JP3695646B2 - 工具ホルダ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リーマ，エンドミル等の切削工具によって被加工物を切削加工する場合に、工作機械側から供給される適量のクーラント，切削油等の切削液を切削工具及び切削箇所に確実に供給でき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、刃物によって金属などの被加工材料を切削加工する場合に、多量のクーラント，切削油等の切削液を工具及び切削箇所に供給することで切削加工性を向上させるようにしている。
ところで、前記切削工具は、工作機械の主軸に装着される工具ホルダにコレットを介してチャッキングされ、工作機械側から供給される切削液を工具ホルダの供給穴及びコレットのスリ割り部，或いは切削工具の軸方向に貫通する中心部に形成した給油穴を介して供給されるようになっている。
前記切削液を供給する流体通路を備えた工具ホルダは、数多く開発され使用に供されているが、例えば、従来、この種の工具ホルダとしては、図１，図２に示すものがある。
【０００３】
この図１，図２に示す工具ホルダは、本願出願人が先に特許第３０３５１６７号で提案したものであり、図中、１は一端部に工作機械の主軸に装着される差込用のシャンク部２が設けられ、他端部にはチャック筒３に嵌合される工具掴持用のコレット４等の工具保持手段５が設けられた工具ホルダである。
前記工具保持手段５は、切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓを円筒形状のコレット４を介して掴持できように構成されている。
前記コレット４は、中心部に切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓを差し込むための挿入穴６を有する円筒形状に形成され、先端部には鍔部７を有し、先端寄りの外周部には前記挿入穴６に至る軸方向のスリ割り部８が複数本形成されている。
前記コレット４の後端部側の内方には空胴部９が形成されると共に、後端部開口１０には、中央孔１１を有する尾部栓体１２がねじ嵌合されており、尾部栓体１２の外周面には工具ホルダ１の内壁面に当接するＯリング１３が設けられコレット４の外周面を通して切削液が漏れないようになっている。
【０００４】
前記工具保持手段５は、コレット４を嵌め込む外嵌チャック筒部３と、この外嵌チャック筒部３の回りにリテーナ１５に装着したベアリング１６等を介して回転自在に配設された締付具１７とから構成されており、この締付具１７を正転又は逆転操作することで、外嵌チャック筒部３を介して切削工具Ｔを掴持したコレット４に縮径又は拡径動作を行わせるようになっている。
【０００５】
また、前記コレット４には挿入穴６の外周部であって各スリ割り部８の相互隣接間となる各部分に、それぞれ軸方向に沿った複数本の流体通路１８が形成されている。各流体通路１８は、前記空胴部９及び尾部栓体１２の中央孔１１を含んでコレット４の軸方向を貫通する構成となっており、前記工具ホルダ１の中央穴である流体供給路１９と連通可能になっている。
【０００６】
さらに、前記スリ割り部８には、前記外嵌チャック筒部３の内壁面３ａと、切削工具Ｔにおけるシャンク部Ｔｓの外周面とにそれぞれ当接すべく、スリ割り部８内を横断するゴム，軟質樹脂などの弾性体で形成された棒状の油止め具２０が設けられ、切削液が前記空洞部９からスリ割り部８を通って切削工具Ｔ差し込み側の端部に流出するのを防止するようにしている。
【０００７】
前記油止め具２０は、流体供給路１９から供給される切削液がスリ割り部８内を通ってコレット４の先端部に流出するのを阻止して、切削液が確実に流体通路１８から噴出するように規制するようにしている。
また、２１は前記コレット４の先端部軸方向に形成された流体通路１８の先端開口部に取り付けられ、切削液の噴出角度を変更可能とする球状の噴出口具であり、この噴出口具２１には、直径方向に貫通した噴出孔２２が形成されている。そのため、切削液の噴出角度を、使用する切削工具Ｔごとに、挿入穴６からの切削工具Ｔの突出長さ、直径，先端刃部の形状，回転速度等に応じて適切に調節することができるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しよとする課題】
以上のように構成された従来の工具ホルダにおいては、工作機械側から供給される切削液の経路であるコレット４の流体通路１８の製作が極めて複雑となり、コレットの製作コストが高くなるという問題がある。
また、前記切削液が前記空洞部９からスリ割り部８を通って切削工具Ｔ差し込み側の鍔部７を含めた端部に流出するのを防止するために装着した弾性体からなる油止め具２０は、永年の使用による経年変化で劣化するため、切削液の流出を確実に防止することができず、使用する切削工具Ｔごとに、挿入穴６からの切削工具Ｔの突出長さ、直径，先端刃部の形状，回転速度等に応じて適切に調節して切削液を確実に供給することができないという問題がある。
【０００９】
この発明の目的は、工具ホルダのホルダ本体に嵌挿するコレットの切削液供給通路の構成を簡略化し、且つ組立が容易で切削液のコレット外周部からの流出を比較的容易に防止でき、切削工具及び切削箇所への切削液の供給を確実にし、併せて、シャンク部の径より刃部の径が大きい切削工具及び該工具による切削箇所への切削液の供給を確実にし、かつ切削箇所への噴出方向を自在に変更できるようにした工具ホルダを提供することにある。
【００１０】
【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、一端に工作機械のスピンドルに挿着されるシャンク部を有し、他端部に前記シャンク部の軸線と一致して延設され、外周面に先端側に行くに従い径が小さくなるテーパ面が形成されたチャック筒を有するホルダ本体と、前記チャック筒を外周面側から締め付ける締付筒と、前記チャック筒内に嵌合され工具のシャンク部を掴持するコレットとを備え、前記締付筒により前記チャック筒を縮径または復元させて前記工具を脱着可能に掴持する工具ホルダにおいて、前記ホルダ本体に設けた流体供給路と連通し該流体供給路を流れる切削用流体を前記コレットの先端へ導く流体通路が前記コレットに設けられ、前記工具のシャンク部が貫通される貫通孔及び前記コレットの先端部に着脱可能に結合される側壁部を有する封止用キャップを備え、該封止用キャップは前記工具の刃部の径より大きい径に形成され、前記封止用キャップが前記側壁部を介してコレットの先端部に結合された状態では前記側壁部の端面が前記チャック筒の先端面に密着し、かつ前記貫通孔の内周面が前記工具のシャンク部外周面に密着してこれら先端面及びシャンク部外周面からの切削用流体の流出を止めるように構成され、前記封止用キャップの前端面の外周寄り箇所には複数の流体噴出ノズルを該流体噴出ノズルからの切削用流体の噴出方向が調節できるように揺動可能に設け、前記各流体噴出ノズルと前記コレットの流体通路との間は前記封止用キャップに形成した流体通路により連通され、前記流体噴出ノズルが設けられる前記前端面の外周寄り箇所は前記刃部の径より外側に位置していることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の工具ホルダにおいて、前記コレットの先端部は該コレットの径より大きい径の鍔部を有し、この鍔部の外周面には雄ねじ部が形成され、前記封止用キャップの側壁部内周面には雌ねじ部が形成され、前記雌ねじ部を前記雄ねじ部に螺合することにより前記封止用キャップが前記シャンク部の先端部に装着されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は 請求項１ないし３の何れか１項に記載の工具ホルダにおいて、前記チャック筒の先端面と前記封止用キャップとが密着する面間にシール材が介在されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れか１項に記載の工具ホルダにおいて、前記工具のシャンク部が貫通する前記封止用キャップの中央貫通孔の内周面と前記工具シャンク部の外周面とが密着する面間にシール材が介在されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１記載の工具ホルダにおいて、前記工具のシャンク部を嵌合保持した前記コレットを前記チャック筒に挿入して該チャック筒を前記締付筒で締め付けた後、前記コレットの先端部に前記封止用キャップが装着されるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる工具ホルダの実施の形態について、図面を参照して説明する。
図３は本発明の実施の形態における工具ホルダの縦断側面図、図４は図３の４−４に沿う横断平面図、図５は本発明の実施の形態における封止用キャップの底面図である。
【００１６】
この実施の形態に示す工具ホルダ１００に適用される切削工具Ｔは、図３に示す複合バニッシングリーマのように、工具シャンク部Ｔｓの径より大きい径の刃部Ｔｂを有している。
前記工具ホルダ１００は、図３に示すように、ホルダ本体３０を有し、このホルダ本体３０は、図示省略した工作機械のスピンドルに挿着されるテーパシャンク部３１と、このテーパシャンク部３１の大径側端部に形成した掴持用のフランジ３２と、このフランジ３２の反テーパシャンク部側の端面からテーパシャンク部３１と反対の方向に該テーパシャンク部３１の軸線と一致して延設され、外周面にフランジ３２から先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面３２ａが形成された円筒形状のチャック筒３３とを備えている。
【００１７】
また、図３において、３４は前記チャック筒３３の外周に遊嵌されるローラ保持筒であり、このローラ保持筒３４は、チャック筒３３のテーパ面３３ａとほぼ同様なテーパ角度で先端に行くに従い径が小さくなる筒体から形成されている。また、このローラ保持筒３４は、チャック筒３３の先端部外周に設けた止めリング３５によってチャック筒３３から抜け落ちないように保持されている。
【００１８】
前記ローラ保持筒３４には、該ローラ保持筒３４の軸線に対して円周方向に所定の角度傾斜させて嵌め込んだニードルローラ３６が円周方向に多数配設されている。また、各ニードルローラ３６はローラ保持筒３４の肉厚寸法より大きい径に形成され、これにより、ローラ保持筒３４の内周面側へ突出する各ニードルローラ３６をチャック筒３３のテーパ面３３ａに当接させ、ローラ保持筒３４の外周面側へ突出する各ニードルローラ３６を後述する締付筒３７の内周面に当接させる構成になっている。
【００１９】
前記締付筒３７は、チャック筒３３を縮径させて目的の工具を緊密に掴持するものであって、チャック筒３３の外周にローラ保持筒３４で保持されたニードルローラ３６を介して嵌合される。この締付筒３７の内周面は、フランジ３２と対向する端部から先端に行くに従い径が小さくなるテーパ付き円筒面に構成されている。また、締付筒３７のフランジ３２側の基端部内周には、シール兼用の抜け止めリング３８が装着されており、このシール兼用の抜け止めリング３８はチャック筒３３の外周面に当接することによりシール機能を発揮し、また、ローラ保持筒３４の端面に当接することで締付筒３７のチャック筒３３からの抜け落ちを防止している。
【００２０】
図３及び図４において、４０は前記ホルダ本体３０のチャック筒３３に切削工具を掴持して嵌合される外周面がストレートのコレットで、このコレット４０には、その両端部４０ａ，４０ｂから軸方向に延在する複数のスリ割り部４１，４２が円周方向に等角度離して形成され、このスリ割り部４１，４２は請求項に記載した流体通路を兼用している。また、コレット４０の先端には、コレット４０の径より大きい径の鍔部４３が形成されており、この鍔部４３の外周面には雄ねじ部４４が形成されている。
【００２１】
また、図３及び図５において、５０はチャック筒３３の先端面３３ａ及び工具Ｔのシャンク部Ｔｓの外周面に密着してクーラントその他の切削液の流出を止める封止用キャップであり、この封止用キャップ５０は前記コレット４０の鍔部４３の前面に対向する平板部５０ａと鍔部４３の外周面に対向する側壁部５０ｂを備えている。
前記封止用キャップ５０の平板部５０ａの中央には前記切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓが貫通する貫通孔５１が同心に形成され、そして、側壁部５０ｂの内周面には、前記鍔部４３の雄ねじ部４４と螺合する雌ねじ部５２が形成されている。
【００２２】
前記封止用キャップ５０の平板部５０ａの外周寄り箇所には、この平板部５０ａから前方へ突出する複数の流体噴出ノズル６０が、該流体噴出ノズル６０からのクーラント等の切削液の噴出方向を調節できるように揺動可能に設けられている。また、封止用キャップ５０の平板部５０ａには、各流体噴出ノズル６０と前記コレット４０のスリ割り部４１，４２（流体通路）との間を連通する流体通路５３が形成されている。
【００２３】
また、前記封止用キャップ５０が前記コレット４０の先端部に装着された時に前記チャック筒３３の先端面３３ａとの気密または液密性を確保するために、チャック筒３３の先端面３３ａと相対向する封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの端面５０ｃには、図１に示すように、Ｏリング等のシール材７０が装着されている。このシール材７０は、チャック筒３３の先端面３３ａと封止用キャップ５０における側壁部５０ｂの端面５０ｃとの気密または液密性を確保して、両者の隙間からクーラント等の切削液が漏れでないようになっている。
【００２４】
また、前記切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓが貫通する封止用キャップ５０の中央貫通孔５１の内周面には、図１に示すように、工具シャンク部Ｔｓの外周面との密着性を確保するＯリング等のシール材７１が装着されている。このシール材７１は、シャンク部Ｔｓの外周面と中央貫通孔５１の内周面との気密または液密性を確保して、両者の隙間からクーラント等の切削液が漏れでないようになっている。
【００２５】
なお、前記封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの高さは、前記コレット４０の鍔部４３の肉厚より大きく形成されている。また、封止用キャップ５０は切削工具Ｔの刃部Ｔｂの径より大きい径に形成され、この封止用キャップ５０に設けられる流体噴出ノズル６０の箇所は、刃部Ｔｂの径より外側に位置するようになっている。
また、前記ホルダ本体３０のチャック筒３２の内壁面には、複数の所定深さの切削液供給路となる溝５６を形成したことにより、工作機械側から供給される切削液の供給路として利用すると共に、締付筒３７によるチャック筒３３の縮径方向への弾性変形を更に容易にしている。
【００２６】
このように構成された本実施の形態にかかる工具ホルダにおいて、切削工具Ｔを掴持する場合は、まず、封止用キャップ５０の中央貫通孔５１に切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓに差し込んで封止用キャップ５０を切削工具Ｔに組み付ける。この切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓにコレット４０を嵌合し、このコレット４０ごと切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓをチャック筒３３の円筒穴内に挿入する。
かかる状態で、締付筒３７を時計回り方向に回転すると、締付筒３７のテーパ付き円筒面と当接する各ニードルローラ３６は自身の軸線に直角な方向に自転しながらチャック筒３３の外周面を螺旋状に公転転動するため、ローラ保持筒３４はチャック筒３３の先端側からフランジ３２の方向へニードルローラ３６の公転に伴い回転しつつ移動し、同時に締付筒３７もフランジ３２の方向へ移動する。これにより、締付筒３７のテーパ付き円筒面とチャック筒３３の外周テーパ面間の間隔が減少するため、締付筒３３は各ニードルローラ３６を介してチャック筒３３を外周から内周方向へ全周面から強圧し縮径させることになる。その結果、チャック筒３３の円筒穴内に挿入された切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓはコレット４０を介して締め付けられ、掴持される。
【００２７】
次いで、封止用キャップ５０をコレット４０の鍔部４３に螺合して締め付ける。これにより、封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの端面５０ｃはシール材７０を介してチャック筒３３の先端面３３ａに密着され、両者間の気密性または液密性が確保されるため、その隙間からクーラント等の切削液が漏れ出すのを防止することができる。
また、封止用キャップ５０の中央貫通孔５１の内周面はシール材７１を介して工具シャンク部Ｔｓの外周面に密着されているため、両者間の気密性または液密性は確保され、その隙間からクーラント等の切削液が漏れ出すのを防止できる。
【００２８】
次に、本実施の形態における工具ホルダに掴持された切削工具Ｔへの切削液供給動作について説明する。
図３に示すように、図示しない工作機械側から供給される切削液は、ホルダ本体３０の中央穴３０ａを通してチャック筒３３の内壁面に形成した複数の流体供給路である溝５６に供給され、この溝５６からコレット４０のスリ割り部４１を経由してコレット４０の先端と封止用キャップ５０内に集まり、更に封止用キャップ５０の流体通路５３から各流体噴出ノズル６０に供給される。そして、この各流体噴出ノズル６０から切削工具Ｔの刃先方向に噴出された切削液を切削工具Ｔの外周面に沿って刃部Ｔｂ及び被加工物の切削箇所に確実に供給することができる。
【００２９】
なお、締め付け状態にある締付筒３７を前述した操作と逆の反時計回り方向に回転すると、ローラ保持筒３６がチャック筒３３の先端側へ移動すると共に締付筒３７も同一方向に移動する。このため、縮径されていたチャック筒３３は元の径に復元し、工具Ｔへの掴持力が解除される結果、工具Ｔの抜き取り、あるいは交換が可能になる。
【００３０】
このような本実施の形態によれば、チャック筒３３の内壁面に所定の間隔で溝５６を形成し、この溝５６を流体供給路としたことにより縮径方向へ弾性変形し易くなる。
そして、チャック筒３３内に挿入される切削工具Ｔ掴持用のコレット４０の先端鍔部４３に封止用キャップ５０を螺合させ、この封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの端面５０ｃをチャック筒３３先端面３３ａにシール材７０を介して密着させるとともに、封止用キャップ５０の中央貫通孔５１の内周面はシール材７１を介して工具シャンク部Ｔｓの外周面に密着されているため、切削液の漏れ防止が確実に行うことができ、切削液を無駄なく切削工具の先端刃部及び切削箇所に供給することができると共に、従来のように切削供給路を複雑な形状としたコレット４０とすることがなくコレット４０の製作が容易に且つ安価に提供できる。さらに、加工時の切削液が締付筒の先端部からニードルローラ部へ侵入すること、および塵埃が溝内に侵入することを確実に防止できる。
【００３１】
また、この実施の形態によれば、各流体噴出ノズル６０の封止用キャップ５０への設置箇所を工具刃部Ｔｂの径より外側に位置させるとともに、この各流体噴出ノズル６０は封止用キャップ５０に揺動可能に設けられているので、複合バニッシングリーマのように、工具シャンク部Ｔｓの径より大きい径の刃部Ｔｂを有する切削工具Ｔであっても、その刃部及び切削箇所への切削液の供給を確実にでき、しかも、各流体噴出ノズル６０からの切削液の噴出方向を切削工具Ｔの突出長さ、直径，先端刃部の形状，回転速度等に応じて適切に調節することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、チャック筒３３先端面３３ａと封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの端面５０ｃとの間のシール機構、及び封止用キャップ５０の中央貫通孔５１と工具シャンク部Ｔｓとの間のシール機構は、実施例に示すシール材７０、７１に限らず、ラビリンスパッキンなどを用いてもよい。
また、上記実施の形態では、コレット４０をストレートのものについて説明したが、チャック筒３３の内壁面がテーパ付きのものである場合は、ストレートコレットに代えてテーパ付きのコレットにも適用できることは勿論である。
また、上記実施の形態では、コレット４０の鍔部４３と封止用キャップ５０との結合方式を雌ねじと雄ねじによる螺合方式としたが、本発明はこれに限定されることなくＬ字状溝を利用するキー係合等による結合構造であってもよい。
また、本発明においては、チャック筒３３の先端面３３ａと封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの端面５０ｃ、及び封止用キャップ５０の中央貫通孔５１の内周面と工具シャンク部Ｔｓの外周面を高精度に研磨して密着性をよくすれば、実施の形態に示すシール材７０，７１を省略できる。
【００３３】
【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、ホルダ本体に設けた流体供給路と連通し該流体供給路を流れる切削用流体を前記コレットの先端へ導く流体通路が前記コレットに設けられ、前記工具のシャンク部が貫通される貫通孔及び前記コレットの先端部に着脱可能に結合される側壁部を有する封止用キャップを備え、該封止用キャップは前記工具の刃部の径より大きい径に形成され、前記封止用キャップが前記側壁部を介してコレットの先端部に結合された状態では前記側壁部の端面が前記チャック筒の先端面に密着し、かつ前記貫通孔の内周面が前記工具のシャンク部外周面に密着してこれら先端面及びシャンク部外周面からの切削用流体の流出を止めるように構成され、前記封止用キャップの前端面の外周寄り箇所には複数の流体噴出ノズルを該流体噴出ノズルからの切削用流体の噴出方向が調節できるように揺動可能に設け、前記各流体噴出ノズルと前記コレットの流体通路との間は前記封止用キャップに形成した流体通路により連通されるようにしたので、切削液の漏れ防止が確実に行うことができ、切削液を無駄なく切削工具の先端刃部及び切削箇所に供給することができると共に、従来のように切削供給路を複雑な形状としたコレットとすることがなくコレットの製作が容易に且つ安価に提供できる。
【００３４】
また、本発明によれば、各流体噴出ノズルが設けられる封止用キャップの前端面の外周寄り箇所は工具刃部の径より外側に位置であるとともに、この各流体噴出ノズルは封止用キャップに揺動可能に設けられているので、工具シャンク部の径より大きい径の刃部を有する切削工具であっても、その刃部及び切削箇所への切削液の供給を確実にでき、しかも、各流体噴出ノズルからの切削液の噴出方向を切削工具Ｔの突出長さ、直径，先端刃部の形状，回転速度等に応じて適切に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来における切削油の供給機構を備えた工具ホルダの断面図である。
【図２】 従来における切削油の供給機構を備えた工具ホルダに使用されているコレットの斜視図である。
【図３】 本発明の実施の形態における工具ホルダの縦断側面図である。
【図４】 図３の４−４線に沿う横断平面図である。
【図５】 本発明の実施の形態における封止用キャップの底面図である。
【符号の説明】
３０ 工具ホルダ本体
３１ シャンク部
３２ フランジ
３３ チャック筒
３３ａ 先端面
３４ ローラ保持筒
３６ ニードルローラ
３７ 締付筒
４０ コレット
４１，４２ スリ割り部
４３ 鍔部
４４ 雄ねじ部
５０ 封止用キャップ
５１ 中央貫通孔
５１ａ 平板部
５１ｂ 側壁部
５２ 雌ねじ部
５３ 流体通路
５６ 溝
６０ 流体噴出ノズル
７０，７１ シール材
【発明の属する技術分野】
この発明は、リーマ，エンドミル等の切削工具によって被加工物を切削加工する場合に、工作機械側から供給される適量のクーラント，切削油等の切削液を切削工具及び切削箇所に確実に供給でき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、刃物によって金属などの被加工材料を切削加工する場合に、多量のクーラント，切削油等の切削液を工具及び切削箇所に供給することで切削加工性を向上させるようにしている。
ところで、前記切削工具は、工作機械の主軸に装着される工具ホルダにコレットを介してチャッキングされ、工作機械側から供給される切削液を工具ホルダの供給穴及びコレットのスリ割り部，或いは切削工具の軸方向に貫通する中心部に形成した給油穴を介して供給されるようになっている。
前記切削液を供給する流体通路を備えた工具ホルダは、数多く開発され使用に供されているが、例えば、従来、この種の工具ホルダとしては、図１，図２に示すものがある。
【０００３】
この図１，図２に示す工具ホルダは、本願出願人が先に特許第３０３５１６７号で提案したものであり、図中、１は一端部に工作機械の主軸に装着される差込用のシャンク部２が設けられ、他端部にはチャック筒３に嵌合される工具掴持用のコレット４等の工具保持手段５が設けられた工具ホルダである。
前記工具保持手段５は、切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓを円筒形状のコレット４を介して掴持できように構成されている。
前記コレット４は、中心部に切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓを差し込むための挿入穴６を有する円筒形状に形成され、先端部には鍔部７を有し、先端寄りの外周部には前記挿入穴６に至る軸方向のスリ割り部８が複数本形成されている。
前記コレット４の後端部側の内方には空胴部９が形成されると共に、後端部開口１０には、中央孔１１を有する尾部栓体１２がねじ嵌合されており、尾部栓体１２の外周面には工具ホルダ１の内壁面に当接するＯリング１３が設けられコレット４の外周面を通して切削液が漏れないようになっている。
【０００４】
前記工具保持手段５は、コレット４を嵌め込む外嵌チャック筒部３と、この外嵌チャック筒部３の回りにリテーナ１５に装着したベアリング１６等を介して回転自在に配設された締付具１７とから構成されており、この締付具１７を正転又は逆転操作することで、外嵌チャック筒部３を介して切削工具Ｔを掴持したコレット４に縮径又は拡径動作を行わせるようになっている。
【０００５】
また、前記コレット４には挿入穴６の外周部であって各スリ割り部８の相互隣接間となる各部分に、それぞれ軸方向に沿った複数本の流体通路１８が形成されている。各流体通路１８は、前記空胴部９及び尾部栓体１２の中央孔１１を含んでコレット４の軸方向を貫通する構成となっており、前記工具ホルダ１の中央穴である流体供給路１９と連通可能になっている。
【０００６】
さらに、前記スリ割り部８には、前記外嵌チャック筒部３の内壁面３ａと、切削工具Ｔにおけるシャンク部Ｔｓの外周面とにそれぞれ当接すべく、スリ割り部８内を横断するゴム，軟質樹脂などの弾性体で形成された棒状の油止め具２０が設けられ、切削液が前記空洞部９からスリ割り部８を通って切削工具Ｔ差し込み側の端部に流出するのを防止するようにしている。
【０００７】
前記油止め具２０は、流体供給路１９から供給される切削液がスリ割り部８内を通ってコレット４の先端部に流出するのを阻止して、切削液が確実に流体通路１８から噴出するように規制するようにしている。
また、２１は前記コレット４の先端部軸方向に形成された流体通路１８の先端開口部に取り付けられ、切削液の噴出角度を変更可能とする球状の噴出口具であり、この噴出口具２１には、直径方向に貫通した噴出孔２２が形成されている。そのため、切削液の噴出角度を、使用する切削工具Ｔごとに、挿入穴６からの切削工具Ｔの突出長さ、直径，先端刃部の形状，回転速度等に応じて適切に調節することができるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しよとする課題】
以上のように構成された従来の工具ホルダにおいては、工作機械側から供給される切削液の経路であるコレット４の流体通路１８の製作が極めて複雑となり、コレットの製作コストが高くなるという問題がある。
また、前記切削液が前記空洞部９からスリ割り部８を通って切削工具Ｔ差し込み側の鍔部７を含めた端部に流出するのを防止するために装着した弾性体からなる油止め具２０は、永年の使用による経年変化で劣化するため、切削液の流出を確実に防止することができず、使用する切削工具Ｔごとに、挿入穴６からの切削工具Ｔの突出長さ、直径，先端刃部の形状，回転速度等に応じて適切に調節して切削液を確実に供給することができないという問題がある。
【０００９】
この発明の目的は、工具ホルダのホルダ本体に嵌挿するコレットの切削液供給通路の構成を簡略化し、且つ組立が容易で切削液のコレット外周部からの流出を比較的容易に防止でき、切削工具及び切削箇所への切削液の供給を確実にし、併せて、シャンク部の径より刃部の径が大きい切削工具及び該工具による切削箇所への切削液の供給を確実にし、かつ切削箇所への噴出方向を自在に変更できるようにした工具ホルダを提供することにある。
【００１０】
【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、一端に工作機械のスピンドルに挿着されるシャンク部を有し、他端部に前記シャンク部の軸線と一致して延設され、外周面に先端側に行くに従い径が小さくなるテーパ面が形成されたチャック筒を有するホルダ本体と、前記チャック筒を外周面側から締め付ける締付筒と、前記チャック筒内に嵌合され工具のシャンク部を掴持するコレットとを備え、前記締付筒により前記チャック筒を縮径または復元させて前記工具を脱着可能に掴持する工具ホルダにおいて、前記ホルダ本体に設けた流体供給路と連通し該流体供給路を流れる切削用流体を前記コレットの先端へ導く流体通路が前記コレットに設けられ、前記工具のシャンク部が貫通される貫通孔及び前記コレットの先端部に着脱可能に結合される側壁部を有する封止用キャップを備え、該封止用キャップは前記工具の刃部の径より大きい径に形成され、前記封止用キャップが前記側壁部を介してコレットの先端部に結合された状態では前記側壁部の端面が前記チャック筒の先端面に密着し、かつ前記貫通孔の内周面が前記工具のシャンク部外周面に密着してこれら先端面及びシャンク部外周面からの切削用流体の流出を止めるように構成され、前記封止用キャップの前端面の外周寄り箇所には複数の流体噴出ノズルを該流体噴出ノズルからの切削用流体の噴出方向が調節できるように揺動可能に設け、前記各流体噴出ノズルと前記コレットの流体通路との間は前記封止用キャップに形成した流体通路により連通され、前記流体噴出ノズルが設けられる前記前端面の外周寄り箇所は前記刃部の径より外側に位置していることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の工具ホルダにおいて、前記コレットの先端部は該コレットの径より大きい径の鍔部を有し、この鍔部の外周面には雄ねじ部が形成され、前記封止用キャップの側壁部内周面には雌ねじ部が形成され、前記雌ねじ部を前記雄ねじ部に螺合することにより前記封止用キャップが前記シャンク部の先端部に装着されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は 請求項１ないし３の何れか１項に記載の工具ホルダにおいて、前記チャック筒の先端面と前記封止用キャップとが密着する面間にシール材が介在されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れか１項に記載の工具ホルダにおいて、前記工具のシャンク部が貫通する前記封止用キャップの中央貫通孔の内周面と前記工具シャンク部の外周面とが密着する面間にシール材が介在されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１記載の工具ホルダにおいて、前記工具のシャンク部を嵌合保持した前記コレットを前記チャック筒に挿入して該チャック筒を前記締付筒で締め付けた後、前記コレットの先端部に前記封止用キャップが装着されるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる工具ホルダの実施の形態について、図面を参照して説明する。
図３は本発明の実施の形態における工具ホルダの縦断側面図、図４は図３の４−４に沿う横断平面図、図５は本発明の実施の形態における封止用キャップの底面図である。
【００１６】
この実施の形態に示す工具ホルダ１００に適用される切削工具Ｔは、図３に示す複合バニッシングリーマのように、工具シャンク部Ｔｓの径より大きい径の刃部Ｔｂを有している。
前記工具ホルダ１００は、図３に示すように、ホルダ本体３０を有し、このホルダ本体３０は、図示省略した工作機械のスピンドルに挿着されるテーパシャンク部３１と、このテーパシャンク部３１の大径側端部に形成した掴持用のフランジ３２と、このフランジ３２の反テーパシャンク部側の端面からテーパシャンク部３１と反対の方向に該テーパシャンク部３１の軸線と一致して延設され、外周面にフランジ３２から先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面３２ａが形成された円筒形状のチャック筒３３とを備えている。
【００１７】
また、図３において、３４は前記チャック筒３３の外周に遊嵌されるローラ保持筒であり、このローラ保持筒３４は、チャック筒３３のテーパ面３３ａとほぼ同様なテーパ角度で先端に行くに従い径が小さくなる筒体から形成されている。また、このローラ保持筒３４は、チャック筒３３の先端部外周に設けた止めリング３５によってチャック筒３３から抜け落ちないように保持されている。
【００１８】
前記ローラ保持筒３４には、該ローラ保持筒３４の軸線に対して円周方向に所定の角度傾斜させて嵌め込んだニードルローラ３６が円周方向に多数配設されている。また、各ニードルローラ３６はローラ保持筒３４の肉厚寸法より大きい径に形成され、これにより、ローラ保持筒３４の内周面側へ突出する各ニードルローラ３６をチャック筒３３のテーパ面３３ａに当接させ、ローラ保持筒３４の外周面側へ突出する各ニードルローラ３６を後述する締付筒３７の内周面に当接させる構成になっている。
【００１９】
前記締付筒３７は、チャック筒３３を縮径させて目的の工具を緊密に掴持するものであって、チャック筒３３の外周にローラ保持筒３４で保持されたニードルローラ３６を介して嵌合される。この締付筒３７の内周面は、フランジ３２と対向する端部から先端に行くに従い径が小さくなるテーパ付き円筒面に構成されている。また、締付筒３７のフランジ３２側の基端部内周には、シール兼用の抜け止めリング３８が装着されており、このシール兼用の抜け止めリング３８はチャック筒３３の外周面に当接することによりシール機能を発揮し、また、ローラ保持筒３４の端面に当接することで締付筒３７のチャック筒３３からの抜け落ちを防止している。
【００２０】
図３及び図４において、４０は前記ホルダ本体３０のチャック筒３３に切削工具を掴持して嵌合される外周面がストレートのコレットで、このコレット４０には、その両端部４０ａ，４０ｂから軸方向に延在する複数のスリ割り部４１，４２が円周方向に等角度離して形成され、このスリ割り部４１，４２は請求項に記載した流体通路を兼用している。また、コレット４０の先端には、コレット４０の径より大きい径の鍔部４３が形成されており、この鍔部４３の外周面には雄ねじ部４４が形成されている。
【００２１】
また、図３及び図５において、５０はチャック筒３３の先端面３３ａ及び工具Ｔのシャンク部Ｔｓの外周面に密着してクーラントその他の切削液の流出を止める封止用キャップであり、この封止用キャップ５０は前記コレット４０の鍔部４３の前面に対向する平板部５０ａと鍔部４３の外周面に対向する側壁部５０ｂを備えている。
前記封止用キャップ５０の平板部５０ａの中央には前記切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓが貫通する貫通孔５１が同心に形成され、そして、側壁部５０ｂの内周面には、前記鍔部４３の雄ねじ部４４と螺合する雌ねじ部５２が形成されている。
【００２２】
前記封止用キャップ５０の平板部５０ａの外周寄り箇所には、この平板部５０ａから前方へ突出する複数の流体噴出ノズル６０が、該流体噴出ノズル６０からのクーラント等の切削液の噴出方向を調節できるように揺動可能に設けられている。また、封止用キャップ５０の平板部５０ａには、各流体噴出ノズル６０と前記コレット４０のスリ割り部４１，４２（流体通路）との間を連通する流体通路５３が形成されている。
【００２３】
また、前記封止用キャップ５０が前記コレット４０の先端部に装着された時に前記チャック筒３３の先端面３３ａとの気密または液密性を確保するために、チャック筒３３の先端面３３ａと相対向する封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの端面５０ｃには、図１に示すように、Ｏリング等のシール材７０が装着されている。このシール材７０は、チャック筒３３の先端面３３ａと封止用キャップ５０における側壁部５０ｂの端面５０ｃとの気密または液密性を確保して、両者の隙間からクーラント等の切削液が漏れでないようになっている。
【００２４】
また、前記切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓが貫通する封止用キャップ５０の中央貫通孔５１の内周面には、図１に示すように、工具シャンク部Ｔｓの外周面との密着性を確保するＯリング等のシール材７１が装着されている。このシール材７１は、シャンク部Ｔｓの外周面と中央貫通孔５１の内周面との気密または液密性を確保して、両者の隙間からクーラント等の切削液が漏れでないようになっている。
【００２５】
なお、前記封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの高さは、前記コレット４０の鍔部４３の肉厚より大きく形成されている。また、封止用キャップ５０は切削工具Ｔの刃部Ｔｂの径より大きい径に形成され、この封止用キャップ５０に設けられる流体噴出ノズル６０の箇所は、刃部Ｔｂの径より外側に位置するようになっている。
また、前記ホルダ本体３０のチャック筒３２の内壁面には、複数の所定深さの切削液供給路となる溝５６を形成したことにより、工作機械側から供給される切削液の供給路として利用すると共に、締付筒３７によるチャック筒３３の縮径方向への弾性変形を更に容易にしている。
【００２６】
このように構成された本実施の形態にかかる工具ホルダにおいて、切削工具Ｔを掴持する場合は、まず、封止用キャップ５０の中央貫通孔５１に切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓに差し込んで封止用キャップ５０を切削工具Ｔに組み付ける。この切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓにコレット４０を嵌合し、このコレット４０ごと切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓをチャック筒３３の円筒穴内に挿入する。
かかる状態で、締付筒３７を時計回り方向に回転すると、締付筒３７のテーパ付き円筒面と当接する各ニードルローラ３６は自身の軸線に直角な方向に自転しながらチャック筒３３の外周面を螺旋状に公転転動するため、ローラ保持筒３４はチャック筒３３の先端側からフランジ３２の方向へニードルローラ３６の公転に伴い回転しつつ移動し、同時に締付筒３７もフランジ３２の方向へ移動する。これにより、締付筒３７のテーパ付き円筒面とチャック筒３３の外周テーパ面間の間隔が減少するため、締付筒３３は各ニードルローラ３６を介してチャック筒３３を外周から内周方向へ全周面から強圧し縮径させることになる。その結果、チャック筒３３の円筒穴内に挿入された切削工具Ｔのシャンク部Ｔｓはコレット４０を介して締め付けられ、掴持される。
【００２７】
次いで、封止用キャップ５０をコレット４０の鍔部４３に螺合して締め付ける。これにより、封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの端面５０ｃはシール材７０を介してチャック筒３３の先端面３３ａに密着され、両者間の気密性または液密性が確保されるため、その隙間からクーラント等の切削液が漏れ出すのを防止することができる。
また、封止用キャップ５０の中央貫通孔５１の内周面はシール材７１を介して工具シャンク部Ｔｓの外周面に密着されているため、両者間の気密性または液密性は確保され、その隙間からクーラント等の切削液が漏れ出すのを防止できる。
【００２８】
次に、本実施の形態における工具ホルダに掴持された切削工具Ｔへの切削液供給動作について説明する。
図３に示すように、図示しない工作機械側から供給される切削液は、ホルダ本体３０の中央穴３０ａを通してチャック筒３３の内壁面に形成した複数の流体供給路である溝５６に供給され、この溝５６からコレット４０のスリ割り部４１を経由してコレット４０の先端と封止用キャップ５０内に集まり、更に封止用キャップ５０の流体通路５３から各流体噴出ノズル６０に供給される。そして、この各流体噴出ノズル６０から切削工具Ｔの刃先方向に噴出された切削液を切削工具Ｔの外周面に沿って刃部Ｔｂ及び被加工物の切削箇所に確実に供給することができる。
【００２９】
なお、締め付け状態にある締付筒３７を前述した操作と逆の反時計回り方向に回転すると、ローラ保持筒３６がチャック筒３３の先端側へ移動すると共に締付筒３７も同一方向に移動する。このため、縮径されていたチャック筒３３は元の径に復元し、工具Ｔへの掴持力が解除される結果、工具Ｔの抜き取り、あるいは交換が可能になる。
【００３０】
このような本実施の形態によれば、チャック筒３３の内壁面に所定の間隔で溝５６を形成し、この溝５６を流体供給路としたことにより縮径方向へ弾性変形し易くなる。
そして、チャック筒３３内に挿入される切削工具Ｔ掴持用のコレット４０の先端鍔部４３に封止用キャップ５０を螺合させ、この封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの端面５０ｃをチャック筒３３先端面３３ａにシール材７０を介して密着させるとともに、封止用キャップ５０の中央貫通孔５１の内周面はシール材７１を介して工具シャンク部Ｔｓの外周面に密着されているため、切削液の漏れ防止が確実に行うことができ、切削液を無駄なく切削工具の先端刃部及び切削箇所に供給することができると共に、従来のように切削供給路を複雑な形状としたコレット４０とすることがなくコレット４０の製作が容易に且つ安価に提供できる。さらに、加工時の切削液が締付筒の先端部からニードルローラ部へ侵入すること、および塵埃が溝内に侵入することを確実に防止できる。
【００３１】
また、この実施の形態によれば、各流体噴出ノズル６０の封止用キャップ５０への設置箇所を工具刃部Ｔｂの径より外側に位置させるとともに、この各流体噴出ノズル６０は封止用キャップ５０に揺動可能に設けられているので、複合バニッシングリーマのように、工具シャンク部Ｔｓの径より大きい径の刃部Ｔｂを有する切削工具Ｔであっても、その刃部及び切削箇所への切削液の供給を確実にでき、しかも、各流体噴出ノズル６０からの切削液の噴出方向を切削工具Ｔの突出長さ、直径，先端刃部の形状，回転速度等に応じて適切に調節することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、チャック筒３３先端面３３ａと封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの端面５０ｃとの間のシール機構、及び封止用キャップ５０の中央貫通孔５１と工具シャンク部Ｔｓとの間のシール機構は、実施例に示すシール材７０、７１に限らず、ラビリンスパッキンなどを用いてもよい。
また、上記実施の形態では、コレット４０をストレートのものについて説明したが、チャック筒３３の内壁面がテーパ付きのものである場合は、ストレートコレットに代えてテーパ付きのコレットにも適用できることは勿論である。
また、上記実施の形態では、コレット４０の鍔部４３と封止用キャップ５０との結合方式を雌ねじと雄ねじによる螺合方式としたが、本発明はこれに限定されることなくＬ字状溝を利用するキー係合等による結合構造であってもよい。
また、本発明においては、チャック筒３３の先端面３３ａと封止用キャップ５０の側壁部５０ｂの端面５０ｃ、及び封止用キャップ５０の中央貫通孔５１の内周面と工具シャンク部Ｔｓの外周面を高精度に研磨して密着性をよくすれば、実施の形態に示すシール材７０，７１を省略できる。
【００３３】
【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、ホルダ本体に設けた流体供給路と連通し該流体供給路を流れる切削用流体を前記コレットの先端へ導く流体通路が前記コレットに設けられ、前記工具のシャンク部が貫通される貫通孔及び前記コレットの先端部に着脱可能に結合される側壁部を有する封止用キャップを備え、該封止用キャップは前記工具の刃部の径より大きい径に形成され、前記封止用キャップが前記側壁部を介してコレットの先端部に結合された状態では前記側壁部の端面が前記チャック筒の先端面に密着し、かつ前記貫通孔の内周面が前記工具のシャンク部外周面に密着してこれら先端面及びシャンク部外周面からの切削用流体の流出を止めるように構成され、前記封止用キャップの前端面の外周寄り箇所には複数の流体噴出ノズルを該流体噴出ノズルからの切削用流体の噴出方向が調節できるように揺動可能に設け、前記各流体噴出ノズルと前記コレットの流体通路との間は前記封止用キャップに形成した流体通路により連通されるようにしたので、切削液の漏れ防止が確実に行うことができ、切削液を無駄なく切削工具の先端刃部及び切削箇所に供給することができると共に、従来のように切削供給路を複雑な形状としたコレットとすることがなくコレットの製作が容易に且つ安価に提供できる。
【００３４】
また、本発明によれば、各流体噴出ノズルが設けられる封止用キャップの前端面の外周寄り箇所は工具刃部の径より外側に位置であるとともに、この各流体噴出ノズルは封止用キャップに揺動可能に設けられているので、工具シャンク部の径より大きい径の刃部を有する切削工具であっても、その刃部及び切削箇所への切削液の供給を確実にでき、しかも、各流体噴出ノズルからの切削液の噴出方向を切削工具Ｔの突出長さ、直径，先端刃部の形状，回転速度等に応じて適切に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来における切削油の供給機構を備えた工具ホルダの断面図である。
【図２】 従来における切削油の供給機構を備えた工具ホルダに使用されているコレットの斜視図である。
【図３】 本発明の実施の形態における工具ホルダの縦断側面図である。
【図４】 図３の４−４線に沿う横断平面図である。
【図５】 本発明の実施の形態における封止用キャップの底面図である。
【符号の説明】
３０ 工具ホルダ本体
３１ シャンク部
３２ フランジ
３３ チャック筒
３３ａ 先端面
３４ ローラ保持筒
３６ ニードルローラ
３７ 締付筒
４０ コレット
４１，４２ スリ割り部
４３ 鍔部
４４ 雄ねじ部
５０ 封止用キャップ
５１ 中央貫通孔
５１ａ 平板部
５１ｂ 側壁部
５２ 雌ねじ部
５３ 流体通路
５６ 溝
６０ 流体噴出ノズル
７０，７１ シール材
Claims (5)
- 一端に工作機械のスピンドルに挿着されるシャンク部を有し、他端部に前記シャンク部の軸線と一致して延設され、外周面に先端側に行くに従い径が小さくなるテーパ面が形成されたチャック筒を有するホルダ本体と、前記チャック筒を外周面側から締め付ける締付筒と、前記チャック筒内に嵌合され工具のシャンク部を掴持するコレットとを備え、前記締付筒により前記チャック筒を縮径または復元させて前記工具を脱着可能に掴持する工具ホルダにおいて、
前記ホルダ本体に設けた流体供給路と連通し該流体供給路を流れる切削用流体を前記コレットの先端へ導く流体通路が前記コレットに設けられ、前記工具のシャンク部が貫通される貫通孔及び前記コレットの先端部に着脱可能に結合される側壁部を有する封止用キャップを備え、該封止用キャップは前記工具の刃部の径より大きい径に形成され、前記封止用キャップが前記側壁部を介してコレットの先端部に結合された状態では前記側壁部の端面が前記チャック筒の先端面に密着し、かつ前記貫通孔の内周面が前記工具のシャンク部外周面に密着してこれら先端面及びシャンク部外周面からの切削用流体の流出を止めるように構成され、前記封止用キャップの前端面の外周寄り箇所には複数の流体噴出ノズルを該流体噴出ノズルからの切削用流体の噴出方向が調節できるように揺動可能に設け、前記各流体噴出ノズルと前記コレットの流体通路との間は前記封止用キャップに形成した流体通路により連通され、前記流体噴出ノズルが設けられる前記前端面の外周寄り箇所は前記刃部の径より外側に位置していることを特徴とする工具ホルダ。 - 前記コレットの先端部は該コレットの径より大きい径の鍔部を有し、この鍔部の外周面には雄ねじ部が形成され、前記封止用キャップの側壁部内周面には雌ねじ部が形成され、前記雌ねじ部を前記雄ねじ部に螺合することにより前記封止用キャップが前記シャンク部の先端部に装着されることを特徴とする請求項１記載の工具ホルダ。
- 前記チャック筒の先端面と前記封止用キャップとが密着する面間にシール材が介在されていることを特徴とする請求項１または２に記載の工具ホルダ。
- 前記工具のシャンク部が貫通する前記封止用キャップの中央貫通孔の内周面と前記工具シャンク部の外周面とが密着する面間にシール材が介在されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の工具ホルダ。
- 前記工具のシャンク部を嵌合保持した前記コレットを前記チャック筒に挿入して該チャック筒を前記締付筒で締め付けた後、前記コレットの先端部に前記封止用キャップが装着されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の工具ホルダ。
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