JP4693480B2 - ツールホルダ - Google Patents

Description

本発明は、旋盤のターレットに装着されるツールホルダに関する。

旋盤のターレットに装着されるツールホルダは、ターレットに挿入されるシャンクと、シャンクに支持される刃物保持部とを具備する。ターレットが旋回し、所望のツールホルダがターレットの回転軸の中心軸と旋盤の主軸の中心軸とを含む一平面上すなわち割出位置で停止した後、主軸と共に回転するワークに対し刃物保持部に保持された刃物が切削加工を行う。

所望のツールホルダが上記割出位置で停止したとき、種々の誤差に起因して刃物の中心軸が主軸の中心軸に対して多少傾斜する場合がある。この傾斜は一般に微小であるから問題とされない場合もあるが、要求される加工精度によっては看過し得ない場合がある。

従って、本発明は上記微小な傾斜を解消することができる手段を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、主軸（１）の中心軸（１ａ）と同方向であるＺ方向とターレット（３）の回転軸の中心軸（３ａ）とが直角であり、ターレット（３）が、Ｚ方向と、Ｚ方向に垂直でありターレット（３）の回転軸の中心軸（３ａ）と同方向であるＹ方向と、Ｚ方向及びＹ方向の双方に垂直であるＸ方向との三方向にそれぞれ平行に移動しうる旋盤に装着されるツールホルダであって、ターレット（３）にＹ方向に挿入されるシャンク（７）と、シャンク（７）に支持される刃物保持部（８）とを具備し、ターレット（３）の回転に伴いツールホルダ（４）が割出位置に停止した際にＺＹ面上で刃物保持部（８）を微小角度回動させる第一の刃物位置調整手段と、ＺＸ面上で刃物保持部（８）を微小角度回動させる第二の刃物位置調整手段とを備え、第一及び第二の刃物位置調整手段によって刃物保持部（８）の刃物（５）の中心軸をＺ方向に合致させるようにし、第一の刃物位置調整手段が、刃物保持部（８）における刃物側部分（８ｂ）とシャンク側部分（８ａ）との境界に形成された上記ＺＹ面に垂直な円筒形摺接面（９）と、刃物保持部（８）の刃物側部分（８ｂ）をシャンク側部分（８ａ）に対し円筒形摺接面（９）上で周方向に摺動させるネジ機構（１６）と、摺動後に刃物側部分（８ｂ）をシャンク側部分（８ａ）に対し固定する固定ネジ（１０）とを備え、第二の刃物位置調整手段が、ターレット（３）側から刃物保持部（８）へとシャンク（７）と平行に突出しターレット（３）の半径方向にスライド可能な支点ピン（２１）と、支点ピン（２１）に回動自在に保持された偏心輪（２２）と、刃物保持部（８）に形成された偏心輪（２２）の保持穴（２３）とを備えたツールホルダを採用する。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のツールホルダにおいて、刃物保持部（８）における刃物側部分（８ｂ）とシャンク側部分（８ａ）との間に切削油の剛性管（２５）が掛け渡され、剛性管（２５）と刃物側部分（８ｂ）及びシャンク側部分（８ａ）との各接合部には隙間が形成され、各隙間内に弾性シール部材（２８）が挿入されたツールホルダを採用する。

本発明によれば、ターレット（３）上のツールホルダ（４）が割出位置で停止した際、刃物保持部（８）に保持された刃物（５）の中心軸の傾斜を修正し、刃物（５）の中心軸をＺ方向に正確に合致させることができる。従って、リーマ加工、ドリル加工、エンドミル加工等において主軸（１）に保持されたワーク（２）に対し、傾斜しない、正確な径の穴を穿設することができる等、より精度の高い切削加工を行うことができる。

また、本発明において、刃物保持部（８）における刃物側部分（８ｂ）とシャンク側部分（８ａ）との間に切削油の剛性管（２５）が掛け渡され、剛性管（２５）と刃物側部分（８ｂ）及びシャンク側部分（８ａ）との各接合部に隙間が形成され、各隙間内に弾性シール部材（２８）が挿入された場合は、刃物（５）の中心軸の傾斜の修正を更に正確に行うことができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１に示すように、旋盤の主軸１にはチャック６を介してワーク２が固定される。また、旋盤のターレット３には複数個のツールホルダ４が所定の角度ごとに固定される。ツールホルダ４はそれぞれ異なる刃物５を保持した複数種のものがターレット３に取り付けられる。

この旋盤では、主軸１の中心軸１ａと同方向（平行方向）であるＺ方向とターレット３の回転軸の中心軸３ａとが直交するように主軸１とターレット３が配置され、ターレット３が、Ｚ方向と、Ｚ方向に垂直でありターレット３の回転軸の中心軸３ａと同方向（平行方向）に伸びるＹ方向と、Ｚ方向及びＹ方向の双方に垂直であるＸ方向との三方向にそれぞれ平行に移動するようになっている。

図１において、ターレット３は所望の角度位置に静止し、ワーク２に対してこれから加工しようとする刃物５を保持したツールホルダ４が、割出位置すなわちＺＹ面（Ｚ方向とＹ方向とを含む平面）上で停止している。

図１乃至図４に示すように、このツールホルダ４は、旋盤のターレット３にＹ方向に挿入されるシャンク７と、シャンク７に支持される刃物保持部８とを具備し、ターレット３の回転に伴いツールホルダ４が割出位置に停止した際にＺＹ面上で刃物保持部８を微小角度回動させる第一の刃物位置調整手段と、ＺＸ面（Ｚ方向とＸ方向とを含む平面）上で刃物保持部８を微小角度回動させる第二の刃物位置調整手段とを備え、第一及び第二の刃物位置調整手段によって刃物保持部８の刃物５の中心軸をＺ方向に合致させるように構成される。

シャンク７は、図１に示すように、Ｙ方向に伸び、ターレット３に形成された穴内に図３に示すごとく挿入される。図２に示すシャンク７の鋸歯状溝に、ターレット３側の図示しないキー部材が食い込むことにより、シャンク７がターレット３に固定され、シャンク７と一体の刃物保持部８がターレット３の端面上に一定の位置及び姿勢で固定される。

ツールホルダ４は、割出位置に停止すると、刃物保持部８で保持した刃物５の中心軸がＺ方向に合致するように作られているが、各種の誤差により実際は刃物５の中心軸がＺ方向に対し多少傾斜する。この傾斜を解消するために第一及び第二の刃物位置調整手段がこのツールホルダ４に設けられる。

図２乃至図５に示すように、第一の刃物位置調整手段は、刃物保持部８における刃物側部分８ｂとシャンク側部分８ａとの境界に形成された上記ＺＹ面に垂直な円筒形摺接面９と、刃物保持部８の刃物側部分８ｂをシャンク側部分８ａに対し円筒形摺接面９上で周方向に摺動させるネジ機構と、摺動後に刃物側部分８ｂをシャンク側部分８ａに対し固定するボルトである固定ネジ１０とを備える。

図１乃至図３に示すように、刃物側部分８ｂには、刃物５のシャンク部が挿入される刃物挿入穴１１が形成される。刃物挿入穴１１は、ＺＹ面上においてＺ方向に伸びるように形成される。刃物側部分８ｂには、刃物５のシャンク部を固定するための複数本の締付けボルト１２が螺合し、各締付けボルト１２の先端が刃物挿入穴１１内に臨んでいる。円筒形摺接面９は平滑に形成され、刃物側部分８ｂはシャンク側部分８ａに対しこの円筒形摺接面９上で周方向に摺動自在である。この摺動量は例えば±０．１ｍｍ程度である。

図３に示すように、シャンク側部分８ａはシャンク７と一体化され、シャンク７と共にターレット３上に固定される。このシャンク側部分８ａには、刃物側部分８ｂを貫通する固定ネジ１０が螺合する。固定ネジ１０を締め付けることで、刃物側部分８ｂが円筒形摺接面９上でシャンク側部分８ａに密着し、シャンク側部分８ａに対し動かないように固定される。

図２乃至図４に示すように、ネジ機構は、刃物側部分８ｂにＺＸ面に平行な平坦面１３ａを介して接する引張片１３と、シャンク７内をＹ方向に貫通し引張片１３に螺合する連結ネジ１４と、シャンク側部分８ａをＺ方向に貫通し引張片１３内のピン１５と螺合する調整ネジ１６とを具備する。

図２乃至図４に示すように、引張片１３は、略直方体のブロックであり、刃物側部分８ｂの円筒形摺接面９をその接線方向で切除した溝１７内に嵌め込まれ、図示しないボルトにより刃物側部分８ｂに固定される。引張片１３の平坦面１３ａは溝１７の平滑な底面に接する。シャンク側部分８ａには、この引張片１３を収納する収納室１８が形成され、図３及び図４に示すように、収納室１８の内面と引張片１３の外面との間にはクリアランスが設けられる。引張片１３のＺ方向に平行なスライド面１３ｂ，１３ｃは収納室１８の平行案内面１８ｂ，１８ｃにスライド可能に接触する。収納室１８内での引張片１３の移動量は例えば±０．１ｍｍ程度である。

連結ネジ１４は、図３に示すように、シャンク７の貫通孔７ａとネジ軸１４ａとの間にクリアランスが生じるように、シャンク７をＹ方向に平行に貫通する。また、連結ネジ１４の頭部１４ｂと貫通孔７ａの段差部との間には圧縮コイルバネ１９が介装される。圧縮コイルバネ１９の付勢力により、引張片１３は連結ネジ１４を介してシャンク７側に引っ張られる。このため、刃物側部分８ｂが円筒形摺接面９上でシャンク側部分８ａに密着する。

調整ネジ１６は、図３及び図４に示すように、Ｚ方向に伸び、その頭部１６ａはシャンク側部分８ａに回転のみ可能に保持され、ネジ軸部１６ｂは、引張片１３内にＸ方向に伸びるように埋設されたピン１５にその側面から螺合する。ピン１５は引張片１３内で回転自在である。また、ネジ軸部１６ｂに被さる圧縮コイルバネ２０が引張片１３とシャンク側部分８ａとの間に介在し、この圧縮コイルバネ２０が調整ネジ１６を介し引張片１３をＺ方向に刃物５の後方へと常時付勢する。

これにより、図５に示すように、調整ネジ１６を例えば右回りに回すと、引張片１３が調整ネジ１６の頭部１６ａ側に引っ張られる。引張片１３は連結ネジ１４により支持された状態で引っ張られるので、引張片１３と固定された刃物側部分８ｂが円筒形摺接面９上でシャンク側部分８ａに対し円筒形摺接面９の円筒軸９ａを支点にして微小角度回転する。これにより、刃物５の中心軸５ａがＺＹ面に平行に微小角度回転し、ＺＸ面上に来る。

また、図２乃至図４に示すように、第二の刃物位置調整手段は、ターレット３側から刃物保持部８へとシャンク７と平行に突出する支点ピン２１と、支点ピン２１に回動自在に保持される偏心輪２２と、刃物保持部８のシャンク側部分８ａに形成される偏心輪２２の保持穴２３とを備える。

支点ピン２１は、図３に二点鎖線で示すように、刃物保持部８のシャンク側部分８ａが当接するターレット３の平面上からシャンク７に平行（Ｙ方向）に突出する。また、支点ピン２１は、図３及び図４に二点鎖線で示すように、角型の頭部２１ａを有し、この頭部２１ａがターレット３にその半径方向に伸びるように形成されたガイド溝３ｂ内に嵌り込む。支点ピン２１の頭部２１ａにおける平行二辺がガイド溝３ｂの平行二面に当接し、これにより支点ピン２１はターレット３の半径方向にスライド可能である。

偏心輪２２は、偏肉円筒体であり、その偏心穴２２ａに支点ピン２１が嵌り込む。偏心輪２２の偏心量は例えば０．１ｍｍ程度である。また、保持穴２３は円筒形の穴であり、シャンク側部分８ａにＹ方向に伸びるように形成され、この保持穴２３内に偏心輪２２が回転自在に嵌め込まれる。偏心輪２２のターレット３とは反対側には六角棒レンチ等の工具（図示せず）を差し込む係止孔２２ｂが形成される。

偏心輪２２の係止孔２２ｂに六角棒レンチ等の工具を差し込んで偏心輪２２を回すと、図４に示すように、偏心輪２２が支点ピン２１を支点にして回転し、この回転角度に応じて刃物保持部８がシャンク７を支点にして微小角度回転する。また、偏心輪２２の回転に伴い支点ピン２１の頭部２１ａがガイド溝３ｂ内をターレット３の半径方向に微小距離スライドする。これにより、刃物５の中心軸５ａがＺＸ面上で微小角度回動し、Ｚ方向に合致する。

また、図６に示すように、刃物保持部８のシャンク側部分８ａにはターレット３側から供給される切削油の流路２４が形成され、この流路２４から刃物側部分８ｂの刃物挿入穴１１へと金属製の剛性管２５が伸びている。剛性管２５は刃物側部分８ｂとシャンク側部分８ａとにそれぞれソケット状の連結具２６，２７、ブッシュ３１等を介し連結される。ブッシュ３１は連結具２６に対しボール３１ａを介して回転可能に保持される。上述したように刃物５の中心軸５ａのＺ方向に対する傾斜を解消する際に、刃物側部分８ｂはシャンク側部分８ａに対して動きうるので、この動きを吸収するため、剛性管２５と各連結具２６，２７との間には隙間３２が形成される。そして、各隙間３２内に隙間３２を封じるため弾性シール部材であるＯリング２８が嵌め込まれる。

これにより、第一の刃物位置調整手段によって刃物側部分８ｂをシャンク側部分８ａに対し微小角度回動させる場合に、シャンク側部分８ａと刃物側部分８ｂとに力が掛からず正確に調整することができる。また、連結具２６，２７が隙間３２内で移動するので、連結具２６，２７及び剛性管２５の変形等が防止される。また、隙間３２の大きさが変化するが、Ｏリング２８が弾性変形して隙間３２を適正に遮断する。これにより、切削油は漏れることなくターレット３側から流路２４及び剛性管２５を通って刃物挿入穴１１内に流入し、刃物５の図示しない通油孔を経て刃先から噴出することになる。

次に、上記構成のツールホルダの作用について説明する。

図１に示すように、ターレット３が所定角度だけ回転し、ワーク２に対してこれから加工しようとする刃物５を保持したツールホルダ４が、割出位置で停止する。

ツールホルダ４が割出位置で停止すると、その刃物保持部８で保持した刃物５の中心軸５ａが主軸１の中心軸１ａと同方向であるＺ方向に合致するが、各種の誤差により実際は刃物５の中心軸５ａとＺ方向との間に多少の傾斜を生じる。

この傾斜を解消するために第一及び第二の刃物位置調整手段を操作する。

図２乃至図４に示す第一の刃物位置調整手段の調整ネジ１６を回し、刃物５の中心軸５ａをＹＺ面上で微小角度回転させる。

例えば、図５に示すように調整ネジ１６を右回りに回すと、引張片１３が調整ネジ１６の頭部１６ａ側に引っ張られる。引張片１３は連結ネジ１４により支持された状態で引っ張られるので、引張片１３と固定された刃物側部分８ｂが円筒形摺接面９上でシャンク側部分８ａに対し円筒形摺接面９の円筒軸９ａを支点にして微小角度回転する。これにより、刃物５の中心軸５ａが微小角度回転し、ＺＸ面上に来る。

次に、図２乃至図４に示す第二の刃物位置調整手段の偏心輪２２を回し、刃物５の中心軸５ａをＺＹ面上で微小角度回転させる。

図４に示すように、偏心輪２２を回すと、偏心輪２２の回転角度に応じて刃物保持部８がシャンク７を支点にして微小角度回転する。これにより、刃物５の中心軸５ａがＸＺ面上で微小角度回転しＺ方向に合致する。

第一及び第二の刃物位置調整手段による位置調整が終了すると、固定ネジ１０を締め付けて刃物側部分８ｂをシャンク側部分８ａに対して固定する。また、シャンク７をターレット３に対して図示しないキー部材により固定する。

刃物５の中心軸５ａがＺ方向に合致しＺ方向に対する傾斜が解消したが、主軸１の中心軸１ａとの間に多少ズレを生じている場合がある。このズレを旋盤側でＸＹ方向の補正を行って解消し、刃物５の中心軸５ａを主軸１の中心軸１ａに合致させる。

その後、刃物５の先端５ａがワーク２を切削する。刃物５はその中心軸５ａが主軸１の中心軸１ａに合致した状態で切削するので適正な加工が行われる。

なお、第二の刃物位置調整手段による調整作業を先に行い、その後で第一の刃物位置調整作業を行うようにしてもよい。また、第一及び第二の刃物位置調整手段のいずれか一方のみの調整で刃物５の中心軸５ａが主軸１の中心軸１ａに合致する場合もあるが、そのときは他方の調整は省略される。

以上、本発明の望ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば上記実施の形態ではツールホルダをドリル刃を保持するものとして説明したが、ボーリングバイト等他の刃物を保持するツールホルダについても本発明を適用可能である。

本発明の実施の形態１に係るツールホルダと旋盤との位置関係を示す図である。 図１に示すツールホルダを刃物の先端側から見た正面図である。 図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図３中、ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。 第一の刃物位置調整手段の作用を図示した断面図である。 図３中、クーラント部の拡大図である。

符号の説明

１…主軸
１ａ…中心軸
３…ターレット
３ａ…ターレットの中心軸
４…ツールホルダ
５…刃物
５ａ…刃物の中心軸
７…シャンク
８…刃物保持部
８ａ…シャンク側部分
８ｂ…刃物側部分
９…円筒形摺接面
１０…固定ネジ
１６…調整ネジ
２１…支点ピン
２２…偏心輪
２３…保持穴

Claims (2)

1. 主軸の中心軸と同方向であるＺ方向とターレットの回転軸の中心軸とが直角であり、ターレットが、Ｚ方向と、Ｚ方向に垂直でありターレットの回転軸の中心軸と同方向であるＹ方向と、Ｚ方向及びＹ方向の双方に垂直であるＸ方向との三方向にそれぞれ平行に移動しうる旋盤に装着されるツールホルダであって、ターレットにＹ方向に挿入されるシャンクと、シャンクに支持される刃物保持部とを具備し、ターレットの回転に伴いツールホルダが割出位置に停止した際にＺＹ面上で刃物保持部を微小角度回動させる第一の刃物位置調整手段と、ＺＸ面上で刃物保持部を微小角度回動させる第二の刃物位置調整手段とを備え、第一及び第二の刃物位置調整手段によって刃物保持部の刃物の中心軸をＺ方向に合致させるようにし、第一の刃物位置調整手段が、刃物保持部における刃物側部分とシャンク側部分との境界に形成された上記ＺＹ面に垂直な円筒形摺接面と、刃物保持部の刃物側部分をシャンク側部分に対し円筒形摺接面上で周方向に摺動させるネジ機構と、摺動後に刃物側部分をシャンク側部分に対し固定する固定ネジとを備え、第二の刃物位置調整手段が、ターレット側から刃物保持部へとシャンクと平行に突出しターレットの半径方向にスライド可能な支点ピンと、支点ピンに回動自在に保持された偏心輪と、刃物保持部に形成された偏心輪の保持穴とを備えたことを特徴とするツールホルダ。
2. 請求項１に記載のツールホルダにおいて、刃物保持部における刃物側部分とシャンク側部分との間に切削油の剛性管が掛け渡され、剛性管と刃物側部分及びシャンク側部分との各接合部には隙間が形成され、各隙間内に弾性シール部材が挿入されたことを特徴とするツールホルダ。

Images