JP2007307688A - 工作機械用の工具ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】工具ホルダの貫通穴内に配置された流体供給管の内壁面にオイルミストが付着すること防ぎ、オイルミストの流動量を減少させることなく、十分な量のオイルミストを加工具まで到達させることができるとともに、流体供給管に発生する振動やたわみを抑制し、流体供給管やプルスタッド、継手部等の破損を防ぐことができる工作機械用の工具ホルダを提供する。
【解決手段】流体供給管１３を工具ホルダ１００に対して軸受部材１６、１７で支持する。そして、ワーク４０に対して所定の加工を行うとき、潤滑冷却に用いられる流体を加工具１４に向けて供給するための流体供給管１３の回転数を主軸部材１１０の回転数よりも少なくするようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、先端部に切削工具が装着された工作機械用の工具ホルダに関するものである。

近年は、図３に示すような工作機械用の工具ホルダ３００が広く用いられている。工具ホルダ３００の先端部には切削工具１４が装着されており、切削工具１４は固定部材２１で工具ホルダ３００に固定されている。

工具ホルダ３００の内部には、工具ホルダの先端部から後端部に貫通する貫通穴１１が形成されており、当該貫通穴１１内には、潤滑冷却用の流体を切削工具１４に向けて供給する流体供給管１３が配置されている。流体供給管１３は、一端部１３ａがプルスタッド１０と接続されており、また、他端部１３ｂが継手部１９を介して切削工具１４の流体通路１５と接続されている。

切削工具１４に向けて供給される潤滑冷却用の流体としては、高圧空気に粘性を有する微小量の切削油を混入して霧状にしたもの（オイルミスト）が用いられており、このオイルミストはワーク４０に対する加工時に図示しない供給装置により流体供給管１３の一端部１３ａ側から供給され、流体供給管１３を流動して切削工具１４に到達する（例えば、特許文献１参照）。なお、図３に示す軸ＡＡは、ワーク４０に対して加工を行う時に切削工具１４、及び工具ホルダ３００が回転するときの回転軸である。
特開平１０−２７７８７６号公報

しかしながら、特許文献１で開示された発明によれば、ワーク４０に対して加工を行うときには、切削工具１４及び工具ホルダ３００とともに流体供給管１３も回転する。回転する流体供給管１３内をオイルミストが流動すると、オイルミストは流体供給管１３の回転に伴って発生する遠心力の影響を受けて、流動途中で流体供給管１３の内壁面に付着することがある。すると、オイルミストの流動量が減少し、切削工具１４まで十分な量のオイルミストを到達させることができないという問題があった。

また、流体供給管１３の回転に伴って、流体供給管１３に振動やたわみが発生することがある。すると、流体供給管１３の一端部１３ａがプルスタッド１０と接触したり、他端部１３ｂと継手部１９との接続部にゆがみが発生したりして、流体供給管１３やプルスタッド１０、継手部１９等が破損することがあった。

そこで、本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークに対して加工を行うとき（工具ホルダの回転時）において、工具ホルダの貫通穴内に配置された流体供給管の内壁面にオイルミストが付着すること防ぎ、オイルミストの流動量を減少させることなく、十分な量のオイルミストを切削工具まで到達させることができるとともに、流体供給管に発生する振動やたわみを抑制し、流体供給管やプルスタッド、継手部等の破損を防ぐことができる工作機械用の工具ホルダを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る工作機械用の工具ホルダは、ワークに対して所定の加工を行う加工具が装着された工作機械用の工具ホルダであって、工具ホルダの回転軸に沿って貫通穴が形成されており、当該貫通穴内に挿入され、所定の加工を行うときに加工具に潤滑冷却用の流体を供給する流体供給管と、工具ホルダと流体供給管との間に設けられ、流体供給管を工具ホルダに対して回転可能に支持する軸受部材と、流体供給管の両端は、工具ホルダの回転部分に接続されており、当該接続部に設けられた、工具ホルダの回転を減衰して流体供給管に伝達する回転減衰機能を有するシール部材とを備え、所定の加工を行うときにおける流体供給管の回転数は、工具ホルダの回転数よりも少ないことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ワークに対して加工を行うとき（工具ホルダの回転時）、流体供給管の回転数を工具ホルダの回転数よりも大幅に少なくすることができる。

これにより、流体供給管内のオイルミスト（潤滑冷却用の流体）は、流体供給管の回転に伴って生じる遠心力の影響を受けにくくなり、流体供給管の内壁面に付着しにくくなる。したがって、オイルミストの流動量を減少させることなく、十分な量のオイルミストを切削工具（加工具）まで到達させることができる。さらに、流体供給管は軸受部材により支持されているので、流体供給管に発生する振動やたわみが抑制され、流体供給管やプルスタッド、継手部等の破損を防ぐことができる。なお、工具ホルダの回転を減衰して流体供給管に伝達する回転減衰機能シール部材の構造としては、請求項２に記載のようにラビリンスシール構造が好適である。

請求項３に係る作機械用の工具ホルダは、請求項１又は２に記載の工作機械用の工具ホルダにおいて、加工具は、流体供給管と連接し流体を流動する流体通路と、流体通路と連接し流体を外部に向けて吐出す吐出口と、を備えることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、加工具に到達したオイルミストをワークに向けて吐出すことができ、ワーク加工時の潤滑、及び冷却を十分に行うことができる。

請求項４に係る工作機械用の工具ホルダは、請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械用の工具ホルダにおいて、流体供給管はその外枠におもりが装着され、重量バランスに偏りが生じていることを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、おもりを流体供給管の外枠下側に装着すれば、流体供給管の重心は軸心よりも下方にあることとなる。これにより、工具ホルダの回転方向が短時間で反対方向に変更されるような場合であっても、工具ホルダの回転数よりも流体供給管の回転数を少なくすることができる。さらに、工具ホルダの回転に係わらず、流体供給管を非回転とすることもできる。

請求項５に係る工作機械用の工具ホルダは、請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械用の工具ホルダにおいて、流体供給管は潤滑冷却用の流体が流動する流動路が前記流体供給管の軸心から偏って形成され、重量バランスに偏りが生じていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、肉厚が厚い部分が下側となるように流体供給管を設置すれば、流体供給管の重心は軸心よりも下方あることとなる。これにより、工具ホルダの回転方向が短時間で反対方向に変更されるような場合であっても、工具ホルダの回転数よりも流体供給管の回転数を少なくすることができる。さらに、工具ホルダの回転に係わらず、流体供給管を非回転とすることもできる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において同一、もしくは、均等である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る工作機械用の工具ホルダ１００、及び工作機械における主軸部材１１０の概略断面を示すものである。先ず、主軸部材１１０について説明する。

主軸部材１１０の先端部１１０ａには、工具ホルダ１００を挿入装着するための装着穴１１１が形成されている。主軸部材１１０の内部には、装着穴１１１につながる空洞部が形成されており、空洞部内には、本実施形態に係る工具ホルダ１００の後端部１００ｂに形成されたプルスタッド１０と接続するインナースリーブ１１２が配置されている。

インナースリーブ１１２には、流動管１１４の一端が接続されている。また、流動管１１４の他端（図示せず）は、高圧空気に粘性を有する微小量の切削油を混入して霧状にした潤滑冷却用の流体としてのオイルミストをインナースリーブ１１２に向けて供給する供給装置（図示せず）に接続されている。

流動管１１４の両端は、主軸部材１１０の回転を減衰して伝達するシール部材により接続されているため、ワーク４０に対して加工を行うときに主軸部材１１０とともにインナースリーブ１１２が回転しても、流動管１１４の回転数は主軸部材１１０やインナースリーブ１１２の回転数よりも少なくなる。したがって、図示しない供給装置により供給されたオイルミストは、遠心力の影響を受けて流動管１１４の内壁に付着することなく、流動管１１４の他端から一端へと流動してインナースリーブ１１２に到達することができる。

なお、インナースリーブ１１２とプルスタッド１０との接触面１１５は、図示しない弾性体、又は金属製のパッキンで封止されており、インナースリーブ１１２まで到達したオイルミストが漏れ出す心配はない。

次に、本実施形態に係る工作機械の工具ホルダ１００について説明する。本実施形態に係る工作機械用の工具ホルダ１００は、その先端部１００ａにワーク４０に対して加工を行う加工具としての切削工具１４が装着されている。切削工具１４は、切刃１４ａを備えており、切削工具１４の内部には、ワーク４０に対して加工を行う時に切削工具１４、及び工具ホルダ１００が回転するときの回転軸である回転軸ＡＡ方向に延びる流体通路１５が形成されている。さらに、切削工具１４には流体通路１５から外部につながる吐出路（図示せず）が形成されている。

切削工具１４はワーク４０の材質や加工条件等に応じて脱着交換が可能であり、切削工具１４の工具ホルダ１００への装着にあたっては、切削工具１４の一端が後述する継手部１９に接続されており、ねじ等の固定部材２１によって工具ホルダ１００に固定されている。

工具ホルダ１００の内部には、回転軸ＡＡ方向に先端部１００ａから後端部１００ｂに貫通する貫通穴１１が形成されている。貫通穴１１の形状は、工具ホルダ１００が回転したときのバランスを考慮して回転軸ＡＡを軸線とする回転対称である。また、工具ホルダ１００の材質、強度等を考慮して工具ホルダ１００の肉厚等が定められている。

工具ホルダ１００は、その後端部１００ｂに工具ホルダ１００に固定されたプルスタッド１０を備えており、プルスタッド１０内にはプルスタッド１０を貫通する連絡流動路１２が形成されている。プルスタッドを貫通する連絡流動路１２は、後述する流体供給管１３と流動管１１４とを連絡しており、インナースリーブ１１２まで到達したオイルミストは、連絡流動路１２を介して後述する流体供給管１３へと流動する。なお、上述した通り、インナースリーブ１１２とプルスタッド１０との接触面１１５は、図示しない弾性体、又は金属製のパッキンで封止されているため、インナースリーブ１１２まで到達したオイルミストが漏れ出す心配はない。

工具ホルダ１００に形成された貫通穴１１内には、オイルミストを切削工具１４に向けて供給する金属製（例えば、鉄製）の流体供給管１３が配置されている。流体供給管１３の一端１３ａはプルスタッド１０と接続されており、他端１３ｂには径が広がった継手部１９を備えており、切削工具１４の一端が接続されている。

以上により、オイルミストが流動する流動路が流動管１１４から切削工具１４の吐出路（図示せず）まで一続きとなる。すなわち、図示しない供給装置により供給され、流動管１１４内を流動してインナースリーブ１１２まで到達したオイルミストは、さらに、連絡流動路１２、流体供給管１３、流体通路１５（切削工具１４）へと流動することができる。

ワーク４０に対する加工を行うときは、図示しない駆動モータ等の作用により、主軸部材１１０が回転し、主軸部材１１０の回転に伴い主軸部材１１０に装着された工具ホルダ１００、プルスタッド１０、及び工具ホルダ１００に装着された切削工具１４が回転する。一方、流体供給管１３の一端１３ａ、及び他端１３ｂの継手部１９の接続部には、工具ホルダ１００の回転を減衰して流体供給管１３に伝達する回転減衰機能を有するシール部材が配置されているため、流体供給管１３の回転数は工具ホルダ１００の回転数よりも少なくなる。具体的には、工具ホルダ１００は毎分数千回転以上の回転数で回転するのに対して、流体供給管２４の回転数は毎分数〜十数回転程度とすることができる。

したがって、本実施形態に係る工作機械用の工具ホルダ１００によれば、流体供給管１３内を流動するオイルミストは、工具ホルダ１００の回転に伴って発生する遠心力の影響を受けにくくなるため、流体供給管１３の内壁面にオイルミストが付着しにくくなり、オイルミストの流動量が減少することなく、十分な量のオイルミストが切削工具１４の流体通路１５に到達する。

切削工具１４の流体通路１５まで到達したオイルミストは、切削工具１４の回転に伴って発生する遠心力、及び高圧空気の作用によって、吐出路（図示せず）からワーク４０に向けて吐出されることとなる（図１の曲線矢印）。これにより、オイルミストによるワーク加工時の潤滑冷却が実行される。なお、回転減衰機能を有するシール部材としては、例えば、周知構造である非接触型シールであるラビリンスシールを用いることができる。

ところで、流体供給管１３は、その他端部１３ｂ側とほぼ中央部とを貫通穴１１内に配置された軸受部材１６、１７により支持されている。

具体的には、軸受部材１６、１７の外枠部１６ａ、１７ａは工具ホルダ１００の内壁に当接し、内枠部１６ｂ、１７ｂは流体供給管１３と当接している。軸受部材１６、１７の外枠部１６ａ、１７ａと内枠部１６ｂ、１７ｂとの間には複数の鋼球が流体供給管１３を取り囲むように配置されており、外枠部１６ａ、１７ａと内枠部１６ｂ、１７ｂとは独立して回転することができる。

これにより、本実施形態に係る工作機械用の工具ホルダ１００によれば、ワーク４０に対する加工を行なっているとき、工具ホルダ１００が回転しても流体供給管１３に発生する振動やたわみを抑制することができ、流体供給管１３、プルスタッド１０、継手部１９等の破損を防ぐことができる。

（その他の実施形態）
本発明のその他の実施形態について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、本発明のその他の実施形態に係る工作機械用の工具ホルダ２００の概略断面を示す図面である。図２（ｂ）は、流体供給管１３の図面下側におもり２０を装着した状態の断面図である。図２（ｃ）は、流体供給管２３の断面図である。

（その１）
工作機械用の工具ホルダ２００は左右両方向に回転可能であり、ワーク４０に対する加工条件の設定等により工具ホルダ２００の回転方向が短時間で反対方向に変更されることがある。しかしながら、このような場合においても、オイルミストの流動量を減少させないために、工具ホルダ２００の回転数よりも流体供給管１３の回転数が少ないことが望ましい。さらには、工具ホルダ２００の回転に係わらず、流体供給管１３は非回転であることが望ましい。

そこで、工具ホルダ２００が装着される工作機械が水平型（横置型）の場合、本実施形態に係る工具ホルダ２００では、図２（ｂ）に示すように、流体供給管１３の外枠下側におもり２０を装着すれば、流体供給管１３の重量バランスに偏りが生じ、流体供給管１３の重心は軸心よりも下方にあることとなる。発明者の知見によると、これにより、工具ホルダ２００の回転数よりも流体供給管１３の回転数を少なくすることができる。さらに、おもり２０の重さを調節することで、工具ホルダ２００の回転に係わらず、流体供給管１３を非回転とすることができる。

なお、本実施形態においては、図２（ｂ）に示すように、おもり２０を流体供給管１３のほぼ中央部付近に装着しているが、おもり２０を装着する位置はこれに限られず、おもり２０を所望の位置に装着しても同様の効果を得ることができる。

（その２）
おもり２０を流体供給管１３の外枠下側に装着する代わりに、オイルミストが流動する流動路２５を軸心から偏って形成した流体供給管２４を用いることでも、工具ホルダ２００の回転数よりも流体供給管２４の回転数を少なくすることができる。

すなわち、図２（ｃ）にその断面を示す流体供給管２４のように、流動路２５を軸心から偏って形成することで、流体供給管２４には肉厚が厚い部分２２及び薄い部分２３が形成される。そして、肉厚が厚い部分２２を下側となるように流体供給管２４を貫通穴１１内に設置すれば、流体供給管２４の重量バランスに偏りが生じ、流体供給管２４の重心は軸心よりも下方にあることとなる。発明者の知見によると、これにより、工具ホルダ２００の回転数よりも流体供給管２４の回転数を少なくすることができる。さらに、流動路２５の位置を調節することで、工具ホルダ２００の回転に係わらず、流体供給管２４を非回転とすることができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、数々の変形実施が可能である。

また、本発明のうち従属請求項に係る発明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略する構成とすることもできる。

本発明の第１の実施形態に係る工作機械用の工具ホルダの概略断面を示す図である。 （ａ）は、本発明のその他の実施形態に係る工作機械用の工具ホルダの概略断面を示す図、（ｂ）及び（ｃ）は、その他の実施形態に係る工作機械用の工具ホルダに好適に用いられる流体供給管の断面図である。 従来の工作機械用の工具ホルダの概略断面を示す図である。

符号の説明

１０・・・プルスタッド、１１・・・貫通穴、１２・・・連絡流動路、１３，２４・・・流体供給管、１４・・・切削工具、１４ａ・・・切刃、１５・・・流体通路、１６，１７・・・軸受部材、１９・・・継手部、２０・・・おもり、２１・・・固定部材、２５・・・流動路、４０・・・ワーク、１１０・・・主軸部材

Claims (5)

1. ワークに対して所定の加工を行う加工具が装着された工作機械用の工具ホルダであって、
   前記工具ホルダの回転軸に沿って貫通穴が形成されており、当該貫通穴内に挿入され、前記所定の加工を行うときに前記加工具に潤滑冷却用の流体を供給する流体供給管と、
   前記工具ホルダと前記流体供給管との間に設けられ、前記流体供給管を前記工具ホルダに対して回転可能に支持する軸受部材と、
   前記流体供給管の両端は、前記工具ホルダの回転部分に接続されており、当該接続部に設けられた、前記工具ホルダの回転を減衰して前記流体供給管に伝達する回転減衰機能を有するシール部材と、を備え、
   前記所定の加工を行うときにおける前記流体供給管の回転数は、前記工具ホルダの回転数よりも少ないことを特徴とする工作機械用の工具ホルダ。
2. 前記シール部材は、ラビリンスシール構造を有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械用の工具ホルダ。
3. 前記加工具は、
   前記流体供給管と連接し前記流体を流動する流体通路と、
   前記流体通路と連接し前記流体を外部に向けて吐出す吐出路と、が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械用の工具ホルダ。
4. 前記流体供給管は、
   その外枠におもりが装着され、重量バランスに偏りが生じていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械用の工具ホルダ。
5. 前記流体供給管は、
   前記潤滑冷却用の流体が流動する流動路が前記流体供給管の軸心から偏って形成され、重量バランスに偏りが生じていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械用の工具ホルダ。

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