JP4768640B2 - Shrink-fit tool holder - Google Patents
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Description
本発明は、ＮＣ旋盤又はマシニングセンタ等のテーブルに固定してある被切削物を削る工作機械の回転する主軸に切削工具を取り付けるための焼き嵌め式工具ホルダに関する。 The present invention relates to a shrink-fit tool holder for attaching a cutting tool to a rotating spindle of a machine tool that cuts a workpiece fixed to a table such as an NC lathe or a machining center.
コンピュータ数値制御によって複数の切削工具の交換及び切削加工を自動で行うマシニングセンタは、近年、加工時間の短縮化のために高主軸回転数、高送り速度、及び高加速度が採用され高速化が進められている。
マシニングセンタの主軸に切削工具を取り付けるために使用される工具ホルダも、このようなマシニングセンタの高速化に伴い、切削工具に対するより強い保持力及び高い取付精度等が求められる。そこで、工具ホルダにより強い保持力及び高い取付精度等を実現させる方式として、従来使用されてきたコレットの組み合わせで切削工具を保持する方式に替えて、チャックを加熱して切削工具を挿入し焼き嵌め保持する焼き嵌め式の工具ホルダが注目されている。
Machining centers that automatically change and cut multiple cutting tools by computer numerical control have recently been adopted to increase the speed by adopting high spindle speed, high feed rate, and high acceleration to shorten the machining time. ing.
The tool holder used for attaching the cutting tool to the spindle of the machining center is also required to have a stronger holding force and high attachment accuracy with respect to the cutting tool as the machining center speeds up. Therefore, as a method to achieve a strong holding force and high mounting accuracy with the tool holder, instead of the conventionally used method of holding the cutting tool with a combination of collets, the cutting tool is inserted by heating the chuck and shrink fitting. A shrink-fitting tool holder that holds is drawing attention.
しかし、焼き嵌め式工具ホルダにおいても、焼き嵌め部が切削工具の径により制限されるので絞め代が小さく、必ずしも十分に強い保持力を得られないという問題があった。かかる問題に対して、マシニングセンタ等の工作機械の主軸に取り付けるためのホルダ本体と切削工具を焼き嵌めにより保持するための焼き嵌めチャックとを別体に形成し、焼き嵌めチャックに熱膨張率の大きな材質を使用することにより切削工具を保持可能とした技術（特許文献１）、及びシャンク部とチャック部とが一体で形成された工具ホルダに熱膨張率の大きな材質を使用し、チャック部と切削工具との間にスリーブを介在させて切削工具を保持可能とした技術（特許文献２）が提案されている。
特許文献１及び特許文献２に開示されたホルダ本体と焼き嵌めチャックとが着脱可能な工具ホルダ（特許文献１、図２及び特許文献２、図１）は、焼き嵌めチャックに焼き嵌めにより切削工具を保持した後に、焼き嵌めチャックをホルダ本体に取り付け固定させるものである。そして、これらの工具ホルダは、焼き嵌めチャックのホルダ本体への固定が、引きボルトを前進させる方向に回転させることにより焼き嵌めチャックをホルダ本体の内部に引き寄せて行われる。そのため、焼き嵌めチャックをホルダ本体に着脱するごとに、引きボルトが設けられた孔を塞ぐプルスタッドを取り外す必要があり、焼き嵌めチャックのホルダ本体への固定及び取り外し作業が煩雑になるという問題がある。
The tool holder (Patent Document 1, FIG. 2, and
また、特許文献２に開示された工具ホルダ（特許文献２、図２）は、シャンク部とチャック部とを工具ホルダとして一体で形成されているため、工具ホルダを共用することができず、また工具ホルダの材料選択の幅が狭まるという問題を有する。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、ホルダ本体に着脱する作業が容易な工具保持用焼き嵌めチャックを有する焼き嵌め式工具ホルダを提供することを目的とする。
Moreover, since the tool holder disclosed in Patent Document 2 (
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a shrink-fit tool holder having a tool-holding shrink-fit chuck that can be easily attached to and detached from the holder body.
前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る焼き嵌めチャックは、軸方向に直交する断面外周が円形であって前記軸方向の少なくとも一端に開口する工具挿入孔を備えた焼き嵌めチャックと、前記焼き嵌めチャックの一部を嵌入可能なチャック挿入孔を備え前記チャック挿入孔が開口する側の外周に雄ネジが設けられたホルダ本体と、筒状であって内周面に前記雄ネジに螺合可能な雌ネジが設けられ一端が開放されて他端に軸方向の貫通孔が設けられた固定用ナットと、前記焼き嵌めチャックを前記チャック挿入孔から抜き出すための取り外し補助具と、を有し、前記焼き嵌めチャックは、外周に前記工具挿入孔が開口する側を径小とする段と、前記段よりも前記工具挿入孔が開口する側に前記段から所定の間隔を有して周方向の溝と、を有し、前記固定用ナットは、前記貫通孔の周囲に前記軸方向に係合可能な押圧部と、前記貫通孔の周面の外側面における端縁に凹状の周溝と、を有し、かつ開放された前記一端が前記段を挿通可能であって前記貫通孔が前記焼き嵌めチャックにおける前記工具挿入孔の開口から前記段までをのみ挿通可能に形成され、前記取り外し補助具は、前記凹状の周溝に嵌入可能かつ前記軸方向に係合可能な係合部を有して前記焼き嵌めチャックにおける周方向の溝に一部が嵌入した状態で前記焼き嵌めチャックの外周に着脱可能であり、前記焼き嵌めチャックが前記チャック挿入孔に嵌入され前記ホルダ本体に前記固定用ナットが螺合されてこれらが一体化された状態で、前記取り外し補助具が前記焼き嵌めチャックに装着され前記固定用ナットが緩められることにより前記凹状の周溝に前記係合部が収容され前記凹状の周溝が前記係合部を押圧して前記焼き嵌めチャック本体が前記チャック挿入孔から抜き出されるように構成されている。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.
That is, shrink fitting chuck according to the present invention includes a shrink fit chuck sectional periphery of Cartesian axially with a tool insertion hole opening into at least one end of the axis direction is circular, the baked fit chuck one A holder body provided with a chuck insertion hole into which a portion can be fitted, and a male screw provided on the outer periphery on the side where the chuck insertion hole opens, and a female screw that is cylindrical and can be screwed onto the male screw on the inner peripheral surface And a fixing nut having one end opened and an axial through hole provided at the other end, and a removal assisting tool for extracting the shrink-fitting chuck from the chuck insertion hole, and the shrink-fitting The chuck has a step having a small diameter on a side where the tool insertion hole opens on the outer periphery, and a circumferential groove having a predetermined interval from the step on the side where the tool insertion hole opens than the step, The fixing nut It is engageable with the pressing portion in the axial direction around the through hole, anda circumferential groove of concave edge in the outer surface of the peripheral surface of the through hole, and is opened one end The step can be inserted, and the through hole is formed so as to be able to pass only from the opening of the tool insertion hole to the step in the shrink-fit chuck , and the removal assisting tool can be inserted into the concave circumferential groove, and It has an engaging portion that can be engaged in the axial direction, and can be attached to and detached from the outer periphery of the shrink-fit chuck in a state where a part of the shrink-fit chuck is fitted in a circumferential groove. in a state in which the fixing nut before Symbol holder body is fitted to the chuck insertion hole is screwed these are integrated, that the removal aid is loosened the fixing nut is mounted on the baked fit chuck Before Concave engaging portion is housed in a circumferential groove the concave peripheral groove said baked fit chuck body by pressing the engaging portion is configured to be withdrawn from the chuck insertion hole.
好ましくは、前記チャック挿入孔は、その奥に内径が一定であるストレート部と、前記チャック挿入孔の開口に向けて内径が一定の割合で大きくなるテーパ部と、を有し、前記焼き嵌めチャックは、前記工具挿入孔の開口とは逆側の端部に外径が一定であって前記ストレート部を軸方向に摺動可能な円筒部と、前記円筒部と前記段との間に前記段に向けて前記テーパ部の内径の増加割合と同一の割合で外径が増加するテーパ面部と、を有する。 Preferably, the chuck insertion hole includes a straight portion is the inner diameter at its rear is constant, and a tapered portion whose inner diameter toward the open mouth of the chuck insertion hole is increased at a constant rate, and fit the baked The chuck includes a cylindrical portion having a constant outer diameter at an end opposite to the opening of the tool insertion hole and capable of sliding the straight portion in the axial direction, and the cylindrical portion between the cylindrical portion and the step. And a tapered surface portion whose outer diameter increases at the same rate as the inner diameter increase rate of the tapered portion toward the step .
前記固定用ナットは、前記押圧部における内側側面にプレーンベアリングを有する。
好ましくは、前記チャック挿入孔は、前記ストレート部と前記テーパ部とが直接接続されている。
The fixing nut has a plain bearing on the inner side surface of the pressing portion.
Preferably, in the chuck insertion hole, the straight portion and the tapered portion are directly connected.
本発明によると、ホルダ本体に着脱する作業が容易な工具保持用焼き嵌めチャックを有する焼き嵌め式工具ホルダを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a shrink-fit tool holder having a tool-holding shrink-fit chuck that can be easily attached to and detached from the holder body.
図１は本発明に係る焼き嵌め式工具ホルダ１の正面図、図２は焼き嵌め式工具ホルダ１の正面断面図、図３は焼き嵌め式工具ホルダ１における焼き嵌めチャック２の取付部分の正面断面図、図４は取り外し補助具３の斜視図である。
図１ないし図３において、焼き嵌め式工具ホルダ１（以下「工具ホルダ１」ということがある）は、ホルダ本体４、焼き嵌めチャック２、固定用ナット５および取り外し補助具３からなる。
1 is a front view of a shrink-fit tool holder 1 according to the present invention, FIG. 2 is a front sectional view of the shrink-fit tool holder 1, and FIG. 3 is a front view of a mounting portion of a shrink-
1 to 3, the shrink-fit tool holder 1 (hereinafter sometimes referred to as “tool holder 1”) includes a holder body 4, a shrink-
ホルダ本体４は、外観が全体として円柱状であって、テーパシャンク部６、チャック部７およびフランジ部８からなる。
テーパシャンク部６は、ホルダ本体４の軸方向の一端側（図２における左側）に形成され、形状が一端を上面（面積の小さい面）とする円錐台（テーパ形状）を呈する。テーパシャンク部６は、工具ホルダ１を例えばマシニングセンタの主軸に取り付けるためのものである。テーパシャンク部６には、ホルダ本体４の軸心をその軸心とし一端側に開口するプルスタッド取付孔９が設けられている。プルスタッド取付孔９の内周面には、挿入されたプルスタッドを螺合させるための雌ネジが形成されている。
The holder body 4 is generally cylindrical in appearance, and includes a
The
チャック部７は、ホルダ本体４の軸方向の他端側（図２における右側）に形成され、他端側に外径の小さな径小部１０および径小部１０よりも内方により外径が大きい径大部１１を有する。径小部１０および径大部１１はいずれも外観が円筒状であって、径小部１０の外周面には、雄ネジ１２が形成されている。また、径小部１０および径大部１１には、これらの軸心をその軸心とし他端側に開口する焼き嵌めチャック挿入孔１３が設けられている。焼き嵌めチャック挿入孔１３は、開口部分を最大内径とし内方（孔の底部１４）に向けて内径が一定の割合で小さくなるテーパ部１５と、テーパ部１５から底部１４に続くストレート部１６とからなっている。
The
フランジ部８は、ホルダ本体４の軸方向ほぼ中央に設けられた、外方に突出する円環状の部分である。フランジ部８の外周には、断面形状がＶ字形のＶ溝１７が備えられている。フランジ部８は、マシニングセンタにおいて主軸に取り付ける切削工具Ｔを交換するときに、マニピュレータが工具ホルダ１を掴むための部分として設けられている。
焼き嵌めチャック２は、外観が略円筒状であってその軸心を貫通する工具挿入孔１８を備えている。焼き嵌めチャック２は、ほぼ中央部を境界として軸心方向一端側（図２における右側）の工具保持部１９および他端側（図２における左側）のチャック嵌入部２０からなっている。
The
The shrink-
工具挿入孔１８は、第１保持孔２１と、第１保持孔２１よりも僅かに大きな内径を有する第２孔２２とからなっている。第１保持孔２１の長さ（深さ）は、切削工具Ｔのシャンク径の少なくとも３倍以上である。
工具保持部１９は、その外径が、工具挿入孔１８が開口する一端からチャック嵌入部２０側に向けて徐々に大きくなり、工具挿入孔１８の第１保持孔２１と第２孔２２との境目近傍より第２孔２２側でほぼ一定となっている。工具保持部１９の外径がほぼ一定となった部分４６の外周には、軸心に直交する面上に環状であって断面形状が矩形の周溝２３が設けられている。
The
The outer diameter of the
チャック嵌入部２０は、円筒部２４、段差部２５およびテーパ面部２６からなる。
円筒部２４は、工具挿入孔１８における第２孔２２が開口する他端２７から工具保持部１９側に向かう円筒状の部分である。円筒部２４の外径は、ストレート部１６の内径に比べて十分に小さい。
段差部２５は、円筒部２４の工具保持部１９側に連続する、短い距離で急激に外径が増加する部分である。
The
The
The
テーパ面部２６は、段差部２５に連続し、外観が円錐台状であって工具保持部１９側に向けて外径が一定の割合で増加するテーパ面２８を有している。テーパ面２８の外径の増加割合は、焼き嵌めチャック挿入孔１３におけるテーパ部１５の内径の変化割合と等しい。例えば、テーパ面２８の外径は軸心に対して３〜８度の傾斜を有するように軸方向に変化する。したがって、チャック嵌入部２０は、焼き嵌めチャック挿入孔１３に嵌め入れられたときに、テーパ面２８がテーパ部１５の内周面に対して外周面全体で接触可能に形成されている。
The
チャック嵌入部２０は、テーパ面部２６の外径が最大となる工具保持部１９側の端部において、工具保持部１９の外周径との差により、軸方向に直交し側面視が環状の端面２９を有する段が生じている。
また、焼き嵌めチャック２では、工具保持部１９の周溝２３とチャック嵌入部２０の端面２９との間隔が、後に説明する固定用ナット５におけるプレーンベアリング３０を含めた押圧部３１の厚さよりも大きくなっている。
The
Further, in the
焼き嵌めチャック２の材質は、熱膨張率が高い合金鋼が好ましい。第１保持孔２１の内径は、通常は切削工具Ｔのシャンク径よりも小さく、かつ金属材料が相変態を生じさせない程度の加熱により切削工具Ｔのシャンク径よりも大きくなって、切削工具Ｔを十分な強度で焼き嵌め保持が可能なように、切削工具Ｔのシャンク径を勘案して決定される。
固定用ナット５は、胴部３２および押圧部３１からなる。
The material of the
The fixing
胴部３２は、円筒状であって内周面に雌ネジ３３が設けられている。内周面に設けられた雌ネジ３３は、チャック部７の径小部１０の外周に設けられた雄ネジ１２に螺合可能に形成されている。押圧部３１は、胴部３２の軸方向の一方の端（図２，３における右端）を閉じる袋状のものであって、その中心には貫通する貫通孔３４が設けられている。貫通孔３４の径は、焼き嵌めチャック２の工具保持部１９の外径よりも大きく、端面２９の外側縁の径よりも十分に小さく形成されている。したがって、貫通孔３４は、工具保持部１９を挿通させることは可能であるが、チャック嵌入部２０を挿通させることはできない。
The
押圧部３１の内側における胴部３２の軸心に直交する表面（内面）には、貫通孔３４と略同径の孔を有する円環状のプレーンベアリング３０が取り付けられている。プレーンベアリング３０には、高硬度金属の表面にイオンプレーティング法、真空蒸着法等によりＴｉＮ（窒化チタニウム）が成膜された、摺動性にすぐれた材料が使用される。プレーンベアリング３０に、スズ、アンチモン、銅、鉛等の摩擦係数の小さな合金で形成されたものを使用してもよい。押圧部３１の外側（図３における右側）の表面は、貫通孔３４の開口部端縁から胴部３２の内径に相当する円環状の範囲が、胴部３２の軸心に直交する面（以下「係合面３５」という）となっている。
An annular plain bearing 30 having a hole substantially the same diameter as the through
取り外し補助具３は、ホルダ本体４から焼き嵌めチャック２を取り外すときに使用されるものである。取り外し補助具３は、付勢部３６、係合部３７ａ，３７ｂおよび操作部３８ａ，３８ｂからなる。付勢部３６は、断面が円形の弾性を有する金属棒材が、円の一部が欠落した形状に曲げられて形成されている。
係合部３７ａ，３７ｂは、それぞれが付勢部３６の端のいずれかに連続して付勢部３６のリングと略同一面上の外方に延びている。係合部３７ａ，３７ｂは、付勢部３６から遠ざかるにつれてその間隔が小さくなっている。係合部３７ａ，３７ｂの長手方向に直交する断面の形状は長方形である。係合部３７ａ，３７ｂの断面の短辺（係合部の厚さｄ）は、周溝２３に丁度嵌り込むことができるように、周溝２３の幅よりも若干小さくなっている。一方の係合部３７ａは、その端部から付勢部３６のリングと同一面上で他方の係合部３７ｂ側に直角に曲がり、他方の係合部３７ｂと交叉した後外方に直角に曲がって延びて操作部３８ａに連続する。他方の係合部３７ｂは、そのまま外方に延びた操作部３８ｂに連続する。操作部３８ａ，３８ｂには、それぞれ親指または人差し指を通すことができる輪３９ａ，３９ｂが設けられている。操作部３８ａ，３８ｂは、断面が円形の金属棒材で形成されている。図４における取り外し補助具３は、単一の金属材料で形成されているが、係合部３７ａ，３７ｂの周溝２３に丁度嵌り込む部分のみ高硬度の金属材料で形成してもよい。
The
Each of the engaging
次に、ホルダ本体４への焼き嵌めチャック２の取り付けおよびホルダ本体４からの焼き嵌めチャック２の取り外しの方法について説明する。
図５は焼き嵌めチャック２の取り付け過程を示す図、図６は取り外し補助具３の焼き嵌めチャック２への取付の様子を示す図、図７は焼き嵌めチャック２の取り外し過程を示す図である。なお、図６（ｂ）は取り外し補助具３が焼き嵌めチャック２に取り付けられた後の図６（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面、図７は図６（ｂ）におけるＢ−Ｂ矢視断面を示す。
Next, a method for attaching the shrink
FIG. 5 is a diagram showing the process of attaching the shrink-
ところで、焼き嵌めチャック２には、事前にエンドミル等の切削工具Ｔが固定される。焼き嵌めチャック２への切削工具Ｔの固定は、専用加熱機により焼き嵌めチャック２を所定の温度にまで昇温し、工具挿入孔１８の内径を拡大させて切削工具Ｔのシャンク部ＴＳを工具挿入孔１８に挿入する。専用加熱機は、電磁誘導で焼き嵌めチャック２を昇温する方式のものが使用される。このような昇温方式は公知の技術である。切削工具Ｔが挿入された焼き嵌めチャック２は放冷され、温度が低下するとともに工具挿入孔１８の内径が減少する。しかし、工具挿入孔１８は切削工具Ｔのシャンク部ＴＳの径よりも収縮できないために、工具保持部１９に生ずる引っ張り応力およびシャンク部ＴＳに生ずる圧縮応力によって、切削工具Ｔは焼き嵌めチャック２に強固に固定される。
By the way, a cutting tool T such as an end mill is fixed to the shrink-
さて、ホルダ本体４への焼き嵌めチャック２の取り付けは次のようにして行われる。
図５を参照して、切削工具Ｔが固定された焼き嵌めチャック２は、チャック嵌入部２０の側がホルダ本体４の焼き嵌めチャック挿入孔１３に挿入される。固定用ナット５は、切削工具Ｔの先端を胴部３２の開放側、貫通孔３４の順に貫通させて、ホルダ本体４のチャック部７近くまで移動される。続いて、固定用ナット５は、雌ネジ３３が径小部１０の雄ネジ１２に螺合され回転されて、径大部１１に向けて移動する。このとき、固定用ナット５の押圧部３１の内側に取り付けられたプレーンベアリング３０は、チャック嵌入部２０の端面２９を押圧して焼き嵌めチャック２を焼き嵌めチャック挿入孔１３に押し入れる。このとき、プレーンベアリング３０は、固定用ナット５を回転させると回転する押圧部３１に対して摺動し、焼き嵌めチャック２の端面２９に対しては回転しないで真っ直ぐに焼き嵌めチャック２を焼き嵌めチャック挿入孔１３に押し入れる。
Now, the
Referring to FIG. 5, the shrink-
プレーンベアリング３０は摩擦係数の小さな材料で形成されているために、固定用ナット５の締め付けに強い力を必要としない。また、固定用ナット５は、例えば特許文献１（特開２０００−１２６９６１号公報）の図２および特許文献２（特開２００２−２８３１６２号公報）の図１に開示された工具ホルダにおける引きボルトに比べてネジ径が大きくまた回転部分が露出しているために、焼き嵌めチャック２のホルダ本体４への取り付け作業を容易に行うことができる。
Since the
固定用ナット５は、特許文献１および特許文献２に開示された工具ホルダにおける引きボルトに比べてネジ山の径が大きいために締め付ける力が大きい。また、工具ホルダ１は、焼き嵌めチャック２のテーパ面２８がテーパ部１５の内周面に対して周面全体で接触可能であり大きな締め付け力に耐えることが可能である。そのため、締め付け力が大きい固定用ナット５を使用できることにより、ホルダ本体４と焼き嵌めチャック２とを強固に一体化することができる。したがって、工具ホルダ１は、従来の工具ホルダに比べて、切削作業を行う間、切削工具Ｔの取付精度を高く維持することが可能である。
Since the fixing
ホルダ本体４からの焼き嵌めチャック２の取り外しは次のようにして行われる。
先ず、取り外し補助具３が焼き嵌めチャック２に取り付けられる。図６を参照して、取り外し補助具３は、付勢部３６に切削工具Ｔ、焼き嵌めチャック２の工具保持部１９を順に貫通させて、固定用ナット５の近くまで送られる。取り外し補助具３の係合部３７ａ，３７ｂは、操作部３８ａ，３８ｂを接近させることによりその間隔が広げられ、周溝２３に向けて移動される。操作部３８ａ，３８ｂに加えられた力が取り除かれると、係合部３７ａ，３７ｂは、周溝２３に嵌まりこんで工具保持部１９を付勢部３６の付勢力により２箇所で締め付け、焼き嵌めチャック２に取付られる。
The shrink
First, the
続いて、図７を参照して、固定用ナット５が径小部１０との螺合を緩める方向に回転される。すると、固定用ナット５の係合面３５は、係合部３７ａ，３７ｂにおける周溝２３の外方にある部分、つまり周溝２３に嵌まりこんでいない部分に当接する。さらに、固定用ナット５が緩む方向に回転されると、焼き嵌めチャック２は、周溝２３に係止された係合部３７ａ，３７ｂとともに、焼き嵌めチャック挿入孔１３から取り出される方向に移動する。
Subsequently, referring to FIG. 7, the fixing
工具ホルダ１は、外部に取り付けられネジ径の大きな固定用ナット５を緩めることにより焼き嵌めチャック２を焼き嵌めチャック挿入孔１３から取り外すので、例えば特許文献１および特許文献２に開示された従来の工具ホルダに比べて取り外し作業が容易である。
図８は他の形態による焼き嵌め式工具ホルダ１Ｂの正面部分断面図である。
以下、焼き嵌め式工具ホルダ１Ｂを工具ホルダ１Ｂということがある。
Engineering tools holder 1, so detached from the chuck insertion holes 13 shrink fitting a shrink
FIG. 8 is a front partial sectional view of a shrink-fit tool holder 1B according to another embodiment.
Hereinafter, the shrink-fit tool holder 1B may be referred to as a tool holder 1B.
工具ホルダ１Ｂは、ホルダ本体４Ｂ、焼き嵌めチャック２Ｂ、固定用ナット５および取り外し補助具３からなる。工具ホルダ１Ｂは、ホルダ本体４Ｂにおける焼き嵌めチャック挿入孔１３Ｂおよび焼き嵌めチャック２Ｂにおけるチャック嵌入部２０Ｂが工具ホルダ１と異なり、他の構成は工具ホルダ１におけるものと同一である。そこで、図８において工具ホルダ１と同一の構成を有するものについては工具ホルダ１における符号と同一の符号を付し、以下、工具ホルダ１と相違する構成についてのみ説明する。
The tool holder 1B includes a holder body 4B, a shrink-fit chuck 2B, a fixing
焼き嵌めチャック挿入孔１３Ｂは、開口部を最大内径とし内方（孔の底部１４）に向けて内径が一定の割合で小さくなるテーパ部１５と、テーパ部１５から底部１４に続くストレート部１６とからなっている点については、工具ホルダ１における焼き嵌めチャック挿入孔１３と同じである。焼き嵌めチャック挿入孔１３Ｂにおけるその他の部分の構成は焼き嵌めチャック挿入孔１３における対応する部分と同一である。
The shrink-fit chuck insertion hole 13B has a
チャック嵌入部２０Ｂは、円筒部２４Ｂ、段差部２５Ｂおよびテーパ面部２６からなる。
円筒部２４Ｂは、工具挿入孔１８における第２孔２２が開口する他端２７から工具保持部１９側に向かう円筒状の部分である。円筒部２４Ｂの外径は、ストレート部１６Ｂの内周面を摺動して軸方向に移動可能なようにストレート部１６Ｂの内径よりわずかに小さくなっている。段差部２５Ｂは、円筒部２４の工具保持部１９側端に連続し、短い距離で急激に外径が増加する部分である。ただし、円筒部２４Ｂの外径が円筒部２４の外径よりも大きいために、その軸方向長さは段差部２５に比べて短い。チャック嵌入部２０Ｂにおけるその他の部分の構成はチャック嵌入部２０における対応する部分と同一である。
The chuck insertion portion 20B includes a cylindrical portion 24B, a
The cylindrical portion 24B is a cylindrical portion that extends from the
ホルダ本体４への焼き嵌めチャック２Ｂの取り付けおよびホルダ本体４からの焼き嵌めチャック２Ｂの取り外しの方法は、上に説明した工具ホルダ１における方法と同じである。
工具ホルダ１Ｂは、円筒部２４Ｂが、焼き嵌めチャック挿入孔１３Ｂ内を軸方向に移動するときストレート部１６Ｂの内周面を摺動するように構成されている。
工具ホルダ１Ｂは、円筒部２４Ｂがストレート部１６Ｂの内周面を摺動し案内されることにより、焼き嵌めチャック２Ｂを焼き嵌めチャック挿入孔１３Ｂに挿入するときに、テーパ面２８とテーパ部１５との局部的な当たりおよび過度の摺動がなく、テーパ面２８およびテーパ部１５の傷の発生を防止することができる。そのため、工具ホルダ１Ｂへの焼き嵌めチャック２Ｂの取付精度を長期にわたり高く維持できるという特長を有する。
The method of attaching the shrink fit chuck 2B to the holder body 4 and the method of removing the shrink fit chuck 2B from the holder body 4 are the same as those in the tool holder 1 described above.
The tool holder 1B is configured such that the cylindrical portion 24B slides on the inner peripheral surface of the
The tool holder 1B has a tapered
また、通常、機械加工では仕上げ部分を減少させるために、加工の困難な部分をくぼませて仕上げ加工を省く「ヌスミ」が行われる。例えば図８におけるテーパ部１５とストレート部１６との境界を、図９に示されるようなヌスミ４１Ｂを設けることで仕上げ加工の省略がなされる場合がある。ホルダ本体４２Ｂにそのようなヌスミ加工がなされた場合であっても、焼き嵌めチャック２Ｂは、チャック挿入部２０Ｂを焼き嵌めチャック挿入孔４３Ｂに挿入するときに、円筒部２４Ｂがストレート部４４Ｂに案内されることによって、テーパ面２８Ｂとテーパ部４５Ｂとの不規則な当たりを阻止しテーパ面２８Ｂおよびテーパ部４５Ｂの傷の発生を防止することができる。
Further, in general, in order to reduce the finished portion in machining, “Nusumi” is performed in which a difficult-to-work portion is dented and the finishing work is omitted. For example, the finishing process may be omitted by providing a
図１０は取り外し補助具３の他の形態における斜視図である。
図１０（ａ）に示される取り外し補助具３Ｃは、断面形状が円形の係合部３７Ｃａ，３７Ｃｂを有している。係合部３７Ｃａ，３７Ｃｂの断面の径ｄは、係合部３７Ｃａ，３７Ｃｂが焼き嵌めチャック２における周溝２３に丁度嵌まり込めるように、周溝２３の幅（軸方向長さ）と略同じである。取り外し補助具３Ｃにおける他の構成は、取り外し補助具３におけるものと同一である。
Figure 10 is a perspective view of another form
The removal assisting tool 3C shown in FIG. 10A has engagement portions 37Ca and 37Cb having a circular cross-sectional shape. The diameter d of the cross section of the engaging portions 37Ca and 37Cb is substantially the same as the width (axial length) of the
図１０（ｂ）に示される取り外し補助具３Ｄは、係合部３７Ｄａ，３７Ｄｂの断面形状が矩形であって、かつ互いに対向する面が、焼き嵌めチャック２，Ｂにおける周溝２３の底の曲率に等しい曲率で凹状に彎曲している。係合部３７Ｄａ，３７Ｄｂの厚さｄは、係合部３７Ｄａ，３７Ｄｂが周溝２３に丁度嵌まり込めるように、周溝２３の幅（軸方向長さ）と略同じに形成されている。このような形状を有する係合部３７Ｄａ，３７Ｄｂは、焼き嵌めチャック２，２Ｂを焼き嵌めチャック挿入孔１３，１３Ｂから抜き出すときに、固定用ナット５の係合面３５から受ける力を分散して周溝２３の側面に伝えることができ、溝の側面の損傷を防止するとともに焼き嵌めチャック２，２Ｂの抜き出しを円滑に行うことができる。取り外し補助具３Ｄの他の構成は、取り外し補助具３におけるものと同一である。
In the
図１０（ｃ）に示される取り外し補助具３Ｅは、２分割された板状のリング（輪）３７Ｅａ，３７Ｅｂの分割部分の１つを枢支（凹部と凸部とで回動可能に支持）したものである。リング３７Ｅａ，３７Ｅｂの内径は、溝の底の曲率円の径と略同一である。リング３７Ｅａ，３７Ｅｂの厚さｄは、リング３７Ｅａ，３７Ｅｂが周溝２３に丁度嵌め込めるように、周溝２３の幅（軸方向長さ）と略同じに形成されている。
The
図１０（ｄ）に示される取り外し補助具３Ｆは、２分割された板状のリング（輪）３７Ｆａ，３７Ｆｂをそれぞれの端部で接合可能としたものである。リング３７Ｆａ，３７Ｆｂの内径は、溝の底の曲率円の径と略同一である。リング３７Ｆａ，３７Ｆｂの厚さｄは、リング３７Ｆａ，３７Ｆｂが周溝２３に丁度嵌め込めるように、周溝２３の幅と略同じに形成されている。
The
リング３７Ｅａ，３７Ｅｂまたはリング３７Ｆａ，３７Ｆｂからなる取り外し補助具３Ｅおよび取り外し補助具３Ｆは、いずれも焼き嵌めチャック２，２Ｂを焼き嵌めチャック挿入孔１３，１３Ｂから抜き出すときに、固定用ナット５の係合面３５から受ける力を分散して周溝２３の側面に伝えることができ、溝の側面の損傷を防止するとともに焼き嵌めチャック２，２Ｂの抜き出しを円滑に行うことができる。
The
図１１は他の形態における焼き嵌めチャック２Ｇおよび取り外し補助具３Ｇの斜視図である。
図１１（ａ）を参照して、焼き嵌めチャック２Ｇにおける工具保持部１９Ｇの周面には、焼き嵌めチャック２の工具保持部１９における環状の周溝２３に替えて、軸心に直交する面上の軸心を挟んで対向する位置に互いに並行に２つの係止溝２３Ｇが設けられている。
Figure 11 is a perspective view of a shrink-
Referring to FIG. 11A, the peripheral surface of the
図１１（ｂ）を参照して、取り外し補助具３Ｇは、Ｕ字状に切り抜かれた板材である。対向して並行に延びる係合部３７Ｇａ，３７Ｇｂを有する。取り外し補助具３Ｇの厚さｄは、係止溝２３Ｇの幅に略等しい。ホルダ本体４から焼き嵌めチャック２Ｇから抜き出すときは、取り外し補助具３Ｇは、係合部３７Ｇａ，３７Ｇｂがそれぞれ係止溝２３Ｇに嵌め込まれる。固定用ナット５を緩めることにより係合面３５が係合部３７Ｇａ，３７Ｇｂに押圧され、取り外し補助具３Ｇの移動により焼き嵌めチャック２Ｇが抜き出される。
With reference to FIG.11 (b), the
図１２は他の形態による焼き嵌め式工具ホルダ１Ｈの正面部分断面図、図１３は取り外し補助具３Ｈの斜視図、図１４は取り外し補助具３Ｈの焼き嵌めチャック２Ｈへの取り付け要領を示す図、図１５はホルダ本体４から焼き嵌めチャック２Ｈを取り外す過程を示す図である。
以下、焼き嵌め式工具ホルダ１Ｈを工具ホルダ１Ｈということがある。
12 is a front partial cross-sectional view of a shrink-
Hereinafter, the shrink-
工具ホルダ１Ｈは、ホルダ本体４、焼き嵌めチャック２Ｈ、固定用ナット５Ｈおよび取り外し補助具３Ｈからなる。工具ホルダ１Ｈは、焼き嵌めチャック２Ｈ、固定用ナット５Ｈおよび取り外し補助具３Ｈが工具ホルダ１と異なり、他の構成は工具ホルダ１におけるものと同一である。そこで、図１２において工具ホルダ１と同一の構成を有するものについては工具ホルダ１における符号と同一の符号を付し、以下、工具ホルダ１と相違する構成について説明する。
The
焼き嵌めチャック２Ｈは、焼き嵌めチャック２が環状の周溝２３の断面形状が矩形であるのに対して、図１２に示されるように断面形状が半円形の環状の周溝２３Ｈを有する。
固定用ナット５Ｈは、押圧部３１Ｈの係合面３５Ｈ側における内周の端には、断面形状が４分の１円の凹状の面取り加工がなされた係合支持部４７Ｈが設けられている。係合支持部４７Ｈの断面４分の１円の湾曲面における曲率は、環状の周溝２３Ｈの断面の曲率に略等しく、後に説明する取り外し補助具３Ｈの係合部３７Ｈの軸方向に直交する断面の外周の曲率に略等しい。
The shrink-
The fixing
図１３を参照して、取り外し補助具３Ｈは、係合部３７Ｈ、接続部４８Ｈａ，４８Ｈｂ操作部３８Ｈａ，３８Ｈｂからなる。係合部３７Ｈは、断面が円形の弾性を有する金属棒材が、円の約４分の１を欠く形状に曲げられて形成されている。
接続部４８Ｈａ，４８Ｈｂは、いずれも係合部３７Ｈの端のいずれかから係合部３７Ｈが属する面に略直角に曲がって延びている。
Referring to FIG. 13, the
Each of the connection portions 48Ha and 48Hb extends from either end of the
操作部３８Ｈａ，３８Ｈｂは、いずれも接続部４８Ｈａ，４８Ｈｂの端のいずれかに連続し、それぞれが連続しない接続部４８Ｈａ，４８Ｈｂに対して略４５度であって係合部３７Ｈから遠ざかる方向に、かつ接続部４８Ｈａ，４８Ｈｂから略直角に曲がって延びている。
一方の接続部４８Ｈａの長さＬ１は係合部３７Ｈの半径に略等しく、他方の接続部４８Ｈｂの長さＬ２は一方の接続部４８Ｈａの長さＬ１よりも長くなっているため、操作部３８Ｈａ，３８Ｈｂは、交差してさらに延びることができる。
The operation portions 38Ha and 38Hb are continuous to either of the ends of the connection portions 48Ha and 48Hb, and are approximately 45 degrees with respect to the non-continuous connection portions 48Ha and 48Hb and away from the
Since the length L1 of one connecting portion 48Ha is substantially equal to the radius of the engaging
操作部３８Ｈａ，３８Ｈｂの先端は、折り返しの曲げ加工がされている。
ホルダ本体４への焼き嵌めチャック２Ｈの取り付け方法は、上に説明した工具ホルダ１における方法と同じである。そこで、以下にホルダ本体４からの焼き嵌めチャック２Ｈの取り外し方法について説明する。
取り外し補助具３Ｈが焼き嵌めチャック２Ｈに取り付けられる。図１３および図１４を参照して、取り外し補助具３Ｈは、係合部３７Ｈのリングに切削工具Ｔ、焼き嵌めチャック２Ｈの工具保持部１９を順に貫通させて、固定用ナット５Ｈの近くまで送られる。取り外し補助具３Ｈは、操作部３８Ｈａ，３８Ｈｂの先端を互いに接近させることにより係合部３７Ｈの両端の間隔が広げられ、周溝２３Ｈに向けて移動される。操作部３８Ｈａ，３８Ｈｂに加えられた力が取り除かれると、係合部３７Ｈは、周溝２３Ｈに嵌まりこんで自らのの付勢力により周溝２３Ｈ内に取付られる。
The tips of the operation portions 38Ha and 38Hb are folded back.
The method of attaching the shrink
A
続いて、図１５を参照して、固定用ナット５Ｈが径小部１０との螺合を緩める方向に回転される。固定用ナット５Ｈの移動により、係合支持部４７Ｈは、周溝２３Ｈから一部がはみ出した係合部３７Ｈに当接する。さらに、固定用ナット５Ｈが緩む方向に回転されると、係合支持部４７Ｈは係合部３７Ｈを押圧し、焼き嵌めチャック２は、取り外し補助具３Ｈとともに焼き嵌めチャック挿入孔１３から取り出される方向に移動する。
Subsequently, with reference to FIG. 15, the fixing
工具ホルダ１Ｈは、外部に取り付けられネジ径の大きな固定用ナット５Ｈを緩めることにより焼き嵌めチャック２Ｈを焼き嵌めチャック挿入孔１３から抜き出されるので、従来の工具ホルダに比べて取り外し作業が容易である。
工具ホルダ１Ｈにおいて、焼き嵌めチャック２Ｈに替えて工具ホルダ１における焼き嵌めチャック２を用い、図１６に示される固定用ナット５Ｊおよび図１０（ｃ）または図１０（ｄ）に示されるリング３Ｅ，３Ｆを用いて取り外し作業が容易な工具ホルダを構成することができる。この場合、係合支持部４７Ｊは、その中にリング３Ｅ，３Ｆの外周または外周の一部と側面の端部とを収容可能なように形成される。固定用ナット５Ｊにおいてその構成が固定用ナット５と同一の部分については、図１６において固定用ナット５と同一の符号を付すものとする。
Since the
In the
焼き嵌めチャック２Ｇの取り外し（抜き出し）を行うときに、図４、図１０に示される取り外し補助具３，３Ｃ，３Ｄを使用することができる。また、焼き嵌めチャック２，２Ｂの取り出しに取り外し補助具３Ｇを使用することができる。
工具保持部１９における環状の周溝２３に替えて外径がほぼ一定となった部分４６の外周に複数個の軸中心に向けた孔を設け、取り外し補助具の係合部としてこの孔に嵌入可能な凸状の係合部分を設けてもよい。チャック嵌入部２０における側面視が環状の端面２９に替えて、周方向に一定間隔に並ぶ複数の固定用ナット５に係合する端面を設けてもよい。
When removing (withdrawing) the shrink-
In place of the annular
上述の形態において、ホルダ本体４，４Ｂ、焼き嵌めチャック２，２Ｂ，２Ｇ，２Ｈ、固定用ナット５，５Ｈ，５Ｊおよび取り外し補助具３，３Ｂ〜３Ｈなどの形状、寸法および材質を種々のものとすることができる。
その他、工具ホルダ１，１Ｂ，１Ｈの各部又は全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
In the form state described above, the holder body 4, 4b, shrink fitting the
In addition, the structure, shape, dimensions, number, material, etc. of each part or the whole of the
また、本発明に係る工具ホルダ１，１Ｂ，１Ｈの用途はマシニングセンタに限られず、刃物を回転させてテーブルに固定してある被削物を削る工作機械に使用することができる。 The use of the tool holders 1, 1 </ b> B, 1 </ b> H according to the present invention is not limited to a machining center, and can be used for a machine tool that cuts a work piece that is fixed to a table by rotating a blade.
本発明は、ＮＣ旋盤又はマシニングセンタ等のテーブルに固定してある被削物を削る工作機械の回転する主軸に切削工具を取り付けるための焼き嵌め式工具ホルダに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a shrink-fit tool holder for attaching a cutting tool to a rotating spindle of a machine tool that cuts a workpiece fixed to a table such as an NC lathe or a machining center.
１，１Ｂ，１Ｈ 工具ホルダ
２，２Ｂ，２Ｇ，２Ｈ 焼き嵌めチャック
３，３Ｃ〜Ｈ，３Ｊ 取り外し補助具
４，４Ｂ ホルダ本体
５，５Ｈ，５Ｊ 固定用ナット
１２ 雄ネジ
１３，１３Ｂ チャック挿入孔（焼き嵌めチャック挿入孔）
１５ テーパ部
１６，１６Ｂ ストレート部
１８ 工具挿入孔
２３，２３Ｇ，２３Ｈ 周方向の溝（環状の周溝）
２４，２４Ｂ 円筒部
２６ テーパ面部
２９ 段の側面（軸方向に直交する端面）
３０ プレーンベアリング
３１，３１Ｈ 押圧部
３３ （固定用ナットの）雌ネジ
３４ 貫通孔
３７ａ，３７ｂ，３７Ｃａ〜３７Ｇａ，３７Ｃｂ〜３７Ｇｂ，３７Ｈ 係合部（リング）
４６ 焼き嵌めチャックの外周
４７Ｈ 凹状の周溝
1, 1B, IH tool Hol da 2,2B, 2G, 2H baked fitted
15
24,
30 Plain bearing 31,
46 Grilled fit Chat outside circumference of the click
47H Concave groove
Claims (4)
前記焼き嵌めチャックの一部を嵌入可能なチャック挿入孔を備え前記チャック挿入孔が開口する側の外周に雄ネジが設けられたホルダ本体と、
筒状であって内周面に前記雄ネジに螺合可能な雌ネジが設けられ一端が開放されて他端に軸方向の貫通孔が設けられた固定用ナットと、
前記焼き嵌めチャックを前記チャック挿入孔から抜き出すための取り外し補助具と、を有し、
前記焼き嵌めチャックは、
外周に前記工具挿入孔が開口する側を径小とする段と、
前記段よりも前記工具挿入孔が開口する側に前記段から所定の間隔を有して周方向の溝と、を有し、
前記固定用ナットは、
前記貫通孔の周囲に前記軸方向に係合可能な押圧部と、
前記貫通孔の周面の外側面における端縁に凹状の周溝と、を有し、
かつ開放された前記一端が前記段を挿通可能であって前記貫通孔が前記焼き嵌めチャックにおける前記工具挿入孔の開口から前記段までをのみ挿通可能に形成され、
前記取り外し補助具は、
前記凹状の周溝に嵌入可能かつ前記軸方向に係合可能な係合部を有して前記焼き嵌めチャックにおける周方向の溝に一部が嵌入した状態で前記焼き嵌めチャックの外周に着脱可能であり、
前記焼き嵌めチャックが前記チャック挿入孔に嵌入され前記ホルダ本体に前記固定用ナットが螺合されてこれらが一体化された状態で、前記取り外し補助具が前記焼き嵌めチャックに装着され前記固定用ナットが緩められることにより前記凹状の周溝に前記係合部が収容され前記凹状の周溝が前記係合部を押圧して前記焼き嵌めチャック本体が前記チャック挿入孔から抜き出されるように構成された
ことを特徴とする焼き嵌め式工具ホルダ。 A shrink fit chuck with a tool insertion hole that has a circular cross-sectional outer periphery perpendicular to the axial direction and opens at least at one end in the axial direction;
A holder main body having a chuck insertion hole into which a part of the shrink-fitting chuck can be inserted, and a male screw provided on the outer periphery on the side where the chuck insertion hole opens;
A fixing nut that is cylindrical and has a female screw that can be screwed to the male screw on its inner peripheral surface, one end is opened, and the other end is provided with an axial through hole;
A removal aid for extracting the shrink-fitted chuck from the chuck insertion hole,
The shrink fit chuck is
A step having a small diameter on the side where the tool insertion hole opens on the outer periphery;
A circumferential groove having a predetermined interval from the step on the side where the tool insertion hole is open than the step;
The fixing nut is
A pressing portion engageable in the axial direction around the through hole;
A concave circumferential groove on the edge of the outer surface of the peripheral surface of the through hole,
And the opened one end can be inserted through the step, and the through hole is formed so as to be inserted only from the opening of the tool insertion hole in the shrink fit chuck to the step,
The removal aid is
It has an engaging portion that can be fitted in the concave circumferential groove and can be engaged in the axial direction, and can be attached to and detached from the outer circumference of the shrink-fitting chuck in a state where a part is fitted in the circumferential groove in the shrink-fitting chuck. And
In a state where the shrink-fitting chuck is inserted into the chuck insertion hole, and the fixing nut is screwed into the holder main body so as to be integrated, the removal assisting tool is mounted on the shrink-fitting chuck and the fixing nut. The engagement portion is accommodated in the concave circumferential groove by being loosened, and the concave circumferential groove presses the engagement portion so that the shrink-fitting chuck body is extracted from the chuck insertion hole. A shrink-fit tool holder characterized by this.
その奥に内径が一定であるストレート部と、
前記チャック挿入孔の開口に向けて内径が一定の割合で大きくなるテーパ部と、を有し、
前記焼き嵌めチャックは、
前記工具挿入孔の開口とは逆側の端部に外径が一定であって前記ストレート部を軸方向に摺動可能な円筒部と、
前記円筒部と前記段との間に前記段に向けて前記テーパ部の内径の増加割合と同一の割合で外径が増加するテーパ面部と、を有する
請求項１に記載の焼き嵌め式工具ホルダ。 The chuck insertion hole is
A straight part with a constant inner diameter at the back,
A taper portion whose inner diameter increases at a constant rate toward the opening of the chuck insertion hole,
The shrink fit chuck is
A cylindrical portion having a constant outer diameter at the end opposite to the opening of the tool insertion hole and capable of sliding the straight portion in the axial direction;
The shrink-fit tool holder according to claim 1, further comprising a tapered surface portion between which the outer diameter increases between the cylindrical portion and the step toward the step at the same rate as an increase rate of the inner diameter of the taper portion. .
前記押圧部における内側側面にプレーンベアリングを有する
請求項１または請求項２に記載の焼き嵌め式工具ホルダ。 The fixing nut is
The shrink-fit tool holder according to claim 1, further comprising a plain bearing on an inner side surface of the pressing portion.
前記ストレート部と前記テーパ部とが直接接続されている
請求項２または請求項３に記載の焼き嵌め式工具ホルダ。 The chuck insertion hole is
The shrink-fit tool holder according to claim 2 or 3, wherein the straight portion and the tapered portion are directly connected.
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