンドル側の
カップリング部材１７０の歯部とは、噛合していない。
この状態では、ツールスピンドル１１０は、ミル工具等
の回転工具をツールシャンク穴１１２に装着し、ツール
スピンドル１１０をハウジング内に装備される。図示し
ないモータにより直接に駆動して、ワークに必要なミル
加工を施すことができる。At the time of milling shown in the lower half from the center line in FIG. 3, the piston 200 for tool spindle clamp is at the position shown in the figure, and the tooth portion 202 for coupling is
The fixing coupling member 180 and the teeth of the coupling member 170 on the tool spindle side do not mesh with each other.
In this state, the tool spindle 110 has a rotating tool such as a mill tool mounted in the tool shank hole 112, and the tool spindle 110 is mounted in the housing. The work can be directly milled by a motor (not shown) to perform necessary milling.
【００１６】このピストン２００に連結部材２２０を介
してリング状の制振部材２３０が連結される。制振部材
２３０は、クランプ用のピストン２００に対して遊動で
きる状態で連結される。ツールスピンドル１１０の制振
部材２３０の内径部に対向する位置には、３本のリング
溝１１４，１１６，１１８が設けられている。制振部材
２３０の内径部にも２本のリング溝２３２，２３４が形
成される。制振部材２３０に形成される浅いリング溝２
３２は、ミル加工時には、ツールスピンドル１１０の２
本のリング溝１１４，１１６を隔てる山部１１５に対向
し、制振部材２３０とツールスピンドル１１０の間に
は、径方向のクリアランスＧ１が確保される。A ring-shaped damping member 230 is connected to the piston 200 via a connecting member 220. The damping member 230 is movably connected to the piston 200 for clamping. Three ring grooves 114, 116, and 118 are provided at positions of the tool spindle 110 facing the inner diameter of the vibration damping member 230. Two ring grooves 232 and 234 are also formed in the inner diameter portion of the vibration damping member 230. Shallow ring groove 2 formed in damping member 230
32 is the tool spindle 110 2 during milling.
A clearance G1 in the radial direction is secured between the vibration damping member 230 and the tool spindle 110 so as to face the mountain portion 115 separating the ring grooves 114 and 116.
【００１７】このクリアランスＧ１の存在によって、ミ
ル加工時に回転するツールスプリング１１０は、制振部
材２３０と干渉することはない。この時に、ツールスピ
ンドル１１０の外径部のリング溝１１４，１１６，１１
８及び山部１１５，１１７と、制振部材２３０の内径部
のリング溝２３２，２３４及び山部２３１，２３３は、
ラビリンス構造を形成し、クーラントがツールスピンド
ル内部に浸入するのを防止する。The tool spring 110 that rotates during milling does not interfere with the vibration damping member 230 due to the presence of the clearance G1. At this time, the ring grooves 114, 116, 11 of the outer diameter portion of the tool spindle 110
8 and the ridges 115 and 117, the ring grooves 232 and 234 and the ridges 231 and 233 of the inner diameter of the vibration damping member 230
A labyrinth structure is formed to prevent coolant from penetrating inside the tool spindle.
【００１８】旋削加工時には、クランプ用ピストン２０
０が図で右側に移動し、その歯部２０２が固定用のカッ
プリング部材１８０の歯部１８２とツールスピンドル側
のカップリング部材１７０の歯部１７２と噛み合う。こ
の作用によって、ツールスピンドル１１０の回転動は、
固定用カップリング部材１８０により制止される。At the time of turning, the clamping piston 20
0 moves to the right in the figure, and the teeth 202 mesh with the teeth 182 of the coupling member 180 for fixing and the teeth 172 of the coupling member 170 on the tool spindle side. By this action, the rotational movement of the tool spindle 110 is
It is stopped by the fixing coupling member 180.
【００１９】固定用カップリング部材１８０は、ツール
ヘッドのハウジング２０２に固着されているので、ツー
ルスピンドル１１０は確実にクランプされる。クランプ
用ピストン２００の移動に伴い、制振部材２３０も一体
に移動する。この移動によって、制振部材２３０の内径
部に形成される浅いリング溝２３２の両側の山部２３
１，２３３は、それぞれ対向するツールスピンドル１１
０の山部１１５，１１７に向い合い、両者間のクリアラ
ンスは、極めて小さい寸法となる。Since the fixing coupling member 180 is fixed to the housing 202 of the tool head, the tool spindle 110 is securely clamped. With the movement of the clamping piston 200, the damping member 230 also moves integrally. Due to this movement, the ridges 23 on both sides of the shallow ring groove 232 formed in the inner diameter portion of the vibration damping member 230.
Reference numerals 1 and 233 denote tool spindles 11 facing each other.
0, the clearance between them is extremely small.
【００２０】そこで、ツールスピンドルに旋削工具が装
着され、重切削加工を実行する際に、ツールスプリング
が切削抵抗を受けて、いわゆるビビリが発生する条件と
なったときにも、制振部材２３０によって、ツールスピ
ンドル１１０のビビリ振動は制止される。Therefore, when a turning tool is mounted on the tool spindle and heavy cutting is performed, the tool spring receives cutting resistance and the so-called chattering occurs. The chatter vibration of the tool spindle 110 is suppressed.
【００２１】上述の実施形態は、工作機械のツールヘッ
ドについて説明したが、例えば、工作機械は複合加工旋
盤等を用いて行なう。In the above embodiment, the tool head of the machine tool has been described. For example, the machine tool is performed by using a combined machining lathe.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明の工作機械のツールヘッドは以上
のように構成されているので、ツールスピンドルに旋削
工具を装着して、切削加工を施す際に、ツールスピンド
ルの外周部に制振部材が係合されるので、加工条件が厳
しい重切削を行ってもビビリの発生は防止でき、加工効
率を向上することができる。Since the tool head of the machine tool according to the present invention is constructed as described above, when a turning tool is mounted on the tool spindle and cutting is performed, a vibration damping member is provided on the outer peripheral portion of the tool spindle. Are engaged, so that chattering can be prevented even if heavy cutting under severe processing conditions is performed, and processing efficiency can be improved.
【００２３】また、制振部材とツールスピンドルの間に
は、ミル加工時にはラビリンス構造が形成され、クーラ
ント等がツールスピンドル内部に浸入することが防止さ
れる。したがって、ベアリングの損傷等も防止できる。Further, a labyrinth structure is formed between the vibration damping member and the tool spindle during milling, so that coolant or the like is prevented from entering the inside of the tool spindle. Therefore, damage to the bearing and the like can be prevented.
【図１】工作機械の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of a machine tool.
【図２】工作機械の要部の斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a main part of the machine tool.
【図３】ツールヘッドの要部の断面図。FIG. 3 is a sectional view of a main part of the tool head.
１ 工作機械 １０ フレーム ２０ ワークヘッド ２２ ワークスピンドル ５０ 刃物台 ６０ ツールマガジン ７０ ＡＴＣ １００ ツールヘッド １０２ ハウジング １１０ ツールスピンドル １１２ ツールシャンク穴 １４０ スプリング １５０ クランプ部材 １６０ ボール １７０ スピンドル側カップリング部材 １８０ 固定用カップリング部材 ２００ ピストン ２２０ 連結部材 ２３０ 制振部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Machine tool 10 Frame 20 Work head 22 Work spindle 50 Turret 60 Tool magazine 70 ATC 100 Tool head 102 Housing 110 Tool spindle 112 Tool shank hole 140 Spring 150 Clamp member 160 Ball 170 Spindle side coupling member 180 Fixing coupling member 200 piston 220 connecting member 230 damping member
Claims (2)
クスピンドルを備えるワークヘッドと、ワークヘッドに
対向して配設され、旋削ツール又は回転ツールを交換自
在に装着して静止又は回転するツールスピンドルを備え
るツールヘッドを有する工作機械のツールヘッドであっ
て、 ツールヘッドのハウジング内に回転又は静止自在に支持
されるツールスピンドルと、旋削加工時にツールスピン
ドルをハウジングに対してクランプするピストンと、ツ
ールスピンドルの外周部に配設され、ピストンと連結さ
れるリング状の制振部材を備える工作機械のツールヘッ
ド。1. A work head provided with a work spindle for gripping a work and rotating or stationary, and a tool spindle disposed opposite to the work head and stationary or rotating with a turning tool or a rotating tool interchangeably mounted. A tool spindle of a machine tool having a tool head comprising: a tool spindle rotatably or stationary supported in a housing of the tool head; a piston for clamping the tool spindle to the housing during turning; and a tool spindle. A tool head of a machine tool comprising a ring-shaped vibration damping member disposed on an outer peripheral portion of the device and connected to a piston.
複数本のリング溝と、制振部材の内径部に形成される複
数本のリング溝を備え、ミル加工時には制振部材のリン
グ溝は、ツールスピンドルとリング溝を隔てる山部に対
向してラビリンス機構を形成し、旋削加工時には、制振
部材のリング溝を隔てる山部は、ツールスピンドルのリ
ング溝を隔てる山部に対向してツールスピンドルの制振
機構を形成する請求項１記載の工作機械のツールヘッ
ド。And a plurality of ring grooves formed in an outer diameter portion of the tool spindle and a plurality of ring grooves formed in an inner diameter portion of the vibration damping member. The labyrinth mechanism is formed facing the ridge that separates the tool spindle and the ring groove. During turning, the ridge that separates the ring groove of the damping member faces the ridge that separates the ring groove of the tool spindle. 2. The tool head for a machine tool according to claim 1, wherein said tool head forms a vibration damping mechanism for said spindle.
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|---|---|---|---|
| JP2000093903A JP3360066B2 (en) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | Tool head of machine tool |
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|---|---|---|---|
| JP2000093903A JP3360066B2 (en) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | Tool head of machine tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001277001A true JP2001277001A (en) | 2001-10-09 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101169559B1 (en) * | 2010-06-16 | 2012-07-27 | 이정호 | angle head equipped with vibration prevention device and lubrication-cooling device |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000093903A patent/JP3360066B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101169559B1 (en) * | 2010-06-16 | 2012-07-27 | 이정호 | angle head equipped with vibration prevention device and lubrication-cooling device |
Also Published As
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