JP2000042857A

JP2000042857A - 保持工具

Info

Publication number: JP2000042857A
Application number: JP10210572A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Toyomoto; 博充豊本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2000-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】工作機械のスピンドル軸に取付けられる回転
工具用の保持工具に於て、高速回転かつ高速送りで超精
密な切削・研削等の加工を実現できるようにする。【解決手段】スピンドル軸１のテーパ孔２の内周面部
３に当接するテーパ状外周面部４を有する外筒体５と、
該外筒体５が軸方向へスライド可能に外嵌される内筒部
６と該内筒部６の先端側に形成されると共に上記スピン
ドル軸１の先端面７に当接可能とされる外鍔部８とを有
する保持体９と、該保持体９に対して上記外筒体５を基
端側へ弾発的に付勢する弾発部材10と、を備える。しか
も、外鍔部８乃至その近傍の大径部13に、傾斜方向にネ
ジ孔15…を形成して、小ネジ21を螺着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保持工具に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械のスピンドル軸に取付け
られる回転工具用の保持工具は、図８に示すように、ス
ピンドル軸ａのテーパ孔の内周面部ｂに当接するテーパ
部ｃと、その先端側の外鍔部ｄと、その外鍔部ｄの先端
側の工具取付部ｅが、一体に形成されたものが公知であ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来の保持工具では、スピンドル軸ａの先端面ｆと外鍔
部ｄの基端面ｇの間に微小間隙ｈが生じるという問題が
あった。また、スピンドル軸ａの先端面ｆと外鍔部ｄの
基端面ｇとが当接するように寸法精度を高くしても、公
差等により十分に密着状に嵌合させることは至難であっ
た。このため、スピンドル軸ａに対する保持工具の取付
精度が低くなり、高速回転かつ高速送りにて極めて精密
な切削加工が要求される場合に対応できなかった。

【０００４】また、マシニングセンタやＮＣ等の最近の
工作機械に於ては、高速化が進み、刃物工具が高速度で
回転する場合に、刃物工具及びこれを掴持するツーリン
グホルダのバランスが悪いと加工時に振れが増加して加
工精度に悪影響を及ぼしていた。

【０００５】従来、ツーリングホルダのバランス調整は
質量の片寄り部分にドリル等で孔を穿ち調整するのが一
般的であった。この場合は、ツーリングホルダのアンバ
ランンスが解消しても、ドリル、エンドミル、タップ等
の刃物工具を取付けた際に生ずるアンバランスは調整不
可能であった。

【０００６】そこで、ツーリングホルダの廻り止めフラ
ンジ部の外周上から径方向に最初から所定ピッチでタッ
プ加工を施して、アンバランス点にホロセットを入れる
方法が採られていた。しかし、すべてのアンバランスを
この構造で調整することは困難で、最近の工作機械の趨
勢としての30,000r.p.m 以上の高速化に対して、ツーリ
ングホルダ関係に要求される2.5 Ｇ以内のバランスグレ
ードに調整する構造としては不十分であった。

【０００７】そこで、本発明は、上述の問題を解決し
て、径方向と軸方向のバランス調整を同時に行うことが
可能で、かつ、高速回転時のバランスを確実にとること
ができて、高速回転かつ高速送りで超精密に切削・研削
等の加工を実現できる保持工具を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る保持工具は、スピンドル軸のテーパ
孔の内周面部に当接するテーパ状外周面部を有する外筒
体と、該外筒体が軸方向へスライド可能に外嵌される内
筒部と該内筒部の先端側に形成されると共に上記スピン
ドル軸の先端面に当接可能とされる外鍔部とを有する保
持体と、該保持体に対して上記外筒体を基端側へ弾発的
に付勢する弾発部材と、を備え、さらに、上記保持体の
外鍔部乃至その近傍の大径部に、軸心に対して所定鋭角
にて傾斜する方向のネジ孔を形成して、これにバランス
調整用小ネジを螺進退自在に螺着したものである。

【０００９】また、外筒体の最大径をＤとし軸方向長さ
をＬとしたときに、1.5 Ｄ≦Ｌ≦2.5 Ｄに設定するのが
好ましい。また、弾発部材が複数枚の皿ばねから成り、
該皿ばねが保持体の内筒部に外嵌されているのが望まし
い。また、外筒体の内周面と保持体の内筒部の外周面
に、相互に対向する第１凹所と第２凹所を周方向所定ピ
ッチにて形成し、該第１凹所と第２凹所の間に回転止め
ボールを介装するのが望ましい。また、弾発部材を受け
る位置に円環状第１スペーサを付設し、さらに、内筒部
の上端部のネジ部に第２スペーサを螺着する。

【００１０】そして、保持体の外鍔部乃至その近傍の大
径部に形成されたネジ孔が複数個配設されると共に、こ
の各ネジ孔内に、バランス調整用小ネジを夫々１個づつ
螺進退自在に螺着し、該小ネジの長さ寸法を、上記ネジ
孔の長さ寸法の４分の１以下に設定する。

【００１１】保持体の外鍔部乃至その近傍の大径部に、
軸方向に位置をづらせて、２群以上にネジ孔を配設し
た。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示す図面に基
づいて本発明を詳説する。

【００１３】図１〜図５は本発明に係る保持工具の実施
の一形態を示し、この保持工具は、スピンドル軸１のテ
ーパ孔２の内周面部３に当接するテーパ状外周面部４を
有する外筒体５と、その外筒体５が軸方向へスライド可
能に外嵌される内筒部６とその内筒部６の先端側に形成
されると共にスピンドル軸１の先端面７に当接可能とさ
れる外鍔部８とを有する保持体９と、その保持体９に対
して外筒体５を基端側へ弾発的に付勢する弾発部材10
と、保持体９の先端側に外嵌されたチャッキングリング
34と、を備えている。

【００１４】外筒体５の最大径をＤとし軸方向長さをＬ
としたときに、1.5 Ｄ≦Ｌ≦2.5 Ｄに設定する。また、
内筒部６の基端の外周面にネジ部35を形成して（第２）
スペーサ29を螺着する。さらに、内筒部６の孔部に、プ
ルボルト26が螺入されるネジ孔24を形成する。また、内
筒部６の下端部（先端側）と外鍔部８の上端部（基端
側）との間に、スピンドル軸１側へ開口する円環状の凹
溝部25を形成し、その凹溝部25に弾発部材10を嵌込む。
具体的には、弾発部材10は、（図２のように）複数枚の
皿ばね20…から成り、その皿ばね20…を保持体９の内筒
部６に外嵌し、かつ、凹溝部25に収納する。

【００１５】また、外筒体５の大径側端部は、凹溝部25
にスライド自在に挿入され、その先端面が皿ばね20に当
接する。さらに、図３及び図１と図２に示すように、外
筒体５の内周面11と保持体９の内筒部６の外周面16に、
相互に対向する第１凹所17と第２凹所18を周方向所定ピ
ッチにて形成し、軸方向溝状の第１凹所17と半球凹状の
第２凹所18の間に回転止めボール19を介装する。

【００１６】しかして、この保持工具を、スピンドル軸
１に取付けるには、図４に示すように、スピンドル軸１
のテーパ孔２の内周面部３を、外筒体５のテーパ状外周
面部４に当接させると共に、スピンドル軸１の孔部の図
外上方からの引張具にてプルボルト26を、上方へ引張る
前は、スピンドル軸１の先端面７と、外鍔部８の基端面
８ａとの間に、隙間Ｓが生じる。

【００１７】その後、図５に示すように、プルボルト26
を矢印Ｆ方向へ強く引くと、外筒体５の位置はそのまま
で、保持体９がスピンドル軸１側に移動すると共に弾発
部材10（皿ばね20…）が弾性エネルギーを蓄積しつつ圧
縮され、その保持体９の外鍔部８の基端面８ａがスピン
ドル軸１の先端面７に強く当接する。このとき、圧縮さ
れた弾発部材10（皿ばね20…）の弾発付勢力により、外
筒体５のテーパ状外周面部４がスピンドル軸１の内周面
部３に強く当って密嵌状となる。

【００１８】このようにして、スピンドル軸１の内周面
部３と外筒体５のテーパ状外周面部４との強い当たり
と、スピンドル軸１の先端面７と外鍔部８との強い当た
りによる２面拘束を実現できる。従って、高速回転かつ
高速送りで、超精密に切削や研削等の加工を行うことが
できる。また、この保持工具を、（主としてマシニング
センターやＮＣフライス盤等の）従来から既存の工作機
械にも適用することができる。

【００１９】また、図１と図４に於て、1.5 Ｄ≦Ｌ≦2.
5 Ｄに設定した理由は、Ｌ＜1.5 Ｄであると外筒体５
が、スピンドル軸１に対して、軸心が傾斜する方向へが
たつき易くなるからであり、2.5 Ｄ＜Ｌとしてもそれ以
上取付精度と取付強度を高くすることができず材料が無
駄となると共に保持工具全体の長さ寸法と重量が大きく
なり過ぎるからである。なお、図３では、回転止めボー
ル19…が３個の場合を示したが、２個あるいは４個以上
とすることも可能である。

【００２０】ところで、図１〜図５に於て、弾発部材10
を受ける位置に第１スペーサ27を付設する。即ち、保持
体９の凹溝部25に、円環状の第１スペーサ27を嵌入し、
さらに、２枚の皿ばね20, 20を挿入する。そして、内筒
部６の上端部のネジ部35には外面が円錐台状の筒型の第
２スペーサ29を螺着する。この第１スペーサ27の厚さ
（軸心方向）寸法を増減調節すること（部品交換するこ
と）、及び、第２スペーサ29の螺進退による位置調節に
よって、皿ばね20の弾発力を調節できる利点がある。ま
た、第２スペーサ29は、強大な皿ばね20の弾発力を常に
確実に受持できる利点がある。

【００２１】このように構成したことにより、皿ばね20
の枚数が減少して、プルボルト26を強く引いて２面拘束
した際の皿ばね20…の弾発付勢力が大きくなる。従っ
て、外筒体５のテーパ状外周面部４をスピンドル軸１の
内周面部３に一層強く当てることができ、より強力な２
面拘束を実現できる。

【００２２】また、図６は、他の外筒体５を示し、外周
面から内周面まで貫通する第１縦方向スリット31…と第
２縦方向スリット32…を千鳥状に形成したものである。
具体的には、大径側端面から中間部よりもやや小径側ま
での第１縦方向スリット31…と、小径側端面から中間部
よりもやや大径側までの第２縦方向スリット32…を、周
方向所定ピッチにて設ける。このように構成したことに
より、この保持具を図外のスピンドル軸１に取付けた際
に、外筒体５のテーパ状外周面部４と図外のスピンドル
軸１のテーパ孔２の内周面部３との密着性が高くなると
共に、径が縮小する方向に弾性変形して、外筒体５の内
周面と内筒部６の外周面の密着性が高くなる。かつ、防
振の効果が得られる。

【００２３】ところで、前記外鍔部８の近傍（先端寄
り）には凹周溝12を介して大径部13が（外鍔状に）形成
されている。この大径部13の先端段付面13ａ側は、チャ
ッキングリング34が外嵌される小筒部14とされる。

【００２４】図１〜図５に於て、この大径部13の段付面
13ａ側の角部に、ネジ孔15を穿節（形成）する。保持工
具の軸心Ｃに対して、20°〜70°の所定鋭角θにて傾斜
する方向に、このネジ孔15は傾いて穿設されている。

【００２５】このネジ孔15は円周等配分で２個以上が配
設されており、各ネジ孔15には、バランス調整用小ネジ
21が螺進退自在に螺着されている。そして、上記小ネジ
21の長さ寸法Ｐを、上記ネジ孔15の長さ寸法Ｎの４分の
１以下に設定するのが、望ましい。かつ、10分の１以上
に設定するのが、好ましい。

【００２６】また、図７に示した他の実施の形態のよう
に、外鍔部８近傍の大径部13の軸方向長さが十分に大き
い場合───例えばその大径部13の外径の0.7 倍〜1.5
倍の軸方向長さである場合───には、軸方向に位置を
づらせて、２群（以上）のネジ孔15…，15…を、配設す
る。しかも、好ましくは２群（以上）のネジ孔15…を、
周方向に交互にづらせて、千鳥状に配置（図７の左半分
参照）する。

【００２７】このとき第１群のネジ孔15の長さ寸法をＮ
₁ とし、小ネジ21の長さ寸法をＰ₁とすると、１／10・
Ｎ₁ ≦Ｐ₁ ≦１／４・Ｎ₁ のように設定する。他方、第
２群のネジ孔15の長さ寸法をＮ₂ とし、小ネジ21の長さ
寸法をＰ₂ とすると、同様に１／10・Ｎ₂ ≦Ｐ₂ ≦１／
４・Ｎ₂ のように設定する。

【００２８】なお、１／10未満であると、小ネジ21の質
量が余りに小さ過ぎて、バランス調整の作用が過小とな
る。逆に１／４を越えると、その螺進退の調整代が小さ
過ぎることとなる。なお、小ネジ21は六角孔付止めネジ
とするのが望ましい。そして、この保持工具（ツーリン
グホルダともいう）に、刃物工具を掴持した状態に於
て、動的バランサ装置に取付けて、回転させ、保持工具
（ツーリングホルダ）と刃物工具の全体のバランスを、
上記小ネジ21…をネジ孔15…内を螺進退させることによ
って調整する。該ネジ孔15…の深さ寸法Ｎ（Ｎ₁ ，Ｎ
₂ ）が小ネジ21の長さ寸法Ｐ（Ｐ ₁ ，Ｐ₂ ）の４倍〜10
倍と大きいので、微調整が容易である。上述の如く、所
定鋭角θにネジ孔15を形成したことにより、軸方向及び
径方向の二面方向（２座標軸方向）に対し、同時に効果
的なバランス調整を、すみやかに行うことができる。

【００２９】また、スペーサ27はスピンドル軸１の先端
面７と（保持工具の）外鍔部８の基端面８ａが完全に密
着するように、公差的寸法のギャップをアジャストする
ため、スペーサ巾厚で調整する。又、このスペーサ27
は、皿バネ20のききめ代，強弱を、アジャストする重要
な役目がある。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上述の如く構成されているの
で、次に記載する効果を奏する。

【００３１】請求項１記載の保持工具によれば、スピン
ドル軸１のテーパ孔２の内周面部３と外筒体５のテーパ
状外周面部４との強い当たりと、スピンドル軸１の先端
面７と外鍔部８との強い当たりによる２面拘束を実現で
きる。従って、高速回転かつ高速送りで、超精密に切削
や研削等の加工を行うことができる。

【００３２】30,000r.p.m 以上の高速回転時の径方向と
軸方向のアンバランスを高精度にて解消することがで
き、高速回転用として好適である。かつ、バランス調整
用小ネジ21…を螺進退させるだけで、バランス調整が容
易に行うことができる。また、傾斜方向のネジ孔15…を
十分に長く加工することができる。さらにバランス調整
用小ネジ21…のアジャスト移動量が大きいため、より優
れた微調整が可能となる。さらに、高速回転で長時間作
業を行う時に発生するスキ間による熱膨張や熱変位が防
げる。

【００３３】請求項２記載の保持工具によれば、外筒体
５とスピンドル軸１の軸心が相互に傾斜する方向へがた
つき難くなり、かつ、保持工具全体の長さ寸法と重量が
大きくなり過ぎない。請求項３記載の保持工具によれ
ば、構造が簡単となると共に、外筒体５をスピンドル軸
１のテーパ孔２の内周面部３に押し付ける弾発付勢力が
大きくなり、一層強力な２面拘束を実現できる。

【００３４】請求項４記載の保持工具によれば、外筒体
５と保持体９（内筒部６）が相互に回転しないように
（空回りしないように）できる。請求項５記載の保持工
具によれば、第１スペーサ27の厚さ寸法（軸心方向寸
法）の一揃えのものの部品交換、及び、第２スペーサ29
の螺進退によって、弾発部材10の弾発力の微調節が可能
となる。

【００３５】請求項６によれば、小ネジ21のアジャスト
移動量が大きくて、十分な微調整が可能となる。請求項
７によれば、２群以上にネジ孔15…，15…を配置したの
で、全体として一層高精度・微調整を実現できる。

【００３６】請求項１，６，７によれば、，保持体９
の肉厚が大きな部分にネジ孔15を傾斜させて穿設するの
で、ネジ孔15の長さ寸法Ｐを十分長くでき、かつ、小ネ
ジ21の長さ寸法Ｐをネジ孔15の長さ寸法Ｎの４分の１以
下に設定してあるので、小ネジ21のアジャスト移動量を
十分大きくできる。そのため、保持工具（ツーリングホ
ルダ）と刃物工具の全体の径方向と軸方向のバランスの
微調整が大きな範囲にわたって可能となり、大きなアン
バランスがあったとしても、要求されるバランスグレー
ド以内に確実に調整できる。外鍔部８及び大径部９
は、ホルダ本体に取付けた刃物工具よりも外側に離れた
位置にあるから、ネジ孔15内にある小ネジ21を螺進退さ
せる際に、刃物工具が邪魔にならず、かつ刃物工具に手
等が触れずに済み、容易にバランス調整を行えて安全で
ある。ネジ孔15の交差角度（傾斜角度）θを比較的大
きく設定可能であり、径方向のバランス調整範囲が大き
くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す半截断面図であ
る。

【図２】一部破断で示す斜視図である。

【図３】要部断面平面図である。

【図４】取付け方法説明図である。

【図５】取付け方法説明図である。

【図６】外筒体の変形例を示す正面図である。

【図７】他の実施の形態を示す半截断面図である。

【図８】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１スピンドル軸２テーパ孔３内周面部４テーパ状外周面部５外筒体６内筒部７先端面８外鍔部９保持体 10 弾発部材 11 内周面 13 大径部 16 外周面 17 第１凹所 18 第２凹所 19 回転止めボール 20 皿ばね 21 小ネジ 26 プルボルト 27 第１スペーサ 29 第２スペーサＣ軸心Ｄ最大径Ｌ軸方向長さＰ長さ寸法Ｎ長さ寸法

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スピンドル軸１のテーパ孔２の内周面部
３に当接するテーパ状外周面部４を有する外筒体５と、
該外筒体５が軸方向へスライド可能に外嵌される内筒部
６と該内筒部６の先端側に形成されると共に上記スピン
ドル軸１の先端面７に当接可能とされる外鍔部８とを有
する保持体９と、該保持体９に対して上記外筒体５を基
端側へ弾発的に付勢する弾発部材10と、を備え、さら
に、上記保持体９の外鍔部８乃至その近傍の大径部13
に、軸心Ｃに対して所定鋭角θにて傾斜する方向のネジ
孔15…を形成して、これにバランス調整用小ネジ21を螺
進退自在に螺着したことを特徴とする保持工具。
【請求項２】外筒体５の最大径をＤとし軸方向長さを
Ｌとしたときに、1.5Ｄ≦Ｌ≦2.5 Ｄに設定した請求項
１記載の保持工具。
【請求項３】弾発部材10が複数枚の皿ばね20…から成
り、該皿ばね20…が保持体９の内筒部６に外嵌されてい
る請求項１記載の保持工具。
【請求項４】外筒体５の内周面11と保持体９の内筒部
６の外周面16に、相互に対向する第１凹所17と第２凹所
18を周方向所定ピッチにて形成し、該第１凹所17と第２
凹所18の間に回転止めボール19を介装した請求項１記載
の保持工具。
【請求項５】弾発部材10を受ける位置に円環状第１ス
ペーサ27を付設し、さらに、内筒部６の上端部のネジ部
に第２スペーサ29を螺着した請求項１記載の保持具。
【請求項６】保持体９の外鍔部８乃至その近傍の大径
部13に形成されたネジ孔15…が複数個配設されると共
に、この各ネジ孔15内に、バランス調整用小ネジ21を夫
々１個づつ螺進退自在に螺着し、該小ネジ21の長さ寸法
Ｐを、上記ネジ孔15の長さ寸法Ｎの４分の１以下に設定
した請求項１記載の保持工具。
【請求項７】保持体９の外鍔部８乃至その近傍の大径
部13に、軸方向に位置をづらせて、２群以上にネジ孔15
…を配設した請求項１又は６記載の保持工具。