(57)【要約】【課題】工作機械の回転主軸に取付けられる第１ホルダーと、第１ホルダーに着脱自在に取付けられる第２ホルダーとを有する切削工具において、第１ホルダーと、第２ホルダーの芯出しが正確かつ簡単に行えるようにする。【解決手段】第１，第２ホルダー３，４と、第１，第２ホルダーの軸線を一致させる芯出し手段と、第２ホルダー４を第１ホルダー３に固定する固定手段とからなり、第１ホルダーは第２ホルダーに芯出端面３ｅを向かわせるようにした摺動部材３ｆを有し、芯出し手段は、第２ホルダーにテーパ軸４ｄを突設すると共に第１ホルダーの摺動部材の芯出端面にテーパ穴３ｍを形成し、さらに第２，第１ホルダーの端面４ｃ，３ｃが突合わさるより前にテーパ穴３ｍにテーパ軸４ｄが嵌合し、その状態で摺動部材３ｆが押込まれるように設定したものであり、固定手段は端面４ｃ，３ｃが突き合わさった第２，第１ホルダーを結合するものである。【選択図】        図４
2008246641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の回転主軸の先端に取り付けてワークを切削する切削工具であって、
回転主軸に取り付けられる第１ホルダーと、該第１ホルダーに着脱自在に取り付けられる第２ホルダーと、第１ホルダーと第２ホルダーの回転軸線を一致させる芯出し手段と、第２ホルダーを第１ホルダーに固定する固定手段と、からなり、
前記第２ホルダーは、ワークを切削するインサートを備えたカートリッジを有し、
前記第１ホルダーは、第２ホルダーに対向する側の端面から回転主軸の軸線方向にへこませた凹部と、該凹部内に軸線方向に摺動自在な状態に納められ前記第２ホルダーに自己の端面（以下、本請求項において「芯出端面」という。）を向かわせるようにした摺動部材と、該摺動部材を第２ホルダー側に向けて付勢する弾性部材と、を有し、
前記芯出し手段は、第２ホルダーの第１ホルダーと対向する側の端面に前記回転主軸の中心を通る軸線を中心線とするほぼ円錐台形のテーパ軸を突設すると共に、第１ホルダーの摺動部材の前記芯出端面に第２ホルダーのテーパ軸と密に嵌まり合うテーパ穴を形成し、さらに、第２ホルダーと第１ホルダーの端面同士が突き合わさるより前にテーパ穴にテーパ軸が嵌合し、その嵌合状態で摺動部材が弾性部材の付勢に抗して押し込まれるように設定したものであり、
さらに前記固定手段は、端面同士が突き合わさった芯出し完了後の第２ホルダーと第１ホルダーを結合するものであることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
工作機械の回転主軸の先端に取り付けてワークを切削する切削工具であって、
回転主軸に取り付けられる第１ホルダーと、該第１ホルダーに着脱自在に取り付けられる第２ホルダーと、第１ホルダーと第２ホルダーの回転軸線を一致させる芯出し手段と、第２ホルダーを第１ホルダーに固定する固定手段と、からなり、
前記第２ホルダーは、ワークを切削するインサートを備えたカートリッジを有し、
前記第１ホルダーは、第２ホルダーに対向する側の端面から回転主軸の軸線方向にへこませた凹部と、該凹部内に軸線方向に摺動自在な状態に納められ前記第２ホルダーに自己の端面（以下、本請求項において「芯出端面」という。）を向かわせるようにした摺動部材と、該摺動部材を第２ホルダー側に向けて付勢する弾性部材と、を有し、
前記芯出し手段は、第１ホルダーの摺動部材の芯出端面に前記回転主軸の中心を通る軸線を中心線とするほぼ円錐台形のテーパ軸を突設すると共に、第２ホルダーの第１ホルダーと対向する側の端面に摺動部材の前記テーパ軸と密に嵌まり合うテーパ穴を形成し、さらに、第２ホルダーと第１ホルダーの端面同士が突き合わさるより前にテーパ穴にテーパ軸が嵌合し、その嵌合状態で摺動部材が弾性部材の付勢に抗して押し込まれるように設定したものであり、
さらに前記固定手段は、端面同士が突き合わさった芯出し完了後の第２ホルダーと第１ホルダーを結合するものであることを特徴とする切削工具。
【請求項３】
前記第２ホルダーとカートリッジが一体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の切削工具。
【請求項４】
前記カートリッジは、インサートと一体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項５】
前記第１ホルダーに、回転主軸側から供給される気体を通す気体通路を形成し、
一方、前記第２ホルダーに、前記第１ホルダーの気体通路に連通してカートリッジの切削ポイントに向けて開口する貫通孔を形成し、
さらに第２ホルダーの貫通孔に、気体の噴出方向を調節する調節ピンを設けてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項６】
前記第１ホルダーに気体を通す気体通路を形成し、
一方、前記第２ホルダーに、前記第１ホルダーの気体通路に連通してカートリッジの切削ポイントに向けて開口する貫通孔を形成し、
吸引手段によって気体通路と貫通孔から気体を吸引することにより、切削屑を吸引しながら切削するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の切削工具を回転主軸の先端に取り付けてなることを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の回転主軸の先端に取り付けてワークを切削する切削工具及びその切削工具を備えた工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボール盤、フライス盤、マシニングセンターなどの工作機械では、回転主軸の先端にワークを切削する切削工具が取り付けられている。
該切削工具は、工作機械の回転主軸に取り付けられる第１ホルダーと、ワークを切削するインサート付きのカートリッジを装着した第２ホルダーと、で形成され、該第２ホルダーに円錐台形のテーパ軸を突設し、一方、第１ホルダーに該テーパ軸と密に嵌まり合うテーパ穴を形成し、第２ホルダーのテーパ軸を第１ホルダーのテーパ穴に引き込んで第１ホルダーに第２ホルダーを固定し、逆に、テーパ穴からテーパ軸を押し出して第１ホルダーから第２ホルダーを取り外すようにしている。
なお、このような第２ホルダーの着脱は、主としてカートリッジの交換や調整を目的として行われる。
【特許文献１】特開平５−１５４７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の切削工具は、第２ホルダーのテーパ軸を第１ホルダーのテーパ穴で強く締め付けて固定しているため、第１ホルダーから第２ホルダーを取り外す作業が容易でない。従って、第２ホルダーの交換に時間が掛かる。また、十分な締付力を確保する必要上、テーパ軸とテーパ穴を長く設定する必要があるため、工作機械のコンパクト化が難しい、等の問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に記載したように、工作機械の回転主軸の先端に取り付けてワークを切削する切削工具であって、
回転主軸に取り付けられる第１ホルダーと、該第１ホルダーに着脱自在に取り付けられる第２ホルダーと、第１ホルダーと第２ホルダーの回転軸線を一致させる芯出し手段と、第２ホルダーを第１ホルダーに固定する固定手段と、からなり、
前記第２ホルダーは、ワークを切削するインサートを備えたカートリッジを有し、
前記第１ホルダーは、第２ホルダーに対向する側の端面から回転主軸の軸線方向にへこませた凹部と、該凹部内に軸線方向に摺動自在な状態に納められ前記第２ホルダーに自己の端面（以下、芯出端面という。）を向かわせるようにした摺動部材と、該摺動部材を第２ホルダー側に向けて付勢する弾性部材と、を有し、
前記芯出し手段は、第２ホルダーの第１ホルダーと対向する側の端面に前記回転主軸の中心を通る軸線を中心線とするほぼ円錐台形のテーパ軸を突設すると共に、第１ホルダーの摺動部材の前記芯出端面に第２ホルダーのテーパ軸と密に嵌まり合うテーパ穴を形成し、さらに、第２ホルダーと第１ホルダーの端面同士が突き合わさるより前にテーパ穴にテーパ軸が嵌合し、その嵌合状態で摺動部材が弾性部材の付勢に抗して押し込まれるように設定したものであり、
さらに前記固定手段は、端面同士が突き合わさった芯出し完了後の第２ホルダーと第１ホルダーを結合するものである切削工具を提供する。
【０００５】
また、請求項２に記載したように、工作機械の回転主軸の先端に取り付けてワークを切削する切削工具であって、
回転主軸に取り付けられる第１ホルダーと、該第１ホルダーに着脱自在に取り付けられる第２ホルダーと、第１ホルダーと第２ホルダーの回転軸線を一致させる芯出し手段と、第２ホルダーを第１ホルダーに固定する固定手段と、からなり、
前記第２ホルダーは、ワークを切削するインサートを備えたカートリッジを有し、
前記第１ホルダーは、第２ホルダーに対向する側の端面から回転主軸の軸線方向にへこませた凹部と、該凹部内に軸線方向に摺動自在な状態に納められ前記第２ホルダーに自己の芯出端面を向かわせるようにした摺動部材と、該摺動部材を第２ホルダー側に向けて付勢する弾性部材と、を有し、
前記芯出し手段は、第１ホルダーの摺動部材の芯出端面に前記回転主軸の中心を通る軸線を中心線とするほぼ円錐台形のテーパ軸を突設すると共に、第２ホルダーの第１ホルダーと対向する側の端面に摺動部材の前記テーパ軸と密に嵌まり合うテーパ穴を形成し、さらに、第２ホルダーと第１ホルダーの端面同士が突き合わさるより前にテーパ穴にテーパ軸が嵌合し、その嵌合状態で摺動部材が弾性部材の付勢に抗して押し込まれるように設定したものであり、
さらに前記固定手段は、端面同士が突き合わさった芯出し完了後の第２ホルダーと第１ホルダーを結合するものである切削工具を提供する。
【０００６】
また、請求項３に記載したように、前記第２ホルダーとカートリッジが一体である請求項１又は２に記載の切削工具を提供する。
【０００７】
また、請求項４に記載したように、前記カートリッジは、インサートと一体である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の切削工具を提供する。
【０００８】
また、請求項５に記載したように、前記第１ホルダーに、回転主軸側から供給される気体を通す気体通路を形成し、
一方、前記第２ホルダーに、前記第１ホルダーの気体通路に連通してカートリッジの切削ポイントに向けて開口する貫通孔を形成し、
さらに第２ホルダーの貫通孔に、気体の噴出方向を調節する調節ピンを設けてなる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の切削工具を提供する。
【０００９】
また、請求項６に記載したように、前記第１ホルダーに気体を通す気体通路を形成し、
一方、前記第２ホルダーに、前記第１ホルダーの気体通路に連通してカートリッジの切削ポイントに向けて開口する貫通孔を形成し、
吸引手段によって気体通路と貫通孔から気体を吸引することにより、切削屑を吸引しながら切削するようにした請求項１乃至４のいずれか１項に記載の切削工具を提供する。
【００１０】
また、請求項７に記載したように、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の切削工具を回転主軸の先端に取り付けてなる工作機械を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１又は２に記載の切削工具は、テーパ軸とテーパ穴の嵌め合わせによって第２ホルダーの正確な芯出しを行い、その後、別途固定手段で第２ホルダーを第１ホルダーに固定するようにしたため、テーパ穴でテーパ軸を締め付ける必要がない。従って、固定手段を解除すればテーパ軸がテーパ穴から簡単に外れるため、第２ホルダーの着脱或いは交換作業が簡単かつスピーディーに行える。
また、テーパ軸とテーパ穴は、第２ホルダーの芯出しが行える長さがあればよいため、短くすることができる。よって工作機械をコンパクトにすることが可能である。
【００１２】
また、請求項５に記載の切削工具によれば、第２ホルダーの貫通孔からカートリッジの切削ポイントに向けて圧縮気体を吹き付けることができるため、切削屑の除去とカートリッジの冷却が効果的に行える。なお、切削屑を除去することにより切削屑の噛み込みが防止できるため、加工精度の低下防止に効果があり、また、カートリッジを冷却することによりカートリッジが損傷し難くなるため、加工精度の低下防止に効果がある。
【００１３】
また、請求項６に記載の切削工具によれば、カートリッジの切削ポイントに向けて開口する貫通孔から気体を吸引することにより、切削により発生する切削屑を吸引しながら切削することができるため、前記と同様に切削屑の噛み込みが防止でき、しかも切削屑が散乱せず、また、吸引による気体の流れによってカートリッジの冷却も行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図１は切削工具の正面図、図２は切削工具の側面図、図３は切削工具の分解斜視図、図４（ａ），（ｂ）は第１ホルダーに第２ホルダーを装着する状態を示す図２のＸ−Ｘ線断面図、図５（ａ）〜（ｃ）は第１ホルダーに第２ホルダーを装着する状態を示す図２のＹ−Ｙ線断面図である。
【００１５】
本発明の切削工具１は、工作機械の回転主軸２に取り付けられる第１ホルダー３と、該第１ホルダー３に着脱自在に取り付けられる第２ホルダー４と、第１ホルダー３と第２ホルダー４の回転軸線を一致させる芯出し手段と、第２ホルダー４を第１ホルダー３に固定する固定手段と、からなる。
【００１６】
前記第２ホルダー４は、短円柱形の台部４ａの端面４ｂに、円柱の中心に対して点対称の位置に二つのカートリッジ５，５を取り付けてなる。このカートリッジ５，５は、前記台部４ａにボルト締めしたインサートホルダー５ａと、そのインサートホルダー５ａに固着したインサート５ｂで構成され、台部４ａの中心に向かう二つのインサート５ｂ，５ｂで、図１に想像線で示したように一つのワークＷに対して二方向から同時に切削することができる。
【００１７】
前記第１ホルダー３は、第２ホルダー４とほぼ同径の円柱形であるホルダー主部３ａと、回転主軸２の取付孔２ａ（図４参照）に嵌合してボルト２ｂで止められる取付軸部３ｂと、第２ホルダー４に対向する側の端面３ｃから回転主軸２の軸線方向にへこませた断面円形の凹部３ｄと、該凹部３ｄ内に軸線方向に摺動自在な状態に納められ前記第２ホルダー４に自己の芯出端面３ｅを向かわせるようにした摺動部材３ｆと、該摺動部材３ｆを第２ホルダー４側に向けて付勢する弾性部材たるコイルスプリング３ｇと、を有する。
【００１８】
第１ホルダー３の摺動部材３ｆは、円筒体の中間部に大径部３ｈを膨出させた形状であり、その大径部３ｈがホルダー主部３ａの凹部３ｄの内面に摺接し、また、大径部３ｈが前記コイルスプリング３ｇの作用を受ける。一方、ホルダー主部３ａの凹部３ｄの開口部には、中心に丸穴３ｉを有する座金状の止板３ｊが、ビス３ｋ，３ｋ…で止められている。摺動部材３ｆの芯出端面３ｅ側は、この止板３ｊの丸穴３ｉに嵌って摺動するが、摺動部材３ｆの大径部３ｈは丸穴３ｉより大きくなっていて止板３ｊに当たる。よって、摺動部材３ｆは、図４（ａ）に示したように、コイルスプリング３ｇの付勢を受けつつ大径部３ｈが止板３ｊに当たった状態で停止している。
【００１９】
前記第２ホルダー４と第１ホルダー３の回転軸線を一致させる芯出し手段は、第２ホルダー４の第１ホルダー３と対向する側の端面４ｃに突設した、前記回転主軸２の中心を通る軸線を中心線とするほぼ円錐台形のテーパ軸４ｄと、第１ホルダー３の摺動部材３ｆの前記芯出端面３ｅに形成した、前記第２ホルダー４のテーパ軸４ｄと密に嵌まり合うテーパ穴３ｍと、の組合せで構成される。そして、第２ホルダー４のテーパ軸４ｄと第１ホルダー３のテーパ穴３ｍを、第２ホルダー４の端面４ｃと第１ホルダー３の端面３ｃ同士が突き合わさる結合位置に達するより前に嵌合させるべく、摺動部材３ｆの芯出端面３ｅが第１ホルダー３の端面３ｃより外に突き出すようになっている。
【００２０】
前記第２ホルダー４を第１ホルダー３に固定する固定手段は、第２ホルダー４の台部４ａを軸線方向に貫く二つのボルト用貫通孔４ｅ，４ｅと、第１ホルダー３の端面３ｃに穿設した二つの雌ねじ孔３ｎ，３ｎと、該雌ねじ孔３ｎ，３ｎに螺合する二本の固定用ボルト３ｐ，３ｐ（六角穴付きボルト）で構成される。なお、第２ホルダー４のボルト用貫通孔４ｅ，４ｅは、図２，図５に示したように、固定用ボルト３ｐの頭部３０ｐが通る頭挿通部４０ｅと、固定用ボルト３ｐの頭部３０ｐが引っ掛かる段付き部４１ｅを並べて長孔状にしたものである。
【００２１】
また、実施形態の工作機械の回転主軸２には、圧縮気体を供給する気体通孔２ｃが形成されている。そして、本発明の切削工具１には、その圧縮気体をカートリッジ５の切削ポイントに噴出させるための気体噴出手段が設けられている。該気体噴出手段は、第１ホルダー３の取付軸部３ｂの中心を貫く通孔と、凹部３ｄと、摺動部材３ｆの中心を貫く通孔とで形成される気体通路３ｑと、第２ホルダー４の中心に形成した貫通孔４ｆと、該貫通孔４ｆに軸線回りに回転可能な状態に嵌め込んだ調節ピン４ｇで構成される。この調節ピン４ｇは、図３に示したように、円柱体の周面に四本の通気溝４０ｇ，４０ｇ…を等間隔に刻設してなり、貫通孔４ｆ内で回転させて通気溝４０ｇの向きを調節することにより、気体の噴出を、インサート５ｂの冷却と、切削屑の吹き飛ばしに最も効果的な方向に向けることができる。なお、調節ピン４ｇは、図３に示したように、第２ホルダー４の台部４ａの周面から止めねじ４ｈをねじ込んで適宜な向きに固定する。
【００２２】
次に、本発明の切削工具１の使用方法について図４，図５により説明する。
先ず、図４（ａ）、図５（ａ）に示したように、切削工具１の第１ホルダー３と第２ホルダー４は分離した状態にあり、第１ホルダー３は工作機械の回転主軸２の先にボルト２ｂで止められている。このとき第１ホルダー３の摺動部材３ｆは、コイルスプリング３ｇの付勢を受けていて、芯出端面３ｅが第１ホルダー３の端面３ｃより外に突出している。
【００２３】
この状態で第２ホルダー４のボルト用貫通孔４ｅ，４ｅの頭挿通部４０ｅに、第１ホルダー３の固定用ボルト３ｐ，３ｐを通しつつ第２ホルダー４を第１ホルダー３に近づけると、まず第２ホルダー４のテーパ軸４ｄが摺動部材３ｆのテーパ穴３ｍに嵌まる。そこからさらに第２ホルダー４を第１ホルダー３側に押し付けて、図４（ｂ），図５（ｂ）のように、両端面４ｃ，３ｃ同士が突き合わさる結合位置に達すると、摺動部材３ｆが凹部３ｄ内に押し込まれてコイルスプリング３ｇが縮む。このコイルスプリング３ｇの弾性変形による反発力が摺動部材３ｆに作用するため、その力でテーパ軸４ｄとテーパ穴３ｍが密に嵌まり合う。こうしてテーパ軸４ｄがテーパ穴３ｍにしっかり嵌合すると、第２ホルダー４の回転軸線と第１ホルダー３の回転軸線は一致し、もちろんそれらは工作機械の回転主軸２の回転軸線とも一致する。
【００２４】
続いて、第２ホルダー４を図２において反時計回りに回転させると、頭挿通部４０ｅにあった固定用ボルト３ｐの頭部３０ｐが、図５（ｃ）のようにボルト用貫通孔４ｅの段付き部４１ｅに移る。そしてこの状態で固定用ボルト３ｐを締め付ければ、固定手段によって第２ホルダー４を第１ホルダー３に確実に固定することができる。
【００２５】
以上のようにして第１ホルダー３に第２ホルダー４を取り付けた後、回転主軸２を回転させて第２ホルダー４のインサート５ｂでワークＷを切削する。そして、このとき回転主軸２の気体通孔２ｃに圧縮気体（例えば圧縮空気）を供給すると、それが第１ホルダー３の気体通路３ｑを通って第２ホルダー４の貫通孔４ｆに至り、該貫通孔４ｆの中の調節ピン４ｇの通気溝４０ｇを通ってカートリッジ５の切削ポイントに向かって噴出する。これによってインサート５ｂが冷却でき、また、切削屑を切削工具１の向こう側に吹き飛ばすことができる。
【００２６】
なお、第１ホルダー３から第２ホルダー４を外す場合は、上記と逆の手順を実行すればよい。このときテーパ軸４ｄとテーパ穴３ｍが、締め合った状態になっていないため、固定手段の固定用ボルト３ｐを緩め、第２ホルダー４を回して固定用ボルト３ｐの頭部３０ｐをボルト用貫通孔４ｅの頭挿通部４０ｅに合わせて引っ張るだけの簡単な操作で、第１ホルダー３から第２ホルダー４を外すことができる。
【００２７】
以上、本発明を実施の形態について説明したが、もちろん本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態ではテーパ軸４ｄを第２ホルダー４に突設し、テーパ穴３ｍを摺動部材３ｆの芯出端面３ｅに形成したが、図６に示したように、テーパ軸４０ｄを摺動部材３ｆの芯出端面３ｅに突設し、テーパ穴３０ｍを第２ホルダー４に形成するようにしてもよい。
【００２８】
また、実施形態では、第２ホルダー４の貫通孔４ｆから、カートリッジ５の切削ポイントに向けて圧縮気体を吹き付けるようにしたが、回転主軸２の気体通孔２ｃに吸引手段たる吸引装置（図示せず）を接続し、該吸引装置で第２ホルダー４の貫通孔４ｆから気体を吸引するようにしてもよい。そうすることにより、切削により発生する切削屑を吸引しながら切削することができるため、切削屑の噛み込みと散乱が防止でき、また、吸引による気体の流れによってカートリッジ５の冷却も行える。
【００２９】
また、実施形態では、第２ホルダー４に対してカートリッジ５を着脱自在に形成したが、第２ホルダー４とカートリッジ５は一体にしてもよい。また、カートリッジ５のインサート５ｂは、インサートホルダー５ａと一体にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】切削工具の正面図である。
【図２】切削工具の側面図である。
【図３】切削工具の分解斜視図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はホルダーに第２ホルダーを装着する状態を示す図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はホルダーに第２ホルダーを装着する状態を示す図２のＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】他の形態を示す切削工具の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  …切削工具
２  …回転主軸
３  …第１ホルダー
３ｃ…端面
３ｄ…凹部（芯出し手段）
３ｅ…芯出端面
３ｆ…摺動部材（芯出し手段）
３ｇ…コイルスプリング（弾性部材：芯出し手段）
３ｍ，３０ｍ…テーパ穴（芯出し手段）
３ｎ…雌ねじ孔（固定手段）
３ｐ…固定用ボルト（固定手段）
３ｑ…気体通路
４  …第２ホルダー
４ｃ…端面
４ｄ，４０ｄ…テーパ軸（芯出し手段）
４ｅ…ボルト用貫通孔（固定手段）
４ｆ…貫通孔
４ｇ…調節ピン
５  …カートリッジ
５ｂ…インサート
Ｗ  …ワーク
【図１】
2008246641.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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