JPH01109005A - 工具アダプター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｕ上立五ユ豆１ 本発明は、工具アダプターに関し、特にウェッジ手段を
用いたアダプターに関する。

′　　　■が　゛　よ　と　る口　占 工具アダプターの使用は、工作機械産業において古くか
ら知られている。アダプターは、一端において回転スピ
ードに連結され、他端には切削工具（カッター）を受容
するための孔を有している。ＮＧシステムは、タングス
テンカーバイド製の刃物インサートの使用による性能の
向上と相俟°って、いろいろな問題を提起してきた。例
えば、タングステンカーバイド製刃物インサートの耐久
性の向上により、加工速度をスチール製シャンク付工具
に可能とされる速度より増大させることができるように
なった。更に、切削工具業界は般に、市場に出回ってい
る既存の工具ホルダーに適応させるために工具のシャン
ク部分を標準化（規格化）している、従って、工具アダ
プターは、保持ねじ又は止めねじとねじ孔の組合せに関
連して特定の向きを用いなければならない。

高速スチール工具の場合は、焼なまし鋼を加工する場合
、１分当りの表面速度を１００ｆｔ（３０、４８ｍ　）
とし、１歯当りの送り速度を０．００１〜０．００２　
ｉ　ｎ　（０，０２５４〜０．０５０８ｍｍ）とするこ
とが好ましいとされている。タングステンカーバイド製
刃物インサートの場合は、１分当りの表面速度を３００
ｆｔ　（９１，４４ｍ）とし、ｌ歯当りの送り量を０．
０３〜０．０５　ｉ　ｎ　（０，７６２〜１．２７ｍｍ
）とすることができ、加工速度、送り速度共に３倍以上
の速さとすることができる。もちろん、加工速度及び送
り速度が増大するにつれて、加わる力も大きくなる。力
が大きくなれば、工具の撓み及び振動が大きくなり、そ
の結果、切削性能、工具寿命、及び加工精度が劣化する
。

従来から工具の撓みを制限し、撓みの結果として生じる
「ベルマウス」現象抑制するいろいろな試みがなされて
きた。「ベルマウス」現象とは、切削工具の外径及び工
具アダプターの孔の内径が撓みによる摩耗を受け、朝顔
形に拡がる現象をいう。

例えば、米国特許第４．１３３．５４５号は、フランジ
部分とベース部分にねじ孔を有し、ねじ孔とねじ孔の間
でベース部分の周りにぴったり嵌合させたリングを有す
る工具アダプターを開示している。保持ねじを工具に係
合させた場合、ベース部分の変形をリングによって制限
する。しかしながら、この構成は、スピンドルの端部か
らの切削工具の張出しを短くすることができないので、
やはり上述した問題を生じる。

米国特許第２，７８９．８２６号は、平坦に形成したウ
ェッジ機構を用いる工具ホルダーを開示している。しか
しながら、この構成は、エンドミル削りによって生じる
回転力に対して十分に抵抗することができない。

本発明は、上記のような問題を解決することを企図した
ものである。

ｌ豆廼旦刀 従って、本発明の目的は、工具を堅固に保持し、工具の
撓み及び振動（がたつき）を制限し、かつ製造が簡単な
、改良された工具アダプターを提供することである。

本発明の他の目的は、標準サイズの切削工具に適応する
ように設計された工具アダプターを提供することである
。

本発明の更に他の目的は、スピンドルの端板からの切削
工具の張出しを短くする工具アダプターを提供すること
である。

ロ　壱　　゛　る−め 本発明は、上記問題点を解決するために、円筒形ヘッド
と、テーパ付端部と、該ヘッドテーパ付端部との間に位
置するフランジとから成り、該ヘッドからテーパ付端部
にまで延長した、エンドミルカッター又は標準ドリル等
の回転切削工具を受容するための軸線方向の内孔が形成
されており、前記フランジとテーパ付端部に保持ねじを
受容するための第１及び第２ねじ孔が設けられているこ
とを特徴とする工具アダプターを提供する。

Ｉ豆曳立ユカ１ 本発明の１つの利点は、上記孔と孔の間の位置関係によ
り在来の切削工具の使用を可能にすることである。

本発明の他の利点は、前記フランジ及びテーパ付端部に
配設されたねじ孔と、短くされたヘッド部分に挿入され
たウェッジ手段との組合せにより工具の撓みを少なくす
ることである。工具の撓みを制限することは、いわゆる
「ベルマウス」現象の原因となる工具のシャンクの外周
面及び工具アダプターの工具受容内孔の周壁面の摩耗を
減少させるので、工具及び工具アダプターの有効寿命を
延長する。

１施１ 第１図は、中心軸線２０を有する従来技術の工具アダプ
ター１０を示す、このアダプターは、シャンク部分（以
下、単に「シャンク」とも称する）３０と、フランジ部
分（以下、単に「フランジ」とも称する）４０と、円筒
形ベース部分く以下、単にｒベース」とも称する）５０
を有する。

テーパを付されたシャンク３０は、工作機械のスピンド
ル（図示せず）内に堅く嵌合し、スピンドルによって回
転されるように設計されている。フランジ部分４０は、
工具交換用周溝６０を有する、周溝６０は、ＮＧシステ
ムに使用されたときスピンドルからのアダプター１０の
取外しを容易にするためのモノである。ベース部分５０
は、矢印７０の方向に軸線方向に挿入される切削工具９
０を受容するための軸方向の内孔な有する。工具交換用
周溝６０は、スピンドル上の駆動連結用舌片（図示せず
）を受容するためのキー溝８０を有している。テーパ付
シャンク３０をスピンドル内に嵌合させると、スピンド
ルの端板がフランジ４０に当接する。

ベース部分５０は、更に、２つのねじ孔５２を有してい
る０円筒形の切削工具９０は、内孔５４内に挿入され、
保持ねじ９４によって内孔内に堅く保持される。即ち、
円筒形の切削工具は、該工具のシャンク部分９２に設け
られた円錐形凹部（第２図参照）内に嵌合する保持ねじ
９４によって内孔５４内に回転しないように保持される
。

第２図は、第１図の線２−２に沿ってみたベース部分５
０の断面図であり、第１図の工具アダプターを用いた場
合に受ける工具の撓みの度合を示す、保持ねじ９４は、
切削工具９０をベース５０の端板５６よりかなり上方の
地点で支持する。内孔５４の外端開口と、工具９０のシ
ャンク９２に示された摩耗は、先に述べた「ベルマウス
」現象を表わす、タングステン製刃物インサートを用い
ての高速加工速度及び送り速度の場合、「ベルマウス」
現象は一層生じ易い。

第３図は、本発明の一実施例による工具アダプター１１
０を示す、アダプター１１Ｏは、中心軸線１２０の周り
に回転自在であり、円筒形のテーパ付シャンク部分（以
下、単に「シャンク」又は「テーパ付端部」とも称する
）１３０と、第１図に示された従来のアダプターのベー
スに比べて短くされた円筒形ベース部分（以下、単に「
ベース」又は「ヘッド」とも称する）１５０と、シャン
ク部分とベース部分との間に位置するフランジ部分１４
０とから成る。フランジ部分１４０には工具交換用周溝
１６０と、工作機械のスピンドルに設けられた駆動用舌
片を受容するためのキー溝１８０が形成されている。工
具交換用周溝も、キ−溝も上述した従来の工具アダプタ
ーの場合と同様に機能する０本発明の工具アダプター１
１０は、ベース１５０、フランジ１４０を矢印１７０で
示される軸線方向に貫通し、シャンク１３０内に終端し
た内孔２１０を有する。このように内孔２１をテーパ付
シャンクにまで延長させたことにより、切削工具の、シ
ャンク１３０とフランジ１４０との界面から工具の先端
まで張出し長さが相当に短くされる。又、本発明によれ
ば、円筒形ベース１５０の軸線方向の長さが短縮される
０本発明の目的の１つは標準の切削工具を用いることが
できる工具アダプターを提供することであるから、ねじ
孔２００．２０５の配向は寸法的に従来のものと変って
いない、一方のねじ孔２００は、回転軸線１２０に対し
て直角にキー溝１８０を半径方向に貫通して穿設されて
いる。他方のねじ孔２０５は、一方のねじ孔２００から
軸線方向前方へ離隔されており、やはり回転軸線１２０
に対してほぼ９０°の角度でシャンク１３０を半径方向
に貫通して穿設されている。

従来の１−１／２ｉｎ　（３８，１ｍｍ）形のアダプタ
ーを用いた場合、端板２４０と、シャンクとフランジの
界面との間の距離は約４．６２ｉｎ（１１７，３４８ｍ
ｍ）である、一実施例においては、本発明は、この距離
を２．６２　ｉ　ｎ　（６６，５４８ｍｍ）にまで短縮
する。これは、ゲージラインからのア゛ダブターの長さ
を５６．７％短縮したことになる。従って、工具に及ぼ
される負荷によって生じる工具アダプターの全体的曲げ
モーメントが相当に減少され、それだけアダプターの剛
性が高められる。

ねじ孔２００．２０５は、保持ねじ２２０と螺合するね
じ山を有する。ねじ２２０の先端は、平坦にして工具に
形成された凹部に座着させてもよく、あるいは、図示の
ように切頭円錐形とし、工具に形成した切頭円錐形の凹
部に座着させるようにしてもよい。

本発明によれば、保持ねじ２２０を使用するのに加えて
、工具アダプターの剛性を更に高めるために複数のウェ
ッジ手段を用いる。第４図は、第５図の線６−６に沿っ
てみた断面図であり、ウェッジ手段（以下、単に「ウェ
ッジ」とも称する）２６０を示す、ウェッジ２６０を収
容するために、ベース１５０に端板２４に開口し、かつ
、内孔２１０内へ軸線１２０に向って半径方向に開口す
る少なくとも２つの引込みポケット２７０を形成する。

各ポケット２７０は、第４．６図でみて軸線方向上方へ
進むにつれて半径方向内方へテーパした円弧状側壁部分
２８０と、外周において側壁部分２８０と交差する座部
２９０を含む、端板２４０から座部２９０にまで延長し
たポケットの側壁部分２８０は、カム作用表面を構成す
る。一実施例においては、ウェッジ手段２６０は、ポケ
ット２７０のテーパ側壁部分２８０に合致係合するテー
パ凸面状側面部分３００と、切削工具のシャンク１９２
の周面に合致し当接する凹面状側面部分３１０を有する
。ウェッジ手段２６０の凹面状又は円弧状側面部分３１
０は、切削工具のシャンク１９２の外周面と実質的に合
致する。２つのウェッジ手段２６０及びそれに対応する
ポケットの座部２９０には、それぞれの止めねじ３２０
を受容する互いに反対向きのねじ孔（左ねじ孔と、右ね
じ孔）を形成する。

止めねじ３２０をねじ孔にねじ込むことによって、一定
のカム作用角度を設定するポケットのテーパ側壁部分２
８０とウェッジ２６０のテーパ凸面状側面部分３１０と
の相互作用を介して工具のシャンク１９２に直接カム作
用力を及ぼすことができる。即ち、止めねじ３２０を回
せば、ウェッジ２６０は、矢印１７０の方向に軸線方向
に押込まれるとともに、ポケット２７０の側壁部分２８
０によって及ぼされるカム作用により半径方向内方へも
押圧され、その結果として、ウェッジ２６０の凹面状側
面部分３１０が切削工具のシャンク１９２の対応する形
状の周面に圧接され、シャンクを強く握持する。　一実
施例においては、ポケット２７０は、孔２００に螺入さ
れる保持ねじ２２０の両側で工具を支持するように配置
される。

又、一実施例においては、これらのポケットは、ねじ２
２０の中心を通る仮想線との間に６０°の夾角を画定す
るように配置される。

別の実施例として、図には示さないが、ベース１５０の
端板２４０に３つのポケットを工具アダプターの回転軸
線即ち中心軸線１２０の周りに１２０”の等間隔をおい
て配置することもできる。

各ウェッジ２６０を止めねじ２２０から円周方向に６０
°離隔させて配置することにより、切削工具のシャンク
１９２の外周面と工具アダプターのベースの内孔２１０
の周壁との半径方向のクリアランスを実質的に排除し、
従って、切削工具とアダプターとの間の相対移動を回避
する。

又、２つの止めねじ３２０を互いに反対の左ねじと、右
ねじとすることにより、各ウェッジの締付は及び解放を
確実かつ容易にするとともに、切削工具のシャンクにバ
ランスされた力を及ぼす作用をする。

ウェッジ２６０及びポケットの座部２９０に形成するね
じ３２０のためのねじ孔は、その中心線がアダプターの
回転軸線１２０に対して５″〜１５°の角度をなすよう
に定める。ウェッジ２６０の側面部分３００のテーパ角
即ちカム作用角は、使用する切削工具の直径及び工作物
の加工面の諸切削パラメータに従って選定する。

ｉ豆虫盈１ 第６図は、第３図の実施例において１−１／２ｉｎ（３
８，１ｍｍ）径のエンドミルカッターを用いた場合のカ
ッターのシャンク１９２の撓み量を示す、ＧＴＥバレナ
イト社製の三角形の刃物インサートと共に標準型エンド
ミルカッターを第３図の本発明の工具アダプターと、第
１図の既存の標準型１−１／２　ｉ　ｒｒ　（３８，１
ｍｍ）径工具アダプターに装着し、１　／２　ｉ　ｎ　
（１２，７ｍｍ）厚のステンレス鋼を多数回加工し、そ
のテスト結果を比較した。両者の加工条件を同一にした
場合、真の寸法からの平均偏差Ｃは、本発明の工具アダ
プターではＸ％改善された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術による工具アダプターの側面図、第
２図は、第１図の線２−２に沿ってみた断面図、第３図
は、本発明の工具アダプターの側面図、第４図は、第３
図の工具アダプター他の一部断面による側面図、第５図
は、第４図の工具アダプターの端板図、第６図は、第５
図の線６−６に沿ってみた断面図である。 １１０：工具アダプター １２０：中心軸線 １３０：シャンク（部分）又はテーパ付端部１４０：フ
ランジ（部分） １５０：ベース（部分）又はヘッド １９２：工具のシャンク ２００．２０５：ねじ孔 ２１０：内孔 ２２０：保持ねじ ２４０：端板 ２６０：ウェッジ手段 ２７０：ポケット ２８０：側壁部分（カム作用表面） ２９０：座部 ３００：凸面状側面部分 ３１０：凹面状側面部分 ３２０：止めねじ ＦＩＧ、４ 手続補正書 昭和６３年１２月１９日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 事件の表示　昭和６３年特許願第２４１１８４号補正を
する者 事件との関係　　　　　特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中心軸線を有し、円筒形ヘッドと、テーパ付端部と
   、該ヘッドテーパ付端部との間に位置するフランジとか
   ら成り、該ヘッドからテーパ付端部にまで軸線方向の内
   孔が形成されており、少なくとも前記フランジとテーパ
   付端部に保持ねじを受容するための第１及び第２ねじ孔
   が設けられていることを特徴とする工具アダプター。 ２）中心軸線を有し、円筒形ヘッドと、テーパ付端部と
   、該ヘッドテーパ付端部との間に位置するフランジとか
   ら成り、該ヘッドからテーパ付端部にまで工具を受容す
   るための軸線方向の内孔が形成されており、前記ヘッド
   は、前記第１ねじ孔から９０゜未満の離隔角度で等間隔
   に配置された少なくとも２つのウェッジ手段を有し、前
   記テーパ付端部は、前記中心軸線に対して１２０°の角
   度でテーパしており、前記フランジ及びテーパ付端部は
   、保持ねじを受容するための第１及び第２ねじ孔を有す
   ることを特徴とする工具アダプター。 ３）前記第１及び第２ねじ孔は、前記中心軸線に対して
   約６０゜の角度をなすように形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の工具アダプター。 ４）前記ウェッジ手段は、工具と接触するための凹面状
   のウェッジからなることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の工具アダプター。 ５）前記ねじ孔は引込められた部分を含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載の工具アダプター。 ６）前記ウェッジ手段は、前記円筒体の端板を越えて軸
   線方向に突出しないようになされていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項記載の工具アダプター。 ７）前記ヘッドは、前記各ウェッジを受容するように軸
   線方向に引込められた軸線方向のポケットを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の工具アダプター
   。 ８）前記各ポケットは、前記中心軸線に対して約６０゜
   の角度をなすように配向されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の工具アダプター。 ９）前記各ウェッジは、前記各ポケット内に互いに異な
   るねじ方向のねじによって保持されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第８項記載の工具アダプター。 １０）前記各ウェッジのためのねじは、前記工具のシャ
   ンクにバランスされた力を及ぼすようにそれぞれ右ねじ
   と、左ねじにされていることを特徴とする特許請求の範
   囲第９項記載の工具アダプター。