JP2000246518A - 工具ホルダ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホルダ本体の中心孔に芯金を嵌装した工具ホ
ルダにおいて、ホルダ本体の芯金周辺部分に大きな引張
力を付与してホルダの十分な剛性アップを図ると共に、
ホルダ本体中心孔の内周面と芯金外周面との間をガタな
く密着させてホルダの芯振れを防止し、しかも上記密着
のために中心孔内周面を高精度に孔加工する必要をなく
して、ホルダ本体のコスト節減および加工時間短縮に寄
与する。 【解決手段】 ホルダ本体１の中心孔底壁４に設けた前
部保持孔５に芯金３前端の突起３ｆを嵌合させ、ホルダ
本体１後部には、芯金３を底壁４に押圧するネジ部材Ｂ
を螺合すると共に、該部材Ｂの後部保持孔６に芯金３後
端の突起３ｒを嵌合させ、中心孔内周面２ｉと芯金外周
面３ｏとの間を、その間に比較的低融点の溶融金属を充
填、固化して形成された筒状金属層７を介して密着させ
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、工具が前端部に取
付可能なホルダ本体に、その本体の後端側に開口部を有
し且つ該本体の縦中心線に沿って延びる有底の中心孔を
形成し、その中心孔に超硬材よりなる芯金を嵌装した工
具ホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記工具ホルダの剛性アップのために、
押しネジにより芯金を前方に押圧してホルダ本体の中間
部に引張力を作用させることによりホルダ本体の剛性強
度を高めるようにした技術は、従来公知（例えば実開平
３−１０３１０５号公報参照）である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来技術
では、ホルダ本体と芯金との間に径方向のガタ（延いて
はホルダの芯振れ）が生じないようにするために、芯金
の外周面のみならずホルダ本体の中心孔内周面をも高精
度に加工しており、この中心孔に対する内径加工は、特
に深孔の場合には加工作業が非常に行い辛いため、コス
ト増になると共に作業能率が低下する等の問題がある。
その上、ホルダ本体の構成材料としては、深孔の内径加
工が可能なスチール等の金属材に限定されていたため、
ホルダ本体の更なる剛性アップを図るべく芯金ばかりか
ホルダ本体をも超硬材より構成した工具ホルダは、従来
では実用化されていなかった。

【０００４】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであって、上記問題を解決することができる工具ホル
ダ及びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、工具が前端部に取付可能なホルダ
本体に、その本体の後端側に開口部を有し且つ該本体の
縦中心線に沿って延びる有底の中心孔を形成し、その中
心孔に超硬材よりなる芯金を嵌装した工具ホルダにおい
て、前記ホルダ本体の中心孔の底壁に設けた前部保持孔
に芯金前端の突起を嵌合させ、前記ホルダ本体の後部に
は、芯金を前記底壁に押圧するネジ部材を螺合すると共
に、該ネジ部材に設けた後部保持孔に芯金後端の突起を
嵌合させ、前記中心孔の内周面と芯金の外周面とを径方
向に間隔をおいて相対向させると共に、その対向周面相
互を、その相互間にホルダ本体及び芯金の構成材よりも
低融点の溶融金属を充填、固化して形成された筒状金属
層を介して密着させたことを特徴とする。

【０００６】この特徴によれば、ネジ部材の締付作用に
より芯金がその前端を中心孔底壁に強く押し付けられる
から、ホルダ本体の中間部（芯金を取り囲む部分）に軸
方向の大きな引張力が作用して、ホルダの剛性強度が効
果的に高められる。またホルダ本体中心孔の内周面と芯
金外周面との間を径方向にガタなく密着させたので、ホ
ルダの芯振れ防止に有効であり、しかもその密着に当た
っては、中心孔内周面と芯金外周面との間に、比較的低
融点の溶融金属を充填、固化して形成された筒状金属層
を介在させて、該溶融金属により芯金の外径精度を精確
に転写できるようにしているから、上記密着のためにホ
ルダ本体の中心孔内周面を高精度に孔加工する必要はな
くなり、ホルダ本体の加工コスト節減および加工時間短
縮が図られる。その上、ホルダ本体の構成材としては、
深孔の内径加工が可能な材料は勿論のこと、加工不可能
な材料の選択も可能となるから、それだけ材料選択の自
由度が拡がる。

【０００７】また請求項２の発明は、請求項１の発明の
上記特徴に加えて、前記中心孔の内周面と芯金の外周面
とがそれぞれ前方に向かって漸次小径となるテーパ面に
形成されることを特徴とし、この特徴によれば、ネジ部
材の軸方向押圧力の一部が、中心孔内周面と芯金外周面
との間で上記筒状金属層を径方向に圧縮する力に変換さ
れるため、その金属層を介してのホルダ本体と芯金間の
密着性がより効果的に高められる。

【０００８】また請求項３の発明は、請求項１又は２の
発明の上記特徴に加えて、前記ホルダ本体を超硬材より
形成したことを特徴とし、この特徴によれば、ホルダ本
体の更なる剛性アップが図られ、またこのようにホルダ
本体を超硬材製としたことで中心孔の内径加工が不可能
であったり或いは不十分であっても、その中心孔内周面
と芯金外周面とに上記筒状金属層を介在させることで、
その間を支障なく的確に密着させることができる。

【０００９】更に請求項４の発明は、請求項１，２又は
３に記載の工具ホルダを製造する方法であって、前記ホ
ルダ本体及び芯金を別々に製造する工程と、このホルダ
本体の中心孔内に前記芯金を挿入して該本体の前記前部
保持孔に芯金前端の突起を嵌合させると共に、そのホル
ダ本体の後部に前記ネジ部材を螺合して該ネジ部材の前
記後部保持孔に芯金後端の突起を嵌合させ、前記中心孔
の内周面と芯金の外周面とを環状空隙を介して相対向さ
せる工程と、前記ホルダ本体に取付けた充填治具を用い
て、ホルダ本体及び芯金の構成材よりも低融点の溶融金
属を前記環状空隙に注入、充填する工程と、前記溶融金
属の冷却、固化後において、前記ネジ部材を締付けて芯
金を前記底壁に押し付けることにより前記ホルダ本体の
中間部に引張り荷重を作用させる工程とを少なくとも有
することを特徴とする。この特徴によれば、請求項１，
２又は３の発明に係る工具ホルダを能率よく的確に製造
可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付図面
に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説
明する。

【００１１】添付図面において、図１〜図４は本発明の
第１実施例を示すものであって、特に図１は工具ホルダ
を装着した工作機械の要部を示す一部破断側面図、図２
は工具ホルダの全体縦断面図、図３は図２の３矢視拡大
図、図４は工具ホルダの製造過程を説明するための縦断
面図である。また図５は、第２実施例の工具ホルダを示
す図２対応図である。

【００１２】先ず、本発明の第１実施例の構造を図１〜
図３を参照して説明する。

【００１３】図１において、工作機械の主軸部（図示せ
ず）に着脱可能に装着されるシャンクＳのチャック部Ｃ
には、本発明の工具ホルダＨの後部が着脱可能にクラン
プされる。工具ホルダＨは、そのホルダ本体１の前端部
に前端開放の工具取付孔１ａが形成され、この取付孔１
ａには、機械加工用工具Ｍ（図示例ではエンドミル）の
基部が挿入される。そしてその工具取付孔１ａの周壁に
相互に間隔をおいて螺合した複数の取付ネジｂにより、
前記工具Ｍがホルダ本体１に着脱可能に固着される。

【００１４】図２，３を併せて参照して、ホルダ本体１
は、前半部が僅かに先細り状の円筒状に形成されてお
り、その中心部には、該本体１の後端に開口し且つ該本
体１の縦中心線Ｌに沿って延びる有底の中心孔２が形成
される。この中心孔２には、ストレートな円柱状に形成
した芯金３が嵌装される。その芯金３は、ホルダ本体１
の剛性強度を高めるべく該本体１内に埋設されてこれと
一体化されるものであって超硬合金等の超硬材より構成
される。またホルダ本体１も、芯金３と同一又は異種の
超硬合金等の超硬材より構成される。

【００１５】前記中心孔２の底壁４はホルダ本体１の前
部（工具取付孔１ａの直後）に位置しており、この底壁
４には、ホルダ本体１の縦中心線Ｌに対し同心の前部保
持孔５が、中心孔２と工具取付孔１ａとを連通させるよ
うに形成される。この前部保持孔５には、芯金３の前端
面に一体に突設した位置決め用の前部突起３ｆが嵌合さ
れる。

【００１６】またホルダ本体１の後部（図示例では中心
孔２の後端部）には、芯金３の前端面を前記底壁４に押
圧するネジ部材としてのボルトＢが螺合される。このボ
ルトＢの前部には、ホルダ本体１の縦中心線Ｌに対し同
心の後部保持孔６が形成されており、その後部保持孔６
には、芯金３の後端面に一体に突設した位置決め用の後
部突起３ｒが嵌合される。

【００１７】前記ボルトＢは基本的に円柱状に形成さ
れ、その後端面には、該ボルトの締付け用工具を相対回
転不能に係合させる角孔ｈが形成される。

【００１８】前記中心孔２の内周面と芯金３の外周面３
ｏとは、ホルダ本体１の径方向に間隔（図示例では１．
０ｍｍ程度）をおいて相対向しており、その対向周面相
互は、その相互間にホルダ本体１及び芯金３の構成材よ
りも低融点の溶融金属ｍ（図４参照）を充填、固化して
形成された筒状金属層７を介して密着している。

【００１９】前記中心孔２の内周面は、芯金３の外周面
３ｏに対面する芯金対応面２ｉと、その芯金対応面２ｉ
の後端に浅い環状溝２ｇを挟んで隣接した雌ネジ部２ｓ
とから構成される。その雌ネジ部２ｓは、芯金対応面２
ｉよりも大径に形成され、前記ボルトＢが螺合される。
更にホルダ本体１の後部において中心孔２の周壁には、
該孔２を挟んで一直径線上に並ぶ一対の溶融金属充填口
Ｐ，Ｐが形成され、その各充填口Ｐの内端部は、中心孔
２の内周面（芯金対応面２ｉ）と芯金３の外周面３ｏと
の対向面間に直接臨んでいる。

【００２０】更にホルダ本体１の後端部外周面には、ボ
ルトＢを挟むように互いに平行する一対の平坦な切欠状
係合面１ｒが形成されており、その両係合面１ｒは、芯
金３をボルトＢにより締込む際に締め込み工具又は治具
に係合可能として、回り止めのために利用される。

【００２１】次に前記工具ホルダＨの製造過程の一例を
説明する。その製造方法は、ホルダ本体１及び芯金３を
別々に製作する第１工程と、ホルダ本体１の中心孔２内
に芯金３を挿入して該孔２内部の所定位置に位置決め保
持し、その位置決め状態で中心孔２の内周面（芯金対応
面２ｉ）と芯金３の外周面３ｏとを環状空隙１０を介し
て相対向させる第２工程と、その環状空隙１０にホルダ
本体１及び芯金３の構成材よりも低融点の溶融金属ｍ
（図示例では主成分として鉛、ビスマス等を含む）を注
入、充填する第３工程と、その溶融金属の冷却、固化後
において、ボルトＢを締付けて芯金３を中心孔２の底壁
４に押し付けることによりホルダ本体１の中間部に引張
り力を作用させる第４工程とを少なくとも有している。

【００２２】前記第１工程においては、ホルダ本体１の
製造過程でその中心孔２、工具取付孔１ａ、溶融金属充
填口Ｐ等も形成され、その際に中心孔２は深孔であるこ
とからその内径加工は、超硬材の場合は焼結前にドリル
等で機械加工される。一方、芯金３の製造過程でその外
周面３ｏが高精度に仕上げ加工され、またその芯金３の
前後両端の突起３ｆ，３ｒも高精度に仕上げ加工され
る。

【００２３】また前記第２工程では、ホルダ本体１の中
心孔２内に芯金３を挿入して該本体１の前部保持孔５に
芯金３前端の突起３ｆを嵌合させると共に、中心孔２後
端部の雌ネジ部２ｓにボルトＢを螺合して該ボルトＢの
後部保持孔６に芯金３後端の突起３ｒを嵌合させること
により、芯金３が中心孔２内の定位置に位置決めされ、
その位置決め状態で中心孔２の内周面（芯金対応面２
ｉ）と芯金３の外周面３ｏとが環状空隙１０を介して相
対向する。そしてこの空隙１０の後端側は、ホルダ本体
１の溶融金属充填口Ｐの内端部に直接連通している。

【００２４】また前記第３工程では、ホルダ本体１を、
それの後端部が上向きとなるように起立保持させるが、
その起立保持は、ホルダ本体１の工具取付孔１ａに嵌合
したサポートプラグ１１を起立用治具Ｊ１の保持孔１２
に嵌合させることにより行う。そしてその起立状態のホ
ルダ本体１の後端部外周に筒状の充填治具Ｊ２の中心部
２０を上方より嵌着させ、その充填治具Ｊ２内の通路２
１を通して注入容器Ａ内の前記溶融金属ｍをホルダ本体
１の溶融金属充填口Ｐに注入し、そこから前記環状空隙
１０に充填する。その注入、充填に際しては、溶融金属
ｍが環状空隙１０の隅々までスムーズに流動して該空隙
１０に充満するよう、工具ホルダＨ（ホルダ本体１、芯
金３、ボルトＢ）や充填治具Ｊ２を電気炉等の加熱手段
により十分予熱しておく。

【００２５】そして溶融金属ｍの環状空隙１０内への充
填が完了したら、充填治具Ｊ２のドレーン孔１３のプラ
グ１４を外して、該ドレーン孔１３より余分な溶融金属
ｍを流出させるようにする。これは、充填口Ｐに溶融金
属ｍが残存したまま固化してしまうと、ボルトＢの締付
けを行うときに余分の力を必要とし、後で剪断除去しな
ければならなくなるからである。

【００２６】而してこの実施例によれば、環状空隙１０
に注入、充填された溶融金属ｍが冷却、固化して、中心
孔２の内周面と芯金３の外周面３ｏとの間に筒状金属層
７が形成され実質的に一体化された後において、ボルト
Ｂが締付けられると、これに押圧された芯金３が、その
前端を中心孔底壁４に強く押し付けるように突っ張り作
用を発揮するから、ホルダ本体１の中間部（即ち芯金３
を取り囲む部分）に軸方向の大きな引張力が加わり、ホ
ルダＨの剛性強度が効果的に高められる。

【００２７】またホルダ本体１の中心孔２の内周面（芯
金対応面２ｉ）が荒れていても、上記溶融金属ｍにより
芯金３の外径精度が精確に転写されるため、その中心孔
内周面２ｉと芯金外周面３ｏとの間を上記金属層７を介
して径方向にガタなく密着させることができて、ホルダ
Ｈの芯振れ防止に有効である。従って上記密着のために
ホルダ本体１の中心孔内周面２ｉを高精度に孔加工する
必要はなくなり、それだけホルダ本体１の加工コスト節
減および加工時間短縮が図られる。しかもホルダ本体１
の構成材としては、深孔の内径加工が従来不可能とされ
た超硬材の選択も可能となるから、それだけ材料選択の
自由度が拡がる。

【００２８】また図５には、本発明の第２実施例が示さ
れる。この実施例では、ホルダ本体１の中心孔２の内周
面２ｉと芯金３の外周面３ｏとがそれぞれ前方に向かっ
て漸次小径となるテーパ面（そのテーパ角度θは、図示
例では３度〜６度が好ましい）に形成される点を除い
て、前記実施例と全て同一である。従って各構成要素に
は、前記実施例中の対応するものの参照符号を付すに留
め、具体的な説明は省略する。

【００２９】而してこの第２実施例でも前記実施例と同
様の作用効果を達成することができ、更に中心孔２の内
周面２ｉと芯金３の外周面３ｏとがそれぞれ先細りのテ
ーパ面に形成されるので、ネジ部材（ボルトＢ）の軸方
向押圧力の一部を、中心孔内周面２ｉと芯金外周面３ｏ
との間で筒状金属層７を径方向に圧縮する力に変換する
ことができ、従ってホルダ本体１と芯金３間の密着性を
より効果的に高めることができる。

【００３０】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明
の範囲内で種々の実施例が可能である。例えば前記実施
例では、ホルダ本体１を超硬材より構成したものを示し
たが、本発明（請求項１・２）では、ホルダ本体１を超
硬材以外の適当な金属材、例えば中心孔内周面に対する
内径加工が比較的容易なスチール材より構成してもよ
い。また前記実施例では、ホルダ本体１の中心孔底壁４
に形成される前部保持孔５が、中心孔２と工具取付孔１
ａとを連通させる貫通孔としたが、本発明では、その前
部保持孔５を盲孔としてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
ホルダ本体の中心孔底壁の前部保持孔に芯金前端の突起
を嵌合させ、ホルダ本体の後部には、芯金を前記底壁に
押圧するネジ部材を螺合すると共に、該ネジ部材の後部
保持孔に芯金後端の突起を嵌合させ、中心孔内周面と芯
金外周面とを径方向に間隔をおいて相対向させると共
に、その対向周面相互を、その相互間にホルダ本体及び
芯金の構成材よりも低融点の溶融金属を充填、固化して
形成された筒状金属層を介して密着させるようにしたの
で、ネジ部材の押圧作用により、ホルダ本体の中間部に
軸方向の大きな引張力を付与してホルダの剛性強度を十
分に高めることができる上、ホルダ本体の中心孔内周面
と芯金外周面との間を径方向にガタなく密着させること
ができてホルダの芯振れ防止に有効であり、全体として
加工精度の向上に大いに寄与することができ、深い所の
エンドミル加工やドリル加工も的確に行い得る。

【００３２】また特にホルダ本体の中心孔内周面と芯金
外周面との間を密着させるに当たっては、その間に、比
較的低融点の溶融金属を充填、固化して形成された筒状
金属層を介在させて、該溶融金属により芯金の外径精度
を精確に転写できるようにしているから、上記密着のた
めにホルダ本体の中心孔内周面を高精度に孔加工する必
要はなくなり、ホルダ本体のコスト節減および加工時間
短縮に寄与することができ、その上、ホルダ本体の構成
材としては、深孔の内径加工が可能な材料は元より、加
工不可能な材料の選択も可能となるから、それだけ材料
選択の自由度が拡がる。

【００３３】また特に請求項２の発明によれば、前記中
心孔内周面と芯金外周面とがそれぞれ前方に向かって漸
次小径となるテーパ面に形成されるので、ネジ部材の軸
方向押圧力の一部を、中心孔内周面と芯金外周面との間
で上記筒状金属層を径方向に圧縮する力に変換すること
ができ、従ってその金属層を介してのホルダ本体と芯金
間の密着性を効果的に高めることができるから、ホルダ
の芯振れ防止に一層効果的である。

【００３４】また特に請求項３の発明によれば、ホルダ
本体を超硬材より形成したので、ホルダ本体の更なる剛
性アップを図り、工具ホルダの全体的強度を一層高める
ことができる。またこのようにホルダ本体を超硬材製と
したことで中心孔の内径加工ができなくなっても、その
中心孔内周面と芯金外周面とに上記筒状金属層を介在さ
せることで、その間を支障なく的確に密着させることが
できる。

【００３５】また特に請求項４の発明によれば、請求項
１，２又は３の発明に係る工具ホルダを能率よく的確に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の工具ホルダを装着した工作機械の
要部を示す一部破断側面図

【図２】第１実施例の工具ホルダの全体縦断面図

【図３】図２の３矢視拡大図

【図４】第１実施例の工具ホルダの製造過程を説明する
ための縦断面図

【図５】第２実施例の工具ホルダを示す図２対応図

【符号の説明】

Ｈ・・・・工具ホルダ Ｍ・・・・エンドミル（工具） Ｂ・・・・ネジ部材（ボルト） １・・・・ホルダ本体 ２・・・・中心孔 ２ｉ・・・中心孔の芯金対応面（内周面） ３・・・・芯金 ３ｆ・・・前部突起 ３ｏ・・・外周面 ３ｒ・・・後部突起 ４・・・・底壁 ５・・・・前部保持孔 ６・・・・後部保持孔 ７・・・・筒状金属層 １０・・・環状空隙

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具（Ｍ）が前端部に取付可能なホルダ
   本体（１）に、その本体（１）の後端側に開口部を有し
   且つ該本体（１）の縦中心線（Ｌ）に沿って延びる有底
   の中心孔（２）を形成し、その中心孔（２）に超硬材よ
   りなる芯金（３）を嵌装した工具ホルダにおいて、 前記ホルダ本体（１）の中心孔（２）の底壁（４）に設
   けた前部保持孔（５）に芯金（３）前端の突起（３ｆ）
   を嵌合させ、 前記ホルダ本体（１）の後部には、芯金（３）を前記底
   壁（４）に押圧するネジ部材（Ｂ）を螺合すると共に、
   該ネジ部材（Ｂ）に設けた後部保持孔（６）に芯金
   （３）後端の突起（３ｒ）を嵌合させ、 前記中心孔（２）の内周面（２ｉ）と芯金（３）の外周
   面（３ｏ）とを径方向に間隔をおいて相対向させると共
   に、その対向周面（２ｉ，３ｏ）相互を、その相互間に
   ホルダ本体（１）及び芯金（３）の構成材よりも低融点
   の溶融金属を充填、固化して形成された筒状金属層
   （７）を介して密着させたことを特徴とする、工具ホル
   ダ。
2. 【請求項２】 前記中心孔（２）の内周面（２ｉ）と芯
   金（３）の外周面（３ｏ）とがそれぞれ前方に向かって
   漸次小径となるテーパ面に形成されることを特徴とす
   る、請求項１に記載の工具ホルダ。
3. 【請求項３】 前記ホルダ本体（１）を超硬材より形成
   したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の工具ホ
   ルダ。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３に記載の工具ホル
   ダを製造する方法であって、 前記ホルダ本体（１）及び芯金（３）を別々に製造する
   工程と、 このホルダ本体（１）の中心孔（２）内に前記芯金
   （３）を挿入して該本体（１）の前記前部保持孔（５）
   に芯金（３）前端の突起（３ｆ）を嵌合させると共に、
   そのホルダ本体（１）の後部に前記ネジ部材（Ｂ）を螺
   合して該ネジ部材（Ｂ）の前記後部保持孔（６）に芯金
   （３）後端の突起（３ｒ）を嵌合させ、前記中心孔
   （２）の内周面（２ｉ）と芯金（３）の外周面（３ｏ）
   とを環状空隙（１０）を介して相対向させる工程と、 前記ホルダ本体（１）に取付けた充填治具（Ｊ２）を用
   いて、ホルダ本体（１）及び芯金（３）の構成材よりも
   低融点の溶融金属（ｍ）を前記環状空隙（１０）に注
   入、充填する工程と、 前記溶融金属の冷却、固化後において、前記ネジ部材
   （Ｂ）を締付けて芯金（３）の前端面を前記底壁（４）
   に押し付けることにより前記ホルダ本体（１）の中間部
   に引張り荷重を作用させる工程とを少なくとも有するこ
   とを特徴とする、工具ホルダの製造方法。