JP3801862B2 - 流体通路を備えた工具ホルダ - 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切削加工をする場合に、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確実に切削工具に供給できるようにした流体通路を備え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材料に切削加工を行う場合に、多量のクーラント,切削油等の切削液を加工部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、従来図1,図2に示すものがある。
【0003】
この従来技術は、本願出願人が先に特許第3035167号で提案したものであって、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に嵌合される工具把持用のコレット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 を円筒形状をしたコレット4を介して把持するようになっている。
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を有した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○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を把持したコレット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。
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た切削液の噴出角度を変更可能とする球状の噴出口具で、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流体通路を備えた工具ホルダによれば、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っている。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、永年の使用によって経年変化をきたし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くなるという問題点がある。
【0009】
この発明は、前述した問題点を解決して、工具ホルダのホルダ本体に嵌挿するストレート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ストレートコレット外周部からの流出を比較的容易に防止でき、切削工具への切削液の供給が確実にできるようにした流体通路を備えた工具ホルダを提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
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、他端部にこのシャンク部の軸線と一致して延設され、外周面に先端側にむけて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る工具を把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とした工具ホルダにおいて、前記チャック筒に嵌合保持されるストレートコレット及び/または前記工具に前記ホルダ本体の流体供給路を連通する流体通路を設け、且つ前記ストレートコレットの筒部壁面に軸方向に延在する周方向に所定間隔離して形成したスリ割り部を有し、かつ前記ストレートコレットの先端部には外周面におねじからなる係止部を形成した鍔部を設けると共に、該鍔部の係止部には中央に前記工具のシャンク部が貫通する中央貫通孔を有し、且つ外周突出部内壁面にはめねじからなる係合部を、また前記外周突出部の端面には研磨加工による水平端面を形成したコレット用キャップを着脱可能に設け、使用時において前記チャック筒の先端面と前記コレット用キャップの外周突出部水平端面とを互いに密着できるようにしたことを特徴とする。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1記載の流体通路を備えた工具ホルダにおいて、前記コレット用キャップが、中央に工具のシャンク部が貫通する中央貫通孔と前記工具先端側に流体を噴出させる流体噴出孔を有するものであることを特徴とする。
【0012】
請求項3の発明は、請求項1記載の流体通路を備えた工具ホルダにおいて、前記コレット用キャップは、レンチ等の締付け工具用の盲穴又は切欠き等の締付補助部を有することを特徴とする。
【0014】
請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載の流体通路を備えた工具ホルダにおいて、前記チャック筒の先端部水平面と前記コレット用キャップの外周突出部水平端面との間に弾性を有するリング状板材からなるスペーサ又はOリング等のシール材を介して、互いに密着させるようにしたことを特徴とする。
【0015】
請求項5の発明は、請求項1,請求項3,請求項4に記載のいずれか1項に記載の流体通路を備えた工具ホルダにおいて、前記ホルダ本体の流体供給路と連通する流体通路が前記工具に設けられている場合は、前記コレット用キャップの中央貫通孔の内周面に前記工具のシャンク部外周面と当接するシール部材を設けたことを特徴とする。
【0016】
請求項6の発明は、請求項1記載の流体通路を備えた工具ホルダにおいて、前記コレット用キャップの前記コレット鍔部への装着は、前記工具を嵌合保持したストレートコレットを前記チャック筒に挿入してチャック筒を締付けた後、前記ストレートコレットのおねじからなる係止部に前記コレット用キャップのめねじからなる係合部を取付け、前記チャック筒の先端面と前記コレット用キャップの研磨加工を施した外周突出部水平端面とを互いに密着するようにしたことを特徴とする。
【0015】
前記構成を備えた本発明の流体通路を備えた工具ホルダによれば、工作機械側から供給される切削液を、ホルダ本体内に形成した流体供給路を介して切削工具を把持して装着されるストレートコレット及び/または前記工具の流体通路に導くと共に、ストレートコレット鍔部に形成したおねじからなる係止部にコレット用キャップを係合し、チャック筒の先端面と前記コレット用キャップの研磨加工を施した外周突出部水平端面とを互いに密着し、前記切削液を所望の位置から噴出させるようにしたので、切削液を確実に切削工具に供給でき、ストレートコレットのスリ割り部から無駄に流失されるのを防止でき、切削加工作業を能率良く行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の流体通路を備えた工具ホルダの一実施の形態につき、図3〜図5を参照して説明する。
図3は本発明にかかる実施の形態の使用状態を示す断面図である。
図3において、30は工具ホルダのホルダ本体で、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把持用のフランジ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が形成された円筒径状のチャック筒33とから構成される。
【0017】
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】
また、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で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】
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36を介しては嵌合される。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】
40は前記ホルダ本体30のチャック筒33に切削工具を把持して嵌合される外周面がストレートのストレートコレット(以下、コレットという。)で、このコレット40は軸方向の両端部40a,40b側から互い違いに軸方向に切込んだ後述の切削油通路を兼用するスリ割り部41,42が形成されており、筒体の先端部には鍔部43が形成されると共に、該鍔部43の外周面には係止部であるおねじ44が設けられた構成となっている。
【0021】
50は前記コレット40の鍔部43に螺合装着されるコレット用キャップで、該キャップ50は、中央部に前記切削工具Tのシャンク部Tsが貫通する貫通孔51を有し、かつ前記貫通孔51より直径方向に略V字状に所定の間隔で切込んだ切削液噴出孔51aが形成されると共に、外周突出部52の内周面には前記鍔部43のおねじ44と螺合する係合部であるめねじ53が形成されたものである
【0022】
さらに、前記コレット用キャップ50の外周突出部52の水平端面54は研摩等により水平に研摩加工がなされているのが好ましいと共に、前記外周突出部の内周面高さ(幅)は、前記コレットの鍔部43の高さ(肉厚)より大きく形成されている。なお、55はレンチ等の締付け工具を挿入するための締付補助部としての盲穴である。
前記ホルダ本体30のチャック筒33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。
【0023】
前記のように構成された実施形態にかかる流体通路を備えた工具ホルダにおいて、切削工具Tを掴持する場合は、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34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。
【0024】
さらに、コレット用キャップ50の中央貫通孔51に切削工具Tを貫通させて前記キャップ50の外周突出部52の内周壁面に形成しためねじ53をコレット鍔部43の外周おねじ44と螺合させて取り付け、前記キャップ50の外周突出部52の水平端面54をチャック筒33の先端面33aと密着できるように構成されている。
【0025】
次に、前述の実施の形態における流体通路を備えた工具ホルダにおける切削工具への切削液供給状態について説明する。
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、前記溝56内の切削液はコレット40のスリ割り部41を経由してコレット40の先端に集まりコレット用キャップ50の中央貫通孔51に形成したV字状噴出孔51aより切削工具Tの外周面に沿って先端刃部及び加工部に確実に供給することができる。
【0026】
前記コレットの先端部に集められた切削液は、前記コレット用キャップ50の外周突出部52の水平端面54とチャック筒33の先端面33aとが密着状態になるように締付け装着されているので、コレット40のスリ割り部41,42の流体通路から直接的に切削工具Tと離れた反対方向に噴出されることがない。
【0027】
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。
【0028】
本発明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と共に、チャック筒33内に挿入される切削工具T把持用のコレット40の先端鍔部43にキャップ50を螺合させ、キャップ外周突出部52の水平端面54と前記チャック筒33先端面33aとを密着させることで切削液の漏れ防止が可能となり、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。
【0029】
図6は、本発明の第2の実施形態を示す流体通路を備えた工具ホルダであって、前記ホルダ本体の流体供給路と運通する流体通路が前記切削工具に設けられている実施形態である。そして、切削液を切削工具T2の軸方向に貫通する流体通路60を通して切削工具Tの刃先61から流出させる場合を示している。
このように切削工具T2に流体通路60がある場合は、前述の第1実施形態のコレット用キャップ50の形状、すなわち、中央貫通孔51の内周面に切込んで形成したV字状の切削液噴出孔51aを形成したものに代えて、コレット用キャップ70の中央貫通孔71の内周面には流体噴出孔51aを設けることなく、前記切削工具のシャンク部Ts外周面62と当接するシール部材63を設け、流体がコレット用キャップ70の中央貫通孔71から流出しないようにしたもので、切削液の流出は、前記ホルダ本体の流体供給路と通する切削工具T2の軸方向に貫通する流体通路60を通してのみ切削工具T2の刃先61部分に開口する噴出孔60aから流出する。
なお、前述した以外の構成は、前述の第1実施形態と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【0030】
前記各実施の形態では、コレット40をストレートのものについて説明した。
また、コレット40鍔部の係止部とコレット用キャップの係合部を、雌ねじ,雄ねじによる螺合によって係合するようにしたが、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によって、キャップ外周突出部52の水平端面54と前記チャック筒33先端面33aとを密着させるようにしても良い。
【0031】
さらに、図7,図8に示す変形例のように、前記キャップ外周突出部52の水平端面54と前記チャック筒33先端面33aとの間に、弾性を有するリング状板からなるスペーサ80又はOリング等のシール部81を介在させて互いの端面を密着させるようにしても良いことは勿論である。
さらにまた、前記コレット用キャップに形成された流体噴出孔は、第1の実施形態では、工具が貫通する中央貫通孔の内周面に形成した場合を示したが、工具のシャンク部が太径のものにあっては、流体噴出孔を前記中央貫通孔より離れた位置に複数設けてもよく、さらにはこの流体噴出孔に噴出角度を制御可能としたノズルを取り付けても良いことは勿論である。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の流体通路を備えた工具ホルダによれば、工作機械側からホルダ本体の流体供給路を介して供給される切削液を、前記チャック筒に嵌合保持されるストレートコレット及び/または前記工具の流体通路に供給し、且つ前記ストレートコレットの先端部には外周面に係止部を有する鍔部を設けると共に、該鍔部のおねじからなる係止部には中央に前記工具のシャンク部が貫通する中央貫通孔を有し、且つ外周突出部内壁面にめねじからなる係合部を形成したコレット用キャップを着脱可能に設け、使用時において前記チャック筒の先端面と前記コレット用キャップの研磨加工を施した外周突出部水平端面とを互いに密着できるようにした構成としたので、次のような効果がある。
即ち、切削工具自体に流体供給孔を有しないものにあっては、ホルダ本体の流体供給路である中央穴を通してチャック筒に嵌合されたストレートコレットのスリ割り部を経由してストレートコレットの先端に集まりキャップの中央貫通孔に形成したV字状噴出孔より切削工具の外周面に沿って切削工具の先端刃部及び加工部に確実に供給することができると共に、切削液がストレートコレットのスリ割り部から無駄に流失されるのを簡単な構成で防止でき、また切削工具自体に流体供給孔を備えたものにあってはホルダ本体の流体供給路である中央穴を通して切削工具の流体供給孔を介して切削液を切削工具の刃先からのみ供給できるため、少ない切削液で切削加工作業を能率良く行うことができる。
【0033】
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、および塵挨が溝内に侵入することを確実に防止できる。
【0034】
【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】 本発明にかかる流体通路を備えた工具ホルダの第1実施の形態を示す工具ホルダの縦断面図である。
【図4】 図3のA−A線に沿う横断面図である。
【図5】本発明の実施の形態に係るコレット用キャップの説明図で、(a)は切削工具の先端側から見た底面図、(b)は(a)の平面図、(c)は(a)のB−B線断面図である。
【図6】 本発明にかかる流体通路を備えた工具ホルダの第2実施の形態を示す工具ホルダの縦断面図である。
【図7】 本発明にかかる流体通路を備えた工具ホルダにおけるコレット用キャップの取付け状態の変形例を示す要部縦断面図である。
【図8】 本発明にかかる流体通路を備えた工具ホルダにおけるコレット用キャップの取付け状態の変形例を示す要部縦断面図である。
【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 ストレートコレット
41,42 スリ割り部
43 鍔部
44 おねじ(係止部)
50 コレット用キャップ
51 中央貫通孔
51a 切削液噴出孔
52 外周突出部
53 めねじ(係合部)
54 水平端面
56 溝(流体供給路)

Claims (6)

  1. 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、他端部にこのシャンク部の軸線と一致して延設され、外周面に先端側にむけて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る工具を把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とした工具ホルダにおいて、
    前記チャック筒に嵌合保持されるストレートコレット及び/または前記工具に前記ホルダ本体の流体供給路を連通する流体通路を設け、且つ前記ストレートコレットの筒部壁面に軸方向に延在する周方向に所定間隔離して形成したスリ割り部を有し、かつ前記ストレートコレットの先端部には外周面におねじからなる係止部を形成した鍔部を設けると共に、該鍔部の係止部には中央に前記工具のシャンク部が貫通する中央貫通孔を有し、且つ外周突出部内壁面にはめねじからなる係合部を、また前記外周突出部の端面には研磨加工による水平端面を形成したコレット用キャップを着脱可能に設け、使用時において前記チャック筒の先端面と前記コレット用キャップの外周突出部水平端面とを互いに密着できるようにしたことを特徴とする流体通路を備えた工具ホルダ。
  2. 前記コレット用キャップは、中央に工具のシャンク部が貫通する中央貫通孔と、前記工具先端側に流体を噴出させる流体噴出孔を有するものであることを特徴とする請求項1記載の流体通路を備えた工具ホルダ。
  3. 前記コレット用キャップは、レンチ等の締付け工具用の盲穴又は切欠き等の締付補助部を有することを特徴とする請求項1記載の流体通路を備えた工具ホルダ。
  4. 前記チャック筒の先端部水平面と前記コレット用キャップの外周突出部水平端面との間に弾性を有するリング状板材からなるスペーサ又はOリング等のシール材を介して、互いに密着させるようにしたことを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の流体通路を備えた工具ホルダ。
  5. 前記ホルダ本体の流体供給路と連通する流体通路が前記工具に設けられている場合は、前記コレット用キャップの中央貫通孔の内周面に前記工具のシャンク部外周面と当接するシール部材を設けたことを特徴とする請求項1,請求項3,請求項4に記載のいずれか1項に記載の流体通路を備えた工具ホルダ。
  6. 前記コレット用キャップの前記コレット鍔部への装着は、前記工具を嵌合保持したストレートコレットを前記チャック筒に挿入してチャック筒を締付けた後、前記ストレートコレットのおねじからなる係止部に前記コレット用キャップのめねじからなる係合部を取付け、前記チャック筒の先端面と前記コレット用キャップの研磨加工を施した外周突出部水平端面とを互いに密着するようにしたことを特徴とする請求項1記載の流体通路を備えた工具ホルダ。
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