JPH11207553A - 工具ホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具ホルダーとして、防振性に優れ、切削油
剤の流路をセンタースルー孔として形成でき、重心位置
を軸心に一致させることができ、軽量化容易で安価に製
作可能なものを提供する。 【解決手段】 先端に切削工具Ｔを装着する工具装着軸
部１０に、工具装着軸部１０の全長にわたる複数本の軸
方向孔２…が工具装着軸部１０の軸心Ｏを中心として周
辺部に均等に配置するように穿設され、これら軸方向孔
２…にホルダー素材とは異質の材料３１，３２が埋入さ
れてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削工具を保持し
て工作機械のスピンドルに取り付けるための工具ホルダ
ー、特にボーリングバー等の工具装着軸部が細長いか長
尺な形状である工具ホルダーに関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】一般に、ボーリングバー等に利
用する工具装着軸部が細長い形状の工具ホルダーは、切
削加工中に該工具装着軸部に所謂ビビリと称される振れ
を生じ易く、これによって加工精度の低下を招くという
難点がある。このようなビビリを防止するには、工具装
着軸部あるいはホルダー全体を剛性の高い超硬材料製と
することが望ましいが、材料コスト及び製作コストが極
めて高くなるために汎用性に乏しい。また、超硬材料は
衝撃に弱く脆い材料であるため、高速回転による破損の
危険性がある。そこで、従来においては、防振対策とし
て、超硬材料製の棒材を工具装着軸部の軸心に沿って貫
設するなどして、該工具装着軸部の剛性を高めて前記の
ビビリを抑制する方法が提案されている。

【０００３】しかしながら、超硬材料の棒材を工具装着
軸部の軸心に沿って貫設する構造では、切削油剤を切削
部位へ供給するための流路を軸心に沿うセンタースルー
孔として形成できず、該流路を省略した場合は切削加工
の種類や被加工物の材質等に大きく制約を受けて汎用性
を欠くことになり、また該流路を軸心から外れた位置に
設ける場合は重心バランスを設定する上で流路構成が複
雑化し、ホルダーの製作コストが高く付くという問題が
あった。

【０００４】本発明は、上述の状況に鑑み、工具ホルダ
ーとして、防振性に優れ、しかも切削油剤の流路をセン
タースルー孔として形成できると共に、重心位置を軸心
に一致させることができ、また高速回転にも適し、且つ
軽量化容易で安価に製作可能なものを提供することを目
的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る工具ホルダーは、図面の参
照符号を付して示せば、先端に切削工具Ｔを装着する工
具装着軸部１０に、当該軸部の全長にわたる複数本の軸
方向孔２…が当該軸部１０の軸心Ｏを中心として周辺部
に均等に配置するように穿設され、これら軸方向孔２…
にホルダー素材とは異質の材料３１，３２が埋入されて
なる構成としている。

【０００６】上記構成の工具ホルダーにおいては、工具
装着軸部１０が通常の鋼材よりなる細長い形状であって
も、その周辺部に穿設された複数本の軸方向孔２…にホ
ルダー素材とは異質の材料３１，３２が埋入されている
ため、ホルダー素材単独からなる場合に比較して優れた
防振性を備え、切削加工中のビビリを生じにくく高い切
削精度が得られる。しかして、複数本の軸方向孔２…は
工具装着軸部１０の軸心Ｏを中心として周辺部に均等に
配置しているため、該軸部１０の重心が偏ることはな
く、もって高速回転によっても重心の偏りによる振れを
回避できる。また、前記軸方向孔２…に埋入する材料と
して、ホルダー素材の金属よりも比重の小さいものを使
用してホルダー全体を軽量化できる。

【０００７】ここで、工具装着軸部１０の周辺部の軸方
向孔２…に埋入される材料が、請求項２の発明のように
超硬材料又はセラミック材料からなる棒材３１である場
合は、工具装着軸部１０の剛性が増大して撓みにくくな
り、これによって優れた防振性が得られることになる。
一方、同材料が請求項３の発明のように半固形状ないし
液状の油剤３２である場合は、工具装着軸部１０の剛性
は小さくなるが、油剤３２によって加工時の振動が吸収
されることから、やはり優れた防振性が得られることに
なる。

【０００８】請求項４の発明は、前記請求項１〜３のい
ずれかの工具ホルダーにおいて、工具装着軸部１０の周
辺部の各軸方向孔２が当該軸部１０の先端面１０ａに開
口し、これら軸方向孔２…の少なくとも一本の開口側に
重心バランス用ボルト４が螺挿されてなる構成としてい
る。この場合、工具装着軸部１０に取り付ける工具Ｔや
工具ヘッドＨの形態、寸法、工具ヘッドＨにおける工具
Ｔの保持位置等により、工具取付状態での工具装着軸部
１０の重心が軸心Ｏ位置から微小に外れることがある
が、複数の軸方向孔２…に対し、重心バランス用ボルト
４や栓体７の有無、螺挿する該ボルト４…や栓体７の長
さや材質の違いによる重量差等により、前記重心位置が
軸心Ｏに一致するように修正することが可能となる。

【０００９】請求項５の発明は、前記請求項１〜４のい
ずれかの工具ホルダーにおいて、工具装着軸部１０の軸
心Ｏに沿って切削油剤を切削部位へ供給するためのセン
タースルー孔５を有してなる構成としている。従って、
この工具ホルダーにおいては、前記の優れた防振性が得
られることに加え、センタースルー孔５を通して切削油
剤を切削部位へ供給することにより、切削抵抗の低減、
切削部位の冷却、切り粉の排出促進等を図り得る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る工具ホルダー
の実施形態について、図面を参照して具体的に説明す
る。図１は第一実施形態の工具ホルダー１Ａを示し、
（Ａ）は要部を断面で示すホルダー全体の側面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線の断面図、（Ｃ）は（Ａ）の
Ｃ−Ｃ線の断面図である。また図２は第二実施形態の工
具ホルダー１Ｂを示し、（Ａ）は要部を断面で示すホル
ダー全体の側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線の断面
図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である。

【００１１】第一実施形態の工具ホルダー１Ａは、通常
の鋼材製であり、一端側が細長い丸軸状で基部を太径と
した工具装着軸部１０、他端側が工作機械の回転主軸
（図示省略）に装着するための先細り状のテーパシャン
ク部１１、周面に環状溝１２ａを設けたフランジ状の中
間部がマニピュレータ用把持部１２をそれぞれ構成して
おり、工具装着軸部１０の先端部に同心状の工具取付孔
６を有し、この工具取付孔６の周壁には半径方向のクラ
ンプ用ねじ孔６ａが形成されると共に、テーパシャンク
部１１側の端面よりホルダー軸心Ｏに沿って工具取付孔
６の内底に至る切削油剤の給油通路をなすセンタースル
ー孔５を備えている。なお、センタースルー孔５の工具
装着軸部１０側の半部５ａは、テーパシャンク部１１側
の半部５ｂよりも細径に形成されている。

【００１２】しかして、この工具ホルダー１Ａの工具装
着軸部１０には、その軸方向全長にわたる長さを有して
端面１０ａに開口した複数本の軸方向孔２…が、センタ
ースルー孔５を取り囲むように、周辺部に均等に配置
（図では８本が２本一対として９０度の位相差で等配）
する状態で形成されており、各軸方向孔２に硬質の棒材
３１が埋入されている。

【００１３】第二実施形態の工具ホルダー１Ｂは、図２
の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、通常の鋼材
製であって全体が同径の細長い丸軸状に形成されてお
り、その一端側が上記第一実施形態の場合と同様の工具
取付孔６及びクランプ用ねじ孔６ａを有する工具装着軸
部１０をなし、他端側が工作機械の回転主軸（図示省
略）に対してテーパコレット方式やニードルロールロッ
ク方式等のチャック機構を介して装着するためのストレ
ートシャンク部１３をなすが、両部１０，１３間の境界
はない。しかして、この工具ホルダー１Ｂにおいても、
ストレートシャンク部１３側の端面よりホルダー軸心Ｏ
に沿って工具取付孔６の内底に至る切削油剤の給油通路
をなすセンタースルー孔５を備えると共に、第一実施形
態の場合と同様に、軸方向全長にわたる複数本の軸方向
孔２…が該センタースルー孔５を取り囲むように周辺部
に均等に配置する状態で形成されており、各軸方向孔２
に硬質の棒材３１が埋入されている。

【００１４】なお、上記第一及び第二実施形態の工具ホ
ルダー１Ａ，１Ｂにおける硬質の棒材３１は、ＷＣ、Ｔ
ｉＣ、ＴａＣの如き炭化物等の粉末を鉄族金属を結合剤
として棒状に圧縮成形して焼結した超硬材料からなるも
のが特に好適であるが、他の酸化物や窒化物等の粉末を
棒状に圧縮成形して焼結したセラミック材料からなるも
のも使用可能であり、各軸方向孔２内に強制圧入や焼き
嵌め等によって一体に埋入固着される。また各軸方向孔
２はガンドリル等で穿孔することによって形成される。

【００１５】上述の第一及び第二実施形態の工具ホルダ
ー１Ａ，１Ｂにあっては、工具装着軸部１０の先端に例
えば図示仮想線で示すように工具ヘッドＨを取り付け、
これを工作機械の回転主軸に装着して回転駆動させるこ
とによって所要の切削加工を行うが、工具装着軸部１０
が本来は切削加工中に該軸部１０に所謂ビビリと称され
る振れを生じ易い細長い形状であるにも関わらず、その
周辺部に埋入した複数本の硬質の棒材３１…によって該
軸部１０の剛性が大きい上、これら棒材３１…が軸心Ｏ
を中心として周辺部に均等に配置しているので重心のず
れをきたさず、もって通常の切削加工では無論のこと、
高速回転による切削加工においても前記のビビリや重心
のずれによる振れを生じにくく、高い切削精度が得られ
る。

【００１６】また、これら工具ホルダー１Ａ，１Ｂにお
いては、センタースルー孔５を利用して切削油剤を切削
部位へ供給でき、これによって切削抵抗の低減、切削部
位の冷却、切り粉の排出促進等を図り得るから、切削加
工の種類や被加工物の材質の制約が少なく高い汎用性を
発揮する上、棒材３１…がホルダー素材である鋼材に対
して比重の小さい超硬材料やセラミック材料からなるた
め、ホルダー全体が軽量となる。

【００１７】工具装着軸部１０への工具ヘッドＨの取付
けは、例えば図５に示すように、工具ヘッドＨの本体部
２０の基端側に設けた径小の凸軸部２１を工具取付孔６
に挿嵌し、クランプ用ねじ孔６ａにクランプねじ８を螺
挿し、その先細テーパー状をなす先端部８ａを凸軸部２
１の周面に設けた半径方向の奥細テーパー孔２１ａに圧
嵌させ、テーパー誘導によって凸軸部２１を工具取付孔
６の内奥側へ引き付け、もって工具装着軸部１０の端面
１０ａと工具ヘッドＨの段部２２とを圧接させればよ
い。なお、例示した工具ヘッドＨはスローアウェイチッ
プを固着した角バイト型工具Ｔを装着した角バイトヘッ
ドであるが、後述する第三及び第四実施形態の工具ホル
ダー１Ｃ，１Ｄを含めて、工具装着軸部１０には他の種
々の工具ヘッドを取付け可能であると共に、基部が工具
取付孔６に嵌合可能な形状でしる各種の工具を直接に取
付け可能である。

【００１８】上記第一及び第二実施形態の工具ホルダー
１Ａ，１Ｂでは工具装着軸部１０の軸方向孔２…に超硬
材料やセラミック材料よりなる硬質の棒材３１を埋入し
ているが、この工具装着軸部１０の防振性を向上させる
上で該埋入材料はホルダー素材とは異質の材料であれば
よい。しかして、前記硬質の棒材３１以外で特に優れた
防振性を付与し得る埋入材料として、次に記す第三実施
形態の工具ホルダー１Ｃに用いるような半固形状ないし
液状の油剤３２が挙げられる。

【００１９】図３は、第三実施形態の工具ホルダー１Ｃ
における工具装着軸部１０の先端側の軸方向断面図を示
す。この工具ホルダー１Ｃの工具装着軸部１０には、第
一及び第二実施形態の工具ホルダー１Ａ，１Ｂと同様に
センタースルー孔５を取り囲むように周辺部に均等に配
置した軸方向孔２…を有するが、各軸方向孔２にはグリ
スの如き半固形状ないし液状の油剤３２が埋入されると
共に、その漏出を防止するために各軸方向孔２の開口部
が栓体７によって封止されている。この第三実施形態の
工具ホルダー１Ｃにおいては、軸方向孔２…の存在によ
って工具装着軸部１０の剛性は小さくなるが、これら軸
方向孔２…に埋入された油剤３２によって切削加工中の
振動が吸収されるため、結果として該軸部１０のビビリ
が効果的に抑制される。しかして、油剤３２の比重はホ
ルダー素材の金属よりも遙かに小さいため、ホルダー全
体が第一及び第二実施形態の場合よりも更に軽量化され
る。

【００２０】一方、工具ホルダーにおいては、軸方向孔
２の突設位置の誤差や棒材２１の材質、太さのムラな
ど、あるいは工具装着軸部１０に取り付ける工具や工具
ヘッドＨの形態、寸法、工具ヘッドＨにおける工具Ｔの
保持位置等により、工具取付状態での工具装着軸部１０
の重心が軸心Ｏ位置から外れることがある。しかるに本
発明のホルダー構造では、次の第四実施形態にて示すよ
うに、軸方向孔２…を利用して重心位置が軸心Ｏに一致
するように修正可能であり、これによって微小な振れを
も防止して切削加工の精度をより高めることができる。

【００２１】図４は、第四実施形態の工具ホルダー１Ｄ
における工具装着軸部１０の先端側の軸方向断面図を示
す。この工具ホルダー１Ｄの工具装着軸部１０には、前
記第一及び第三実施形態の工具ホルダー１Ａ，１Ｂと同
様に、各々硬質の棒材３１を埋入した複数本の軸方向孔
２…がセンタースルー孔５を取り囲むように周辺部に均
等に配置しているが、これら軸方向孔２…の開口側に必
要に応じて重心バランス用ボルト４を螺挿するようにし
ている。すなわち、工具取付状態での重心位置が軸心Ｏ
からある方向へずれている場合、このずれが修正される
ように、いずれか１本あるいは数本の軸方向孔２に選択
的に該ボルト４を螺挿したり、あるいは全部の軸方向孔
２…に螺挿する該ボルト４…として長さや材質の違いに
よる重量差があるものを使用すればよい。このような重
心位置の修正を行うには、適当な測定手段にて重心のず
れ方向及びずれ量を測定し、この測定結果からボルト４
…による補正方向及び補正重量を算出すればよいが、試
行錯誤法によって経験的に前記の補正方向及び補正重量
を設定することも可能である。

【００２２】図６の（ａ）は、第五実施形態で、前記実
施形態にあっては、テーパシャンク部１１に対して工具
装着軸部１０が小径で細長い形状となっており、その先
端部に工具ヘッドＨが一体に形成され、これに切削チッ
プＴを取り付けたもので、この実施形態にあってはテー
パシャンク部１１に対して工具装着軸部１０が比較的に
径大であるが、かなり長尺な形態となっており、このよ
うに比較的径大であっても長尺な工具装着軸部１０から
なる工具ホルダー１Ｅであっても、振れが発生する可能
性があるため、これに軸方向全長にわたる長さを有して
テーパシャンク部１１側の端面１０ａで開口した複数本
の軸方向孔２に硬質の棒材３１を埋入し、適宜に重心バ
ランス用ボルト４が螺挿されるようにして使用される。

【００２３】図６の（ｂ）は、第六実施形態で、この実
施形態にあっても工具装着軸部１０が比較的径大ではあ
るが長尺な工具ホルダー１Ｆからなるもので、所謂フェ
イスミル用の工具ヘッドＨが工具装着軸部１０に突設し
た凸軸部１０ｂにキー２６止嵌合され、ボルト２５を凸
軸部１０ｂに螺合することによって工具ホルダーＨが工
具装着軸部１０に取り付けられるようになっている。

【００２４】そして工具装着軸部１０に設けたセンター
スルー孔５の先端部を切削チップＴに向けて分岐開口し
て切削油を切削チップＴに供給するようになっており、
この実施形態にあっても工具装着軸部１０に軸方向全長
にわたる長さを有して該軸部１０に一体に設けたテーパ
シャンク部１１側の端面１０ａで開口した複数本の軸方
向孔２に硬質の棒材３１を埋入し、適宜に重心バランス
用ボルト４が螺挿されるようにして使用される。

【００２５】なお、この第四〜六実施形態における軸方
向孔２…に、棒材３１に代えて前記第三実施形態のよう
な油剤３２を埋入する構成としてもよく、この場合には
重心バランス用ボルト４を第三実施形態の栓体７に兼用
させることができる。しかして、本発明に係る工具ホル
ダーにおいては、工具装着軸部１０の周辺部に設ける軸
方向孔２…の本数や配置構成は例示以外に種々設計変更
可能であると共に、センタースルー孔５を有さない構造
であってもよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、工具ホルダー
として、工具装着軸部が細長い形状であってもその防振
性に優れ、高速回転による切削加工を行う場合にもビビ
リや重心のずれによる振れを生じにくく、もって高い切
削加工精度を達成でき、しかも切削油剤を切削部位へ導
くための給油方式として構成的に簡素なセンタースルー
方式を採用できると共に、軽量化が容易で低コストで製
作可能なものが提供される。

【００２７】請求項２の発明によれば、上記の工具ホル
ダーとして、特に工具装着軸部の剛性が大きく防振性に
より優れる上、軽量で取扱い性のよいものが提供され
る。

【００２８】請求項３の発明によれば、上記の工具ホル
ダーとして、特に工具装着軸部における振動吸収性がよ
く、もって防振性に優れると共に、全体がより軽量化さ
れて取扱い性により優れるものが提供される。

【００２９】請求項４の発明によれば、上記の工具ホル
ダーにおいて、工具装着軸部に取り付ける工具や工具ヘ
ッドの形態、寸法、工具ヘッドにおける工具の保持位置
等により、工具取付状態での工具装着軸部の重心が軸心
位置から外れる場合でも、この軸心位置を容易に修正し
て軸心に一致させることができ、もって微小な重心のず
れによる振れをも排除してより高い切削加工精度を達成
できる。

【００３０】請求項５の発明によれば、上記の工具ホル
ダーとして、前記の優れた防振性が得られることに加
え、センタースルー孔を通して切削油剤を切削部位へ供
給し、切削抵抗の低減、切削部位の冷却、切り粉の排出
促進等を図ることができ、もって汎用性の高いものが提
供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一実施形態の工具ホルダーを示
し、（Ａ）は要部を断面図で示すホルダー全体の側面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線の断面図、（Ｃ）は
（Ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である。

【図２】同第二実施形態の工具ホルダーを示し、（Ａ）
は要部を断面図で示すホルダー全体の側面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ線の断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線
の断面図である。

【図３】同第三実施形態の工具ホルダーの工具装着軸部
の軸方向断面図である。

【図４】同第四実施形態の工具ホルダーの工具装着軸部
の軸方向断面図である。

【図５】本発明の工具ホルダーにおける工具ヘッドの取
付状態を示す要部の軸方向断面図である。

【図６】（ａ）は、同第五実施形態の工具ホルダーの工
具装着軸部の軸方向断面図である。（ｂ）は、同第六実
施形態の工具ホルダーの工具装着軸部の軸方向断面図で
ある。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｆ 工具ホルダー １０ 工具装着軸部 １１ テーパシャンク部 １２ マニピュレータによる把持部 １３ ストレートシャンク部 ２ 軸方向孔 ３１ 硬質の棒材（ホルダー素材とは異質の材
料） ３３ 油剤（ホルダー素材とは異質の材料） ４ 重心バランス用ボルト ５ センタースルー孔 ６ 工具取付け孔 ６ａ クランプ用ねじ孔 ７ 栓体 ８ クランプねじ Ｈ 工具ヘッド Ｔ 工具 Ｏ ホルダー軸心

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に切削工具を装着する工具装着軸部
   に、その全長にわたる複数本の軸方向孔が当該軸部の軸
   心を中心として周辺部に均等に配置するように穿設さ
   れ、これら軸方向孔にホルダー素材とは異質の材料が埋
   入されてなる工具ホルダー。
2. 【請求項２】 工具装着軸部の周辺部の各軸方向孔に埋
   入された材料が、超硬材料又はセラミック材料からなる
   棒材である請求項１記載の工具ホルダー。
3. 【請求項３】 工具装着軸部の周辺部の各軸方向孔に埋
   入された材料が、半固形状ないし液状の油剤である請求
   項１記載の工具ホルダー。
4. 【請求項４】 工具装着軸部の周辺部の各軸方向孔が当
   該軸部の先端面に開口し、これら軸方向孔の少なくとも
   一本の開口側に重心バランス用ボルトまたは栓体が取り
   付けられてなる請求項１〜３のいずれかに記載の工具ホ
   ルダー。
5. 【請求項５】 工具装着軸部の軸心に沿って切削油剤を
   切削部位へ供給するためのセンタースルー孔を有してな
   る請求項１〜４のいずれかに記載の工具ホルダー。