JP2001315008A - 工具ホルダー取り付け機構及び方法 - Google Patents

工具ホルダー取り付け機構及び方法

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JP2001315008A
JP2001315008A JP2000134885A JP2000134885A JP2001315008A JP 2001315008 A JP2001315008 A JP 2001315008A JP 2000134885 A JP2000134885 A JP 2000134885A JP 2000134885 A JP2000134885 A JP 2000134885A JP 2001315008 A JP2001315008 A JP 2001315008A
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JP
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tool holder
fluid
grooves
tool
main shaft
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Masanori Suzuki
正則 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】工具ホルダーに主軸の熱が伝わることを抑制す
ることができる工具ホルダー取り付け機構を提供する。 【解決手段】工作機械の主軸13に工具ホルダーを取り
付けるための工具ホルダーの取り付け機構20であっ
て、主軸13に形成され、工具ホルダーのテーパシャン
ク1と嵌合するテーパ孔と、工具ホルダーのテーパシャ
ンク1をテーパ孔に引き込んで保持するための引き込み
機構3と、テーパ孔の内壁面21に沿って形成された複
数の溝25と、複数の溝25に流体を供給するための流
体通路23と、流体通路23に流体を供給するための供
給源31とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の屈する技術分野】本発明は、切削工具を装着し
た工具ホルダーをマシニングセンタなどの工作機械の回
転主軸に取付けるための工具ホルダー取り付け機構及び
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、工作機械の主軸に工具ホルダーを
取付ける工具ホルダー取り付け機構では、工具ホルダー
の凸部の外壁面及び主軸の凹部の内壁面には如何なる加
工も施されていなかった。
【0003】近年、高速切削加工の普及に伴い、マシニ
ングセンタなどの工作機械の回転主軸の高速化が進んで
いる。
【0004】主軸の高速回転により、回転軸受部が発熱
し、この熱が主軸の工具ホルダー取り付け機構のテーパ
孔を介して工具ホルダーのテーパシャンクに伝わり、工
具ホルダーが帯熱、熱膨張することにより、軸方向(Z
軸方向)に変位を生じる。
【0005】この変位により、被加工物の軸方向(Z軸
方向)に段差が形成されたり、軸方向(Z軸方向)の加
工精度が低下するなどの問題点が生ずる。
【0006】この問題を解決する手段として、特公平6
−94100号公報や特開平8−320024号公報に
は、工作機械の主軸装置自体を冷却する手法が開示され
ている。
【0007】また、同じように、工作機械の主軸装置を
冷却するための提案は、数多くなされている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
どのような主軸装置の冷却手法においても、主軸での熱
の発生を完全には抑えることができず、主軸で発生した
熱は、主軸の工具ホルダー取り付け機構のテーパ孔を介
して工具ホルダーのテーパシャンクに伝わり、工具ホル
ダーが帯熱することとなり、これを防ぐことができない
という問題点がある。
【0009】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、工具ホルダーに主軸の
熱が伝わることを抑制することができる工具ホルダー取
り付け機構及び方法を提供することである。
【0010】また、本発明の他の目的は、主軸の工具ホ
ルダー取り付け面を容易に清掃することができる工具ホ
ルダー取り付け機構及び方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わる工具ホルダー取
り付け機構は、工作機械の主軸に工具ホルダーを取り付
けるための工具ホルダーの取り付け機構であって、前記
主軸に形成され、前記工具ホルダーのテーパシャンクと
嵌合するテーパ孔と、前記工具ホルダーのテーパシャン
クを前記テーパ孔に引き込んで保持するための引き込み
手段と、前記テーパ孔の内壁面に沿って形成された複数
の溝と、該複数の溝に流体を供給するための流体通路
と、該流体通路に前記流体を供給するための供給源とを
具備することを特徴としている。
【0012】また、この発明に係わる工具ホルダー取り
付け機構において、前記流体は冷却媒体であることを特
徴としている。
【0013】また、この発明に係わる工具ホルダー取り
付け機構において、前記複数の溝に供給される流体は、
前記テーパ孔の内壁面を清掃するための流体であること
を特徴としている。
【0014】また、この発明に係わる工具ホルダー取り
付け機構において、前記供給源と前記流体通路の間に前
記流体の流通を開閉するための電磁弁を更に具備するこ
とを特徴としている。
【0015】また、この発明に係わる工具ホルダー取り
付け機構において、前記電磁弁と前記流体通路の間に前
記流体の流量を制御するための流量制御弁を更に具備す
ることを特徴としている。
【0016】また、本発明に係わる工具ホルダー取り付
け方法は、工作機械の主軸に工具ホルダーを取り付ける
ための工具ホルダー取り付け方法であって、前記主軸の
テーパ孔に前記工具ホルダーのテーパシャンクを嵌合さ
せて、前記工具ホルダーを前記主軸に固定する固定工程
と、前記テーパ孔の内壁面に形成された複数の溝に冷却
媒体を供給する供給工程とを具備することを特徴として
いる。
【0017】また、この発明に係わる工具ホルダー取り
付け方法において、前記複数の溝の上流側に設けられた
電磁弁により、前記複数の溝に冷却媒体を供給する状態
と供給しない状態とを切り換えることを特徴としてい
る。
【0018】また、この発明に係わる工具ホルダー取り
付け方法において、前記電磁弁と前記複数の溝の間に設
けられた流量制御弁により、前記複数の溝に供給する冷
却媒体の流量を調節することを特徴としている。
【0019】また、本発明に係わる工具ホルダー取り付
け方法は、工作機械の主軸に工具ホルダーを取り付ける
ための工具ホルダーの取り付け方法であって、前記主軸
のテーパ孔の内壁面に形成された複数の溝に流体を供給
して、前記テーパ孔の内壁面を清掃する清掃工程と、前
記テーパ孔に前記工具ホルダーのテーパシャンクを嵌合
させて、前記工具ホルダーを前記主軸に固定する固定工
程とを具備することを特徴としている。
【0020】また、この発明に係わる工具ホルダー取り
付け方法において、前記複数の溝の上流側に設けられた
電磁弁により、前記複数の溝に前記流体を供給する状態
と供給しない状態とを切り換えることを特徴としてい
る。
【0021】また、この発明に係わる工具ホルダー取り
付け方法において、前記電磁弁と前記複数の溝の間に設
けられた流量制御弁により、前記複数の溝に供給する流
体の流量を調節することを特徴としている。
【0022】
【発明実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態に
ついて、添付図面を参照して説明する。
【0023】まず、本実施形態の概要について説明す
る。
【0024】本実施形態では、主軸で発生した熱が工具
ホルダーに伝わることを抑制する構成を設けている。
【0025】また、工具ホルダーが主軸に嵌合したとき
にできる溝により形成される空間内に気体または液体の
冷却用媒体を送り込み、主軸で発生した熱が工具ホルダ
ーに伝わることを抑制している。
【0026】また、主軸のテーパ孔の内壁面に設けた溝
に、工具ホルダーの非装着時に気体または液体を送り込
むことによって、テーパ孔の内壁面に付着したゴミなど
の異物を排除することができる清掃機能を有する。
【0027】更に、上記の気体または液体を送り込む時
機(タイミング)及び流量を、供給源側に電磁弁及び流
量制御弁を設けることで、任意に制御できるようにして
いる。
【0028】上述した構成によれば、供給源から供給さ
れる気体または液体を必要な時に必要な量だけ任意に制
御することによって、主軸の高速回転によって生じる熱
の工具ホルダーへの伝達を防ぎたい場合、工具ホルダー
取り付け機構のテーパ孔内壁面の清掃をしたい場合、何
もしないそのままの状態で使用したい場合、などの必要
性に応じて使い分けることができる。
【0029】以下、本実施形態を具体的に説明する。
【0030】図1は、本発明の一実施形態に係わる工具
ホルダー取り付け機構の構成を示す断面図である。
【0031】まず、図1において主軸装置10は、ハウ
ジング11を備えている。ハウジング11は、全体的に
筒状の中空体として形成され、前方から後方へ延長する
中心軸線に沿って主軸13を回転可能に収納している。
【0032】この主軸13は、前端側に工具ホルダー1
が装着されるテーパ孔の内壁面21を有し、ハウジング
11の前方位置に設けられ、間座11aで相互に離間さ
れた1対の回転軸受17a、17b、17c、17d
と、後方位置に設けられた不図示の回転軸受とによって
ハウジング11に対して回転可能に支持されている。
【0033】本実施形態では、主軸13の中心孔の内部
にドローバー15を有した工具ホルダー1の着脱機構が
設けられている。工具ホルダー1のテーパシャンク後端
に設けられたプルスタットボルト3をドローバー15で
引込むことにより、テーパシャンクと主軸13のテーパ
孔の内壁面21が接し、工具ホルダー1が主軸13に装
着される。
【0034】この主軸13のうち、前端側の工具ホルダ
ー1が装着されるテーパ孔の内壁面21を有する部分を
工具ホルダー取り付け機構20とする。
【0035】このような構成においては、主軸13の回
転に伴い、回転軸受17a、17b、17c、17dが
発熱し、この熱が工具ホルダー取り付け機構20のテー
パ孔の内壁面21を介して、工具ホルダー1のテーパシ
ャンク部分より工具ホルダー1に伝達されるものであ
る。
【0036】上記の工具ホルダー1への熱の伝達を抑制
するために、主軸3には、その後端側よりテーパ孔側に
向けて、気体または液体を流すための流管路23が形成
されている。
【0037】この流管路23は、主軸3のテーパ孔の後
端で円環形状となり、テーパ孔の内壁面21に添って形
成されている。
【0038】この場合、テーパ孔の内壁面21に工具ホ
ルダー1のテーパシャンクを嵌合したとき、気体または
液体がドローバー15の方向へ流出することを確実に防
ぐ構造とすることが重要である。
【0039】更に、テーパ孔の内壁面21の表面には、
溝25が、テーパ孔の後方から前方向かって必要本数条
形成されている。各条の溝は、テーパ孔の後方で上記の
流管路23に連通している。
【0040】たとえば、本実施形態による1例を図2に
示す。
【0041】図2は、工具ホルダー取り付け機構20を
工具ホルダー1の装着側(前方)から見た図である。
【0042】工具ホルダー取り付け機構20のテーパ孔
の内壁面21には、溝25がテーパ孔の後方から前方に
向かって必要本数条形成されている。
【0043】本実施形態においては、気体または液体の
供給源31から供給された気体または液体は、電磁弁3
3を経由するように構成され、電磁弁33の開閉を、工
作機械のNC制御でON−OFFを指令するようなコー
ドを設定することで、必要に応じてプログラム上で制御
設定することができる。
【0044】これにより、工具ホルダー取り付け機構2
0に工具ホルダー1を装着したときの主軸からの発生熱
による工具ホルダーの帯熱を抑制したい時は、プログラ
ム或いはマニュアル操作の時、ON信号を設定すること
で可能となる。
【0045】また、テーパ孔の内壁面に付着したゴミな
どの異物を排除したいとき、プログラム或いはマニュア
ル操作の時にON信号を設定することで可能となる。
【0046】更に何も使用しない時は、OFF信号を設
定しておく。通常状態にあっては、OFFのままであ
る。
【0047】また、上記電磁弁33を経由した気体また
は液体は、流量制御弁35を経由するので、流量制御弁
35を調整することにより、奪熱、冷却の程度、また
は、清掃機能の程度を調整することが可能となる。
【0048】以上の説明から明らかなように、本実施形
態に係る工具ホルダー取り付け機構20は、供給源31
から供給される気体または液体を用いて、工具ホルダー
1への熱の伝わりを抑制したり、テーパ孔内壁面の清掃
を行うことができる。
【0049】以上説明したように、上記の実施形態によ
れば、主軸の発生熱が工具ホルダーに伝達され熱膨張す
ることによる軸方向(Z軸方向)の変位を抑制し、被加
工物の軸方向(Z軸方向)の段差の形成がなくなり、軸
方向(Z軸方向)精度も向上するという効果がある。
【0050】また、テーパ孔の内壁面に付着したゴミな
どの異物を排除することができる清掃機能により、工具
ホルダー装着時の取付け精度の向上が図れ、工具バラン
スも良くなり、ひいては高精度な加工ができるという効
果がある。
【0051】更に、必要な時に上記機能を制御すること
で、上述の効果が出せるようになるという効果を有して
いる。
【0052】しかも、主軸の高速回転による工具ホルダ
ーのテーパ孔の内壁面への食い付きを防止できるという
効果もある。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
工具ホルダーに主軸の熱が伝わることを効果的に抑制す
ることができる。
【0054】また、主軸の工具ホルダー取り付け面を容
易に清掃することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係わる工具ホルダー取り
付け機構の構成を示す断面図である。
【図2】工作機械の主軸のテーパ孔を前方から見た図で
ある。
【符号の説明】
1 工具ホルダー 3 プルスタットボルト 10 主軸装置 11 ハウジング 13 主軸 15 ドローバー 17a,b,c,d 回転軸受(ベアリング) 20 工具ホルダー取り付け機構 21 内孔壁面 23 流管路 25 溝 31 供給源 33 電磁弁 35 流量制御弁

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械の主軸に工具ホルダーを取り付
    けるための工具ホルダーの取り付け機構であって、 前記主軸に形成され、前記工具ホルダーのテーパシャン
    クと嵌合するテーパ孔と、 前記工具ホルダーのテーパシャンクを前記テーパ孔に引
    き込んで保持するための引き込み手段と、 前記テーパ孔の内壁面に沿って形成された複数の溝と、 該複数の溝に流体を供給するための流体通路と、 該流体通路に前記流体を供給するための供給源とを具備
    することを特徴とする工具ホルダー取り付け機構。
  2. 【請求項2】 前記流体は冷却媒体であることを特徴と
    する請求項1に記載の工具ホルダー取り付け機構。
  3. 【請求項3】 前記複数の溝に供給される流体は、前記
    テーパ孔の内壁面を清掃するための流体であることを特
    徴とする請求項1に記載の工具ホルダー取り付け機構。
  4. 【請求項4】 前記供給源と前記流体通路の間に前記流
    体の流通を開閉するための電磁弁を更に具備することを
    特徴とする請求項1に記載の工具ホルダー取り付け機
    構。
  5. 【請求項5】 前記電磁弁と前記流体通路の間に前記流
    体の流量を制御するための流量制御弁を更に具備するこ
    とを特徴とする請求項4に記載の工具ホルダー取り付け
    機構。
  6. 【請求項6】 工作機械の主軸に工具ホルダーを取り付
    けるための工具ホルダー取り付け方法であって、 前記主軸のテーパ孔に前記工具ホルダーのテーパシャン
    クを嵌合させて、前記工具ホルダーを前記主軸に固定す
    る固定工程と、 前記テーパ孔の内壁面に形成された複数の溝に冷却媒体
    を供給する供給工程とを具備することを特徴とする工具
    ホルダー取り付け方法。
  7. 【請求項7】 前記複数の溝の上流側に設けられた電磁
    弁により、前記複数の溝に冷却媒体を供給する状態と供
    給しない状態とを切り換えることを特徴とする請求項6
    に記載の工具ホルダー取り付け方法。
  8. 【請求項8】 前記電磁弁と前記複数の溝の間に設けら
    れた流量制御弁により、前記複数の溝に供給する冷却媒
    体の流量を調節することを特徴とする請求項7に記載の
    工具ホルダー取り付け方法。
  9. 【請求項9】 工作機械の主軸に工具ホルダーを取り付
    けるための工具ホルダー取り付け方法であって、 前記主軸のテーパ孔の内壁面に形成された複数の溝に流
    体を供給して、前記テーパ孔の内壁面を清掃する清掃工
    程と、 前記テーパ孔に前記工具ホルダーのテーパシャンクを嵌
    合させて、前記工具ホルダーを前記主軸に固定する固定
    工程とを具備することを特徴とする工具ホルダー取り付
    け方法。
  10. 【請求項10】 前記複数の溝の上流側に設けられた電
    磁弁により、前記複数の溝に前記流体を供給する状態と
    供給しない状態とを切り換えることを特徴とする請求項
    9に記載の工具ホルダー取り付け方法。
  11. 【請求項11】 前記電磁弁と前記複数の溝の間に設け
    られた流量制御弁により、前記複数の溝に供給する流体
    の流量を調節することを特徴とする請求項10に記載の
    工具ホルダー取り付け方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11097392B2 (en) * 2018-07-31 2021-08-24 Fanuc Corporation Spindle device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11097392B2 (en) * 2018-07-31 2021-08-24 Fanuc Corporation Spindle device

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