JP2004209617A - Tool holder - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボーリング加工等の切削工具を工作機械のスピンドルに着脱可能に装着するための工具ホルダに関し、さらに詳しくは、ホルダ本体のシャンク部がテーパコーンを介して工作機械のスピンドルに装着されるようにした工具ホルダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ボーリング加工やエンドミル加工等の切削工具を工作機械のスピンドルに着脱可能に装着するための工具ホルダは、ストレートシャンク部、フランジ部及びアーバを互いの軸線を一致させて後方から前方に向け有するホルダ本体と、上記ストレートシャンク部に該ストレートシャンク部の軸方向に移動可能に嵌合されたテーパコーンと、上記ストレートシャンク部の後端に螺着された、テーパコーンの抜け止め兼用のプルスタッドとを備え、上記テーパコーンは前端から後端に行くにしたがい小径となるテーパ外周面を有し、このテーパコーンの前端面と上記フランジ部との間には、テーパコーンをプルスタッドに圧接させる方向に付勢してテーパコーンにプリロードを付与する弾性部材が介在されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このように構成された工具ホルダにおいて、テーパコーンごとホルダ本体のシャンク部を工作機械スピンドルのテーパ穴内に差し込んだ後、工作機械スピンドル内に設けた引き込み機構によりプルスタッドを介してホルダ本体のシャンク部をテーパコーンごと後方へ引き込むことにより、テーパコーンの外周面をテーパ穴の内周面に密着させるとともに、テーパコーンの縮径作用によりホルダ本体のシャンク部を強力に掴持して、大きな拘束力で工具ホルダを工作機械スピンドルに保持できるようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特許第3083291号
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の工具ホルダでは、ホルダ本体のシャンク部に嵌合されるテーパコーンの内径と外径は同心円であるため、ホルダ本体のシャンク部をテーパコーンごと工作機械スピンドルのテーパ穴に挿着した時、ホルダ本体の軸心と工作機械スピンドルの軸心とは常に一致し、偏心することがない。このため、ドリル加工やタッピング加工などを行う切削工具のように、その軸心を工作機械スピンドルの軸心に一致して、これらの切削工具を工作機械スピンドルに装着する工具ホルダの場合は問題がないが、ボーリングバーやボーリングバイトなどのように穴加工用の切削工具を保持する工具ホルダの場合、切削工具の刃先はホルダ本体の回転軸心及び工作機械スピンドルの軸心のいずれからも半径方向にずれている。このため、加工穴径に対応した刃先を有する切削工具及びそのホルダ本体を加工穴径ごとに用意する必要があり、工具の設備コストが上昇するという問題がある。
また、刃先径調整機構を有する工具ホルダは、一般的に、先端部に径調整機構があるため、刃先の剛性が弱いという問題がある。
【0006】
本発明の目的は、工作機械スピンドルの回転軸心に対するホルダ本体の軸心を半径方向に調整可能にすることで、刃先部の剛性を低下させることなく、同一の切削工具を径の異なる穴加工に共用可能にするとともに工具の設備コストを低減できるようにした工具ホルダを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の発明は、軸心から半径方向に離れた箇所に切刃を有する切削工具を工作機械のスピンドルに着脱可能に装着するとともに前記スピンドルの円周方向に対する前記切刃の位置が固定されるように保持する工具ホルダであって、シャンク部と、このシャンク部の一端に互いの軸線を一致して設けたフランジ部と、前記フランジ部の反シャンク部に互いの軸線を一致して設けられ前記切削工具が保持されるアーバとを有するホルダ本体と、前記スピンドルに該スピンドルの前端から後方に行くにしたがい小径となるように形成したテーパ穴の内周面と等しいテーパ外周面を有するとともに前記シャンク部に該シャンク部の軸方向及び円周方向に移動可能に嵌合された、径方向に弾性変形可能なテーパコーンと、前記シャンク部の後端に設けられたプルスタッドと、前記テーパコーンの前端面と前記フランジ部との間に介在され、前記テーパコーンを前記プルスタッド側へ付勢する弾性部材とを備え、前記シャンク部の外周に嵌合する前記テーパコーンの内周穴は前記テーパコーンのテーパ外周面の軸線に対し所定量偏心して形成され、前記テーパコーンを前記シャンク部の周方向に回転して前記テーパコーンの内周穴の偏心方向を前記シャンク部の円周方向に移動することにより前記切削工具の切刃を前記スピンドルの半径方向に微調整できるように構成したことを特徴とする。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1記載の工具ホルダにおいて、前記プルスタッドは、前記シャンク部の後端に該シャンク部の軸線を中心にして回転可能に支持され、前記テーパコーンの後端面と該後端面に相対向するように前記プルスタッドに設けた鍔部との間に設けられ、前記テーパコーンと前記プルスタッドとを互いに結合する結合部材を備え、前記テーパコーンは前記プルスタッドを介して前記シャンク部の周方向に回転されるように構成したことを特徴とする。
【0009】
請求項3の発明は、請求項1に記載の工具ホルダにおいて、前記テーパコーンに該テーパコーンの軸線に対して傾斜する方向のすり割りを形成し、このすり割り内に弗素系のゴムなどの弾性体を充填したことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1に記載の工具ホルダにおいて、前記ホルダ本体の軸心及び前記プルスタッドの軸心には、クーラントその他の切削流体を前記切削工具の切刃に供給するための通路がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【0010】
請求項5の発明は、請求項1記載の工具ホルダにおいて、前記シャンク部は、該シャンク部の外周面に潤滑剤充填溝を有することを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1に記載の工具ホルダにおいて、前記ホルダ本体のフランジ部に隣接する前記テーパコーンの外周面には、該テーパコーンのシャンク部円周方向への回転角度を示す目盛がテーパコーンの円周方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【0011】
請求項7の発明は、請求項1記載の工具ホルダにおいて、前記テーパコーンの内周穴が偏心により生じるテーパコーンの薄肉側端面又は内面箇所にはホルダ本体の偏心部分との質量バランスを取るための複数のバランス孔や溝等が形成されていることを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項2記載の工具ホルダにおいて、前記プルスタッドは、工具マガジンに装着されたNCナットランナーにより回転駆動されるように構成されていることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施の形態における工具ホルダの縦断側面図、図2は図1の2−2線方向から見た工具ホルダの平面図、図3は図1の3−3線方向から見た工具ホルダの側面図、図4は図3の4−4線に沿う横断平面図、図5は図4の矢印5方向から見たテーパコーンの側面図、図6は図5の矢印6方向から見たテーパコーンの底面図、図7は本実施の形態における工具ホルダの結合部材の平面図、図8は本実施の形態における工具ホルダの結合部材の側面図である。
【0013】
図1に示す工具ホルダ10は、軸心L1から半径方向に離れた箇所にボーリングなどの切刃11Aを有する切削工具11を工作機械のスピンドル9に着脱可能に装着するためのもので、ホルダ本体12、テーパコーン13及びプルスタッド14、取付ボルト17、弾性部材18、結合部材20などを備えている。
【0014】
前記ホルダ本体12は、ストレートのシャンク部121と、このシャンク部121の一端に互いの軸線L1を一致して設けたフランジ部122と、このフランジ部122の反シャンク部121に互いの軸線L1を一致して設けられ、切削工具11を保持するアーバ123とを有する構成になっている。また、シャンク部121の外周面には、図3に示すように、周方向に連続する山形状の潤滑剤充填溝121aが形成され、この充填溝121aにグリースなどの潤滑剤を充填しておくことにより、シャンク部121とこれに嵌合されるテーパコーン13との相対移動が長期にわたりスムーズにできるようにしてある。
【0015】
また、フランジ部122の外周面には、自動工具交換装置のアーム(図示省略)が係脱可能に係合する台形溝122aが形成され、フランジ部122のテーパコーン13と相対向する後端面には環状凹部122bが形成され、この環状凹部122b内には、テーパコーン13にプリロードを付与する後述の弾性部材18が収容されている。なお、122cはキ−溝である。
また、前記ホルダ本体12の軸心部には、シャンク部121の後端面からアーバ123の結合穴151に連通するクーラント等の流体供給通路を兼ねた穴124が形成され、さらに、シャンク部121の軸心の後端部分には、プルスタッド14を回転可能に支持する嵌合穴125が穴124と同軸に形成されている。
【0016】
前記切削工具11は、図1に示すように、円柱状のヘッド本体111と、このヘッド本体111の先端部にヘッド本体111の直径方向に延在して設けた工具ユニット112とを備え、この工具ユニット112はヘッド本体111の軸線より外周側に位置して設けたボーリングなどの切刃11Aを有している。また、ヘッド本体111は結合手段15によりアーバ123の先端に分離可能に結合されている。
また、前記切削工具11の結合軸部152を含むヘッド本体111の軸心部には前記流体供給通路124と連通して切刃11Aにクーラント等の切削流体の供給する通路113が形成されている。
【0017】
前記結合手段15は、図1に示すように、アーバ123の先端面に軸線を一致して同心に形成された所望深さの結合穴151と、ヘッド本体111の後端面に軸線を一致して同心に形成され、前記結合穴151に嵌合される結合軸部152と、この結合軸部152を複数の箇所でアーバ123に固定する複数のクランプねじ153とを備えている。
前記各クランプねじ153は、アーバ123の円周方向の3箇所にその外周面から結合穴151内に達するように形成したねじ孔154のそれぞれに螺合され、この各クランプねじ153を締め付けることで結合軸部152をアーバ123に一体に結合するように構成されている。
【0018】
また、各クランプねじ153は、その螺入先端に先細のテーパ部153aを有し、結合軸部152の外周面には、クランプねじ153のテーパ部153aが係合するクランプ用テーパ穴152aが形成されている。
したがって、アーバ123の各ねじ孔154に螺合した各クランプねじ153のテーパ部153aを予め決められた結合軸部152のクランプ用テーパ穴152aにそれぞれ係合することにより、アーバ123とヘッド本体111との円周方向の位置関係が常に一定に保たれるようにする。すなわち、切削工具11をホルダ本体12に取り付けた時の切刃11Aの位置がホルダ本体12の円周方向に対して常に一定の関係が保たれるようになっている。
【0019】
前記テーパコーン13は、図1〜図5に示すように、シャンク部121に該シャンク部121の軸方向及び円周方向に移動可能に嵌合され、そして、スピンドル9の前端から後方に行くにしたがい小径となるように形成したテーパ穴9Aの内周面と等しい、例えば1/10テーパのテーパ外周面131を有している。
また、前記テーパコーン13には、図4及び図5に示すように、テーパコーン13の軸線に対し緩い傾斜でテーパコーン13の全長にわたって延在するすり割り132が形成され、このすり割り132によりテーパコーン13が径方向に弾性変形できるように構成されている。そして、すり割り132内には弗素系ゴムなどの弾性体133が充填されている。この弾性体133はすり割り132内に塵埃などが浸入されるのを防止する役目をしている。
また、前記テーパコーン13は、図4及び図6に示すように、前記シャンク部121にその軸方向及び円周方向に移動可能に嵌合される内周穴134を有し、この内周穴134は、テーパコーン13のテーパ外周面131の中心軸線L1に対し所定量偏心して形成されている。13aは内周穴134に中心軸線である。さらに、前記テーパコーン13は、図4及び図6に示すように、テーパコーン13の内周穴134が偏心により生じるテーパコーン13のフランジ部122である薄肉側端面箇所13bには,ホルダ本体の偏心部分との質量バランスを取るための複数のバランス孔137がテーパコーン13の円周方向に所定の間隔をおいて形成されている。
【0020】
また、ホルダ本体12のフランジ部122に隣接するテーパコーン13の外周面には、図3に示すように、テーパコーン13のシャンク部121に対する円周方向への回転角度の大きさを表す目盛135がテーパコーン13の円周方向に沿って形成されている。この目盛135は、テーパコーン13をシャンク部121の円周方向に回転して、テーパコーンの内周穴134の偏心方向をシャンク部121の円周方向に移動した時、テーパコーン13の偏心内周穴134による切削工具11の切刃11Aのスピンドル半径方向への移動量の目安を表示するものである。また、この目盛135に対応して、フランジ部122のキ−溝122c内に偏心の最小位置を示す基準線135aが形成されている。
【0021】
前記弾性部材18は、図1に示すように、鋼板などの弾性金属板からなる複数の環状の皿ばね181と、環状の金属板などからなる薄板182とを重ね合わせて構成され、この弾性部材18は、その少なくとも一部を前記環状凹部122bに収容した状態で、この環状凹部122bの底とテーパコーン13の前端面との間に介在される。
【0022】
前記プルスタッド14は、ホルダ本体12のシャンク部121をスピンドル9のテーパ穴9Aに引き込んでホルダ本体12をスピンドル9に装着するとともに前記テーパコーン13をシャンク部121の円周方向に回転させるためのものであり、前記ホルダ本体12の嵌合穴125にOリング等のシール材16を介して回転可能に嵌合される中空の第1軸部141と、この第1軸部141の後端に軸線を一致して一体に設けられ、シャンク部121の後端面に当接される鍔部142と、この鍔部142の反軸部141側に軸線を一致して一体に設けられた中空の第2軸部143と、この第2軸部143の後端に設けた鍔状の係合部144と、鍔部142に形成した治具係合孔145を備え、また、前記第1軸部141の内周面には、プルスタッド14をホルダ本体12に保持するための取付ボルト17が螺合される雌ねじ146が形成されている。取付ボルト17の軸心部には、これを軸方向に貫通するクーラント等の流体通路171が形成されている。
【0023】
前記プルスタッド14をホルダ本体12のシャンク部121に取り付ける場合は、図1に示すように、プルスタッド14の第1軸部141を嵌合穴125にシール材16を介してシャンク部121の後端から挿入する。そして、ホルダ本体12の穴124内にアーバ123側から差し込んだ取付ボルト17を、スペーサ19を介してプルスタッド14の雌ねじ146に螺合し締め付ける。これにより、プルスタッド14はホルダ本体12に回転可能に保持される。
また、プルスタッド14が取付ボルト17によりホルダ本体12のシャンク部121に取り付けられた状態では、プルスタッド14の鍔部142が結合部材20を介してテーパコーン13を弾性部材18に押し付け、この弾性部材18を圧縮することにより、テーパコーン13にプリロードを付与できるようになっている。
【0024】
前記結合部材20は、テーパコーン13の後端面とこれに相対向するプルスタッド14の鍔部142との間に配設されて、テーパコーン13とプルスタッド14とを互いに結合するものであり、この結合部材20は図6及び図7に示すようにリング状を呈し、このリング状結合部材20の180度離れた箇所の両面には一対ずつの凸部201及び202がそれぞれ設けられている。
また、結合部材20と対向するテーパコーン13の後端面には、図3に示すように、前記一方の凸部202と係合する一対の凹部136が形成されている。さらに、結合部材20と対向するプルスタッド14の鍔部142には、図3に示すように、前記他方の凸部201と係合する一対の凹部147が形成されている。
【0025】
このように構成された工具ホルダ10を使用する場合は、自動工具交換装置のアームを、ホルダ本体12のフランジ部122に設けた台形溝122aに係合してフランジ部122を把持し、ホルダ本体12のシャンク部121を工作機械スピンドル9のテーパ穴9A内に挿入する。この状態で、スピンドル9内に設けた引き込み部材8の前端部にプルスタッド14の係合部144を係合させ、プルスタッド14をスピンドル9の後側に引き込むことで、ホルダ本体12のテーパコーン13の外周面をスピンドル9のテーパ穴9A内周面に密着させる。そして、プルスタッド14をスピンドル9の後側に更に引き込むと、ホルダ本体12のシャンク部121とシャンク部121に嵌めたテーパコーン13も後側に引き込まれるので、このテーパコーン13がシャンク部121とスピンドル9のテーパ穴9Aとの間にくさびとして作用し、このくさび効果で工具ホルダ10をスピンドル9に強固に装着される。
なお、自動工具交換装置は、アームを適時にフランジ部122の台形溝122aから外して、動作前の位置に復帰させる。
【0026】
次に、切削工具11の切刃11Aをスピンドル9の半径方向に微調整する場合について説明する。
この微調整は、切削工具11を保持した工具ホルダ10を用いて工作機械にワークを切削加工する時の一連の加工過程で行われる。以下、ワークをボーリング加工する場合を例にとって説明する。
【0027】
まず、切削工具11を保持した工具ホルダ10を工作機械のスピンドル9に装着した状態で、ワークを規定寸法径より小さい径にボーリング加工する。すなわち、荒ボーリング加工する。しかる後、この切削工具11を含む工具ホルダ10を図示省略の自動工具交換装置により工作機械のスピンドル9から取り外し、これに代えて、図示省略の寸法測定工具をスピンドル9に装着する。そして、この寸法測定工具により、加工されたワークの穴径を自動的に測定する。
一方、寸法測定工具と交換された、上記切削工具11を含む工具ホルダ10は図示省略したツールマガジンの所定箇所に戻される。また、上記切削工具11を含む工具ホルダ10が保持される図示省略のツールマガジンの箇所には、図10に示すように、工具ホルダ10のプルスタッド14を介してテーパコーン13を回転操作することにより、切削工具11の切刃11Aをスピンドル9の半径方向に微調整するNCナットランナー40が組み込まれている。
【0028】
前記NCナットランナー40は、図10に示すように、支持部材401に固定したサーボモータ402と、支持部材401に固定され、サーボモータ402の回転を減速する減速機403と、この減速機403の出力軸に設けられ、前記プルスタッド14の鍔部142に形成した治具係合孔145に係合される回転治具404とを備える構成になっている。
【0029】
寸法測定工具で測定された測定データは図示省略の工作機械NC制御部に取り込まれ、このNC制御部において、ワークの穴径が規定寸法から何μm不足しているかを計算する。この計算データに基づいて上記NCナットランナー40のサーボモータ402をNC制御部で駆動制御することによりプルスタッド14を必要分回転操作して、テーパコーン13の内周穴134の偏心方向をシャンク部121の円周方向に移動することにより切削工具11の切刃11Aをスピンドル9の半径方向、すなわち規定寸法に不足する分の寸法が確保されるように径が拡大される方向に微調整する。
この場合、テーパコーン13をシャンク部121の円周方向に回転すると、その回転角度の大きさに応じて、テーパコーン13の内周穴134の偏心方向が変化するため、図9に示すように、テーパコーン13の回転中心13aがシャンク部121の中心、すなわちホルダ本体12の軸線L1と一致するスピンドル9の軸心に対し微移動される。
【0030】
例えば、図9に示すように、テーパコーン13を切刃11Aの最小径位置(開始位置)から90度回して位置Aに移動した場合、この90度の位置Aにおける切刃11Aの径は最小径位置よりも増大する。さらに、テーパコーン13を90度回した180度の位置Bでは、切刃11Aの径は最大となる。
すなわち、ホルダ本体12が相対的にテーパコーン13の回転中心13Aを中心に回転したことなり、これにより、切削工具11の切刃11Aをスピンドル9の半径方向に微調整することができる。
【0031】
切削径の微調整された後の工具ホルダ10は、図示省略の自動工具交換装置により寸法測定工具と交換され、この工具ホルダ10に保持された切削工具11により、荒加工されたワークの穴は、更に規定寸法まで仕上げ加工される。
【0032】
このような本実施の形態による工具ホルダによれば、テーパコーン13の内周穴134をテーパコーン13のテーパ外周面131の中心軸線L1に対して所定量偏心して形成し、このテーパコーン13をプルスタッド14によりシャンク部121の円周方向に回転操作し、その回転角度の大きさに応じて、テーパコーン13の内周穴134の偏心方向を変化することにより、テーパコーン13の回転中心13aがシャンク部121の中心、すなわちホルダ本体12の軸線L1と一致するスピンドル9の軸心に対して微移動させるように構成したので、切削工具11の切刃11Aをスピンドル9の半径方向に微調整できるとともに、刃先部の剛性を低下させることなく、同一の切削工具を径の異なる穴加工に共用することができ、かつ工具の設備コストを低減することができる。
【0033】
また、この実施の形態によれば、ホルダ本体12、プルスタッド14、取付ボルト17及び切削工具11のヘッド本体111にそれぞれ互いに連通する流体通路を形成して、切削液を切削工具11の切刃11Aに供給できるようになっているので、切削時の切刃及びワークを冷却することもできる。
また、この実施の形態によれば、テーパコーン13の外周面にテーパコーン13のシャンク部121に対する円周方向への回転角度の大きさを表す目盛135を形成したので、この目盛135により、テーパコーン13をシャンク部121の円周方向に回転して、テーパコーンの内周穴134の偏心方向をシャンク部121の円周方向に移動した時の切削工具11の切刃11Aのスピンドル半径方向への移動量の目安を表示することができる。
【0034】
また、この実施の形態によれば、テーパコーン13の内周穴134が偏心により生じるテーパコーン13のフランジ部122である薄肉側端面箇所13bには,ホルダ本体の偏心部分との質量バランスを取るための複数のバランス孔137がテーパコーン13の円周方向に所定の間隔をおいて形成されているので、テーパコーン13自体の周方向の質量バランスを取ることができ、高速加工時にビビリや振動の発生を未然に防止できる。
また、この実施の形態の工具ホルダによれば、工具マガジンにNCナットランナー40を組み込んでおくことにより、工具ホルダ10の工具マガジンへの挿着時にNCナットランナー40でテーパコーン13を回転操作して、切削工具11の切刃11Aをスピンドル9の半径方向に自動的に微調整することができる。
【0035】
なお、上記実施の形態では、切削工具11の切刃11Aの半径方向に微調整を工作機械によるワークの切削加工過程においてNCナットランナー40で自動的に行う場合につき説明したが、本発明はこれに限らず、工具ホルダ10のプルスタッド14を図示省略の治具を用いて手動などで操作することにより行うようにしてもよい。
また、工具ホルダ10に保持される切削工具11は、上記実施の形態に示す構成のものに限らず、ホルダ本体12のアーバ123に切削工具11を直接設けた構造の工具ホルダにも本発明を適用することができる。
また、テーパコーン13の薄肉側内面箇所にホルダ本体の偏心部分との質量バランスを取るための複数の溝等をテーパコーン13の円周方向に所定の間隔をおいて形成しても良いことは勿論である。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の工具ホルダによれば、テーパコーンの内周穴をテーパコーンのテーパ外周面の中心軸線に対して所定量偏心して形成し、このテーパコーンをプルスタッドによりシャンク部の円周方向に回転操作し、その回転角度の大きさに応じて、テーパコーンの内周穴の偏心方向を変化することにより、ホルダ本体の軸線と一致するスピンドルの軸心に対して微移動させるように構成したので、切削工具の切刃をスピンドルの半径方向に微調整できるとともに、刃先部の剛性を低下させることなく、同一の切削工具を径の異なる穴加工に共用することができ、かつ工具の設備コストを低減することができる。
【0037】
また、本発明によれば、ホルダ本体、プルスタッド等にそれぞれ互いに連通する流体通路を形成して、切削液を切削工具の切刃に供給できるように構成することにより、切削時の切刃及びワークを冷却することもできる。
また、本発明によれば、テーパコーンの外周面にテーパコーンのシャンク部に対する円周方向への回転角度の大きさを表す目盛を形成することにより、テーパコーンをシャンク部の円周方向に回転して、テーパコーンの内周穴の偏心方向をシャンク部の円周方向に移動した時の切削工具の切刃のスピンドル半径方向への移動量の目安を表示することができる。
【0038】
また、本発明によれば、テーパコーンの内周穴が偏心により生じるテーパコーンの薄肉側端面箇所には,ホルダ本体の偏心部分との質量バランスを取るための複数のバランス孔を形成したので、テーパコーンを回転操作して、切削工具の切刃をスピンドルの半径方向に自動的に微調整したときの質量バランスを取ることができ、高速加工時にビビリや振動の発生を未然に防止できる。
また、本発明によれば、工具マガジンにNCナットランナーを組み込んでおくことにより、工具ホルダの工具マガジンへの挿着時にNCナットランナーでテーパコーンを回転操作して、切削工具の切刃をスピンドルの半径方向に自動的に微調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における工具ホルダの縦断側面図。
【図2】図1の2−2線方向から見た工具ホルダの平面図。
【図3】図1の3−3線方向から見た工具ホルダの側面図。
【図4】図3の4−4線に沿う横断平面図。
【図5】図4の矢印5方向から見たテーパコーンの側面図。
【図6】図5の矢印6方向から見たテーパコーンの底面図。
【図7】本実施の形態における工具ホルダの結合部材の平面図。
【図8】本実施の形態における工具ホルダの結合部材の側面図。
【図9】本実施の形態のテーパコーンによる径の微調整状態を示す説明図。
【図10】本発明の工具ホルダにおけるプルスタッドの回転操作用NCナットランナーの説明図。
【符号の説明】
9 スピンドル
10 工具ホルダ
11 切削工具
11A 切刃
12 ホルダ本体
121 シャンク部
122 フランジ部
123 アーバ
13 テーパコーン
131 テーパ外周面
132 すり割り
133 弾性体
134 内周穴
135 目盛
14 プルスタッド
141 第1軸部
142 鍔部
143 第2軸部
144 係合部
146 雌ねじ
17 取付ボルト
18 弾性部材
20 結合部材
40 NCナットランナー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tool holder for removably attaching a cutting tool such as boring to a spindle of a machine tool, and more particularly, a shank portion of a holder body is attached to a spindle of the machine tool via a taper cone. The present invention relates to a tool holder described above.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a tool holder for removably mounting a cutting tool such as boring or end milling on a spindle of a machine tool has a straight shank portion, a flange portion, and an arbor directed from the rear to the front with their axes aligned. A holder body, a tapered cone fitted to the straight shank portion so as to be movable in the axial direction of the straight shank portion, and a pull stud screwed to the rear end of the straight shank portion and also serving as a taper cone retaining member. The tapered cone has a tapered outer peripheral surface having a smaller diameter as going from the front end to the rear end, and between the front end surface of the tapered cone and the flange portion, is urged in a direction to press the tapered cone against the pull stud. An elastic member for applying a preload to the taper cone is interposed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
In the tool holder configured as described above, after inserting the shank portion of the holder body together with the taper cone into the tapered hole of the machine tool spindle, the shank portion of the holder body is pulled through the pull stud by the pulling mechanism provided in the machine tool spindle. By pulling the entire taper cone backwards, the outer peripheral surface of the taper cone is brought into close contact with the inner peripheral surface of the tapered hole, and the taper cone's diameter-reducing action holds the shank of the holder body strongly, allowing the tool holder to hold the tool holder with a large restraining force. It can be held on the machine tool spindle.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3083291
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional tool holder, since the inner diameter and the outer diameter of the taper cone fitted to the shank portion of the holder body are concentric, the shank portion of the holder body together with the taper cone is inserted into the taper hole of the machine tool spindle. When worn, the axis of the holder body always coincides with the axis of the machine tool spindle, and there is no eccentricity. For this reason, there is a problem in the case of a tool holder that mounts these cutting tools on the machine tool spindle, such as a cutting tool that performs drilling or tapping, with its axis aligned with the axis of the machine tool spindle. However, in the case of a tool holder that holds a cutting tool for drilling, such as a boring bar or boring bar, the cutting tool edge is radial from both the axis of rotation of the holder body and the axis of the machine tool spindle. It is shifted. For this reason, it is necessary to prepare a cutting tool having a cutting edge corresponding to a processing hole diameter and a holder body thereof for each processing hole diameter, and there is a problem that equipment cost of the tool increases.
In addition, a tool holder having a cutting edge diameter adjusting mechanism generally has a problem that the rigidity of the cutting edge is weak because the tool has a diameter adjusting mechanism at a distal end portion.
[0006]
An object of the present invention is to make it possible to radially adjust an axis of a holder main body with respect to a rotation axis of a machine tool spindle, thereby reducing the rigidity of a cutting edge portion and cutting a same cutting tool into holes having different diameters. It is another object of the present invention to provide a tool holder which can be used in common and can reduce the equipment cost of the tool.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that a cutting tool having a cutting edge at a position radially away from an axis is detachably mounted on a spindle of a machine tool, and the cutting tool with respect to a circumferential direction of the spindle. A tool holder for holding a position of a cutting edge so as to be fixed, comprising: a shank portion; a flange portion provided at one end of the shank so that their axes are aligned with each other; A holder main body having an arbor provided with the axes of which are aligned and holding the cutting tool, and an inner peripheral surface of a tapered hole formed on the spindle so as to have a smaller diameter as going from the front end of the spindle to the rear. A tapered cone having the same tapered outer peripheral surface and fitted to the shank portion so as to be movable in the axial direction and the circumferential direction of the shank portion, and being elastically deformable in the radial direction; A pull stud provided at a rear end of the shank portion; and an elastic member interposed between a front end surface of the taper cone and the flange portion to bias the taper cone toward the pull stud. The inner peripheral hole of the taper cone fitted to the outer periphery of the taper cone is formed to be eccentric with respect to the axis of the taper outer peripheral surface of the taper cone by a predetermined amount, and the taper cone is rotated in the circumferential direction of the shank portion to form an inner peripheral hole of the taper cone. The cutting edge of the cutting tool can be finely adjusted in the radial direction of the spindle by moving the eccentric direction in the circumferential direction of the shank portion.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the tool holder according to the first aspect, the pull stud is supported at a rear end of the shank portion so as to be rotatable around an axis of the shank portion. A coupling member provided between the flange portion provided on the pull stud so as to face the rear end surface and coupling the tapered cone and the pull stud to each other, wherein the taper cone is connected to the shank via the pull stud. It is characterized in that it is configured to be rotated in the circumferential direction of the part.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the tool holder according to the first aspect, a slit is formed in the taper cone in a direction inclined with respect to the axis of the taper cone, and an elastic body such as a fluorine-based rubber is formed in the slit. Is filled.
According to a fourth aspect of the present invention, in the tool holder according to the first aspect, a coolant or other cutting fluid is supplied to an axis of the holder body and an axis of the pull stud to a cutting edge of the cutting tool. A passage is formed respectively.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the tool holder according to the first aspect, the shank portion has a lubricant filling groove on an outer peripheral surface of the shank portion.
According to a sixth aspect of the present invention, in the tool holder according to the first aspect, a scale indicating a rotation angle of the taper cone in a circumferential direction of the shank portion is provided on an outer peripheral surface of the taper cone adjacent to the flange portion of the holder body. It is characterized by being formed along the circumferential direction of the taper cone.
[0011]
According to a seventh aspect of the present invention, in the tool holder according to the first aspect, a plurality of inner peripheral holes of the taper cone are provided on the thinner side end surface or inner surface portion of the taper cone formed by eccentricity with an eccentric portion of the holder main body. Characterized in that balance holes, grooves and the like are formed.
According to an eighth aspect of the present invention, in the tool holder according to the second aspect, the pull stud is configured to be rotationally driven by an NC nut runner mounted on a tool magazine.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional side view of a tool holder according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the tool holder viewed from a direction 2-2 in FIG. 1, and FIG. 3 is a view from a direction 3-3 in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional plan view taken along line 4-4 of FIG. 3, FIG. 5 is a side view of the tapered cone viewed from the direction of
[0013]
A
[0014]
The holder
[0015]
A
A
[0016]
As shown in FIG. 1, the cutting
A
[0017]
As shown in FIG. 1, the coupling means 15 has a
The clamp screws 153 are screwed into screw holes 154 formed at three locations in the circumferential direction of the
[0018]
Further, each of the clamp screws 153 has a tapered tapered
Therefore, the
[0019]
As shown in FIGS. 1 to 5, the
As shown in FIGS. 4 and 5, the
As shown in FIGS. 4 and 6, the tapered
[0020]
On the outer peripheral surface of the tapered
[0021]
As shown in FIG. 1, the
[0022]
The
[0023]
When the
When the
[0024]
The
As shown in FIG. 3, a pair of
[0025]
When using the
In addition, the automatic tool changer appropriately removes the arm from the
[0026]
Next, a case where the
This fine adjustment is performed in a series of machining steps when cutting a workpiece on a machine tool using the
[0027]
First, in a state where the
On the other hand, the
[0028]
As shown in FIG. 10, the
[0029]
The measurement data measured by the dimension measuring tool is taken into a machine tool NC control unit (not shown), and the NC control unit calculates how many μm the hole diameter of the work is short from the specified dimension. Based on the calculation data, the
In this case, when the tapered
[0030]
For example, as shown in FIG. 9, when the
That is, the holder
[0031]
The
[0032]
According to such a tool holder according to the present embodiment, the inner
[0033]
Further, according to this embodiment, a fluid passage communicating with each other is formed in the holder
Further, according to this embodiment, since the
[0034]
Further, according to this embodiment, the inner
Further, according to the tool holder of this embodiment, the
[0035]
In the above-described embodiment, a case has been described where the fine adjustment of the
Further, the cutting
Further, a plurality of grooves or the like for balancing the mass with the eccentric portion of the holder body may be formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the tapered
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the tool holder of the present invention, the inner peripheral hole of the tapered cone is formed eccentrically with respect to the center axis of the tapered outer peripheral surface of the tapered cone, and the tapered cone is formed around the circumference of the shank portion by the pull stud. By rotating in the direction of rotation and changing the eccentric direction of the inner peripheral hole of the tapered cone according to the size of the rotation angle, it is finely moved with respect to the axis of the spindle that matches the axis of the holder body As a result, the cutting edge of the cutting tool can be fine-tuned in the radial direction of the spindle, and the same cutting tool can be used for drilling holes with different diameters without reducing the rigidity of the cutting edge. Cost can be reduced.
[0037]
Further, according to the present invention, by forming a fluid passage communicating with each other in the holder main body, the pull stud, and the like so that the cutting fluid can be supplied to the cutting edge of the cutting tool, the cutting edge during cutting and The work can also be cooled.
Further, according to the present invention, by forming a scale on the outer peripheral surface of the taper cone indicating the magnitude of the rotation angle in the circumferential direction with respect to the shank portion of the taper cone, the taper cone is rotated in the circumferential direction of the shank portion, It is possible to display a guide of the amount of movement of the cutting edge of the cutting tool in the spindle radial direction when the eccentric direction of the inner peripheral hole of the taper cone is moved in the circumferential direction of the shank portion.
[0038]
Further, according to the present invention, a plurality of balance holes for balancing the mass with the eccentric portion of the holder main body are formed at the thin-walled end face of the taper cone where the inner peripheral hole of the taper cone is formed by eccentricity. By rotating the cutting tool, the mass of the cutting edge of the cutting tool is automatically finely adjusted in the radial direction of the spindle, so that the mass balance can be obtained, thereby preventing chattering and vibration during high-speed machining.
Further, according to the present invention, by incorporating the NC nut runner into the tool magazine, the taper cone is rotated by the NC nut runner when the tool holder is inserted into the tool magazine, so that the cutting edge of the cutting tool is set on the spindle. Fine adjustment can be made automatically in the radial direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional side view of a tool holder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the tool holder as viewed from the direction of line 2-2 in FIG. 1;
FIG. 3 is a side view of the tool holder as viewed from the direction of line 3-3 in FIG. 1;
FIG. 4 is a cross-sectional plan view taken along the line 4-4 in FIG. 3;
FIG. 5 is a side view of the tapered cone as viewed from the direction of
FIG. 6 is a bottom view of the tapered cone as viewed from the direction of
FIG. 7 is a plan view of a coupling member of the tool holder according to the embodiment.
FIG. 8 is a side view of the coupling member of the tool holder according to the embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which the diameter is finely adjusted by the tapered cone of the embodiment.
FIG. 10 is an explanatory view of an NC nut runner for rotating a pull stud in the tool holder of the present invention.
[Explanation of symbols]
9 spindle
10 Tool holder
11 Cutting tools
11A cutting blade
12 Holder body
121 shank
122 flange
123 Arbor
13 Taper cone
131 Tapered outer surface
132 slit
133 elastic body
134 inner circumference hole
135 scale
14 Pull Stud
141 1st shaft part
142 Tsubame
143 2nd shaft
144 engaging part
146 female screw
17 Mounting bolt
18 Elastic member
20 Joining members
40 NC nutrunner
Claims (8)
シャンク部と、このシャンク部の一端に互いの軸線を一致して設けたフランジ部と、前記フランジ部の反シャンク部に互いの軸線を一致して設けられ前記切削工具が保持されるアーバとを有するホルダ本体と、
前記スピンドルに該スピンドルの前端から後方に行くにしたがい小径となるように形成したテーパ穴の内周面と等しいテーパ外周面を有するとともに前記シャンク部に該シャンク部の軸方向及び円周方向に移動可能に嵌合された、径方向に弾性変形可能なテーパコーンと、
前記シャンク部の後端に設けられたプルスタッドと、
前記テーパコーンの前端面と前記フランジ部との間に介在され、前記テーパコーンを前記プルスタッド側へ付勢する弾性部材とを備え、
前記シャンク部の外周に嵌合する前記テーパコーンの内周穴は前記テーパコーンのテーパ外周面の軸線に対し所定量偏心して形成され、
前記テーパコーンを前記シャンク部の周方向に回転して前記テーパコーンの内周穴の偏心方向を前記シャンク部の円周方向に移動することにより前記切削工具の切刃を前記スピンドルの半径方向に微調整できるように構成したことを特徴とする工具ホルダ。A tool holder for removably mounting a cutting tool having a cutting edge at a position radially away from the axis on a spindle of a machine tool and holding the cutting edge in a circumferential direction of the spindle so as to be fixed. And
A shank portion, a flange portion provided at one end of the shank portion so that the axes thereof are aligned with each other, and an arbor provided with the anti-shank portion of the flange portion aligned with the axes of the other portions and holding the cutting tool. A holder body having
The spindle has a tapered outer peripheral surface equal to the inner peripheral surface of a tapered hole formed to have a smaller diameter as going from the front end to the rear of the spindle, and moves the shank portion in the axial direction and the circumferential direction of the shank portion. A tapered cone that is elastically deformable in the radial direction,
A pull stud provided at the rear end of the shank portion,
An elastic member interposed between the front end surface of the tapered cone and the flange portion, and biasing the tapered cone toward the pull stud,
An inner peripheral hole of the tapered cone fitted to the outer periphery of the shank portion is formed eccentrically by a predetermined amount with respect to an axis of a tapered outer peripheral surface of the tapered cone,
Fine adjustment of the cutting edge of the cutting tool in the radial direction of the spindle by rotating the taper cone in the circumferential direction of the shank portion and moving the eccentric direction of the inner peripheral hole of the taper cone in the circumferential direction of the shank portion. A tool holder characterized in that it can be configured.
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