WO2001003885A1 - Broche et porte-outil d'une machine-outil - Google Patents

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Shinsuke Sugata
Takashi Kobayashi
Yoshihide Seo
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Horkos Corp
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    • Y10T409/303976—Milling with means to control temperature or lubricate
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Definitions

  • the present invention relates to a spindle device of a machine tool that ejects mist cutting fluid from the tip of a cutting tool, and a tool holder.
  • the present applicant has already implemented a machine tool for performing dry cutting, and the spindle device is configured as shown in, for example, FIG. 5 or FIG.
  • Reference numeral 2 denotes a main shaft, on which a draw bar 7 is disposed at the center thereof, and a clamp rod 11 is screwed to a tip of the draw bar 17.
  • a mist-like cutting fluid passage 102 in the main shaft is formed at the center of the draw bar 7 and the clamp opening 11.
  • 1 1 c is a taper fitting shaft portion of the tool holder 18, which is densely fitted into the taper fitting hole 5 a formed at the tip of the main spindle 2, pulled to the rear f 2 by the collet 12, and becomes a clamped state. Done.
  • Reference numeral 14 denotes a cutting fluid atomizing nozzle
  • reference numeral 103 denotes a mist-like cutting fluid passage in a holder formed at the center of the tool holder 18, and a tip of the passage 103 is a tool holder 18. Fixed to The rear end is opened at the bottom surface of a recessed hole b formed at the center of the taper fitting shaft portion 11c.
  • a canister 25 is fixed at the center of the main shaft 2, and a steel ball 26 is moved radially through a through hole 25a formed in the peripheral wall of the canister 25. Supported as possible.
  • the steel ball 26 is pushed by the concave portion 27 with a wedge surface by the rearward displacement of the clamp rod 11 connected to the draw bar 7, and is displaced in the radial direction of the canister 25.
  • the taper fitting shaft portion 18c is fitted into the circular hole b1 on the peripheral wall portion, and the taper fitting shaft portion 18c is pulled backward f2. As a result, the tapered fitting shaft portion 18c is brought into a clamped state.
  • Others are the same as those in FIG.
  • the mist cutting fluid is injected from the outlet of the atomizing nozzle 14 in the spindle 2 into the mist cutting fluid passage 102 in the spindle.
  • the cutting fluid injected as described above flows from the front end opening of the clamp port 11 into the recessed hole b of the tool holder 18, and then the mist cutting fluid passage 103 in the holder and the holder 1 Through the mist-like cutting fluid passage formed in the center of the cutting tool fixed to 8, it flows out from the tip of the cutting tool to the atmosphere side.
  • the mist cutting fluid that has reached the recessed hole b of the tool holder 18 flows out to the atmosphere through the gap between the components, and the cutting fluid is wasted.
  • the concave hole b of the tool holder 18 has a relatively large diameter with respect to the front and rear passages, a phenomenon that the mist-like cutting fluid that has reached the concave hole b is liquefied occurs. Liquefaction impairs the stable supply of cutting fluid to the work area of the workpiece, and impairs the responsiveness of starting and stopping the spray of mist cutting fluid from the tip of the cutting tool.
  • An object of the present invention is to provide a spindle device of a machine tool capable of solving such a problem, and to provide a tool holder used for the spindle device. Disclosure of the invention
  • an extension passage is formed in which the mist cutting fluid passage in the holder formed at the center of the tool holder is extended rearward.
  • the mist-like cutting fluid passage in the main shaft and the mist-like cutting fluid passage in the holder are formed to communicate with each other through the extension passage. According to this, the diameters of the mist cutting fluid passage in the main shaft, the mist cutting fluid passage in the holder, and the extension passage do not greatly differ from each other, and the passages are densely communicated.
  • the atomized cutting fluid passing through these passages does not liquefy due to a sudden change in the passage diameter and is stably jetted from the tip of the cutting tool of the tool holder, and the passages are connected densely. Therefore, wasteful outflow to the atmosphere through the gap between the parts is prevented. Also, the extended passage formed in the tool holder allows the conventional structure on the spindle side to be used as it is.
  • the extension passage is free to be displaced in the front-rear direction of the tool holder and is not urged backward by a spring.
  • the liquid passage is configured to be pressed against the distal end surface by the elasticity of the spring. According to this, the connection between the front end of the mist-like cutting fluid passage in the main shaft and the rear end of the extension passage is maintained densely by the spring force even during the rotation of the main shaft.
  • the distal end surface of the mist-like cutting fluid passage in the main spindle is configured to be the distal end surface of a clamp rod serving as a clamp means.
  • the conventional structure on the spindle side can be used as it is.
  • the extension passage may be formed fixedly in the tool holder.
  • the tip of the atomized cutting fluid passage in the spindle is closed. It is preferable to adopt a configuration formed in the lamp rod, and according to this, the conventional structure on the spindle side can be used almost as it is.
  • An extended passage in which the mist cutting fluid passage is extended rearward is formed. According to this, the conventional clamping means can be used almost as it is.
  • the extension passage may be freely slidable in the front-rear direction and may be urged rearward by a spring force.
  • the conventional clamping means can be used as it is.
  • FIG. 1 is a side view sectional view showing a spindle device of a machine tool according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged side view showing a main part of the spindle device.
  • FIG. 3 is a side view sectional view showing a modification of the spindle device of the above embodiment
  • FIG. 4 is an enlarged side view showing a main part of the spindle device according to this modification.
  • FIG. 5 is a side view sectional view showing a part of a spindle device of a conventional machine tool
  • FIG. 6 is a side view sectional view showing a part of another spindle device of a conventional machine tool.
  • 1 is a spindle support frame of a machine tool
  • 2 is a spindle, which is rotatably supported via a bearing 3.
  • Reference numeral 4 denotes a ring member for restricting the displacement of the bearing 3 and the spindle 2 in the front-rear direction f, which is fixed to the front end face of the spindle support frame 1 by a bolt.
  • Reference numeral 5 denotes a ring-shaped support member fitted in a stepped hole 2a having a relatively large diameter at the tip of the main shaft 2 and fixed to the main shaft 2 with bolts.
  • This ring-shaped support member 5 has a flange end surface s1 orthogonal to the main shaft rotation center c at the front part and a taper fitting hole 5a formed at the center part.
  • 6 is a cylindrical shape inserted in the center hole 2 b of the main shaft 2 The front end is held by the guide member in a state where the front end is locked to the step portion k of the center hole 2b.
  • Clamping means KR is provided inside the main shaft 2, and is specifically configured as follows.
  • a drawbar 7 is inserted into the center hole of the cylindrical guide member 6 so as to be displaceable in the front-rear direction f, and a panel receiver 8 is supported by the front end of the cylindrical guide member 6 in the middle of the length of the drawbar 7.
  • the pan panel 9 is disposed in front of the panel receiver 8, and the pressing ring member 10 is inserted into the center hole of the main shaft 2 so as to cover the pan panel 9 from the front.
  • the pressing ring member 10 is formed with a notch a 1 in the front-rear direction f at the front and a slope s 2 at the front end face, and the outer peripheral surface is freely slidable in the front-rear direction f by the center hole of the main shaft 2. Has been guided to.
  • a clamp port 11 is screwed to the tip of the drawer 7.
  • This clamp rod 11 has an enlarged portion 11a at the front end, slopes at the front and rear end surfaces of the enlarged portion 11a, and a slope at the rear end, and a step at the center.
  • a hole 11b is formed.
  • a collet 12 is arranged around the clamp rod 11, and this collet 12 is formed as a cylindrical member, and a notch (not shown) is formed at an appropriate circumferential position at the front of the clamp rod.
  • the front part is appropriately elastically deformed in the radial direction
  • the rear end part is formed as an enlarged part
  • the front and rear ends of the enlarged part are formed as slopes
  • a cut a2 is formed at the rear end part.
  • gas-liquid passage 1 0 0 in the center of the bottom surface of the cut the slope s 2 and abuts have been made with the slope being c thus formed clamping means KR, the atomizing means 1 0 1 and the main shaft
  • An inner mist cutting fluid passage 102 is formed.
  • the gas-liquid passage 100 is formed by concentrically arranging the inner pipe 13 in a stepped inner hole formed in the center of the drawbar ⁇ .
  • the compressed air passageway 1 OOb is provided between the inner hole of the drawbar 7 and the inner pipe 13, and the atomization means 101 is supplied from outside the main shaft 2 via the gas-liquid passageway 100.
  • Nozzle 14 that mixes and agitates the cutting fluid and compressed air to form a mist-like cutting fluid, and the mist sprayed into the mist-cutting fluid passage 10 in the main shaft in front of this nozzle 14
  • the compressed air supply valve element 15 is configured to slightly displace forward and blow the compressed air in the compressed air passageway 100b directly into the atomized cutting fluid.
  • the atomized cutting fluid passage 102 in the main shaft is formed by an inner hole of the compressed air supply valve body 15.
  • the compressed air supply valve element 15 has a large-diameter part and a small-diameter part, and the small-diameter part is slidably displaceable into the center hole of the fastening screw body 16 screwed into the inner hole of the clamp rod 11. While being inserted, it is pressed toward the rearward f2 by the elasticity of the spring 17 supported on the rear surface of the fastening screw body 16 to close the communication point with the compressed air passage 100b.
  • the fastening screw body 16 is provided with a small through-hole around the center hole thereof, so that leaked cutting fluid and leaked compressed air can escape to an appropriate place through the small through-hole.
  • Reference numeral 18 denotes a tool holder fitted into the tapered fitting hole 5a of the ring-shaped support member 5 and clamped via the clamping means KR.
  • the tool holder 18 has a holder main body 18 a having a cutting tool 19 fixed to a front end, a holder grip 18 b gripped by an automatic tool changer (not shown), and a tapered fitting of a ring-shaped support member 5. It has a tapered fitting shaft portion 18c fitted into the hole 5a.
  • the holder main body 18a has an inner hole formed in the center, and the cutting tool 19 is inserted into the inner hole.
  • the cutting tool 19 is mounted on the tip of the holder main body 18a. It is fastened with the fastener 20 to be in a fixed state.
  • Two mist-like cutting fluid passages 19a are formed in the center of the cutting tool 19.
  • a female screw is formed in the inner hole of the tool holder 18, and a cutting tool stopper 21 for supporting the rear end of the cutting tool 19 is screwed into the female screw.
  • the taper insertion shaft portion 18c has a taper male surface s3 and a contact surface s4 orthogonal to the center line of the taper male surface s3 (corresponding to the main shaft rotation center c).
  • a concave hole b having a large diameter is formed, and a plurality of circular holes bl are formed in a peripheral wall portion of the concave hole b.
  • the taper male surface s3 and the contact surface s4 are simultaneously pressed into contact with the taper fitting hole 5a of the ring-shaped support member 5 and the flange end surface s1 to be constrained integrally with the main shaft 2.
  • the inner peripheral surface of the concave hole b is formed with a slope engaged with the front end of the collet 12, and a notch d is formed at the rear end of the peripheral wall of the concave hole b.
  • a mist-shaped cutting fluid passage 103 inside the holder is formed in front of the bottom surface s5 of the recessed hole b.
  • the holder grip 18b A center hole is formed, and the communication pipe 22 is inserted into the center hole, and the tip of the communication pipe 22 is densely inserted into the center hole of the cutting tool 21, and the front of the inner hole of the communication pipe 22 and the cutting tool are formed.
  • the center hole of the stopper 21 is formed as the atomized cutting fluid passage 103 in the holder.
  • the distal end of the communication pipe 22 can be relatively displaced in the front-rear direction with respect to the cutting tool stud 21 so that the front-rear position of the cutting tool 19 can be adjusted.
  • an extension passage 104 is formed on the bottom surface of the recessed hole b so as to extend the mist cutting fluid passage 103 in the holder backward.
  • a base member 23 is externally fitted to the rear part of the communication pipe 22 protruding from the bottom to the rear f 2, and the front end flange of the base member 23 is fixed to the bottom of the recessed hole b via a screw 24.
  • an extension passage 104 is formed between the rear part of the communication pipe 22 and the inside of the base member 23.
  • an automatic tool changer pulls out the tool holder 18 to the front f 1, and the tapered fitting shaft 18 c of the tool holder 18 to be used next is tapered to the ring-shaped support member 5. This is fitted into the fitting hole 5a from the front thereof.
  • the gas-liquid passage 100 supplies the cutting fluid and the compressed air to the atomizing nozzle 14, and the atomizing nozzle 14 is an inner hole of the compressed air supply valve body 15 while mixing and stirring them.
  • the atomized cutting fluid is injected into the atomized cutting fluid passage 102 to form the atomized cutting fluid, and the atomized cutting fluid passage 102 in the main spindle passes the atomized cutting fluid through the base member 23 of the tool holder 18. Feed into extension passage 104.
  • the mist cutting fluid passage 103 in the holder formed by the center hole of the front part of the communication pipe 22 and the cutting tool stopper 21, etc. is used for the mist cutting fluid sent into the extension passage 104. It is fed into the mist cutting fluid passageway 19 a in the cutting tool 19, whereby the mist cutting fluid is ejected from the tip of the cutting tool 19.
  • the mist cutting fluid passage 102 in the main shaft and the extension passage 104 are in a state of being substantially communicated with each other, the mist cutting fluid flows into the outside recess b in the extension passage 104. Large amounts of spills are suppressed, and wasteful scattering to the atmosphere through gaps between parts is prevented.
  • the diameter of the mist cutting fluid passage 102 in the main shaft, the extension passage 104, and the mist cutting fluid passage 103 in the holder do not greatly change in the longitudinal direction, the mist cutting fluid is Liquefaction caused by rapid expansion and contraction of the passage is prevented, and the jet is stably ejected from the tip of the cutting tool 19.
  • mist-like cutting fluid passages in the main shaft consisting of simple circular holes, and are generated outside the main shaft 2 in advance.
  • the mist-like cutting fluid may be supplied to the above-mentioned mist-like cutting fluid passage 102 in the main shaft through the mist-like cutting fluid passage in the main shaft.
  • FIG. 3 is a side view showing this modification.
  • FIG. 4 is an enlarged side view showing a main part of a spindle device according to a modified example.
  • FIG. 4 is an enlarged side view showing a main part of a spindle device according to a modified example.
  • Reference numeral 25 denotes a canister having a cylindrical shape and having a circular hole 25a formed in the front peripheral wall, which is bolted to the rear end face of the ring-shaped support member 5.
  • the steel ball 26 is inserted into the circular hole 25a so as not to fall into the inner hole of the canister 25 and to be displaceable in the radial direction.
  • Reference numeral 1 denotes a clamp rod which is guided by the inner hole of the canister 25 so as to be freely slidable in the front-rear direction. To allow the steel ball 26 to be displaced in the radial direction, and to displace the steel ball 26 to the radial outside direction when the head 11 is displaced to the rear f2. 7 are formed. At this time, the rear end of the clamp rod 11 is fitted to a nut-attached fitting 28 screwed to the front end of the drawer 7.
  • the atomized cutting fluid passage 102 in the main shaft is formed by the inner hole of the draw bar 7 and the inner hole of the clamp rod 11 in addition to the inner hole of the compressed air supply valve body 15 .
  • a relatively deep inner hole e is formed in the center of the holder main body 18a at the bottom of the concave hole b of the taper fitting shaft 18c.
  • the passage member 31 is densely inserted at the rear end of the communication pipe 22 into an inner hole at the center, and a base member 32 is slidably moved forward and backward around the rear outer periphery. Has been inserted.
  • a compression spring 33 is externally inserted between the front end flange of the passage member 31 and the base member 32.
  • Reference numeral 34 denotes a locking ring member fixed to the inner hole e, which regulates the base member 32 from coming out of the inner hole e. Further, the rear part of the peripheral surface of the circular hole b1 formed in the peripheral wall of the concave hole b is formed as a slope with which the steel ball 26 is engaged. In such a structure, the mist cutting fluid passage 103 in the holder is formed by the passage member 32, the communication pipe 22, and the inner hole of the cutting tool stud 21.
  • the clamp rod 11 When the drawbar 7 is displaced to the front f1, the clamp rod 11 is displaced to the front f1 and the concave portion 27 with wedge surface allows the steel ball 26 to move in the radial direction of the canister 25. Then, the tool holder 18 can be pulled out from the main shaft 2 and the taper fitting shaft portion 18c can be inserted into the taper fitting hole 5a.
  • the diameters of the mist-like cutting fluid passage in the main shaft, the mist-like cutting fluid passage in the holder, and the extension passage do not greatly differ in the longitudinal direction, and these passages are dense.
  • the cutting fluid passing through these passages does not liquefy due to sudden changes in the diameter of the passages, and the cutting fluid can be jetted out stably from the tip of the tool holder. It is possible to prevent the cutting fluid from flowing out to the atmosphere through the gap between the parts, thereby preventing waste of the mist cutting fluid.
  • the extension passage is formed in the tool holder, the conventional structure on the spindle side can be used as it is.
  • the connection between the front end of the mist-like cutting fluid passage in the main shaft and the rear end of the extension passage can be reliably maintained by the elasticity of the spring even during rotation of the main shaft. Can be.
  • the conventional structure on the spindle side can be used as it is.
  • the extension passage can be formed in the tool holder in a fixed manner.
  • the conventional structure on the spindle side can be used almost as it is.
  • the conventional clamping means can be used almost as it is.
  • a strict relative distance between the extension passage and the clamping means is not required, and the conventional clamping means can be used as it is.

Description

明 細 書 工作機械の主軸装置、 及び工具ホルダ 技術分野
この発明は、 霧状切削液を刃具先端から噴出するものとした工作機械の主 軸装置、 及び工具ホルダに関する。 背景技術
工作機械による加工では被加工物や刃具の冷却及び潤滑、 又は切屑の除去 などのため加工部に切削液を多量に供給しているが、 これによるときは切削 液による環境汚染や人体の健康への悪影響、 切削液の廃油処理に伴う大きな コスト、 被加工物の過冷却による刃具寿命の低下、 又は切削液過多による刃 具の微細切込み加工時の滑り磨耗などの問題があるほか、 加工時に多量の切 削液が切屑に付着するため、 切屑の処理や再利用のさい、 これに付着した切 削油を分離することが必要となる。
これらの問題を解決するため、 近年では極微量の切削液を霧状にして加工 部へ供給しながら切削する、 いわゆるドライ切削を行うものとした工作機械 が出現している。
本出願人は、 既に、 ドライ切削を行うための工作機械を実施しており、 そ の主軸装置は例えば図 5又は図 6に示すようなものとなされている。
先ず図 5に示すものについて説明すると、 2は主軸で、 これの中心部にド ローバー 7を配設し、 ドローバ一 7の先端にクランプロッ ド 1 1が螺着され ている。 そしてドローバー 7及びクランプ口ッ ド 1 1の中心部に主軸内霧状 切削液通路 1 0 2が形成してある。 1 1 cは工具ホルダ 1 8のテーパ嵌入軸 部で、 主軸 2先端に形成されたテーパ嵌合孔 5 aに密状に嵌入され、 コレツ ト 1 2により後方 f 2へ引張されてクランプ状態となされる。 1 4は切削液 の霧化ノズルであり、 また 1 0 3は工具ホルダ 1 8の中心部に形成されたホ ルダ内霧状切削液通路で、 この通路 1 0 3の先端は工具ホルダ 1 8に固定さ れた刃具の先端面に開口され、 後端はテ一パ嵌入軸部 1 1 cの中心箇所に形 成された凹み穴 bの底面に開口されている。
また図 6に示すものについて説明すると、 主軸 2の中心部にキヤニスタ 2 5が固定してあり、 このキヤニスタ 2 5の周壁に形成された透孔 2 5 aに鋼 球 2 6が半径方向の移動可能に支持されている。 この鋼球 2 6はドローバー 7に結合されたクランプロッ ド 1 1の後方変位により楔面付凹み部 2 7に押 されてキヤニスタ 2 5の半径外方向へ変位され、 この変位により工具ホルダ 1 8のテ一パ嵌入軸部 1 8 cの周壁部の円孔 b 1 に嵌合し、 テ一パ嵌入軸部 1 8 cを後方 f 2へ引張する。 これにより、 テーパ嵌入軸部 1 8 cはクラン プ状態となされる。 その他は図 5のものと同じである。
図 5及び図 6の何れのものに於いても、 主軸 2内の霧化ノズル 1 4の出口 から主軸内霧状切削液通路 1 0 2内へ霧状切削液を噴射されるものとなり、 このように噴射された切削液はクランプ口ッ ド 1 1の前端開口から工具ホル ダ 1 8の凹み穴 b内に流入し、 次にホルダ内霧状切削液通路 1 0 3及び、 こ のホルダ 1 8に固定された刃具中心部に形成された霧状切削液通路を経て刃 具先端から大気側へ流出するものとなる。
この種の工作機械によれば、 刃具がワークの深い箇所を切削する状態とな つても刃具の加工部は刃具先端から噴出する霧状切削液により効果的に潤滑 され、 合理的な切削が行えるのである。
ところが、 上記した在来の工作機械では、 工具ホルダ 1 8の凹み穴 b内に 達した霧状切削液が部品間の隙間を経て大気へ流出し、 切削液が浪費される のである。
また工具ホルダ 1 8の凹み穴 bがこれの前後の通路に対して比較的大きな 径であるため、 この凹み穴 bに達した霧状切削液が液状化される現象が生じ るのであり、 この液状化がワークの加工箇所への切削液の安定的供給を阻害 したり、 刃具先端からの霧状切削液噴出の開始及び停止の応答性を損ねる原 因をなすのである。
本発明は、 斯かる問題点に対処し得るものとした工作機械の主軸装置を提 供するほか、 これに使用される工具ホルダを提供することを目的とする。 発明の開示
上記目的を達成するため、 本発明の主軸装置では請求項 1に記載したよう に、 工具ホルダの中心部に形成されたホルダ内霧状切削液通路を後方へ延長 した態様の延長通路を形成し、 この延長通路を介して、 主軸の中心部に形成 された主軸内霧状切削液通路と前記ホルダ内霧状切削液通路とを連通させる。 これによれば、 主軸内霧状切削液通路、 ホルダ内霧状切削液通路及び延長 通路のそれぞれの径が大きく異ならないものとなり、 またこれら通路が密状 に連通されるものとなる。 従って、 これら通路を通過する霧状切削液は通路 径の急変による液状化を生じなくなって工具ホルダの刃具先端から安定的に 噴出されるものとなり、 また前記の各通路は密状に接続されるため、 部品間 の隙間を通じて大気へ無駄に流出するのを阻止される。 また工具ホルダに延 長通路を形成したことが従来の主軸側の構造をそのまま使用し得るものとな す。
上記発明は具体的には次のようになす。
即ち、 請求項 2に記載したように、 延長通路を工具ホルダの前後方向へ変 位自在となし且つスプリングにより後方へ付勢された状態となし、 この延長 通路の後端面が主軸内霧状切削液通路の先端面に前記スプリングの弾力で圧 接される構成となす。 これによれば、 主軸内霧状切削液通路の先端と延長通 路の後端との接続が主軸の回転中にあってもスプリング力により密状に保持 される。
この際、 請求項 3に記載したように、 主軸内霧状切削液通路の先端面がク ランプ手段をなすクランプロッ ドの先端面である構成となす。 これによれば， 従来の主軸側の構造がそのまま使用できるものとなる。
或いは、 請求項 2に記載したものに代えて請求項 4に記載したようになす こともできるのであって、 即ち、 主軸内霧状切削液通路の先端部に延長通路 の後端を出入り可能に挿入する。 これによれば、 延長通路は工具ホルダに固 定状に形成したものでよいものとなる。
この際、 請求項 5に記載したように、 主軸内霧状切削液通路の先端部がク ランプロッ ドに形成された構成となすのがよいのであり、 これによれば従来 の主軸側の構造が殆どそのまま使用できるものとなる。
また本発明の工具ホルダでは、 請求項 6に記載しように、 テーパ嵌合軸部 に形成された比較的大きな径の凹み穴の底面中央部に、 ホルダ本体部の中心 部に形成されたホルダ内霧状切削液通路を後方へ延長した態様の延長通路を 形成した構成となす。 これによれば、 従来のクランプ手段を殆どそのまま使 用できるものとなる。
この際、 請求項 7に記載したように、 延長通路を前後方向の出入り自在で スプリング力により後方へ付勢された状態となすことも差し支えない。 これ によれば、 従来のクランプ手段をそのまま使用できるものとなる。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の一実施例に係る工作機械の主軸装置を示す側面視断面図で あり、 図 2はこの主軸装置の要部を示す拡大側面図である。
図 3は上記実施例の主軸装置の変形例を示す側面視断面図であり、 図 4は この変形例に係る主軸装置の要部を示す拡大側面図である。
図 5は従来の工作機械の主軸装置の一部を示す側面視断面図であり、 図 6は 従来の工作機械の他の主軸装置の一部を示す側面視断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を図を参照して説明する。
図に於いて、 1は工作機械の主軸支持フ レームであり、 2は主軸であって軸 受 3を介して回転自在に支持されている。 4は軸受 3や主軸 2の前後方向 f の変位を規制するためのリング部材で、 主軸支持フレーム 1の前端面にボル ト固定されている。
5は主軸 2先端部の比較的大きな径の段付孔 2 aに嵌合され且つ主軸 2に ボルト固定されたリング形支持部材である。 このリング形支持部材 5は前部 に主軸回転中心 cと直交したフランジ端面 s 1を有すると共に中心部にテー パ嵌合孔 5 aを形成されてなる。 6は主軸 2の中心孔 2 bに内挿された筒形 案内部材で、 前端を中心孔 2 bの段部 kに係止された状態に保持されている。 主軸 2の内部にはクランプ手段 K Rが配設されており、 具体的には次のよ うになされている。
即ち、 筒形案内部材 6の中心孔にドローバー 7が前後方向 f の変位可能に 内挿されており、 このドローバー 7の長さ途中にパネ受け 8を筒形案内部材 6の前端に支持された状態に外嵌し、 このパネ受け 8の前側に皿パネ 9を配 置し、 この皿パネ 9を前方から覆うように押圧用リング部材 1 0を主軸 2の 中心孔に内挿している。 この際、 押圧用リング部材 1 0は前部に前後方向 f の切込み a 1 を形成され且つ前端面を斜面 s 2となされ、 外周面を主軸 2の 中心孔により前後方向 f の摺動変位自在に案内されている。
ドロ一バ一 7の先端部にはクランプ口ッ ド 1 1が螺着されている。 このク ランプロッ ド 1 1は前端部を膨大部 1 1 aとなされると共にこの膨大部 1 1 aの前後端面を斜面となされ、 また後端面を斜面となされると共に、 中心部 に段付きの内孔 1 1 bを形成されてなる。 クランプロッ ド 1 1 の周囲にはコ レッ ト 1 2が配置してあり、 このコレッ ト 1 2は円筒状部材となされ前部の 円周方向の適当間隔位置に前後方向の図示しない切込みを形成され、 この前 部が半径方向へ適当に弾性変形するものとなされ、 また後端部を膨大部とな され、 この膨大部の前後端を斜面となされると共に後端部に切込み a 2を形 成され、 この切込みの底面を前記斜面 s 2と衝接される斜面となされている c このように形成したクランプ手段 K Rの中心部には気液通路 1 0 0、 霧化 手段 1 0 1及び主軸内霧状切削液通路 1 0 2が形成されている。 気液通路 1 0 0はドローバー Ίの中心部に形成された段付きの内孔内に内管 1 3を同心 状に配置したもので、 内管 1 3内を切削液通路 1 0 0 aとなされ、 ドローバ —7の内孔と内管 1 3と間を圧縮空気通路 1 O O bとなされており、 霧化手 段 1 0 1は主軸 2外方から気液通路 1 0 0を経て供給された切削液と圧縮空 気とを混合攪拌して霧状切削液となす霧化ノズル 1 4と、 このノズル 1 4前 方の主軸内霧状切削液通路 1 0 2内へ噴出された霧状切削液の圧力が低下し たときに前方へ少し変位して霧状切削液に圧縮空気通路 1 0 0 b内の圧縮空 気を直接に吹き込むものとした圧縮空気供給弁体 1 5とからなっており、 さ らに主軸内霧状切削液通路 1 0 2は圧縮空気供給弁体 1 5の内孔で形成され てなる。
この際、 圧縮空気供給弁体 1 5は大径部と小径部を備え、 小径部をクラン プロッ ド 1 1の内孔に螺着された締結ネジ体 1 6の中心孔に摺動変位自在に 内挿されると共に、 この締結ネジ体 1 6の後面で支持されたスプリ ング 1 7 の弾力で後方 f 2へ押圧されて圧縮空気通路 1 0 0 bとの連通箇所を閉止す るものとなす。 なお、 締結ネジ体 1 6はこれの中心孔の周囲に小透孔を設け、 この小透孔を通じて漏洩切削液や漏洩圧縮空気を適所へ逃がすようになされ ている。
1 8はリング形支持部材 5のテーパ嵌合孔 5 aに嵌入され且つクランプ手 段 K Rを介してクランプされた工具ホルダである。
この工具ホルダ 1 8は前端に刃具 1 9を固定されたホルダ本体部 1 8 a、 図示しない自動工具交換装置により把持されるホルダ把持部 1 8 b、 及び、 リング形支持部材 5のテーパ嵌合孔 5 aに嵌入されるテーパ嵌入軸部 1 8 c を備えている。
ホルダ本体部 1 8 aは中心部に内孔を形成され、 この内孔に刃具 1 9を挿 入されるのであり、 この刃具 1 9はホルダ本体部 1 8 aの先部に装着された 刃具締結具 2 0で締結されて固定状態となされる。 そして、 刃具 1 9の中心 部には 2本の霧状切削液通路 1 9 aが形成される。 また工具ホルダ 1 8の内 孔には雌ネジが形成してあり、 この雌ネジに、 刃具 1 9の後端を支持するた めの刃具ス ト ッパ 2 1が螺入されている。
テ一パ嵌入軸部 1 8 cはテ一パ雄面 s 3とこれの中心線 （主軸回転中心 c と一致するもの） と直交した向きの当て面 s 4を備え、 また中心部に比較的 大きな径の凹み穴 bを形成されると共にこの凹み穴 bの周壁部に複数の円孔 b lを形成されている。 この際、 テ一パ雄面 s 3と当て面 s 4はリング形支 持部材 5のテ一パ嵌合孔 5 aとフランジ端面 s 1 とに同時に圧接されて主軸 2と同体状に拘束される。 凹み穴 bの内周面にはコレツ ト 1 2の前端部と係 合される斜面を形成されるのであり、 また凹み穴 bの周壁部の後端には切欠 部 dが形成される。 ホルダ本体部 l 8 aの中心部で凹み穴 bの底面 s 5よりも前方にはホルダ 内霧状切削液通路 1 0 3を形成するのであって、 具体的にはホルダ把持部 1 8 bに中心孔を形成し、 この中心孔に連通管 2 2を内挿してこれの先端を刃 具ス ト ツバ 2 1の中心孔に密状に内挿し、 連通管 2 2の内孔前部及び刃具ス ト ツパ 2 1の中心孔をホルダ内霧状切削液通路 1 0 3となす。 この際、 連通 管 2 2の先端は刃具ス ト ツバ 2 1 に対し前後方向の相対変位可能となして刃 具 1 9の前後位置調整を可能となす。
さらに、 凹み穴 bの底面にはホルダ内霧状切削液通路 1 0 3を後方へ向け て延長するものとした延長通路 1 0 4を形成するのであって、 具体的には凹 み穴 bの底面から後方 f 2 へ突出された連通管 2 2の後部に口金部材 2 3 を外嵌してこの口金部材 2 3の前端鍔部を凹み穴 bの底面にネジ具 2 4を介 して固定させるのであり、 この際、 連通管 2 2の後部と口金部材 2 3の内方 を延長通路 1 0 4となす。 そして、 口金部材 2 3は主軸 2への工具ホルダ 1 8の装着の際、 先端がクランプロッ ド 1 1の内孔 1 1 bに略密状に内挿され, 一方では圧縮空気供給弁体 1 5の小径部の前端に略密状に外挿されるものと なす。
上記した本実施例の主軸装置に於いて、 主軸 2側に対し工具ホルダ 1 8を 脱着する際は、 先ずドロ一バ一7を前方 f 1へ変位させる。 これにより、 ク ランプロッ ド 1 1が前方 f 1へ変位されてコレッ ト 1 2の前部に対する拘束 を解除するものとなり、 コレッ ト 1 2の前部は自身の弾性で縮怪し、 これに よりコレッ ト 1 2と、 凹み穴 bの周壁部の内周面上の斜面との係合が解除さ れ、 クランプ手段 K Rによる工具ホルダ 1 8のクランプは解除され、 工具ホ ルダ 1 8の抜取りが可能となる。
この状態の下で図示しない自動工具交換装置が工具ホルダ 1 8を前方 f 1 へ引き抜き、 次に使用される工具ホルダ 1 8のテーパ嵌合軸部 1 8 cをリン グ形支持部材 5のテーパ嵌合孔 5 aにこれの前方から嵌入させる。
この後、 ドロ一バ一 7を後方へ変位させる。 これにより、 クランプロッ ド 1 1の膨大部 1 1 aがコレッ ト 1 2の前部に係合しこれを拡径させて凹み穴 bの周壁部の内周面上の斜面に係合させ、 さらにコレツ ト 1 2及びテーパ嵌 合軸部 1 8 cを皿パネ 9の弾力に杭して後方 f 2へ変位させるものとなり、 これによりテーパ嵌合軸部 1 8 cのテ一パ雄面 s 3はテ一パ嵌合孔 5 aに、 そして当て面 s 4はフランジ端面 s 1に圧接された状態となり、 工具ホルダ 1 8はクランプ手段 K Rによりクランプされる。
工具ホルダ 1 8のクランプされた状態に於ける主軸 2の回転中、 刃具 1 9 の先端から霧状切削液を噴出させるときは、 主軸 2内の気液通路 1 0 0に主 軸 2の外方から圧縮空気と切削液のそれぞれを別々に適当圧で供給するので あり、 この後の各部の作動は次のように行われる。
即ち、 気液通路 1 0 0は切削液と圧縮空気を霧化ノズル 1 4に供給し、 霧 化ノズル 1 4はこれらを混合攪拌しつつ圧縮空気供給弁体 1 5の内孔である 主軸内霧状切削液通路 1 0 2内へ噴射して霧状切削液となし、 主軸内霧状切 削液通路 1 0 2はこの霧状切削液を工具ホルダ 1 8の口金部材 2 3を介して 延長通路 1 0 4内へ送り込む。
次に連通管 2 2の前部や刃具スト ッパ 2 1等の中心孔で形成されたホルダ 内霧状切削液通路 1 0 3は延長通路 1 0 4内に送り込まれた霧状切削液を刃 具 1 9内の霧状切削液通路 1 9 aに送り込むのであり、 これにより霧状切削 液は刃具 1 9の先端から噴出される。
この際、 主軸内霧状切削液通路 1 0 2と延長通 1 0 4とは略密状に連通 された状態となるため、 霧状切削液は延長通路 1 0 4外方の凹み穴 b内に多 量に流出するのを抑制され、 部品間の隙間から大気へ無駄に飛散するのを防 止される。 また主軸内霧状切削液通路 1 0 2、 延長通路 1 0 4及びホルダ内 霧状切削液通路 1 0 3はこれらの径がその長手方向で大きく変化しないもの となるため、 霧状切削液は通路の急拡大や急縮小に起因した液状化を阻止さ れ、 刃具 1 9の先端から安定的に噴出されるものとなる。
上記実施例に於いて、 気液通路 1 0 0及び霧化手段 1 0 1に代えてこれら を単なる円孔からなる主軸内霧状切削液通路となし、 予め主軸 2の外方で生 成させた霧状切削液をこの主軸内霧状切削液通路を経て上記主軸内霧状切削 液通路 1 0 2へ供給するようになすことも差し支えない。
次に上記実施例の変形例を説明する。 図 3はこの変形例を示す側面図、 図 4は変形例に係る主軸装置の要部を示す拡大側面図であり、 図中、 上記実施 例と実質的同一部位には同一符号を付して説明を簡略化する。
2 5は円筒状となされ且つ前部周壁に円孔 2 5 aを形成されたキヤニスタ で、 リング形支持部材 5の後端面にボルト固定してある。 そして、 円孔 2 5 aには鋼球 2 6がキヤニスタ 2 5の内孔内に脱落しないように且つ半径方向 への変位自在なように嵌入されている。
1 1はキヤニスタ 2 5の内孔により前後摺動変位自在に案内されるクラン プロッ ドであり、 この前部外周面には前記口ッ ド 1 1が前方 f 1へ変位した とき鋼球 2 6が半径内方向へ変位するのを許^し、 逆に前記口ッ ド 1 1が後 方 f 2へ変位したとき鋼球 2 6を半径外方向へ変位させるものとした楔面付 凹み部 2 7が形成されている。 この際、 クランプロッ ド 1 1の後端部はドロ —バー 7の前端部に螺着したナツ ト付結合金具 2 8に嵌着される。
2 9は主軸 2の内孔の段部に係止させたパネ受けであり、 3 0はこのパネ 受け 2 9に支持されドローバー 7を後方 f 2へ押圧するための皿パネである c 上記主軸周辺構造に於いて、 主軸内霧状切削液通路 1 0 2は圧縮空気供給 弁体 1 5の内孔のほか、 ドローバー 7先端の内孔、 及び、 クランプロッ ド 1 1 の内孔で形成される。
一方、 ホルダ本体部 1 8 aの中心部にはテ一パ嵌合軸部 1 8 cの凹み穴 b の底面に開口された比較的深い内孔 eが形成してあり、 この内孔 e内には通 路部材 3 1が内挿されていて内孔 eの段部 e 1で支持されている。 この通路 部材 3 1は中心部の内孔に連通管 2 2の後端部を密状に内挿されており、 後 部外周部には口金部材 3 2が密状の前後摺動自在に外挿されている。 また通 路部材 3 1の前端鍔部と口金部材 3 2との間には圧縮スプリング 3 3が外挿 されている。 3 4は前記内孔 eに固定された係止リ ング部材で、 口金部材 3 2が内孔 eから抜け出るのを規制するためのものである。 また凹み穴 bの周 壁部に形成された円孔 b 1の周面後部は鋼球 2 6の係合される斜面となされ ている。 このような構造に於いて、 ホルダ内霧状切削液通路 1 0 3は通路部 材 3 2、 連通管 2 2及び刃具ス ト ツバ 2 1の内孔で形成される。
上記した変形例に於いて、 主軸 2に対し工具ホルダ 1 8を脱着する際は、 先の実施例の場合と同様に、 ドロ一バー 7を前後方向 f へ変位させるのであ る。
ドローバー 7を前方 f 1へ変位させたときは、 クランプロッ ド 1 1が前方 f 1へ変位されて楔面付き凹み部 2 7がキヤニスタ 2 5の半径内方向への鋼 球 2 6の変位を許容し、 工具ホルダ 1 8の主軸 2からの引き抜きや、 テ一パ 嵌合孔 5 a内へのテーパ嵌合軸部 1 8 cの挿入を可能となす。
逆にドロ一バー 7を後方 f 2へ変位させたときは、 クランプロッ ド 1 1が 後方 f 2へ変位されて、 楔面付き凹み部 2 7が鋼球 2 6をキヤニスタ 2 5の 半径外方向へ強制的に変位させ円孔 b 1の周面後部の斜面に圧接させる。 こ れにより、 テーパ嵌合軸部 1 8 cは後方 f 2へ引張され、 テーパ雄面 s 3は テ一パ嵌合孔 5 aに、 そして当て面 s 4はフランジ端面 s 1 に圧接された状 態となり、 クランプ手段 K Rによる工具ホルダ 1 8のクランプ状態が形成さ れる。
このクランプ状態では、 口金部材 3 2はこれの後端をクランプロッ ド 1 1 の先端面に当接された状態の下で圧縮スプリング 3 3の弾力に抗して通路部 材 3 1上を前方 f 1へ変位され、 この後は圧縮スプリング 3 3の弾力でクラ ンプロッ ド 1 1の前端面に向けて押圧される。 これにより、 主軸内霧状切削 液通路 1 0 2、 延長通路 1 0 4及びホルダ内霧状切削液通路 1 0 3は先の実 施例に準じて機能するものとなる。 産業上の利用可能性
以上の如く構成した本発明によれば、 主軸内霧状切削液通路、 ホルダ内霧 状切削液通路及び延長通路のそれぞれの径がその長手方向で大きく異ならな いものとなり、 またこれら通路が密状に連通されるため、 これら通路を通過 する霧状切削液が通路径の急変による液状化を生じなくなり、 工具ホルダの 刃具先端から霧状切削液を安定的に噴出させることができ、 また霧状切削液 が部品間の隙間を通じて大気へ流出するのを抑制して、 霧状切削液の浪費を 防止することができる。 また工具ホルダに延長通路を形成したため、 従来の 主軸側の構造をそのまま使用することができる。 請求項 2に記載したものによれば、 主軸内霧状切削液通路の先端と延長通 路の後端との接続を、 主軸の回転中にも、 スプリ ングの弾力により確実に保 持させることができる。
請求項 3に記載したものによれば、 従来の主軸側の構造をそのまま使用で きるものとなる。
請求項 4に記載したものによれば、 延長通路を工具ホルダに固定状に形成 することができる。
請求項 5に記載したものによれば、 従来の主軸側の構造を殆どそのまま使 用することができる。
請求項 6に記載したものによれば、 従来のクランプ手段を殆どそのまま使 用することができる。
請求項 7に記載したものによれば、 延長通路とクランプ手段との厳密な相 対距離を要求されることはなく、 従来のクランプ手段をそのまま使用するこ とができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 主軸 （2) の先端部にクランプ手段 （KR) を介して工具ホルダ （ 1 8) を機械的な脱着可能に固定された工作機械に於いて、 工具ホルダ （ 1 8) の中心部に形成されたホルダ内霧状切削液通路 （ 1 03) を後方へ延長 した態様の延長通路 （ 1 04) を形成し、 この延長通路 （ 1 04) を介して、 主軸 （2) の中心部に形成された主軸内霧状切削液通路 （ 1 02) と前記ホ ルダ内霧状切削液通路 （ 1 03) とを連通させたことを特徴とする工作機械 の主軸装置。
2. 延長通路 （ 1 04) を工具ホルダ （ 1 8) の前後方向へ変位自在となし 且つスプリング （33) により後方へ付勢された状態となしてあって、 この 延長通路 （ 1 04) の後端面が主軸内霧状切削液通路 （ 1 02) の先端面に 前記スプリング （33) の弾力で圧接されることを特徴とする請求項 1記載 の工作機械の主軸装置。
3. 主軸内霧状切削液通路 （ 1 02) の先端面がクランプ手段 （KR) をな すクランプロッ ド （ 1 1 ) の先端面であることを特徴とする請求項 2記載の 工作機械の主軸装置。
4. 主軸内霧状切削液通路 （ 1 02) の先端部に延長通路 （ 1 04) の後端 を出入り可能に挿入したことを特徴とする請求項 1記載の工作機械の主軸装 置。
5. 主軸内霧状切削液通路 （ 1 02) の先端部がクランプ手段 （KR) をな すクランプロッ ド （ 1 1 ) に形成されたことを特徴とする請求項 4記載のェ 作機械の主軸装置。
6. テ一パ嵌合軸部 （ 1 8 c) に形成された比較的大きな径の凹み穴 （b) の底面中央部に、 ホルダ本体部 （ 1 8 a) の中心部に形成されたホルダ内霧 状切削液通路 （ 1 03) を後方へ延長した態様の延長通路 （ 1 04) を形成 したことを特徴とする請求項 1記載の工作機械の主軸装置に於ける工具ホル ダ。
7. 延長通路 （ 1 04) が前後方向の出入り自在でスプリング力により後方 へ付勢された状態となされていることを特徴とする請求項 6記載の工作機械 の主軸装置に於ける工具ホルダ。
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