JP5367473B2 - 工具ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、工具ホルダに関し、詳細には、特に軽金属又は炭素材等の加工時に発生する粉塵状の切削粉の回収効率を改善できるようにした工具ホルダに関する。

例えばマグネシウム合金を切削加工する場合に発生する粉塵状の切削粉の回収を可能とするフライス工具として特許文献１に記載されたものがある。このフライス工具は、シャンクの軸芯に形成されたチップ導出通路を有し、該チップ導出通路は吸出しホッパに連通している。

特表２００５−５３２９１７号公報

前記特許文献１に記載のフライス工具では、シャンクの軸芯に形成されたチップ導出通路により切削粉を吸引するようにしているため、シャンク径が小さくなるとチップ導出通路の径も小さくなって流路抵抗が大きくなり、切削粉を十分に吸引できないといった問題がある。また、前記従来のフライス工具の場合、チップ導出通路の断面積に比べて吸出しホッパにおける通路面積が大きくなっているため、吸引空気の流速が吸出しホッパ部分で低下し、この部分に切削粉が沈殿し、堆積してしまうといった問題も懸念される。さらにまた、吸出しホッパを備えているため、構造が複雑であり、しかもその構造上、工具の自動交換ができないといった問題がある。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、切削粉の吸引効率が高く、切削粉の内部蓄積を防止でき、さらに工具の自動交換が可能である工具ホルダを提供することを課題としている。

請求項１の発明は、先端面に開口し、刃具を取り付け可能な装着穴と、該装着穴に連通するとともに基端面に開口するクランプ穴とを有し、工作機械の主軸に取り付けられる工具ホルダにおいて、該工具ホルダは、前記先端面に開口し、前記クランプ穴に連通するよう形成された吸引穴を有し、前記先端面の周囲を囲むとともに前記装着穴に取り付けられた刃具の先端付近まで延びるカバー部材を備えたことを特徴としている。

請求項２の発明は、先端面に開口し、刃具を取り付け可能な装着穴と、該装着穴に連通するとともに基端面に開口するクランプ穴とを有し、工作機械の主軸に取り付けられる工具ホルダにおいて、該工具ホルダは、前記先端面に開口し、前記クランプ穴に連通するよう形成された吸引穴を有し、前記先端面と前記刃具の先端との間に、かつ前記工具ホルダと共に回転するように設けられ、前記工具ホルダの回転に伴って空気を前記吸引穴に向けて加圧送風する羽根部材を備えたことを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１に記載の工具ホルダにおいて、前記先端面と前記刃具の先端との間に、かつ前記工具ホルダと共に回転するように設けられ、前記工具ホルダの回転に伴って空気を前記吸引穴に向けて加圧送風する羽根部材を備えたことを特徴としている。

請求項１の発明では、吸引穴を、工具ホルダの先端面に開口し、クランプ穴と連通するように形成したので、切削点から吸引穴の開口までの距離が小さくなり、刃先に近い位置での吸引が可能となり、吸引効率を向上できる。また、刃具自体ではなく、工具ホルダに吸引穴を形成しているので、小径の刃具の場合でも必要な断面積を有する吸引穴を設けることができ、吸引効率を向上できる。

また、工具ホルダの先端面の周囲を囲むとともに、刃具の先端付近まで延びるカバー部材を備えたので、切削粉が発生する切削点付近の流速を高めることができ、吸引効率をより一層向上できる。

請求項２の発明では、工具ホルダの先端面と刃具の先端との間に工具ホルダと共に回転する羽根部材を設けたので、切削加工に伴って羽根部材が回転することにより、切削点近傍の空気を吸引穴に向けて加圧送風し、切削粉を確実に吸引穴に送り込むことができ、吸引効率をさらに向上できる。

本発明の実施例１に係る工具ホルダを備えた主軸装置の断面側面図である。 前記主軸装置の工具ホルダのクランプ部分の断面側面図である。 前記工具ホルダの一部断面側面図である。 前記工具ホルダに装着される刃具の側面図及びＡ矢視図である。 前記工具ホルダの断面底面図（図３のV-V線断面図)である。 前記工具ホルダの断面底面図(図３のVI-VI線断面図)である。 前記工具ホルダの変形例を示す一部断面側面図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１〜図６は、本発明の実施例１に係る工具ホルダを説明するための図である。

図において、１は縦型マシニングセンタ等の工作機械に備えられた主軸装置である。この主軸装置１は、コラムにより支持された主軸頭２と、該主軸頭２により回転自在に支持された主軸３と、該主軸３の先端部に支持された工具ホルダ４と、該工具ホルダ４を前記主軸３にクランプ・アンクランプするクランプ機構５とを備えている。

前記主軸３は、軸心に貫通穴３ａを有する筒体で構成されている。前記主軸３の下部及び上部は、下軸受６ａ及び上軸受６ｂを介して前記主軸頭２により回転自在に支持されている。また前記主軸３の貫通穴３ａの下端部にはテーパ穴３ｂが形成され、該テーパ穴３ｂに前記工具ホルダ４が嵌合固定される。なお、図示していないが、前記主軸３と主軸頭２との間には該主軸３を回転駆動する電動モータが配設されている。

前記クランプ機構５は、前記主軸３の貫通穴３ａ内に挿入配置され、前記工具ホルダ４を前記テーパ穴３ｂにクランプし、又はアンクランプするドローバー７と、該ドローバー７をアンクランプ方向に移動させる駆動機構（シリンダ機構）８とを有する。

前記ドローバー７は、前記テーパ穴３ｂの近傍に配置された複数の係合爪１１を前記工具ホルダ４の上端部に形成され係合段部１４ａに係合させる筒状の係合駆動パイプ９と、該係合駆動パイプ９に接続された筒状のドローバー本体１０とを有する。

前記係合爪１１はこれの基端部１１ａを中心に前端の爪部１１ｂを径方向に拡開可能に構成されている。前記係合駆動パイプ９の前端にはカム９ａが形成され、該カム９ａは前記爪部１１ｂの内面に摺接しており、後進位置（図１上方位置）にあるとき該爪部１１ｂを係合段部１４ａに係合させ、前進位置（図１下方位置）にあるとき前記係合を解除する。

前記ドローバー本体１０と主軸３の貫通穴３ａとの間には多数の皿ばね１５が介在されている。前記皿ばね１５は前記ドローバー７をクランプ方向（図１上方向）に付勢している。この付勢力により係合駆動パイプ９がクランプ方向に移動すると、前記カム９ａが爪部１１ｂを拡開させて前記係合段部１４ａに係合させ、工具ホルダ４のテーパ部１４ｂを前記テーパ穴３ｂに強固に嵌合させる。

前記駆動機構８は、前記主軸頭２の上端部にボルト８ａにより締め付け固定されたケーシング１８ａと、蓋部材１８ｂとで形成されたシリンダ穴１８ｃ内にピストン１８ｄを挿入配置した構造のものである。油室ｂに油圧が供給されると、このピストン１８ｄが図１下方に移動し、押圧プレート２４を介して前記ドローバー７を前記皿ばね１５の付勢力に抗してアンクランプ方向（図１下方向）に移動させ、前記工具ホルダ４のテーパ部１４ｂとテーパ穴３ｂとの嵌合を解除する。

前記ドローバー７の下部を構成する係合駆動パイプ９の上端部９ｂは、上部を構成するドローバー本体１０の下端部１０ａ内に挿入され、これの内面にねじ込まれている。

また前記係合駆動パイプ９のカム９ａ内には、連結パイプ１７が同軸をなすように挿入されており、該連結パイプ１７はナット部材１７ａにより工具ホルダ４内に固定されている。

さらにまた前記ドローバー本体１０の上端部１０ｂは、前記駆動機構８のインナパイプ１６の下端部１６ａ内に挿入されている。このインナパイプ１６は前記蓋部材１８ｂ内に挿入され、かつ該蓋部材１８ｂに固定されている。

前記インナパイプ１６と前記ドローバー本体１０の上端部１０ｂとの間には、外部から空気がインナパイプ１６内に吸引されるのを回避するためのシール機構２１が設けられている。

そして前記連結パイプ１７，ドローバー７及びインナパイプ１６の軸芯部には、これらを軸方向に貫通する第４吸引穴ａ４が形成されている。該第４吸引穴ａ４は、前記連結パイプ１７内部分、係合駆動パイプ９内部分、ドローバー本体１０内部分及びインナパイプ１６内部分共に略同じ径に設定されている。また、前記インナパイプ１６の上端部１６ｂには、吸引装置１６ｃが接続されている。

前記工具ホルダ４は、刃具１２を保持する保持部１９と、前記主軸３にクランプされるクランプ部１４との材質の異なる２部品を圧入等で結合した構造を有する。前記保持部１９は、基部１９ｄと、ここから刃具１２の切れ刃１２ａに近接するよう下方に延びる嵌合部１９ｃとを有する。この嵌合部１９ｃは、これの先端面１９ａに開口するようその軸芯に設けられ、前記刃具１２が焼嵌め等により固着される装着穴１９ｂを有する。前記クランプ部１４は、これの基端面１４ｃに開口するようその軸芯に設けられ、前記係合爪１１，連結パイプ１７等が挿入されるクランプ穴１４ｄを有する。前記保持部１９の装着穴１９ｂは該保持部１９の軸芯に形成された第２吸引穴ａ２を介して前記クランプ穴１４ｄに連通している。

また前記刃具１２は、切れ刃１２ａ部分とシャンク部１２ｂとからなり、該シャンク部１２ｂの軸芯には、第１吸引穴ａ１が形成されている。そして前記切れ刃１２ａとシャンク部１２ｂとの境界部分には、前記第１吸引穴ａ１に連通する２つの吸引口１２ｃ，１２ｃが形成されている。前記第１吸引穴ａ１は、前記保持部１９に形成された第２吸引穴ａ２を介して前記第４吸引穴ａ４に連通している。

そして前記保持部１９には、前記先端面１９ａに開口する６個の第３吸引穴ａ３が前記装着穴１９ｂを囲むように形成されている。この第３吸引穴ａ３は、前記保持部１９の略全長に渡る長さを有し、前記嵌合部１９ｃの上端部付近で軸芯側に傾斜して前記第２吸引穴ａ２に連通している。

なお、前記第３吸引穴ａ３は、図７に示すように、前記保持部１９の先端面１９ａから前記第２吸引穴ａ２方向へ傾斜させて形成することにより、前記先端面１９ａに近い部分で前記第２吸引穴ａ２に連通させても良い。このようにすれば、第３吸引穴ａ３が短くなった分、該部分での流路抵抗を低減できる。

前記工具ホルダ４の保持部１９には、前記嵌合部１９ｃの周囲を囲むとともに、前記刃具１２の切れ刃１２ａ付近まで延びるカバー部材２５が配設されている。このカバー部材２５は、前記嵌合部１９ｃ部分を囲む筒部２５ａと、該筒部２５ａの基端部に形成されたフランジ部２５ｂとを有し、該フランジ部２５ｂが前記保持部１９の基部１９ｄにねじ込まれたナット部材２６により前記保持部１９に固定されている。また前記筒部２５ａの下端部には、ここからさらに下方に延びる小径部２５ｃが形成されている。この小径部２５ｃは前記刃具１２の周囲を囲んでいる。

前記工具ホルダ４には、羽根車（羽根部材）２７が、該工具ホルダ４の先端面１９ａと前記刃具１２の先端との間に、好ましくは前記カバー部材２５の小径部２５ｃ内に位置するように、かつ前記工具ホルダ４と共に回転するように設けられている。前記羽根車２７は、鉄等の金属製のものであり、リング状のボス部２７ａと、該ボス部２７ａから放射状に延びるように該ボス部２７ａに一体形成された羽根２７ｂとを有する。前記ボス部２７ａが焼嵌め等により前記刃具１２のシャンク部１２ｂに固着されている。ここで前記羽根車２７の羽根２７ｂの枚数や形状の設定に当たっては、前記第３吸引穴ａ３を可能な限り覆わないようにするのが好ましい。

なお、前記羽根車２７は、前記カバー部材２５あるいは前記工具ホルダ４の保持部１９に取り付けてもよく、あるいはカバー部材２５と一体に形成しても良い。

本実施例では、刃具１２によりワークを切削するとともに、吸引装置１６ｃにより前記刃具１２による切削点付近の空気が吸引される。これにより前記切削点にて発生する切削粉は、第１吸引穴ａ１，第３吸引穴ａ３から吸引され、第２吸引穴ａ２，第４吸引穴ａ４を通って前記吸引装置１６ｃに吸引される。

そして本実施例では、前記第３吸引穴ａ３を、工具ホルダ４の前記切削点に近接する先端面１９ａに開口するように形成したので、切削点から第３吸引穴ａ３の開口までの距離が小さくなり、切削点に近い位置での吸引が可能となり、それだけ吸引効率を向上できる。

また、刃具１２に設けた第１吸引穴ａ１に加えて、工具ホルダ４に第３吸引穴ａ３を形成しているので、刃具が小径であるために、第１吸引穴を小径にせざるを得ない場合、あるいは刃具に吸引穴を形成できない場合でも、第３吸引穴ａ３により必要な通路面積を確保でき、吸引効率を向上できる。

また、工具ホルダ４の先端部付近を囲むとともに、刃具１２の切れ刃１２ａ付近まで延びるカバー部材２５を備えたので、切削粉が発生する切削点付近の流速を高めることができ、吸引効率をより一層向上できる。

さらにまた、工具ホルダ４の先端面と刃具１２の先端との間に工具ホルダ４と共に回転する羽根車２７を設けたので、切削加工に伴って羽根２７ｂが回転することにより、切削点の周囲の空気を第３吸引穴ａ３に向けて加圧送風し、切削粉を確実に第３吸引穴ａ３に送り込むことができ、吸引効率をさらに向上できる。

１ 工作機械
３ 主軸
４ 工具ホルダ
１２ 刃具
１４ｄ クランプ穴
１９ａ 先端面
１９ｂ 装着穴
２５ カバー部材
２７ 羽根車（羽根部材）
ａ３ 第３吸引穴（吸引穴）

Claims (3)

1. 先端面に開口し、刃具を取り付け可能な装着穴と、該装着穴に連通するとともに基端面に開口するクランプ穴とを有し、工作機械の主軸に取り付けられる工具ホルダにおいて、
   該工具ホルダは、前記先端面に開口し、前記クランプ穴に連通するよう形成された吸引穴を有し、
   前記先端面の周囲を囲むとともに前記装着穴に取り付けられた刃具の先端付近まで延びるカバー部材を備えた
   ことを特徴とする工具ホルダ。
2. 先端面に開口し、刃具を取り付け可能な装着穴と、該装着穴に連通するとともに基端面に開口するクランプ穴とを有し、工作機械の主軸に取り付けられる工具ホルダにおいて、
   該工具ホルダは、前記先端面に開口し、前記クランプ穴に連通するよう形成された吸引穴を有し、
   前記先端面と前記刃具の先端との間に、かつ前記工具ホルダと共に回転するように設けられ、前記工具ホルダの回転に伴って空気を前記吸引穴に向けて加圧送風する羽根部材を備えた
   ことを特徴とする工具ホルダ。
3. 請求項１に記載の工具ホルダにおいて、
   前記先端面と前記刃具の先端との間に、かつ前記工具ホルダと共に回転するように設けられ、前記工具ホルダの回転に伴って空気を前記吸引穴に向けて加圧送風する羽根部材を備えた
   ことを特徴とする工具ホルダ。

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