(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸端に取付けられるアダプタと切れ刃チップを備えたツールホルダーのどちらか一方には、軸心を通る凸状のシャンク部が備わり、他方には穿孔部が形成され、両者の嵌合により締結可能となるよう構成された工具着脱装置において、
前記シャンク部には、内径中心と外径中心とが偏倚して形成された筒状の偏心スリーブが摺動自在に嵌合されており、当該偏心スリーブはフランジ側の一方の端面を弾性部材により付勢され、他方の端面を平板状の円形プレートにより押圧されて、前記シャンク部と当該偏心スリーブの相対位置が設定されることにより切れ刃の半径方向位置の微調整を可能としたことを特徴とする工具着脱装置。
【請求項２】
前記偏心スリーブの内周面がストレート状に、外周面がテーパ状に形成されて、前記シャンク部に嵌合された状態でテーパシャンクを形成していることを特徴とする請求項１記載の工具着脱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸端に取り付けられる工具着脱装置に関し、切れ刃位置の調整手段を設けたものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような、工具着脱装置として、例えば、特開平８−９０３１４号公報に開示されたものを図７に示す。
【０００３】
工具着脱装置は、工作機械の主軸のテーパ孔に嵌合するスリーブ３９と、このスリーブ３９に挿通されたシャンク部３６と、シャンク部３６と一体的に設けられて主軸の端面に当接するフランジ部３７と、フランジ部３７とスリーブ３９の間に介装された弾性部材４２とを有する。
【０００４】
前記主軸には、ツールホルダ３５を引き込むための引張手段が内装されている。前記スリーブ３９は、内外周面を有する筒状体で、その外周面４０がテーパ面に形成され、その内周面４１はストレート面に形成されている。前記シャンク３６部は、ツールホルダ３５の端部に形成され、その外周面４０はストレート面に形成されている。前記フランジ部３７は、シャンク部３６に連接して設けられ、シャンク部３６の径より大径とされている。前記フランジ部３７のシャンク部側の端面は、平坦面に形成されており、この平坦面の内周部側には、弾性部材収納用の環状凹部３８が形成されている。前記弾性部材４２は、皿バネと平ワッシャの組合せから構成され、環状凹部に収納されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、以下に従来技術の問題点を記述する。
【０００６】
前述した従来技術は、主軸とツールホルダとの結合が、テーパ面の押圧力に加えて、弾性部材の付勢力により行われるため、結合剛性が向上するとし、また、振動発生も防止できるとするものである。
【０００７】
ところが、スリーブ外周面のテーパ面と主軸テーパ孔の嵌合部は、振動の発生や剛性の低下を防止するため、高いはめあい公差が要求されており、高精度に加工する必要がある。しかし、テーパ面はツールホルダの着脱操作によって摩耗したり、腐食を生じたりして公差を維持するのは困難である。さらに、スローアウェイチップの形状精度や、ツールホルダのチップ座加工精度についても、精度のバラツキは避けることができない。
【０００８】
一般的に、部品点数の多いものほど精度管理は困難となり、工具着脱装置も同様である。そこで、目的とする切れ刃位置の得られない場合に、その切れ刃位置を補正することのできる機能をもつ工具着脱装置が求められていた。
【０００９】
本発明は、このような背景のもとになされたもので、切れ刃位置の微調整手段を備えた工具着脱装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の如き課題に鑑みなされたもので、工作機械の主軸端に取付けられるアダプタと切れ刃チップを備えたツールホルダーのどちらか一方には、軸心を通る凸状のシャンク部が備わり、他方に配設された穿孔部との嵌合により締結可能となるよう構成された工具着脱装置において、前記シャンク部には、内径中心と外径中心とが偏倚して形成された筒状の偏心スリーブが摺動自在に嵌合されており、当該偏心スリーブはフランジ側の一方の端面を弾性部材により付勢され、他方の端面を平板状の円形プレートにより押圧されて、前記シャンク部と当該偏心スリーブの相対位置が設定されることにより切れ刃の半径方向位置の微調整を可能としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。
【００１２】
図１及び図２は、締結部の構成要素を示すものである。図１において、アダプタ１の後端図面及びツールホルダ１０の先端図面は省略しているが、たとえば、図３に示すように、アダプタ１の後端側は、引き込み手段によって工作機械の主軸端に装着されるようにテーパシャンク３３によって構成され、ツールホルダ１０の先端側は、チップ３４の備わるエンドミル３２が一体となって構成されている。テーパシャンク３３及びエンドミル３２については、周知の技術であるため説明を省略する。
【００１３】
アダプタ１の先端側には、円柱状のシャンク部２が軸方向に伸びて形成されている。このシャンク部２は、後述する偏心スリーブ２０に嵌挿されてツールホルダ１０と連結する部分である。シャンク部２のほぼ中間位置には、シャンク部２の先端面３に平行、かつ、軸心を挟んで対称に、溝状の切欠段部４が形成されている。この切欠段部４の底面には、底面同士を結んで貫通するボルト穴５が穿設されている。
【００１４】
切欠段部４には、ねじ穴７の穿設されたクランプ駒７が収納されるようになっており、２つのクランプ駒７は、ボルト穴５に挿入された左右ねじ６と螺合するようになっている。左右ねじ６としたのは、ねじを旋回操作することによってクランプ駒７を互いに近接又は離間させ、ツールホルダ１０との着脱を行うためである。クランプ駒７の外観は、略半月板状を呈し、その対向する一対の側面には、２５°〜４５°の角度でもって周旋する傾斜面９が形成されている。ツールホルダ１０とアダプタ１の着脱操作は、通常の方法と変わるところなく、左右ねじ６を旋回し、クランプ駒７を近接又は離間させて、引込力を生じさせ、又は引込力を解除することにより行われる。ここで、離脱の場合には、簡単に抜けでないことがあるために、軸心から離れた位置に摺動可能なリリースピン１７が挿入されている。なお、リリースピン１７にはＯリング１５をはめ込んで抜け防止を図っている。
【００１５】
ツールホルダ１０の後端面には、アダプタ１と嵌合するための穿孔部１１が設けられている。その中央位置には、内周に沿う溝１２が周設されており、側壁にはクランプ駒７の傾斜面９と同一角度でもって傾斜する傾斜面１３が形成されている。
【００１６】
図４および図５には、シャンク部２の外周面に嵌挿される偏心スリーブ２０を示す。この偏心スリーブ２０は、ストレート状の内周面２２とテーパ状の外周面２１とからなる筒状体であって、内径中心２３と外径中心２４とが偏倚して構成されている。内径中心２３は、工作機械の主軸の軸心に一致している。偏心スリーブ２０の軸方向の中央位置には、前述したシャンク部２の切欠段部４と合致する位置に凹部２５が切欠きされている。偏心スリーブ２０の一方の端面２６は、アダプタ１のフランジ端面と直に当接するのではなく、皿バネ等の弾性部材２８を間に挟んでいる。偏心スリーブ２０の他方の端面２７は、円形プレート２９に接触しており、左右ねじ３０を旋回することにより偏心スリーブ２０を位置決めできるようになっている。偏心スリーブ２０の端面２６を弾性部材２８により付勢しているのは、偏心スリーブ２０のテーパ状外周面２１とツールホルダ１０のテーパ状穿孔部１１との接触面圧力を高めるためである。これにより、両者の結合剛性が向上し、振動の発生が防止され、安定した切削を行うことができる。
【００１７】
本発明が偏心スリーブ２０を採用した理由を、以下に述べる。従来の周知技術より明らかであるが、テーパ面拘束タイプのアダプタは、フランジ端面が拘束されていないため、別言すると、クリアランスが存在するために、結合剛性が低く、切れ刃位置精度が悪いという問題があった。そこで、テーパ面及びフランジ端面の２面拘束タイプのアダプタが普及するようになり、係る問題点は解決されるようになった。しかしながら、複数の部品の集合体である工具着脱装置にあっては、テーパ面及びフランジ端面の加工精度、スローアウェイチップの形状精度、チップ取付座の加工精度などが総合して、最終的な組立精度、ひいては切れ刃位置精度が決定されるものである。したがって、このような２面拘束タイプの工具着脱装置においても、切れ刃位置にバラツキを生じることがあり、切れ刃位置を補正する機能が求められていた。
【００１８】
そこで、本発明は切れ刃位置調整手段を設けたものである。切れ刃位置の調整は、次のようにして行われる。先ず、円形プレート２９を固定するための左右ねじ３０を回し、円形プレート２９と弾性部材２８の付勢力で保持される偏心スリーブ２０を可動状態にする。次に、切れ刃位置の所望の調整量に応じて、シャンク部２の外周に刻印されている目盛り３１を目安にし、偏心スリーブ２０を所定角度回し、その後に、円形プレート２９を左右ねじ３０により再度保持する。
【００１９】
図６には、偏心スリーブ２０の回転操作角度θと切れ刃位置の関係を説明するための図を示す。半径方向の切れ刃位置の調整量は、偏心スリーブ２０とシャンク部２との相対位置関係により決定される。ここで、偏心量ε、調整前の切れ刃位置の半径Ｒ0、回転操作角度θとすれば、調整後の切れ刃位置の半径Ｒは以下の式によって表される。
【００２０】
【数１】
0004262367.tif 000002
【００２１】
図３に示すエンドミルを一例とすると、偏心量ε＝０．３ｍｍ、エンドミルの切れ刃外径Ｒ0＝６３ｍｍであるため、偏心スリーブの回転操作角度θ＝＋１０°でＲ＝６３．０５２７ｍｍ、回転操作角度θ＝＋２０°でＲ＝６３．１０３２ｍｍ、回転操作角度θ＝＋３０°でＲ＝６３．１５０５ｍｍとなる。１目盛りの調整量ｔは、適宜定め得るものであるが、この場合は、５°間隔に目盛り３１を刻印することによって、１目盛ｔ≒０．０５ｍｍの微調整を行うことができる。
【００２２】
また、図６において明らかなように、切れ刃位置の調整は、半径方向プラス側とマイナス側への調整も可能である。この場合、切れ刃位置の方向は偏心量εの方向に対して直交する方向に配置しなければならない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、切れ刃の半径方向位置を正確に補正することができ、精密加工を行うことができる。また、偏心スリーブは、弾性部材による付勢力を軸方向に受けているため、ツールホルダとアダプタの結合部の面圧力が高くなり、結合剛性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す構成要素の分解図的斜視図である。
【図２】図１の組立図の軸心に沿う部分断面図である。
【図３】アダプタ及びツールホルダの組立てられた状態を示す外観図である。
【図４】偏心スリーブを示す正面図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】偏心スリーブの回転操作角度と切れ刃位置の関係を説明するための図である。
【図７】従来の工具着脱装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  アダプタ
２  シャンク部
７  クランプ駒
１０  ツールホルダ
１１  穿孔部
２０  偏心スリーブ
２３  内径中心
２４  外径中心
２８  弾性部材
２９  円形プレート
ε  偏心量
θ  回転操作角度
ｔ  １目盛りの調整量
【図１】
0004262367.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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【図７】
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