JP5945818B2 - Machine Tools - Google Patents

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Description

本発明は、所要の工具が取着されたツールホルダが、主軸モータによって回転駆動される主軸に対し着脱自在に取り付けられる構造を備えた、例えばマシニングセンタのような工作機械に関するものである。   The present invention relates to a machine tool such as a machining center having a structure in which a tool holder to which a required tool is attached is detachably attached to a spindle driven to rotate by a spindle motor.

上述のマシニングセンタで加工される工作物は多岐にわたり、それに伴って使用される工具も種々雑多である。この種類や形状が互いに異なる種々の工具を選択的にマシニングセンタの同じ主軸に支障なく取り付けるために、各種工具が、主軸に着脱自在に取り付けできるツールホルダにそれぞれ予め取り付けられており、加工工程に従って所要の工具が取り付けられたツールホルダが選択されて主軸に取り付けられる。   There are a wide variety of workpieces to be processed by the above-described machining center, and various tools are used in association therewith. In order to selectively attach various types and shapes of different tools to the same spindle of the machining center without any trouble, various tools are pre-installed in tool holders that can be detachably attached to the spindle, and are required according to the machining process. The tool holder to which the tool is attached is selected and attached to the spindle.

この種の工作機械は一般に図9(a)に示すような構造を備えている(例えば、特許文献1〜3参照)。すなわち、主軸モータ(図示せず)により回転駆動される中空軸状の主軸40には、ツールホルダ41が取り付けられる一端側の取付部42の内部に、内周面が所定のテーパ角で一端面の開口に向け漸次拡径する取付用テーパ穴43が形成されている。一方、前記ツールホルダ41は、主軸40への取り付けに際して把持される円環状のフランジ部44の一方側(図の右方側)に、先端に工具(図示せず)が取り付けられるホルダ部45が突設されているとともに、フランジ部44の他方側(図の左方側)に、先端に向けてその外周面が前記テーパ穴43のテーパ角と等しい一定のテーパ角で漸次縮径する円錐台形状のテーパシャンク部46が一体形成されている。ホルダ部45に予め工具が取り付けられたツールホルダ41は、テーパシャンク部46が主軸40のテーパ穴43に挿入されたのちに矢印方向へのクランプ力Fcにより引っ張られることにより、テーパシャンク部46の外周面がテーパ穴43の内周面に密着して固定され、主軸40に対して一体回転するように取り付けられる。   This type of machine tool generally has a structure as shown in FIG. 9A (see, for example, Patent Documents 1 to 3). In other words, a hollow shaft main shaft 40 that is rotationally driven by a main shaft motor (not shown) has an inner peripheral surface at one end surface with a predetermined taper angle inside a mounting portion 42 on one end side to which a tool holder 41 is mounted. A mounting taper hole 43 is formed which gradually increases in diameter toward the opening. On the other hand, the tool holder 41 has a holder portion 45 to which a tool (not shown) is attached at the tip thereof on one side (right side in the drawing) of an annular flange portion 44 that is gripped when attached to the main shaft 40. A truncated cone that protrudes and gradually reduces the diameter of the outer peripheral surface of the flange portion 44 toward the tip at a constant taper angle equal to the taper angle of the taper hole 43 toward the tip. A tapered shank portion 46 having a shape is integrally formed. The tool holder 41 with a tool attached in advance to the holder portion 45 is pulled by the clamping force Fc in the direction of the arrow after the tapered shank portion 46 is inserted into the tapered hole 43 of the main shaft 40, thereby The outer peripheral surface is fixed in close contact with the inner peripheral surface of the tapered hole 43 and is attached so as to rotate integrally with the main shaft 40.

なお、この工作機械では、主軸40とフランジ部44の各々の対向端面40a,44a間に僅かな隙間cがある状態でテーパシャンク部46の外周面がテーパ穴43の内周面に密着するように設定されている。この隙間cを設けているのは以下のような理由による。すなわち、ツールホルダ41を主軸40に取り付けるに際して、テーパシャンク部46の外周面とテーパ穴43の内周面とが密着するのと同時に、フランジ部44と主軸40の各々の対向端面40a,44a同士も密着するように各々の内,外周面と端面40a,44aとを高精度な寸法に形成するのが極めて困難である。そこで、この工作機械では、テーパシャンク部46の外周面とテーパ穴43の内周面とがクランプ力Fcによって確実に密着するように図っている。   In this machine tool, the outer peripheral surface of the tapered shank portion 46 is in close contact with the inner peripheral surface of the tapered hole 43 in a state where there is a slight gap c between the opposed end surfaces 40 a and 44 a of the main shaft 40 and the flange portion 44. Is set to The reason for providing the gap c is as follows. That is, when the tool holder 41 is attached to the main shaft 40, the outer peripheral surface of the tapered shank portion 46 and the inner peripheral surface of the tapered hole 43 are in close contact with each other, and at the same time, the opposing end surfaces 40a, 44a of the flange portion 44 and the main shaft 40 are opposed to each other. It is extremely difficult to form the inner and outer peripheral surfaces and the end surfaces 40a and 44a with high precision so as to be in close contact with each other. Therefore, in this machine tool, the outer peripheral surface of the tapered shank portion 46 and the inner peripheral surface of the tapered hole 43 are designed to be in close contact with each other by the clamping force Fc.

また、従来では、図10(a)に示すような構成を備えた工作機械も提案されている(例えば、特許文献4参照)。図10(a)において、図9(a)と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して重複する説明を省略する。この工作機械では、テーパ穴43に挿入されたテーパシャンク部46の外周面とテーパ穴43の内周面との間に僅かな隙間が存在する状態で、図10(a)に矢印で示したテーパシャンク部46に作用するクランプ力Fcによってフランジ部44のテーパシャンク部46側の端面44aを主軸40のテーパ穴43の開口端周辺の端面40aに密着させることにより、ツールホルダ41が主軸40に取り付けられる。   Conventionally, a machine tool having a configuration as shown in FIG. 10A has also been proposed (see, for example, Patent Document 4). In FIG. 10A, the same or equivalent parts as those in FIG. In this machine tool, a slight gap exists between the outer peripheral surface of the tapered shank portion 46 inserted into the tapered hole 43 and the inner peripheral surface of the tapered hole 43, as indicated by an arrow in FIG. The tool holder 41 is attached to the main shaft 40 by bringing the end surface 44a of the flange portion 44 on the taper shank portion 46 side into close contact with the end surface 40a around the opening end of the tapered hole 43 of the main shaft 40 by the clamping force Fc acting on the taper shank portion 46. It is attached.

特開2003−191112号公報JP 2003-191112 A 特開2001−9657号公報JP 2001-9657 A 特開2002−370134号公報JP 2002-370134 A 特開2011−25395号公報JP 2011-25395 A

近年において、マシニングセンタのような工作機械に対して金型等の被加工物を高効率で、且つ高精度に加工することが要望されており、この要望を実現するために、大出力で高回転数の主軸モータを搭載して主軸40の回転を高速化することが行われている。しかしながら、図9(a)の工作機械では、主軸40が高速回転するのに伴って主軸40に生じる遠心力が増大し、この大きな遠心力によってテーパ穴43がテーパシャンク部46の外径よりも大きな内径に拡径する状態に主軸40が変形する。これは、主軸40がツールホルダ41に比べて遠心力の影響を受け易いためである。このようにテーパ穴43が拡径すると、テーパ穴43とテーパシャンク部46との密着度が低下するため、テーパ穴43によるテーパシャンク部46の把持力が低下し、ツールホルダ41にびびり振動が発生し易くなって被加工物の加工精度が低下する。   In recent years, there has been a demand for machining a workpiece such as a die with high efficiency and high precision for a machine tool such as a machining center. To realize this demand, high output and high rotation speed are required. Several spindle motors are mounted to increase the speed of rotation of the spindle 40. However, in the machine tool of FIG. 9A, the centrifugal force generated in the main shaft 40 increases as the main shaft 40 rotates at a high speed, and the taper hole 43 becomes larger than the outer diameter of the taper shank portion 46 by this large centrifugal force. The main shaft 40 is deformed so as to expand to a large inner diameter. This is because the spindle 40 is more susceptible to centrifugal force than the tool holder 41. When the diameter of the taper hole 43 is increased in this way, the degree of adhesion between the taper hole 43 and the taper shank portion 46 is reduced, so that the gripping force of the taper shank portion 46 by the taper hole 43 is reduced and chatter vibration is generated in the tool holder 41. It becomes easy to generate | occur | produce, and the processing precision of a workpiece will fall.

また、主軸40の高速回転によってテーパ穴43が拡径すると、図9(b)に示すように、ツールホルダ41に作用しているクランプ力Fcによってテーパシャンク部46が拡径したテーパ穴43内に入り込み、ツールホルダ41は、フランジ部44の端面44aが主軸40の端面40aに当接する位置まで矢印で示す軸心方向に変位してしまう。このように、位置固定されている主軸40に対するツールホルダ41の相対位置が図2(b)にdで示す距離だけ変化してしまうと、ツールホルダ41に取り付けられた工具が被加工物に対して予め設定された相対位置からdで示す距離だけずれてしまうので、これによっても被加工物の加工精度が低下する。   Further, when the diameter of the tapered hole 43 is increased by the high speed rotation of the main shaft 40, as shown in FIG. 9B, the inside of the tapered hole 43 where the diameter of the tapered shank portion 46 is increased by the clamping force Fc acting on the tool holder 41. The tool holder 41 is displaced in the axial direction indicated by the arrow until the end surface 44a of the flange portion 44 comes into contact with the end surface 40a of the main shaft 40. As described above, when the relative position of the tool holder 41 with respect to the fixed spindle 40 is changed by a distance indicated by d in FIG. 2B, the tool attached to the tool holder 41 is moved with respect to the workpiece. Therefore, the processing accuracy of the workpiece is also lowered.

さらに、主軸40の高速回転によってテーパ穴43が拡径すると、上述のようにテーパ穴43によるテーパシャンク部46の把持力が低下するため、図9(c)に示すように、工具が被加工物に押し付けられることによる反力によってホルダ部45に曲げ荷重Fが加わったときに、主軸40の回転軸心C1に対しツールホルダ41の回転軸心C2がずれてしまい、この状態で主軸40が回転すると、主軸40にびびり振動が発生して、被加工物に対する加工精度が大きく低下してしまう。   Further, when the diameter of the tapered hole 43 is increased by the high-speed rotation of the main shaft 40, the gripping force of the tapered shank portion 46 by the tapered hole 43 is reduced as described above. Therefore, as shown in FIG. When a bending load F is applied to the holder portion 45 due to a reaction force caused by being pressed against an object, the rotation axis C2 of the tool holder 41 is displaced from the rotation axis C1 of the spindle 40. In this state, the spindle 40 is When it rotates, chatter vibration is generated in the main shaft 40, and the machining accuracy of the workpiece is greatly reduced.

一方、図10(a)の工作機械では、ツールホルダ41のフランジ部44の端面44aがクランプ力Fcによって主軸40の端面40aに押し付けられるので、主軸40が高速回転する場合にもツールホルダ41が軸心方向へ向けて変位することがないが、以下のような課題がある。すなわち、自動工具交換装置を備えたマシニングセンタのような工作機械では、各種工具がそれぞれ取り付けられてツールマガジンに格納されている複数のツールホルダ41のうちから加工工程に従って選択されたツールホルダ41がツールマガジンから取り出されて主軸40に自動的に装着される。このとき、図10(a)の工作機械では、テーパ穴43の内周面の径がテーパシャンク部46の外周面の径よりも僅かに大きく設定されて両者の間に隙間が存在するので、自動工具交換装置によりツールホルダ41が主軸40に自動的に取り付けられるときに、図10(b)に示すように、ツールホルダ41が、これの回転軸心C2が主軸40の回転軸心C1に対しずれる相対配置で主軸40に装着されるおそれがある。このようにツールホルダ41が偏心状態で取り付けられた主軸40が高速回転されたときには、ツールホルダ41にびびり振動が発生して被加工物の加工精度が低下する。   On the other hand, in the machine tool of FIG. 10A, the end surface 44a of the flange portion 44 of the tool holder 41 is pressed against the end surface 40a of the main shaft 40 by the clamping force Fc, so that the tool holder 41 can be moved even when the main shaft 40 rotates at high speed. Although there is no displacement toward the axial direction, there are the following problems. That is, in a machine tool such as a machining center equipped with an automatic tool changer, a tool holder 41 selected according to a machining process from a plurality of tool holders 41 to which various tools are respectively attached and stored in a tool magazine is a tool. It is removed from the magazine and automatically mounted on the spindle 40. At this time, in the machine tool of FIG. 10A, the diameter of the inner peripheral surface of the tapered hole 43 is set slightly larger than the diameter of the outer peripheral surface of the tapered shank portion 46, and there is a gap between the two. When the tool holder 41 is automatically attached to the main shaft 40 by the automatic tool changer, the tool holder 41 has its rotation axis C2 aligned with the rotation axis C1 of the main shaft 40 as shown in FIG. There is a possibility that the main shaft 40 is mounted in a relative arrangement with respect to each other. Thus, when the main shaft 40 attached with the tool holder 41 in an eccentric state is rotated at a high speed, chatter vibration is generated in the tool holder 41 and the processing accuracy of the workpiece is lowered.

また、この工作機械では、ツールホルダ41の径方向への変位を防止する機械的な位置
決め機構が存在しないことから、クランプ力Fcを極めて大きく設定した場合であっても、主軸40が高速回転された状態で工具が被加工物に押し付けられることによる反力によってホルダ部45に曲げ荷重が加わったときにツールホルダ41が径方向に変位するおそれがあり、これによっても被加工物の加工精度が低下する。
Further, in this machine tool, since there is no mechanical positioning mechanism for preventing the tool holder 41 from being displaced in the radial direction, the spindle 40 is rotated at a high speed even when the clamping force Fc is set to be extremely large. The tool holder 41 may be displaced in the radial direction when a bending load is applied to the holder portion 45 due to the reaction force caused by the tool being pressed against the workpiece in this state, and this also increases the machining accuracy of the workpiece. descend.

本発明は、交換すべきツールホルダを主軸に対して所定の相対位置に高精度、且つ容易に位置決めして主軸に取り付けることができ、主軸が高速回転する場合においてもツールホルダの変位を確実に防止して被加工物を高精度に加工することができる工作機械を提供することを目的とするものである。   The present invention enables the tool holder to be replaced to be attached to the main shaft with high precision and easily at a predetermined relative position with respect to the main shaft, and ensures that the tool holder is displaced even when the main shaft rotates at high speed. An object of the present invention is to provide a machine tool capable of preventing and processing a workpiece with high accuracy.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、所要の工具が取り付けられたツールホルダが、主軸モータによって回転駆動される主軸のテーパ穴に前記ツールホルダのテーパシャンク部を挿入した状態で前記主軸に着脱自在に取り付けられる工作機械において、前記テーパシャンク部が前記テーパ穴に挿入された状態でクランプ機構により前記ツールホルダを前記主軸の近接方向に引っ張るクランプ力が付与されたときに、前記ツールホルダの回転軸心が前記主軸の回転軸心に一致するように前記ツールホルダの前記主軸に対する相対位置をガイドする位置決めガイド手段と、前記位置決めガイド手段による位置決めが行われたときに、前記ツールホルダの押圧部を前記主軸の受部に前記クランプ力により押し付けて前記ツールホルダを前記主軸に固定する位置固定手段とを備え、前記位置決めガイド手段が、前記主軸の前記ツールホルダの取り付け側の主軸端面における前記テーパ穴の開口周縁部からリング状に突設され、前記開口周縁から前記主軸端面に向けて断面湾曲形状となったガイド受面を有するガイド位置決め突部と、前記ツールホルダの前記主軸に対向するホルダ端面に形成されて前記ガイド位置決め突部を嵌まり込ませる溝形状を有する受け溝部とを備えるとともに、前記受け溝部の内周側溝壁面と溝底面との境界角部に設定された位置決め当接部と前記ガイド受面と前記テーパ穴の開口周端との境界角部に設定された位置決め受部とが同じ径に設定されてなり、前記位置固定手段が、前記受け溝部内に前記ガイド位置決め突部が嵌め入れられた時点で互いに接触する前記位置決め当接部および前記位置決め受部をそれぞれ前記押圧部および前記受部として構成されていることを特徴とする工作機械を提供する。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a state in which a tool holder to which a required tool is attached has a tapered shank portion of the tool holder inserted into a tapered hole of the spindle that is rotationally driven by a spindle motor. In the machine tool detachably attached to the spindle, when a clamping force is applied to pull the tool holder in the proximity direction of the spindle by the clamping mechanism with the tapered shank portion inserted into the tapered hole, Positioning guide means for guiding the relative position of the tool holder with respect to the main shaft so that the rotation axis of the tool holder coincides with the rotation axis of the main shaft, and when positioning by the positioning guide means is performed, The tool holder is pressed against the receiving portion of the spindle by the clamping force. And a position fixing means for fixing to said main axis, said positioning guide means, protruding from the ring-shaped from a peripheral edge of an opening of the tapered hole in the spindle end face of the mounting side of the tool holder of the spindle, from the opening edge A guide positioning protrusion having a guide receiving surface that is curved in cross section toward the main shaft end surface, and a groove shape that is formed on a holder end surface facing the main shaft of the tool holder and into which the guide positioning protrusion is fitted. And a boundary angle between the positioning contact portion set at the boundary corner between the inner circumferential groove wall surface and the groove bottom surface of the receiving groove, the guide receiving surface, and the opening peripheral end of the tapered hole. The positioning receiving portion set to the same portion is set to the same diameter, and the position fixing means is mutually connected when the guide positioning projection is inserted into the receiving groove portion. To provide a machine tool which is characterized by being composed of the positioning contact part and the positioning receiving portion that contacts a respective said pressing portion and the receiving portion.

請求項2に係る発明は、請求項1の発明において、前記位置固定手段が、さらに、前記受け溝部における外周側溝壁面と前記ホルダ端面との境界角部からなる支持当接部と、前記受け溝部内に前記前記ガイド位置決め突部が嵌め入れられた時点で前記支持当接部が当接される前記ガイド受面とからなる構成を備えている工作機械を提供する。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the position fixing means further includes a support contact portion including a boundary corner portion between an outer peripheral side groove wall surface and the holder end surface in the receiving groove portion, and the receiving groove portion. There is provided a machine tool having a configuration including the guide receiving surface with which the support contact portion is brought into contact when the guide positioning protrusion is fitted therein.

請求項3に係る発明は、所要の工具が取り付けられたツールホルダが、主軸モータによって回転駆動される主軸のテーパ穴に前記ツールホルダのテーパシャンク部を挿入した状態で前記主軸に着脱自在に取り付けられる工作機械において、前記テーパシャンク部が前記テーパ穴に挿入された状態でクランプ機構により前記ツールホルダを前記主軸の近接方向に引っ張るクランプ力が付与されたときに、前記ツールホルダの回転軸心が前記主軸の回転軸心に一致するように前記ツールホルダの前記主軸に対する相対位置をガイドする位置決めガイド手段と、前記位置決めガイド手段による位置決めが行われたときに、前記ツールホルダの押圧部を前記主軸の受部に前記クランプ力により押し付けて前記ツールホルダを前記主軸に固定する位置固定手段とを備え、前記位置決めガイド手段が、前記主軸の前記ツールホルダの取り付け側の主軸端面における前記テーパ穴の開口周縁部からリング状に突設され、前記開口周縁から前記主軸端面に向けて断面湾曲形状となったガイド受面を有するガイド位置決め突部と、前記ツールホルダの前記主軸に対向するホルダ端面に形成されて前記ガイド位置決め突部を嵌まり込ませる溝形状を有する受け溝部とを備えるとともに、前記受け溝部の外周側溝壁面と前記ホルダ端面との境界角部に設定された位置決め保持部と、前記ガイド受面と前記主軸端面との境界角部に設定された位置決め受部とが同じ径に設定されてなり、前記位置固定手段が、前記受け溝部内に前記ガイド位置決め突部が嵌め入れられた時点で互いに当接する前記ホルダ端面および前記主軸端面をそれぞれ前記押圧部および前記受部として構成されていることを特徴とする工作機械を提供する。 According to a third aspect of the present invention, a tool holder to which a required tool is attached is detachably attached to the spindle in a state in which a taper shank portion of the tool holder is inserted into a taper hole of the spindle that is rotationally driven by a spindle motor. In the machine tool to be obtained, when the clamping force for pulling the tool holder in the proximity of the main shaft is applied by the clamping mechanism with the tapered shank portion inserted into the tapered hole, the rotational axis of the tool holder is Positioning guide means for guiding the relative position of the tool holder to the main shaft so as to coincide with the rotation axis of the main shaft, and when the positioning guide means performs positioning, the pressing portion of the tool holder is moved to the main shaft. The tool holder is fixed to the main shaft by being pressed against the receiving portion by the clamping force. And means, the positioning guide means, said at spindle end face of the mounting side of the tool holder of the spindle projecting from the ring from the rim of the opening of the tapered hole, toward from the opening edge to the spindle end face section A guide positioning protrusion having a curved guide-receiving surface; and a receiving groove having a groove shape that is formed on a holder end surface facing the main shaft of the tool holder and into which the guide positioning protrusion is fitted. In addition, the positioning holding portion set at the boundary corner portion between the outer peripheral groove wall surface of the receiving groove portion and the holder end surface is the same as the positioning receiving portion set at the boundary corner portion between the guide receiving surface and the spindle end surface. The holder end surfaces of the holders that come into contact with each other when the guide positioning protrusions are fitted into the receiving groove portions are set. It is configured to fine the spindle end face as the pressing portion and the receiving portion, respectively to provide a machine tool according to claim.

請求項4に係る発明は、所要の工具が取り付けられたツールホルダが、主軸モータによって回転駆動される主軸のテーパ穴に前記ツールホルダのテーパシャンク部を挿入した状態で前記主軸に着脱自在に取り付けられる工作機械において、前記テーパシャンク部が前記テーパ穴に挿入された状態でクランプ機構により前記ツールホルダを前記主軸の近接方向に引っ張るクランプ力が付与されたときに、前記ツールホルダの回転軸心が前記主軸の回転軸心に一致するように前記ツールホルダの前記主軸に対する相対位置をガイドする位置決めガイド手段と、前記位置決めガイド手段による位置決めが行われたときに、前記ツールホルダの押圧部を前記主軸の受部に前記クランプ力により押し付けて前記ツールホルダを前記主軸に固定する位置固定手段とを備え、前記位置決めガイド手段が、前記主軸の前記ツールホルダの取り付け側の主軸端面における前記テーパ穴の開口周縁部から前記主軸の回転軸心に対し平行方向に延びるリング状に突設され、そのリング状の外周面の突出先端部から断面半円形状の円環状となったガイド位置決め受部が径方向外方に向け膨出形成されているガイド位置決め突部と、前記ツールホルダの前記主軸に対向するホルダ端面に形成されて前記ガイド位置決め突部を嵌まり込ませる溝形状を有する受け溝部とを備えるとともに、前記受け溝部における前記ツールホルダの回転軸心に平行面となった外周側溝壁面と、この外周側溝壁面に摺接するガイド位置決め受部の径方向外方の頂部とが同じ径に設定されてなり、前記位置固定手段が、前記受け溝部内に前記ガイド位置決め突部が嵌め入れられた時点で互いに当接する前記ホルダ端面および前記主軸端面をそれぞれ前記押圧部および前記受部として構成されていることを特徴とする工作機械を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, a tool holder to which a required tool is attached is detachably attached to the spindle in a state where the taper shank portion of the tool holder is inserted into a tapered hole of the spindle that is rotationally driven by the spindle motor. In the machine tool to be obtained, when the clamping force for pulling the tool holder in the proximity of the main shaft is applied by the clamping mechanism with the tapered shank portion inserted into the tapered hole, the rotational axis of the tool holder is Positioning guide means for guiding the relative position of the tool holder to the main shaft so as to coincide with the rotation axis of the main shaft, and when the positioning guide means performs positioning, the pressing portion of the tool holder is moved to the main shaft. The tool holder is fixed to the main shaft by being pressed against the receiving portion by the clamping force. And means, said positioning guide means is the projected from the opening peripheral edge portion of the tapered hole in the spindle end face of the mounting side of the tool holder in a ring shape extending in a direction parallel to the rotation axis of the spindle of the spindle A guide positioning projection having a semicircular cross-sectional guide positioning receiving portion projecting from the protruding tip of the ring-shaped outer peripheral surface, and bulging outward in the radial direction; and the tool holder An outer circumferential groove formed on a holder end surface facing the main shaft and having a groove shape into which the guide positioning protrusion is fitted, and which is parallel to the rotation axis of the tool holder in the receiving groove portion A wall surface and a radially outer top portion of the guide positioning receiving portion that is in sliding contact with the outer circumferential groove wall surface are set to have the same diameter, and the position fixing means is disposed in the receiving groove portion. To provide a machine tool which is characterized by being composed the holder end surface abutting and the spindle end face as the pressing portion and the receiving portion respectively with each other when the guide positioning protrusion is fitted into.

本発明に係る工作機械によれば、ツールホルダの主軸への取り付けに際して、テーパシャンク部がテーパ穴に挿入された状態でツールホルダにクランプ力が付与されたときに、ツールホルダが、これの回転軸心が主軸の回転軸心に一致するように主軸に対する相対位置を変位するように位置決めガイド手段によりガイドされる。これにより、この工作機械は、ツールホルダの交換に際して、ツールホルダの主軸に対する相対位置を容易に、且つ高精度に位置決めできるので、ツールホルダにびびり振動が発生するのが極力抑制されて、被加工物の加工精度の低下を確実に防止できる。また、この工作機械は、テーパ穴とテーパシャンク部との密着によりツールホルダを主軸に取り付ける構造の従来の工作機械とは異なり、ツールホルダの押圧部を主軸の受部に前記クランプ力により軸心方向に押し付けてツールホルダを主軸に固定するようになっているので、主軸が高速回転したときに発生する遠心力によるテーパ穴の拡径に起因して生じるテーパシャンク部の把持力の低下やツールホルダの軸心方向への変位といった不具合が生じることがなく、これらの発生に伴う被加工物の加工精度の低下が無関係となる。 According to the machine tool of the present invention, when the tool holder is attached to the spindle, the tool holder is rotated when a clamping force is applied to the tool holder with the tapered shank portion inserted into the tapered hole. It is guided by positioning guide means so as to displace the relative position with respect to the main shaft so that the shaft center coincides with the rotational axis of the main shaft. As a result, when exchanging the tool holder, the machine tool can easily and highly accurately position the tool holder relative to the spindle, so that chatter vibrations are suppressed as much as possible and the workpiece is processed. It is possible to reliably prevent a reduction in processing accuracy of an object. Also, this machine tool is different from the conventional machine tool in which the tool holder is attached to the main shaft by tight contact between the tapered hole and the taper shank portion, and the pressing portion of the tool holder is centered on the receiving portion of the main shaft by the clamping force. Since the tool holder is fixed to the main shaft by pressing in the direction, the gripping force of the taper shank part decreases due to the taper hole diameter expansion due to the centrifugal force generated when the main shaft rotates at a high speed and the tool There is no problem such as displacement of the holder in the axial direction, and a decrease in the processing accuracy of the workpiece due to the occurrence thereof is irrelevant.

更に詳細には、請求項に係る工作機械によれば、ツールホルダの主軸への取り付けに際して、ツールホルダのテーパシャンク部が主軸のテーパ穴に挿入された状態においてクランプ力が付与されることにより、受け溝部内にガイド位置決め突部が強制的に嵌め入れられ、このときに、ツールホルダの受け溝部の位置決め当接部に主軸のガイド位置決め突部の位置決め受部が当接される。この互いに当接される位置決め当接部と位置決め受け部とは同じ径に設定されているから、ツールホルダの回転軸心が主軸の回転軸心に対しずれた相対配置でテーパシャンク部がテーパ穴に挿入されても、位置決め当接部と位置決め受け部とが当接するようガイドされることにより、ツールホルダが、これの回転軸心が主軸の回転軸心に一致する所定の相対配置に位置修正されて、主軸に対し高精度に位置決めされる。この位置決め状態において互いに接触する位置決め当接部が位置決め受け部にクランプ力により押し付けられてツールホルダが主軸に固定される。 More specifically, according to the machine tool of the first aspect , when the tool holder is attached to the main shaft, a clamping force is applied in a state where the taper shank portion of the tool holder is inserted into the tapered hole of the main shaft. The guide positioning projection is forcibly fitted into the receiving groove, and at this time, the positioning receiving portion of the guide positioning projection of the spindle is brought into contact with the positioning contact portion of the receiving groove of the tool holder. Since the positioning contact portion and the positioning receiving portion that are in contact with each other are set to have the same diameter, the taper shank portion has a tapered hole in a relative arrangement in which the rotation axis of the tool holder is displaced from the rotation axis of the main shaft. Even if the tool holder is inserted into the tool holder, the positioning of the tool holder is guided so that the positioning receiving part comes into contact with the tool holder. Thus, it is positioned with high accuracy with respect to the spindle. In this positioning state, the positioning contact portions that come into contact with each other are pressed against the positioning receiving portion by a clamping force, and the tool holder is fixed to the main shaft.

請求項に係る工作機械によれば、ツールホルダは、径方向の異なる2箇所が主軸に係合された状態で主軸に取り付けられることから、主軸が高速回転したときにも主軸に対しこれの径方向へ向けて変位するのが確実に阻止される。そのため、主軸が高速回転するのに加えて、被加工物からの反力による大きな曲げ荷重が加わった場合であっても、ツールホルダの曲げ剛性の低下を招くことがなく、被加工物を高精度に加工できる。 According to the machine tool of the second aspect , since the tool holder is attached to the main shaft in a state where the two different radial directions are engaged with the main shaft, the tool holder can be attached to the main shaft even when the main shaft rotates at high speed. Displacement in the radial direction is reliably prevented. Therefore, even when a large bending load due to the reaction force from the workpiece is applied in addition to the spindle rotating at a high speed, the bending rigidity of the tool holder is not reduced, and the workpiece is Can be processed with high accuracy.

請求項に係る工作機械によれば、クランプ機構のクランプ力によりツールホルダのテーパシャンク部が主軸のテーパ穴内に強く引き込まれたときに、ツールホルダの受け溝部内に主軸のガイド位置決め突部の全体が強制的に挿入されることにより、共にほぼ同一の径に設定された受け溝部の位置決め保持部とガイド位置決め突部の位置決め受部とが互いに当接される。これにより、ツールホルダは、これの回転軸心が主軸の回転軸心に一致するように主軸に対する相対位置を修正するようにガイドされて、主軸に対して容易に、且つ高精度に位置決めされる。また、受け溝部内にガイド位置決め突部の全体が嵌め入れられたときに、ツールホルダのホルダ端面が主軸の主軸端面にクランプ力により強く押し付けられて、ツールホルダが主軸に固定される。 According to the machine tool of the third aspect, when the taper shank portion of the tool holder is strongly drawn into the taper hole of the spindle by the clamping force of the clamp mechanism, the guide positioning protrusion of the spindle is inserted into the receiving groove of the tool holder. When the whole is forcibly inserted, the positioning holding portion of the receiving groove and the positioning receiving portion of the guide positioning protrusion, both of which are set to have substantially the same diameter, are brought into contact with each other. Thus, the tool holder is guided so as to correct the relative position with respect to the main shaft so that the rotation axis of the tool holder coincides with the rotation axis of the main shaft, and is easily and accurately positioned with respect to the main shaft. . When the entire guide positioning protrusion is fitted in the receiving groove, the holder end surface of the tool holder is strongly pressed against the main shaft end surface of the main shaft by a clamping force, and the tool holder is fixed to the main shaft.

請求項に係る工作機械によれば、主軸とツールホルダの各々の軸心が互いにずれた配置でテーパシャンク部がテーパ穴に挿入されても、ガイド位置決め突部の先端のガイド位置決め受部が受け溝部の開口周端部に当接した時点で、ツールホルダがクランプ機構のクランプ力で引っ張られることにより、受け溝部の外周側溝壁面の開口周縁が、ガイド位置決め突部のガイド位置決め受部における断面半円形状のガイド位置決め受面に摺接しながらガイドされることにより、受け溝部の外周側溝壁面内にガイド位置決め受部の頂部が入り込む状態となる。このとき、受け溝部の外周側溝壁面がガイド位置決め受部の頂部とほぼ同じ径に設定されているから、ツールホルダは、これの回転軸心が主軸の回転軸心に一致する相対配置に容易に、且つ高精度に位置決めされる。この位置決め状態において、ツールホルダのホルダ端面が主軸の主軸端面にクランプ力で押し付けられて、ツールホルダが主軸に固定される。 According to the machine tool of the fourth aspect , even if the tapered shank portion is inserted into the tapered hole in such a manner that the axes of the main shaft and the tool holder are displaced from each other, the guide positioning receiving portion at the tip of the guide positioning protrusion is When the tool holder is pulled by the clamping force of the clamp mechanism when it comes into contact with the opening peripheral end of the receiving groove, the opening peripheral edge of the outer peripheral groove wall surface of the receiving groove is a cross-section in the guide positioning receiving portion of the guide positioning protrusion. By being guided while slidably contacting the semicircular guide positioning receiving surface, the top of the guide positioning receiving portion enters the outer peripheral groove wall surface of the receiving groove. At this time, since the outer peripheral side groove wall surface of the receiving groove portion is set to have substantially the same diameter as the top portion of the guide positioning receiving portion, the tool holder can be easily placed in a relative arrangement in which its rotation axis coincides with the rotation axis of the main shaft And positioning with high accuracy. In this positioning state, the holder end face of the tool holder is pressed against the spindle end face of the spindle by a clamping force, and the tool holder is fixed to the spindle.

本発明の第1実施形態に係る工作機械を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a machine tool according to a first embodiment of the present invention. 図1の工作機械の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the principal part of the machine tool of FIG. 図2の分解断面図である。FIG. 3 is an exploded sectional view of FIG. 2. 本発明の第2実施形態に係る工作機械の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the machine tool which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図4の分解断面図である。FIG. 5 is an exploded cross-sectional view of FIG. 4. 本発明の第3実施形態に係る工作機械の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the machine tool which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図6の分解断面図である。FIG. 7 is an exploded sectional view of FIG. 6. 本発明の第4実施形態に係る工作機械の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the machine tool which concerns on 4th Embodiment of this invention. (a)は従来の工作機械の断面図、(b),(c)は(a)の工作機械における不具合の発生状態の断面図である。(A) is sectional drawing of the conventional machine tool, (b), (c) is sectional drawing of the generation | occurrence | production state of the malfunction in the machine tool of (a). (a)は従来の他の工作機械の断面図、(b)は(a)の工作機械における不具合の発生状態の断面図である。(A) is sectional drawing of the other conventional machine tool, (b) is sectional drawing of the generation | occurrence | production state of the malfunction in the machine tool of (a).

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳述する。図1は本発明の第1実施形態に係る工作機械を示す断面図であり、この工作機械は、主軸1Aにツールホルダ2Aが着脱自在に取り付けられるようになっている。主軸1Aは、中空の軸状であって、複数の軸受3を介して筒状の外装ケース4の内部で回転自在に保持されており、主軸モータ(図示せず)により回転駆動されるようになっている。主軸1Aにおけるツールホルダ2Aが取り付けられる一端側の取付基部7の内部に、内周面が所定のテーパ角で開口部8に向け漸次拡径する取付用テーパ穴9が形成されている。取付基部7における開口部8の周辺の主軸端面10からはガイド位置決め突部11が一体に突設されている。このガイド位置決め突部11の詳細については後述する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a machine tool according to a first embodiment of the present invention. In this machine tool, a tool holder 2A is detachably attached to a main shaft 1A. The main shaft 1A has a hollow shaft shape, is rotatably held inside a cylindrical outer case 4 via a plurality of bearings 3, and is driven to rotate by a main shaft motor (not shown). It has become. A mounting taper hole 9 is formed in the mounting base 7 on one end side to which the tool holder 2A of the main shaft 1A is mounted, and the inner peripheral surface gradually increases in diameter toward the opening 8 at a predetermined taper angle. A guide positioning protrusion 11 protrudes integrally from the spindle end surface 10 around the opening 8 in the mounting base 7. Details of the guide positioning protrusion 11 will be described later.

一方、前記ツールホルダ2Aには、主軸1Aへの取り付けに際して把持して移送される円環状のフランジ部12を備え、このフランジ部12の一方側(図の右方側)に、先端に工具13が着脱自在に取り付けられるホルダ部14が一体に設けられている。また、ツールホルダ2Aには、フランジ部12の他方側(図の左方側)に、先端に向けてその外周面がテーパ穴9のテーパ角と同じ一定のテーパ角で漸次縮径する円錐台形状のテーパシャンク部17が一体形成されている。このテーパシャンク部17は、テーパ穴9に挿入されたときにテーパ穴9の内周面との間に僅かな隙間ができる外径を有する外周面に形成されている。フランジ部12における主軸1Aに対向するホルダ端面18には、主軸1Aのガイド位置決め突部11が嵌まり込む環状の受け溝部19が形成されている。この受け溝部19の詳細については後述する。   On the other hand, the tool holder 2A is provided with an annular flange portion 12 that is gripped and transferred when attached to the main shaft 1A, and a tool 13 at the tip is provided on one side (right side in the figure) of the flange portion 12. Is integrally provided with a holder portion 14 to which the detachable attachment is attached. Further, the tool holder 2A has a truncated cone whose outer peripheral surface is gradually reduced in diameter toward the tip at the same taper angle as the taper angle of the tapered hole 9 on the other side (left side in the figure) of the flange portion 12. A tapered shank portion 17 having a shape is integrally formed. The tapered shank portion 17 is formed on the outer peripheral surface having an outer diameter that allows a slight gap to be formed between the tapered shank portion 9 and the inner peripheral surface of the tapered hole 9. An annular receiving groove portion 19 into which the guide positioning protrusion 11 of the main shaft 1A is fitted is formed on the holder end surface 18 of the flange portion 12 facing the main shaft 1A. Details of the receiving groove 19 will be described later.

ツールホルダ2Aを主軸1Aに着脱自在に取り付けるためのクランプ機構20は以下のような構成になっている。すなわち、テーパシャンク部17には、外周面がテーパシャンク部17と同一のテーパ角を有する円錐台形状に形成された中空状のテーパ延長部材21が、テーパシャンク部17の外周面をテーパの縮径方向に延長する配置で連結されており、このテーパ延長部材21の内部に、中央部に挿通孔22aが形成された円盤状の係止部材22が、円盤状の外周端面がテーパ延長部材21の内周面に密接する配置でテーパ延長部材21に固定されている。一端部および他端部にそれぞれプルスタッド23および掛止突部25が形成された連結扞24が、係止部材22の挿通孔22aを挿通して掛止突部25がテーパシャンク部17と係止部材22との間に位置し、且つプルスタッド23がテーパ延長部材21の外部に位置する配置で設けられている。主軸1Aの中空部の内部後端(図の左端)位置には、多数枚の皿ばねの撓みを利用してクランプ力Fcを発生させる周知のクランプ力発生部27が配置されている。プルスタッド23を掴持するコレット28を先端に備えたドローバ29は、主軸1Aの中空部内においてこれの軸心方向に移動可能に配置された状態でクランプ力発生部27に連結されている。   The clamp mechanism 20 for detachably attaching the tool holder 2A to the main shaft 1A has the following configuration. That is, the tapered shank portion 17 has a hollow taper extending member 21 whose outer peripheral surface is formed in a truncated cone shape having the same taper angle as the tapered shank portion 17, and the outer peripheral surface of the tapered shank portion 17 is tapered. The disk-shaped locking member 22 having an insertion hole 22a formed in the center portion is connected to the taper extending member 21 in an arrangement extending in the radial direction, and the disk-shaped outer peripheral end surface is a taper extending member 21. The taper extending member 21 is fixed to the inner peripheral surface of the taper extending member 21 so as to be in close contact with the inner peripheral surface. The connecting rod 24 having the pull stud 23 and the latching protrusion 25 formed at one end and the other end is inserted through the insertion hole 22a of the locking member 22 so that the latching protrusion 25 is engaged with the taper shank portion 17. The pull stud 23 is located between the stopper member 22 and the taper extension member 21. A known clamping force generator 27 that generates a clamping force Fc by using the bending of a large number of disc springs is disposed at the position of the inner rear end (left end in the figure) of the hollow portion of the main shaft 1A. A draw bar 29 provided with a collet 28 for gripping the pull stud 23 at its tip is connected to the clamping force generating portion 27 in a state of being movable in the axial direction of the hollow portion of the main shaft 1A.

このクランプ機構20は、選択された任意のツールホルダ2Aを主軸1Aに取り付けるクランプ時に、クランプ発生部27に発生するクランプ力Fcによりドローバ29がクランプ方向(図の左方向)に引っ張られることによってコレット28がプルスタッド23を掴持するので、連結扞24が掛止突部25を介して係止部材22をクランプ方向に引っ張る。この引っ張られる係止部材22はテーパ延長部材21に対してくさび状に係止するので、クランプ発生部27のクランプ力Fcでツールホルダ2Aのテーパシャンク部17が
主軸1Aのテーパ穴9内に引き込まれて、ツールホルダ2Aが主軸1Aに取り付けられる。一方、ツールホルダ2Aを主軸1Aから取り外すアンクランプ時には、油圧シリンダ(図示せず)の作動によりドローバ29が前方(図の右方)に押し出されるように移動され、これによりコレット28が開いてプルスタッド23への掴持が解除され、これによりツールホルダ2Aのテーパシャンク部17をテーパ穴9から引出し可能な状態となる。
The clamping mechanism 20 is configured such that when a selected arbitrary tool holder 2A is attached to the main shaft 1A, the draw bar 29 is pulled in the clamping direction (left direction in the figure) by the clamping force Fc generated in the clamp generating unit 27. Since 28 holds the pull stud 23, the connecting rod 24 pulls the locking member 22 in the clamping direction via the latching protrusion 25. Since the locking member 22 to be pulled is locked in a wedge shape with respect to the taper extension member 21, the taper shank portion 17 of the tool holder 2A is pulled into the taper hole 9 of the main shaft 1A by the clamping force Fc of the clamp generating portion 27. Thus, the tool holder 2A is attached to the main shaft 1A. On the other hand, when unclamping the tool holder 2A from the main shaft 1A, the draw bar 29 is moved forward (rightward in the figure) by the operation of a hydraulic cylinder (not shown), thereby opening the collet 28 and pulling it. The gripping to the stud 23 is released, whereby the tapered shank portion 17 of the tool holder 2A can be pulled out from the tapered hole 9.

図2は図1の要部の拡大断面図、図3は図2の分解断面図をそれぞれ示す。図3において、主軸1Aのガイド位置決め突部11は、取付基部7の主軸端面10からリング状に一体に突設されている。このガイド位置決め突部11のリング状の内周面がテーパ穴9に連続するテーパ角に形成されて、この内周面の先端がテーパ穴9の開口部8になっている。また、ガイド位置決め突部11は、開口部8の開口周端から主軸端面10にかけて径方向に湾曲形状に膨出するガイド受面11aを有し、このガイド受面11aの内周端で、且つ開口部8の開口周端が、所定の径R1を有する位置決め受部11bになっている。   2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded cross-sectional view of FIG. In FIG. 3, the guide positioning protrusion 11 of the main shaft 1 </ b> A protrudes integrally from the main shaft end surface 10 of the mounting base 7 in a ring shape. The ring-shaped inner peripheral surface of the guide positioning protrusion 11 is formed at a taper angle continuous with the tapered hole 9, and the tip of the inner peripheral surface is the opening 8 of the tapered hole 9. The guide positioning protrusion 11 has a guide receiving surface 11a that bulges in a radial shape from the opening peripheral end of the opening 8 to the spindle end surface 10, and is an inner peripheral end of the guide receiving surface 11a. An opening peripheral end of the opening 8 is a positioning receiving portion 11b having a predetermined diameter R1.

一方、ツールホルダ2Aの環状の受け溝部19は、これの内周側溝壁面19aが、テーパシャンク部17に連続するテーパ角を有するテーパ面に形成され、溝底面19bと内周側溝壁面19aとの境界角部が、ガイド位置決め突部11の位置決め受部11bと同じ径R1を有する円形の位置決め当接部19cになっている。また、受け溝部19の外周側溝壁面19dは、溝開口に向け拡径する傾斜面に形成されて、この外周側溝壁面19dとホルダ端面18との境界角部が、ガイド位置決め突部11のガイド受面11aに接触する支持当接部19eになっている。   On the other hand, the annular receiving groove portion 19 of the tool holder 2A has an inner circumferential groove wall surface 19a formed as a tapered surface having a taper angle continuous to the tapered shank portion 17, and the groove bottom surface 19b and the inner circumferential groove wall surface 19a The boundary corner portion is a circular positioning contact portion 19c having the same diameter R1 as that of the positioning receiving portion 11b of the guide positioning protrusion 11. The outer peripheral groove wall surface 19d of the receiving groove portion 19 is formed as an inclined surface that expands toward the groove opening, and the boundary corner portion between the outer peripheral groove wall surface 19d and the holder end surface 18 is the guide receiving portion of the guide positioning protrusion 11. It is the support contact part 19e which contacts the surface 11a.

この工作機械では、図1のクランプ機構20がアンクランプ状態となって主軸1Aからツールホルダ2Aが取り外されたのちに、例えば自動工具交換装置により選択されたツールホルダ2Aが、これのフランジ部12を把持した状態で移送されて、主軸1Aに自動的に取り付けられる。この取り付けの際に、図3に示すように、ツールホルダ2Aの回転軸心C2が主軸1Aの回転軸心C1に対しずれた相対配置でツールホルダ2Aのテーパシャンク部17がテーパ穴9に挿入されても、図2に示すように、テーパシャンク部17がテーパ穴9に挿入されていく過程において各々の軸心C1,C2が互いに一致するように相対位置が補正されていき、ツールホルダ2Aが主軸1Aに対し所定の相対位置に位置決めされる。   In this machine tool, after the clamp mechanism 20 in FIG. 1 is in an unclamped state and the tool holder 2A is removed from the main shaft 1A, the tool holder 2A selected by, for example, an automatic tool changer is used as the flange portion 12 thereof. And is automatically attached to the main shaft 1A. At the time of this attachment, as shown in FIG. 3, the taper shank portion 17 of the tool holder 2A is inserted into the taper hole 9 in a relative arrangement in which the rotation axis C2 of the tool holder 2A is displaced from the rotation axis C1 of the main shaft 1A. However, as shown in FIG. 2, in the process in which the taper shank portion 17 is inserted into the taper hole 9, the relative positions are corrected so that the axes C1 and C2 coincide with each other, and the tool holder 2A Is positioned at a predetermined relative position with respect to the main shaft 1A.

すなわち、主軸1Aとツールホルダ2Aの各々の軸心C1,C2が互いにずれた相対配置でテーパシャンク部17がテーパ穴9に挿入された場合、ガイド位置決め突部11が受け溝部19内に入り込んでいくときに、受け溝部19の支持当接部19eがガイド位置決め突部11のガイド受面11aの湾曲形状の外面に摺接しながらガイドされることにより、ツールホルダ2Aは、これの回転軸心C2が主軸1Aの回転軸心C1に合致するように主軸1Aに対する相対位置が自動的に修正されていく。   That is, when the taper shank portion 17 is inserted into the taper hole 9 in a relative arrangement in which the axes C1 and C2 of the main shaft 1A and the tool holder 2A are displaced from each other, the guide positioning protrusion 11 enters the receiving groove portion 19. As the tool holder 2A is guided while being in sliding contact with the curved outer surface of the guide receiving surface 11a of the guide positioning projection 11, the tool holder 2A is rotated about its rotational axis C2. The position relative to the main shaft 1A is automatically corrected so as to match the rotational axis C1 of the main shaft 1A.

そして、クランプ機構20のクランプ力Fcによりツールホルダ2Aのテーパシャンク部17が主軸1Aのテーパ穴9内に強く引き込まれたときに、図2に示すように、ガイド位置決め突部11の全体が受け溝部19内に強制的に挿入されて、共に同一の径R1に設定された受け溝部19の位置決め当接部19cとガイド位置決め突部11の位置決め受部11bとが互いに当接する。このとき、フランジ部12のホルダ端面18と主軸1Aの主軸端面10とは当接しない配置で互いに対面するよう設定されているので、クランプ力Fcが、受け溝部19の位置決め当接部19eとガイド位置決め突部11の位置決め受部11bとを直接的に密接させるように作用する。ここで、位置決め当接部19eと位置決め受部11bとが共に同じ径R1に設定されているから、ツールホルダ2Aは、主軸1Aに対し各々の回転軸心C1,C2が互いに一致する相対配置となるように自動的に位置補正されて高精度に位置決めされる。また、図2に明示するように、ツールホルダ2Aの受け
溝部19の円形の位置決め当接部19cは、ガイド位置決め突部11のガイド受面11aの膨出根元部に当接する。
When the taper shank portion 17 of the tool holder 2A is strongly drawn into the taper hole 9 of the main shaft 1A by the clamping force Fc of the clamp mechanism 20, as shown in FIG. The positioning contact portion 19c of the receiving groove portion 19 and the positioning receiving portion 11b of the guide positioning projection portion 11 both of which are forcibly inserted into the groove portion 19 and set to the same diameter R1 contact each other. At this time, since the holder end surface 18 of the flange portion 12 and the main shaft end surface 10 of the main shaft 1A are set so as to face each other without being in contact with each other, the clamping force Fc is applied to the positioning contact portion 19e of the receiving groove portion 19 and the guide. It acts so that the positioning receiving part 11b of the positioning protrusion 11 may be brought into close contact directly. Here, since both the positioning contact portion 19e and the positioning receiving portion 11b are set to the same diameter R1, the tool holder 2A has a relative arrangement in which the respective rotation axes C1 and C2 coincide with each other with respect to the main shaft 1A. Thus, the position is automatically corrected so as to be positioned with high accuracy. As clearly shown in FIG. 2, the circular positioning contact portion 19 c of the receiving groove portion 19 of the tool holder 2 </ b> A contacts the bulging root portion of the guide receiving surface 11 a of the guide positioning projection 11.

この工作機械では、ツールホルダ2Aの受け溝部19の位置決め当接部19cが主軸1Aのガイド位置決め突部11の位置決め受け部11bにクランプ力Fcで押し付けられるともに、受け溝部19の円形の位置決め当接部19cがガイド位置決め突部11のガイド受面11aの膨出根元部にクランプ力Fcで押し付けられることにより、ツールホルダ2Aが主軸1Aに固定される。したがって、この工作機械は、テーパ穴とテーパシャンク部との密着によりツールホルダを主軸に取り付ける構造の従来の工作機械とは異なり、ツールホルダ2Aの受け溝部19における2箇所が軸心方向へのクランプ力により主軸1Aに押し付けられて固定されるので、主軸1Aが高速回転したときに発生する遠心力によるテーパ穴9の拡径に起因して生じるテーパシャンク部17の把持力の低下やツールホルダ2Aの軸心方向への変位といった不具合が発生することがなく、これらの発生に伴う被加工物の加工精度の低下を招くことがない。   In this machine tool, the positioning contact portion 19c of the receiving groove portion 19 of the tool holder 2A is pressed against the positioning receiving portion 11b of the guide positioning projection 11 of the main shaft 1A by the clamping force Fc, and the circular positioning contact of the receiving groove portion 19 is achieved. The tool holder 2 </ b> A is fixed to the main shaft 1 </ b> A by pressing the portion 19 c against the bulging root portion of the guide receiving surface 11 a of the guide positioning protrusion 11 with the clamping force Fc. Therefore, this machine tool is different from the conventional machine tool in which the tool holder is attached to the main shaft by close contact between the taper hole and the taper shank portion, and two places in the receiving groove portion 19 of the tool holder 2A are clamped in the axial direction. Since the force is pressed against and fixed to the main shaft 1A, the gripping force of the tapered shank portion 17 is reduced due to the expansion of the tapered hole 9 due to the centrifugal force generated when the main shaft 1A rotates at a high speed, and the tool holder 2A. Therefore, there is no problem such as displacement in the axial direction, and the processing accuracy of the workpiece due to these occurrences does not decrease.

しかも、ツールホルダ2Aは、主軸1Aへの取り付けに際してテーパシャンク部17がテーパ穴9に挿入されるときに、主軸1Aのガイド位置決め突部11が自体の受け溝部19内に嵌め入れられることにより、上述したように、自体の回転軸心C2が主軸1Aの回転軸心C1に一致するようにガイドされて、主軸1Aに対し高精度に位置決めされる。このツールホルダ2Aの主軸1Aに対する位置決めは、受け溝部19内にガイド位置決め突部11がクランプ力により強制的に嵌め込まれるときに行われるから、容易に、且つ確実に達成できる。そのため、この工作機械は、主軸1Aが高速回転されたときにも、主軸1Aにびびり振動が発生するのが極力抑制されるので、これによっても被加工物の加工精度の低下を一層確実に阻止できる。   Moreover, the tool holder 2A has the guide positioning protrusion 11 of the main shaft 1A fitted into the receiving groove portion 19 of the main shaft 1A when the taper shank portion 17 is inserted into the taper hole 9 when attached to the main shaft 1A. As described above, its own rotation axis C2 is guided so as to coincide with the rotation axis C1 of the main shaft 1A, and is positioned with high accuracy with respect to the main shaft 1A. Since the positioning of the tool holder 2A with respect to the main shaft 1A is performed when the guide positioning projection 11 is forcibly fitted into the receiving groove 19 by the clamping force, it can be easily and reliably achieved. Therefore, in this machine tool, even when the main shaft 1A is rotated at a high speed, chatter vibrations are suppressed as much as possible, and this also more reliably prevents the processing accuracy of the workpiece from being lowered. it can.

さらに、この工作機械では、ツールホルダ2Aが主軸1Aに取り付けられたときに、ガイド位置決め突部11が受け溝部19内に入り込んで位置決め受部11bが位置決め当接部19cに当接されるのに加えて、受け溝部19の外周側溝壁面19dにおける支持当接部19eが、ガイド位置決め突部11の湾曲状に膨出するガイド受面11aを把持する配置で係合する。これにより、ツールホルダ2Aは、径方向の異なる2箇所が主軸1Aに係合された状態で主軸た1Aに取り付けられることから、主軸1Aが高速回転したときにも主軸1Aに対しこれの径方向へ向け変位するのが確実に阻止される。さらに、主軸1Aが高速回転するのに加えて、被加工物からの反力による大きな曲げ荷重が加わった場合であっても、ツールホルダ2Aの曲げ剛性の低下を招くことがなく、被加工物の加工精度が一層向上する。   Further, in this machine tool, when the tool holder 2A is attached to the main shaft 1A, the guide positioning protrusion 11 enters the receiving groove portion 19 and the positioning receiving portion 11b contacts the positioning contact portion 19c. In addition, the support contact portion 19e on the outer peripheral groove wall surface 19d of the receiving groove portion 19 engages with the guide receiving surface 11a that bulges in the curved shape of the guide positioning protrusion 11 in an arrangement. As a result, the tool holder 2A is attached to the main shaft 1A with two different radial directions engaged with the main shaft 1A. Therefore, even when the main shaft 1A rotates at a high speed, the tool holder 2A has a radial direction relative to the main shaft 1A. It is reliably prevented from moving toward. Furthermore, in addition to the main shaft 1A rotating at a high speed, even when a large bending load due to a reaction force from the workpiece is applied, the bending rigidity of the tool holder 2A is not reduced, and the workpiece is not affected. The machining accuracy is further improved.

図4は本発明の第2実施形態に係る工作機械の要部の断面図、図5は図4の分解断面図をそれぞれ示し、これらの図において、図2および図3と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この工作機械が第1実施形態のものと相違するのは以下に説明する構成のみである。すなわち、図5に示すように、主軸1Bの取付基部7の主軸端面10からリング形状に突設されたガイド位置決め突部30は、リング形状の内周面30aが、テーパ穴9の周端部の径R2を保ったまま主軸1Bの回転軸心C1に対し平行方向に開口部8まで延出されている。また、ガイド位置決め突部30は、開口部8の開口周端から主軸端面10にかけて湾曲形状に膨出するガイド受面30bを有し、このガイド受面30bと主軸端面10との境界角部が所定の外径R4を有する位置決め受部30cになっている。   4 is a cross-sectional view of a main part of a machine tool according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exploded cross-sectional view of FIG. 4, in which these figures are the same as or equivalent to FIGS. Are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. This machine tool differs from that of the first embodiment only in the configuration described below. That is, as shown in FIG. 5, the guide positioning protrusion 30 projecting in a ring shape from the main shaft end surface 10 of the mounting base portion 7 of the main shaft 1 </ b> B has a ring-shaped inner peripheral surface 30 a and a peripheral end portion of the tapered hole 9. The diameter R2 of the main shaft 1B is extended to the opening 8 in a direction parallel to the rotation axis C1. Further, the guide positioning protrusion 30 has a guide receiving surface 30b that bulges in a curved shape from the opening peripheral end of the opening 8 to the main shaft end surface 10, and a boundary angle portion between the guide receiving surface 30b and the main shaft end surface 10 is The positioning receiving portion 30c has a predetermined outer diameter R4.

一方、ツールホルダ2Bの環状の受け溝部31は、内周側溝壁面31aがガイド位置決め突部30の内周面30aの内径R3よりも僅かに大きな径R2に設定されて、ガイド位置決め突部30が嵌まり込むことができるようになっている。受け溝部31の溝底面31
bは、ガイド位置決め突部30における主軸端面10から回転軸心C1に沿った突出長よりも僅かに大きな溝深さ位置に形成されて、受け溝部31にガイド位置決め突部30の全体が嵌まり込んだときに、ガイド位置決め突部30における回転軸心C1に沿った突出先端部が溝底面31bに当接しないように設定されている。受け溝部31の外周側溝壁面31cは、回転軸心C1に対し溝開口に向け拡径する傾斜面に形成されて、この外周側溝壁面31cとホルダ端面18との境界角部により円形の位置決め保持部31dが形成されている。この位置決め保持部31dは、ガイド位置決め突部30の位置決め受部30cと同じ径R4に設定されて、受け溝部31内にガイド位置決め突部30の全体が嵌まり込んでホルダ端面18が主軸端面10に当接したときに、位置決め受部30cに係合する。
On the other hand, in the annular receiving groove 31 of the tool holder 2B, the inner peripheral groove wall surface 31a is set to a diameter R2 slightly larger than the inner diameter R3 of the inner peripheral surface 30a of the guide positioning protrusion 30, and the guide positioning protrusion 30 is It can be inserted. Groove bottom 31 of receiving groove 31
b is formed at a groove depth position slightly larger than the protruding length along the rotation axis C1 from the main shaft end face 10 of the guide positioning protrusion 30, and the entire guide positioning protrusion 30 is fitted in the receiving groove 31. It is set so that the protruding tip end portion along the rotation axis C1 of the guide positioning protrusion 30 does not come into contact with the groove bottom surface 31b. The outer peripheral side groove wall surface 31c of the receiving groove part 31 is formed on an inclined surface whose diameter increases toward the groove opening with respect to the rotation axis C1, and a circular positioning holding part is formed by a boundary corner between the outer peripheral side groove wall surface 31c and the holder end surface 18. 31d is formed. The positioning holding portion 31d is set to have the same diameter R4 as that of the positioning receiving portion 30c of the guide positioning protrusion 30, and the entire guide positioning protrusion 30 is fitted into the receiving groove portion 31, so that the holder end surface 18 is the spindle end surface 10. Engages with the positioning receiving portion 30c.

この工作機械においても、第1実施形態の工作機械と同様に、ツールホルダ2Bがフランジ部12を把持した状態で移送されて主軸1Bに取り付けられる際に、図5に示すように、ツールホルダ2Bの回転軸心C2が主軸1Bの回転軸心C1に対してずれた相対配置でツールホルダ2Bのテーパシャンク部17が主軸1Bのテーパ穴9に挿入されても、図4に示すように、各々の軸心C1,C2が互いに一致するようにツールホルダ2Bの主軸1Bに対する相対位置が自動的に修正されて、ツールホルダ2Bが主軸1Bに位置決めされる。   Also in this machine tool, as in the case of the machine tool of the first embodiment, when the tool holder 2B is transferred in a state of gripping the flange portion 12 and attached to the spindle 1B, as shown in FIG. 5, the tool holder 2B Even if the taper shank portion 17 of the tool holder 2B is inserted into the taper hole 9 of the main shaft 1B in a relative arrangement in which the rotation axis C2 of the main shaft 1B is displaced with respect to the rotation axis C1 of the main shaft 1B, as shown in FIG. The tool holder 2B is positioned on the main shaft 1B by automatically correcting the relative position of the tool holder 2B with respect to the main shaft 1B so that the axial centers C1 and C2 coincide with each other.

すなわち、図5に示すように主軸1Bとツールホルダ2Bの各々の軸心C1,C2が互いにずれた配置でテーパシャンク部17がテーパ穴9に挿入された場合、テーパシャンク部17の外周面が、テーパ穴9の開口部8の開口周端、つまりガイド位置決め突部30の開口周端に摺動することにより、ツールホルダ2Bの主軸1Bに対する相対位置が、受け溝部31内にガイド位置決め突部30が入り込めるようにガイドされる。受け溝部31の内周側溝壁面31aの径R2はガイド位置決め突部30の内周面30aの径R3よりも僅かに小さく設定されているので、受け溝部31の内周側溝壁面31aにガイド位置決め突部30の内周面30aが嵌まり込んだ時点で、ツールホルダ2Bはこれの回転軸心C2が主軸1Bの回転軸心C1にほぼ合致するように位置修正される。   That is, as shown in FIG. 5, when the taper shank portion 17 is inserted into the taper hole 9 with the axes C1 and C2 of the main shaft 1B and the tool holder 2B being displaced from each other, the outer peripheral surface of the taper shank portion 17 is The relative position of the tool holder 2B with respect to the main shaft 1B is changed into the guide positioning protrusion 31 in the receiving groove 31 by sliding on the opening peripheral end of the opening 8 of the tapered hole 9, that is, the opening peripheral end of the guide positioning protrusion 30. 30 is guided to enter. Since the diameter R2 of the inner peripheral groove wall surface 31a of the receiving groove 31 is set slightly smaller than the diameter R3 of the inner peripheral surface 30a of the guide positioning protrusion 30, the guide positioning protrusion protrudes from the inner peripheral groove wall 31a of the receiving groove 31. When the inner peripheral surface 30a of the portion 30 is fitted, the position of the tool holder 2B is corrected so that the rotational axis C2 thereof substantially coincides with the rotational axis C1 of the main shaft 1B.

そして、クランプ機構20のクランプ力によりツールホルダ2Bのテーパシャンク部17が主軸1Bのテーパ穴9内に強く引き込まれたときに、図4に示すように、ガイド位置決め突部30の全体が受け溝部31内に強制的に挿入される。これにより、共にほぼ同一の径R4に設定された受け溝部31の位置決め保持部31dとガイド位置決め突部30の位置決め受部30cとが互いに密接されるから、ツールホルダ2Bが、主軸1Bに対し各々の回転軸心C1,C2が互いに一致する相対配置に確実に、且つ高精度に位置決めされる。ツールホルダ2Bのホルダ端面18は、主軸1の主軸端面10にクランプ力により強く押し付けられて、ツールホルダ2Bが主軸1Bに固定される。このとき、受け溝部31の溝底面31bとガイド位置決め突部30の突出端とは当接しない状態で互いに対面するよう設定されているので、クランプ力が、ツールホルダ2Bのホルダ端面18を主軸1Bの主軸端面10に押し付ける押圧力として直接的に作用するので、ツールホルダ2Bが主軸1Bに強固に固定される。   When the taper shank portion 17 of the tool holder 2B is strongly pulled into the taper hole 9 of the main shaft 1B by the clamping force of the clamp mechanism 20, as shown in FIG. 4, the entire guide positioning protrusion 30 is a receiving groove portion. It is forcibly inserted into 31. As a result, the positioning holding portion 31d of the receiving groove 31 and the positioning receiving portion 30c of the guide positioning projection 30 that are both set to substantially the same diameter R4 are brought into intimate contact with each other. The rotational axes C1 and C2 are positioned in a relative arrangement that coincides with each other reliably and with high accuracy. The holder end surface 18 of the tool holder 2B is strongly pressed against the main shaft end surface 10 of the main shaft 1 by a clamping force, and the tool holder 2B is fixed to the main shaft 1B. At this time, since the groove bottom surface 31b of the receiving groove 31 and the protruding end of the guide positioning protrusion 30 are set so as to face each other without being in contact with each other, the clamping force is applied to the holder end surface 18 of the tool holder 2B on the main shaft 1B. The tool holder 2B is firmly fixed to the main shaft 1B because it acts directly as a pressing force for pressing the main shaft end surface 10.

この工作機械では、ツールホルダ2Bが、受け溝部31よりも外周側のホルダ端面18が主軸1Bの主軸端面10にクランプ力Fcによって押し付けられることにより主軸1Bに固定される。そのため、この工作機械は、テーパ穴とテーパシャンク部との密着によりツールホルダを主軸に取り付ける構造の従来の工作機械とは異なり、主軸1Bが高速回転したときに発生する遠心力によるテーパ穴9の拡径に起因して発生するテーパシャンク部17の把持力の低下やツールホルダ2Bの軸方向へ変位といった不具合が無関係となるから、曲げ剛性および耐びびり振動性の低下を招くことがなく、被加工物を高い加工精度で加工することができる。   In this machine tool, the tool holder 2B is fixed to the main shaft 1B by pressing the holder end surface 18 on the outer peripheral side of the receiving groove portion 31 against the main shaft end surface 10 of the main shaft 1B by the clamping force Fc. Therefore, this machine tool is different from the conventional machine tool in which the tool holder is attached to the main shaft by the close contact between the taper hole and the taper shank portion, and the taper hole 9 due to the centrifugal force generated when the main shaft 1B rotates at high speed. Since problems such as a decrease in the gripping force of the taper shank portion 17 and displacement in the axial direction of the tool holder 2B caused by the diameter expansion are irrelevant, the bending rigidity and chatter vibration resistance are not decreased, and A workpiece can be machined with high machining accuracy.

また、この工作機械では、ツールホルダ2Bを主軸1Bに取り付ける際に、ツールホルダ2Bの受け溝部31内に主軸1Bのガイド位置決め突部30がクランプ力の付与を受けて嵌まり込むことにより、共に同じ径R4に設定されているツールホルダ2Bの位置決め保持部31dと主軸1Bの位置決めガイド受部30cとが係合して、ツールホルダ2Bが、自体の回転軸心C2が主軸1Bの回転軸心C1に一致するように位置修正されて、主軸1Bに対して容易に、且つ高精度に位置決めされる。また、受け溝部31内にガイド位置決め突部30の全体が嵌まり込んだときには、主軸1Bの位置決めガイド受部30cにツールホルダ2Bの位置決め保持部31dが係合することにより、上述のようにツールホルダ2Bが主軸1Bに対し高精度に位置決めされるのに加えて、ツールホルダ2Bが主軸1Bに対し径方向へ変位するのを阻止するように作用する。そのため、この工作機械においても、主軸1Bが高速回転された場合であってもツールホルダ2Bにびびり振動が発生しようとするのが極力抑制され、これによっても被加工物の加工を高精度に行える。   Further, in this machine tool, when the tool holder 2B is attached to the main shaft 1B, the guide positioning projection 30 of the main shaft 1B is fitted into the receiving groove portion 31 of the tool holder 2B by applying a clamping force, The positioning holder 31d of the tool holder 2B set to the same diameter R4 is engaged with the positioning guide receiving portion 30c of the main shaft 1B, so that the tool holder 2B has its own rotation axis C2 as the rotation axis of the main shaft 1B. The position is corrected so as to coincide with C1, and it is easily and accurately positioned with respect to the main shaft 1B. When the entire guide positioning protrusion 30 is fitted in the receiving groove 31, the positioning holding portion 31d of the tool holder 2B is engaged with the positioning guide receiving portion 30c of the main shaft 1B, so that the tool as described above. In addition to positioning the holder 2B with respect to the main shaft 1B with high accuracy, the holder 2B acts to prevent the tool holder 2B from being displaced in the radial direction with respect to the main shaft 1B. Therefore, even in this machine tool, even if the main spindle 1B is rotated at a high speed, the occurrence of chatter vibrations in the tool holder 2B is suppressed as much as possible, and the workpiece can also be processed with high accuracy. .

図6は本発明の第3実施形態に係る工作機械の要部の断面図、図7は図6の分解断面図をそれぞれ示し、これらの図において、第1実施形態を示す図2および図3と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。図7に示すように、主軸1Cの取付基部7の主軸端面10からリング状に突設されたガイド位置決め突部32は、リング状の内周面32aがテーパ穴9に連続するテーパ角を有する傾斜面に形成されて、その先端がテーパ穴9の開口部8になっており、この点は第1実施形態と同様である。そして、この工作機械が第1実施形態のものと相違するのは以下のような構成である。すなわち、リング状のガイド位置決め突部32の外周面32bは、主軸1Cの回転軸心C1に対し平行面に形成され、この外周面32bの突出先端部から径方向外方に向け突出する断面半円形状の円環状となったガイド位置決め受部32cが膨出形成されている。   6 is a cross-sectional view of a main part of a machine tool according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an exploded cross-sectional view of FIG. 6, in which FIGS. 2 and 3 show the first embodiment. The same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. As shown in FIG. 7, the guide positioning protrusion 32 projecting in a ring shape from the main shaft end surface 10 of the mounting base portion 7 of the main shaft 1 </ b> C has a taper angle in which the ring-shaped inner peripheral surface 32 a is continuous with the taper hole 9. It is formed in the inclined surface, and the front-end | tip is the opening part 8 of the taper hole 9, and this point is the same as that of 1st Embodiment. The machine tool is different from that of the first embodiment in the following configuration. In other words, the outer peripheral surface 32b of the ring-shaped guide positioning protrusion 32 is formed in a plane parallel to the rotational axis C1 of the main shaft 1C, and a half-section that protrudes radially outward from the protruding tip of the outer peripheral surface 32b. A guide positioning receiving portion 32c having a circular annular shape is bulged.

一方、ツールホルダ2Cの受け溝部33の内周側溝壁面33aは、テーパシャンク部17の外面と同じテーパ角を有してテーパシャンク部17を延出させる配置で形成されている。受け溝部33の溝底面33bは、ガイド位置決め突部32の突出長とほぼ同じ溝深さ位置に形成されている。受け溝部33の外周側溝壁面33cは、ツールホルダ2Cの回転軸心C2に平行な面に形成され、ガイド位置決め受部32cの径方向外方の頂部の外径つまりガイド位置決め突部32の外径R5とほぼ同じ径R5に設定されている。   On the other hand, the inner circumferential groove wall surface 33 a of the receiving groove portion 33 of the tool holder 2 </ b> C has the same taper angle as the outer surface of the taper shank portion 17 and is formed so as to extend the taper shank portion 17. The groove bottom surface 33 b of the receiving groove portion 33 is formed at a groove depth position substantially the same as the protruding length of the guide positioning protrusion 32. The outer peripheral side groove wall surface 33c of the receiving groove portion 33 is formed on a surface parallel to the rotational axis C2 of the tool holder 2C, and the outer diameter of the top of the guide positioning receiving portion 32c in the radial direction, that is, the outer diameter of the guide positioning protrusion 32. The diameter R5 is set to be substantially the same as R5.

この工作機械においても、第1実施形態の工作機械と同様に、ツールホルダ2Cがフランジ部12を把持した状態で移送されて主軸1Cに取り付けられる際に、図7に示すように、ツールホルダ2Cの回転軸心C2が主軸1Bの回転軸心C1に対しずれた相対配置でツールホルダ2Cのテーパシャンク部17が主軸1Cのテーパ穴9に挿入されても、図6に示すように、各々の軸心C1,C2が互いに一致するように相対位置が自動的に修正されてツールホルダ2Cが主軸1Cに位置決めされる。   Also in this machine tool, as in the case of the machine tool of the first embodiment, when the tool holder 2C is transferred with the flange portion 12 held and attached to the spindle 1C, as shown in FIG. 7, the tool holder 2C Even if the taper shank portion 17 of the tool holder 2C is inserted into the taper hole 9 of the main shaft 1C in a relative arrangement in which the rotation axis C2 of the main shaft 1B is displaced with respect to the rotation axis C1 of the main shaft 1B, as shown in FIG. The relative position is automatically corrected so that the shaft centers C1 and C2 coincide with each other, and the tool holder 2C is positioned on the main shaft 1C.

すなわち、図7に示すように主軸1Cとツールホルダ2Cの各々の軸心C1,C2が互いにずれた配置でテーパシャンク部17がテーパ穴9に挿入されても、ガイド位置決め突部32の先端のガイド位置決め受部32cが受け溝部33の開口周縁に当接した時点でツールホルダ2Cがクランプ機構のクランプ力で引っ張られることにより、受け溝部33の外周側溝壁面33cの開口周端部が、ガイド位置決め突部32のガイド位置決め受部32cにおける断面半円形状のガイド面に摺接しながらガイドされることにより、受け溝部33の外周側溝壁面33c内にガイド位置決め受部32cの頂部が入り込む状態となる。つまり、ガイド位置決め突部32におけるガイド位置決め受部32cを含む部分が受け溝部33内に密接状態に嵌まり込む。ここで、受け溝部33の外周側溝壁面33cがガイド位置決め突部32のガイド位置決め受部32cの外径R5とほぼ同じ径R5に設定されているから、ツールホルダ2Cは、主軸1Cに対し各々の回転軸心C1,C2が互いに一致する相対配置に確実に位置修正されて、主軸1Cに対し容易に、且つ高精度に位置決めされ
る。
That is, as shown in FIG. 7, even if the taper shank portion 17 is inserted into the tapered hole 9 in such a manner that the shaft centers C1 and C2 of the main shaft 1C and the tool holder 2C are shifted from each other, The tool holder 2C is pulled by the clamping force of the clamp mechanism when the guide positioning receiving portion 32c comes into contact with the opening peripheral edge of the receiving groove portion 33, so that the opening peripheral end portion of the outer peripheral side groove wall surface 33c of the receiving groove portion 33 is guided by positioning. By being guided by sliding contact with the guide surface having a semicircular cross section in the guide positioning receiving portion 32 c of the protrusion 32, the top portion of the guide positioning receiving portion 32 c enters the outer peripheral groove wall surface 33 c of the receiving groove portion 33. In other words, the portion of the guide positioning protrusion 32 including the guide positioning receiving portion 32 c is closely fitted in the receiving groove portion 33. Here, since the outer peripheral side groove wall surface 33c of the receiving groove portion 33 is set to a diameter R5 that is substantially the same as the outer diameter R5 of the guide positioning receiving portion 32c of the guide positioning protrusion 32, the tool holder 2C The position of the rotational axes C1 and C2 is reliably corrected in a relative arrangement that coincides with each other, and the rotational axes C1 and C2 are easily and accurately positioned with respect to the main shaft 1C.

そして、ツールホルダ2Cがクランプ方向に向けさらに引っ張られることにより、図6に示すように、ツールホルダ2Cのホルダ端面18が主軸1Cの主軸端面10にクランプ力で押し付けられて、ツールホルダ2Cが主軸1Cに固定される。したがって、この工作機械においても、テーパ穴とテーパシャンク部との密着によりツールホルダを主軸に取り付ける構造の従来の工作機械とは異なり、主軸1Cが高速回転したときに発生する遠心力によるテーパ穴9の拡径に起因して発生するテーパシャンク部17の把持力の低下やツールホルダ2Cの軸方向へ変位といった不具合が発生することがなく、曲げ剛性および耐びびり振動性の低下を招くことがないので、被加工物を高精度に加工することができる。   Then, when the tool holder 2C is further pulled in the clamping direction, as shown in FIG. 6, the holder end surface 18 of the tool holder 2C is pressed against the main shaft end surface 10 of the main shaft 1C by a clamping force, and the tool holder 2C is moved to the main shaft. Fixed to 1C. Therefore, also in this machine tool, unlike the conventional machine tool having a structure in which the tool holder is attached to the main shaft by close contact between the tapered hole and the taper shank portion, the taper hole 9 due to the centrifugal force generated when the main shaft 1C rotates at a high speed. There is no problem such as a decrease in the gripping force of the taper shank portion 17 generated due to the diameter expansion of the taper and a displacement in the axial direction of the tool holder 2C, and no reduction in bending rigidity and chatter vibration resistance is caused. Therefore, the workpiece can be processed with high accuracy.

さらに、この工作機械においても、ツールホルダ2Cは、受け溝部33内に嵌まり込んだガイド位置決め突部32によって径方向への変位が阻止される。そのため、主軸1Cが高速回転されたときにも、ツールホルダ2Cにびびり振動が発生しようとするのが極力抑制されるので、これによっても被加工物を高精度に加工することができる。   Furthermore, also in this machine tool, the tool holder 2 </ b> C is prevented from being displaced in the radial direction by the guide positioning protrusion 32 fitted in the receiving groove 33. For this reason, even when the main shaft 1C is rotated at a high speed, it is possible to suppress chatter vibrations from occurring in the tool holder 2C as much as possible, so that the workpiece can be processed with high accuracy.

図8は本発明の第4実施形態に係る工作機械の要部の断面図を示し、同図において、第1実施形態を示す図2と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この工作機械が第1実施形態のものと相違するのは以下の構成のみである。すなわち、この工作機械は、第1実施形態のガイド位置決め突部11および受け溝部19を設けずに、ツールホルダ2Dのホルダ端面18の全体が主軸1Dの主軸端面10に押し付けられることによりツールホルダ2Dが主軸1Dに固定されるようになっている。また、主軸1Dのテーパ穴9には、所定の膨出高さで径方向内方へ向け断面湾曲形状で膨出する位置決め環状条部34が、テーパ穴9の周面に沿って形成されている。この位置決め環状条部34は、複数形成されているが、いずれの位置決め環状条部34においても、テーパ穴9内に全体が嵌め入れられた状態のテーパシャンク部17への各対向箇所の外径にほぼ等しい内径に設定されている。換言すると、各位置決め環状条部34は、これらの内部を貫通したテーパシャンク部17をツールホルダ2Dと主軸1Dとの各々の回転軸心C1,C2が一致するように位置決めできる内径に形成されている。したがって、ツールホルダ1Dのテーパシャンク部17の全体がクランプ力によりテーパ穴9内に嵌め入れられたときには、テーパシャンク部17が各位置決め環状条部34を貫通することにより、ツールホルダ2Dが、自体の回転軸心C1が主軸1Dの回転軸心C1に一致するように位置決めされる。   FIG. 8 shows a cross-sectional view of a main part of a machine tool according to the fourth embodiment of the present invention, in which the same or equivalent parts as those in FIG. 2 showing the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The duplicated explanation is omitted. This machine tool is different from that of the first embodiment only in the following configuration. That is, in this machine tool, without providing the guide positioning protrusion 11 and the receiving groove 19 of the first embodiment, the entire holder end surface 18 of the tool holder 2D is pressed against the main shaft end surface 10 of the main shaft 1D. Is fixed to the main shaft 1D. In addition, a positioning annular strip 34 that bulges in a radially curved cross-section toward the inside in the radial direction at a predetermined bulge height is formed along the circumferential surface of the taper hole 9 in the tapered hole 9 of the main shaft 1D. Yes. A plurality of positioning annular strips 34 are formed, and in any positioning annular strip 34, the outer diameter of each facing portion to the tapered shank portion 17 in a state where the whole is fitted in the tapered hole 9. Is set to be approximately equal to the inner diameter. In other words, each positioning annular strip 34 is formed to have an inner diameter capable of positioning the taper shank portion 17 penetrating the inside thereof so that the rotation axes C1 and C2 of the tool holder 2D and the main shaft 1D coincide with each other. Yes. Accordingly, when the entire taper shank portion 17 of the tool holder 1D is fitted into the taper hole 9 by the clamping force, the tool holder 2D is inserted into the tool holder 2D by passing through the positioning annular strips 34. The rotation axis C1 is positioned so as to coincide with the rotation axis C1 of the main shaft 1D.

この工作機械においても、主軸1Dとツールホルダ2Dの各々の軸心C1,C2が互いにずれた配置でテーパシャンク部17がテーパ穴9に挿入されても、クランプ機構のクランプ力によってツールホルダ2Dのテーパシャンク部17がテーパ穴9の各位置決め環状条部34に対し所定の相対位置まで貫通されたときに、ツールホルダ2Dが、自体の回転軸心C1が主軸1Dの回転軸心C1に一致するように高精度に位置決めされる。そのため、主軸1Dが高速回転されたときにも、ツールホルダ2Dにびびり振動が発生しようとするのが極力抑制されるので、被加工物を高精度に加工することができる。   Even in this machine tool, even if the taper shank portion 17 is inserted into the tapered hole 9 in such a manner that the shaft centers C1 and C2 of the main shaft 1D and the tool holder 2D are shifted from each other, the clamping force of the clamping mechanism causes the tool holder 2D to move. When the taper shank portion 17 is penetrated to a predetermined relative position with respect to each positioning annular strip 34 of the taper hole 9, the tool holder 2D has its own rotational axis C1 coincident with the rotational axis C1 of the main shaft 1D. So that it is positioned with high accuracy. Therefore, even when the main shaft 1D is rotated at a high speed, generation of chatter vibration in the tool holder 2D is suppressed as much as possible, so that the workpiece can be processed with high accuracy.

また、この工作機械は、ツールホルダ2Dが、これのホルダ端面18がクランプ力によって主軸1Dの主軸端面10に押し付けられることにより主軸1Dに固定されるので、主軸1Dが高速回転したときにもテーパシャンク部17の把持力の低下やツールホルダ2Dの軸方向への変位といった不具合の発生が無関係となり、曲げ剛性および耐びびり振動性の低下を招くことがないので、被加工物を高精度で加工することができる。特に、この工作機械は、構造が簡単である利点がある。   Further, in this machine tool, the tool holder 2D is fixed to the spindle 1D by pressing the holder end face 18 against the spindle end face 10 of the spindle 1D by a clamping force, so that the taper is tapered even when the spindle 1D rotates at high speed. The occurrence of defects such as a decrease in the gripping force of the shank portion 17 and the displacement of the tool holder 2D in the axial direction is irrelevant, and there is no reduction in bending rigidity and chatter vibration resistance. can do. In particular, this machine tool has an advantage that the structure is simple.

なお、本発明は、以上の実施形態で示した内容に限定されるものでなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
The present invention is not limited to the contents shown in the above embodiment, and various additions, modifications, or deletions are possible within the scope not departing from the gist of the present invention. It is included within the scope of the present invention.

本発明の工作機械は、特に、自動車部品用金型などの加工体積が大きく、且つ難削材料の加工を高効率で行うのに好適なものである。   The machine tool of the present invention is particularly suitable for processing a difficult-to-cut material with high efficiency because of its large processing volume such as a mold for automobile parts.

1A〜1D 主軸
2A〜2D ツールホルダ
9 テーパ穴
10 主軸端面
11 ガイド位置決め突部
11a ガイド受面
11b 位置決め受け部
17 テーパシャンク部
18 ホルダ端面
19 受け溝部
19a 内周側溝壁面
19c 位置決め当接部
19e 支持当接部
20 クランプ機構
30 ガイド位置決め突部
30b ガイド受面
30c ガイド位置決め受部
31 受け溝部
31a 内周側溝壁面
31d 位置決め保持部
32 ガイド位置決め突部
32c ガイド位置決め受部
33 受け溝部
33c 外周側溝壁面
34 位置決め環状条部
C1 主軸の回転軸心
C2 ツールホルダの回転軸心
Fc クランプ力
1A to 1D Main shaft 2A to 2D Tool holder 9 Tapered hole 10 Main shaft end surface 11 Guide positioning protrusion 11a Guide receiving surface 11b Position receiving portion 17 Tapered shank portion 18 Holder end surface 19 Receiving groove portion 19a Inner peripheral side groove wall surface 19c Positioning contact portion 19e Support Contact portion 20 Clamp mechanism 30 Guide positioning projection 30b Guide receiving surface 30c Guide positioning receiving portion 31 Receiving groove portion 31a Inner circumferential groove wall surface 31d Positioning holding portion 32 Guide positioning protruding portion 32c Guide positioning receiving portion 33 Receiving groove portion 33c Outer circumferential groove surface 34 Positioning ring C1 Spindle axis C2 Tool holder axis Fc Clamping force

Claims (4)

所要の工具が取り付けられたツールホルダが、主軸モータによって回転駆動される主軸のテーパ穴に前記ツールホルダのテーパシャンク部を挿入した状態で前記主軸に着脱自在に取り付けられる工作機械において、前記テーパシャンク部が前記テーパ穴に挿入された状態でクランプ機構により前記ツールホルダを前記主軸の近接方向に引っ張るクランプ力が付与されたときに、前記ツールホルダの回転軸心が前記主軸の回転軸心に一致するように前記ツールホルダの前記主軸に対する相対位置をガイドする位置決めガイド手段と、前記位置決めガイド手段による位置決めが行われたときに、前記ツールホルダの押圧部を前記主軸の受部に前記クランプ力により押し付けて前記ツールホルダを前記主軸に固定する位置固定手段とを備え、前記位置決めガイド手段が、前記主軸の前記ツールホルダの取り付け側の主軸端面における前記テーパ穴の開口周縁部からリング状に突設され、前記開口周縁から前記主軸端面に向けて断面湾曲形状となったガイド受面を有するガイド位置決め突部と、前記ツールホルダの前記主軸に対向するホルダ端面に形成されて前記ガイド位置決め突部を嵌まり込ませる溝形状を有する受け溝部とを備えるとともに、前記受け溝部の内周側溝壁面と溝底面との境界角部に設定された位置決め当接部と前記ガイド受面と前記テーパ穴の開口周端との境界角部に設定された位置決め受部とが同じ径に設定されてなり、前記位置固定手段が、前記受け溝部内に前記ガイド位置決め突部が嵌め入れられた時点で互いに接触する前記位置決め当接部および前記位置決め受部をそれぞれ前記押圧部および前記受部として構成されていることを特徴とする工作機械。 In a machine tool in which a tool holder to which a required tool is attached is detachably attached to the spindle in a state in which the taper shank portion of the tool holder is inserted into a taper hole of the spindle that is rotationally driven by a spindle motor. When a clamping force that pulls the tool holder in the proximity of the main shaft is applied by a clamping mechanism with the portion inserted into the tapered hole, the rotation axis of the tool holder coincides with the rotation axis of the main shaft Positioning guide means for guiding the relative position of the tool holder with respect to the main shaft, and when the positioning guide means performs positioning, the pressing portion of the tool holder is moved to the receiving portion of the main shaft by the clamping force. pressing and a position fixing means for fixing the tool holder to the spindle, the position A guide in which a determining guide means protrudes in a ring shape from an opening peripheral portion of the tapered hole on the main shaft end surface of the main shaft on the attachment side of the tool holder, and has a cross-sectional curved shape from the opening peripheral surface toward the main shaft end surface A guide positioning protrusion having a receiving surface, and a receiving groove portion formed on a holder end surface facing the main shaft of the tool holder and having a groove shape into which the guide positioning protrusion is fitted. The positioning contact portion set at the boundary corner portion between the inner circumferential groove wall surface and the groove bottom surface and the positioning receiving portion set at the boundary corner portion between the guide receiving surface and the opening peripheral end of the tapered hole have the same diameter. The positioning abutment portion and the positioning receiving portion that come into contact with each other when the guide positioning projection is inserted into the receiving groove portion. Machine tool, characterized in that it is configured as the pressing portion and the receiving portion, respectively. 前記位置固定手段が、さらに、前記受け溝部における外周側溝壁面と前記ホルダ端面との境界角部からなる支持当接部と、前記受け溝部内に前記前記ガイド位置決め突部が嵌め入れられた時点で前記支持当接部が当接される前記ガイド受面とからなる構成を備えている請求項に記載の工作機械。 When the position fixing means is further inserted into the receiving groove portion, a support abutting portion comprising a boundary corner portion between the outer peripheral side groove wall surface and the holder end surface, and the guide positioning protrusion is fitted into the receiving groove portion. The machine tool according to claim 1 , further comprising a guide receiving surface with which the support contact portion is contacted. 所要の工具が取り付けられたツールホルダが、主軸モータによって回転駆動される主軸のテーパ穴に前記ツールホルダのテーパシャンク部を挿入した状態で前記主軸に着脱自在に取り付けられる工作機械において、前記テーパシャンク部が前記テーパ穴に挿入された状態でクランプ機構により前記ツールホルダを前記主軸の近接方向に引っ張るクランプ力が付与されたときに、前記ツールホルダの回転軸心が前記主軸の回転軸心に一致するように前記ツールホルダの前記主軸に対する相対位置をガイドする位置決めガイド手段と、前記位置決めガイド手段による位置決めが行われたときに、前記ツールホルダの押圧部を前記主軸の受部に前記クランプ力により押し付けて前記ツールホルダを前記主軸に固定する位置固定手段とを備え、前記位置決めガイド手段が、前記主軸の前記ツールホルダの取り付け側の主軸端面における前記テーパ穴の開口周縁部からリング状に突設され、前記開口周縁から前記主軸端面に向けて断面湾曲形状となったガイド受面を有するガイド位置決め突部と、前記ツールホルダの前記主軸に対向するホルダ端面に形成されて前記ガイド位置決め突部を嵌まり込ませる溝形状を有する受け溝部とを備えるとともに、前記受け溝部の外周側溝壁面と前記ホルダ端面との境界角部に設定された位置決め保持部と、前記ガイド受面と前記主軸端面との境界角部に設定された位置決め受部とが同じ径に設定されてなり、前記位置固定手段が、前記受け溝部内に前記ガイド位置決め突部が嵌め入れられた時点で互いに当接する前記ホルダ端面および前記主軸端面をそれぞれ前記押圧部および前記受部として構成されていることを特徴とする工作機械。 In a machine tool in which a tool holder to which a required tool is attached is detachably attached to the spindle in a state in which the taper shank portion of the tool holder is inserted into a taper hole of the spindle that is rotationally driven by a spindle motor. When a clamping force that pulls the tool holder in the proximity of the main shaft is applied by a clamping mechanism with the portion inserted into the tapered hole, the rotation axis of the tool holder coincides with the rotation axis of the main shaft Positioning guide means for guiding the relative position of the tool holder with respect to the main shaft, and when the positioning guide means performs positioning, the pressing portion of the tool holder is moved to the receiving portion of the main shaft by the clamping force. pressing and a position fixing means for fixing the tool holder to the spindle, the position A guide in which a determining guide means protrudes in a ring shape from an opening peripheral portion of the tapered hole on the main shaft end surface of the main shaft on the attachment side of the tool holder, and has a cross-sectional curved shape from the opening peripheral surface toward the main shaft end surface A guide positioning protrusion having a receiving surface, and a receiving groove portion formed on a holder end surface facing the main shaft of the tool holder and having a groove shape into which the guide positioning protrusion is fitted. The positioning holding portion set at the boundary corner between the outer peripheral groove wall surface and the holder end surface and the positioning receiving portion set at the boundary corner between the guide receiving surface and the spindle end surface are set to the same diameter. The position fixing means includes the holder end surface and the spindle end surface that are in contact with each other when the guide positioning protrusion is fitted into the receiving groove. Machine tool, characterized in that it is configured as the pressing portion and the receiving portion is. 所要の工具が取り付けられたツールホルダが、主軸モータによって回転駆動される主軸のテーパ穴に前記ツールホルダのテーパシャンク部を挿入した状態で前記主軸に着脱自在に取り付けられる工作機械において、前記テーパシャンク部が前記テーパ穴に挿入された状態でクランプ機構により前記ツールホルダを前記主軸の近接方向に引っ張るクランプ力が付与されたときに、前記ツールホルダの回転軸心が前記主軸の回転軸心に一致するように前記ツールホルダの前記主軸に対する相対位置をガイドする位置決めガイド手段と、前記位置決めガイド手段による位置決めが行われたときに、前記ツールホルダの押圧部を前記主軸の受部に前記クランプ力により押し付けて前記ツールホルダを前記主軸に固定する位置固定手段とを備え、前記位置決めガイド手段が、前記主軸の前記ツールホルダの取り付け側の主軸端面における前記テーパ穴の開口周縁部から前記主軸の回転軸心に対し平行方向に延びるリング状に突設され、そのリング状の外周面の突出先端部から断面半円形状の円環状となったガイド位置決め受部が径方向外方に向け膨出形成されているガイド位置決め突部と、前記ツールホルダの前記主軸に対向するホルダ端面に形成されて前記ガイド位置決め突部を嵌まり込ませる溝形状を有する受け溝部とを備えるとともに、前記受け溝部における前記ツールホルダの回転軸心に平行面となった外周側溝壁面と、この外周側溝壁面に摺接するガイド位置決め受部の径方向外方の頂部とが同じ径に設定されてなり、前記位置固定手段が、前記受け溝部内に前記ガイド位置決め突部が嵌め入れられた時点で互いに当接する前記ホルダ端面および前記主軸端面をそれぞれ前記押圧部および前記受部として構成されていることを特徴とする工作機械。 In a machine tool in which a tool holder to which a required tool is attached is detachably attached to the spindle in a state in which the taper shank portion of the tool holder is inserted into a taper hole of the spindle that is rotationally driven by a spindle motor. When a clamping force that pulls the tool holder in the proximity of the main shaft is applied by a clamping mechanism with the portion inserted into the tapered hole, the rotation axis of the tool holder coincides with the rotation axis of the main shaft Positioning guide means for guiding the relative position of the tool holder with respect to the main shaft, and when the positioning guide means performs positioning, the pressing portion of the tool holder is moved to the receiving portion of the main shaft by the clamping force. pressing and a position fixing means for fixing the tool holder to the spindle, the position A determining guide means projects in a ring shape extending in a direction parallel to the rotation axis of the main shaft from the peripheral edge of the tapered hole on the main shaft end surface of the main shaft on the side of the tool holder attached to the main shaft. A guide positioning receiving portion having a semicircular annular guide positioning receiving portion projecting from the projecting tip portion of the surface and bulging outward in the radial direction; and a holder end surface facing the main shaft of the tool holder A receiving groove portion having a groove shape into which the guide positioning protrusion is fitted, and an outer peripheral groove wall surface that is parallel to the rotation axis of the tool holder in the receiving groove portion, and the outer peripheral groove The guide positioning receiving portion that is in slidable contact with the wall surface is set to have the same diameter as the top in the radial direction, and the position fixing means is inserted into the receiving groove portion. Machine tool, characterized in that it is configured contact the holder end surface of and the spindle end face as the pressing portion and the receiving portion respectively with each other at the time was fitted.
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