JPH04105806A - コレットチャック - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基端部が工作機械の主軸等に軸支されるとと
もに先端部に回転工具や工作物を校正して、これらを前
記主軸とともに回転せしめるコレットチャックに関する
ものである。

し従来の技術］ 工作機械のセンタで支えられないような工作物を軸支す
る場合にはチャックが用いられるが、特に細くて長い棒
状の飼料から連続的に加工するような場合にはコレット
チャックが多用される。

このコレットチャックは一般に、チャック本体となる鋼
製の円筒状のホルダーと、このホルダーの内径部先端側
に装入されるやはり鋼製の筒状のコレットと、このコレ
ットをホルダー基端側に押圧せしめた状態で固定する固
定手段から構成されている。なお、この固定手段として
は、例えばホルダー基端側から挿入されたドローパーに
よってコレットを引き込む方法や、ホルダー先端に螺嵌
されるキャップによってコレットを押し込む方法が用い
られる。

ホルダーの内径部先端側には、ホルダー先端に向かうに
従って拡径するテーパが設けられており、またコレット
の先端部にも、ホルダー内径部のテーパに対応して先端
に向かうに従って拡径する円雄部が設けられている。さ
らにコレットの先端からは、該コレットの径方向に形成
されたスリンＩ・が基端側に向かって延びている。

このようなコレットチャックでは、コレラ）・をホルダ
ー先端に装入した状態で棒状の工作物の端部や回転工具
の基端部をコレット内径部に挿入し、前記固定手段にに
ってコレットをホルダー基端側に押接すると、コレット
先端部の円錐部がホルダー内径部のテーパ面に押圧され
てコレット先端部が縮径する。これにより、コレット先
端部に挿入された工作物端部や回転工具基端部が校正さ
れるので、この状態でコレットを固定し、ホルダー基端
部を工作機械主軸に装着して加工を行う。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このようなコレットチャックでは、コレット
先端の円錐部がホルダー内径部によって押圧される際の
反作用として、ホルダーの先端部が径方向外方への応力
、すなわち半径応力を受けてしまう。そして、前記従来
例のようにホルダーと＝ルッドとがともに鋼製である場
合には、両者が同等の剛性を有するため、このような半
径応力が長期の使用に亘ってホルダーに作用すると、ホ
ルダー先端部が変形したり、ホルダー先端部に亀裂が生
じる危険性がある。そこで、このようなコレラ）・ヂャ
ックでは一般に、ホルダー先端部の外径をホルダー基端
部および胴部の外径よりも大きく設定してポルグー先端
部の剛性を」二げ、変形や亀裂の発生を防いでいた。

また一方、このようなコレットチャックを用いた加工で
は、ヂャックの長さについても制限があった。これは、
ヂャック先端に回転工具を装着して加工を行う場合、回
転工具と工作物との接触抵抗によって、ヂャックの工作
機械主軸への装着部を支点として、ホルダーにや撓みが
生じるためである。このようなや撓みが発生ずると、加
工精度の低下を招くばかりか、撓みがホルダーの弾性限
界を超えるとホルダーが変形したり、破損したりするお
それがある。

しかしながら、このように先端部外径が大きく設定され
、また長さに制約を受けるコレラ１−ヂヤツりでは、ヂ
ャソク先端に回転工具を装着して穴内や溝内の加工を行
うような場合には、加工可能な穴の径や詩の幅、および
穴や溝の深さが制限されるという問題が起きる。つまり
、ホルダー先端の外径よりも小さな穴や溝ではヂャック
部分を穴や溝の中に挿入して加工することは不可能であ
り、また穴や溝の深さがホルダーと工具との長さ以」―
では加工部位に工具が届かなくなってしまう。このため
、比較的小さくて深い穴や溝内の加工には他の加工手段
を用いる必要があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので
、円筒状のホルダーと、このホルダーの内径部先端側に
装入される筒状のコレットと、このコレットを前記ホル
ダー基端側に押圧した状態で固定する固定手段とを具備
してなるコレットチャックにおいて、前記ホルダーを構
成する材質のヤング率をＥｌとし、前記コレットを構成
する材質のヤング率をＥ２とした時、 Ｅｌ＞Ｅ２ としたことを特徴とする。

ここで、ホルダーを構成する材質とコレットを構成する
材質の組み合わせとしては、コレットに従来通り鋼材を
使用する場合には、ホルダーには超硬合金を使用するこ
とが考えられる。

［作用　］ このような構成のコレットヂャックでは、ホルダーがコ
レットによって前述のような半径応力を受ける場合にも
、ホルダーを構成する材質のヤング率Ｅ１がコレットを
構成する材質のヤング率Ｅ。

より大きく、このためホルダー先端部が変形する前にコ
レットが変形することになる。すなわち、ホルダー先端
部の外径を小さくしても半径応力による変形を抑えるこ
とができ、ホルダーの形状を胴部と先端部の外径が同じ
であるストレート状に成形することが可能となる。

また、ホルダーの基端部を支点とするホルダーの撓みは
、これを片持ち梁の一端に集中荷重が作用する場合の撓
みとして近似するとヤング率Ｅに反比例することが知ら
れている。つまりポルダーを構成する材質のヤング率Ｅ
が大きい程、ホルダー外径を小ざくしてもホルダーの撓
みを抑えることが可能となる。

［実施例］ 第１図ないし第４図は、本発明の一実施例を示すもので
ある。

第１図および第２図においてコレットチャックは、チャ
ック本体となる円筒状のホルダー１と、このホルダー１
の内径部先端側に装入される筒状のコレット２、および
このコレット２をホルダー１の基端側へ引き込んだ状態
で固定するドローバー３から構成されている。

コレット２が装入されるホルダー１の内径部先端側には
、該先端部に向かうに従って拡径するテーパ面４が設け
られており、また、コレット２の先端部には、このテー
パに対応して先端部に向かうに従って拡径する円錐部５
が形成されている。

さらにコレット２の先端部からは、コレット２の周方向
に等間隔に形成され１こ３本のスリット６・が、基端部
に向（プて延びている。また、コレット２の内径部先端
側には雌ネジ部７が設けられているとともに、ドローバ
ー３の先端部には、このコレット２の雌ネジ部７に螺合
する雄ネジ部８が設げられている。

そして本実施例では、ホルダーｌを構成する材質のヤン
グ率をＥｌとし、コレット２を構成する材質のヤング率
をＥ２とした時、両者の間にはＥ　　　＞　　Ｅ２ なる関係が成り立っている。

このような関係を成立仕るホルダー１とコレ・ソト２の
材質の組み合わせとして、本実施例ではホルダー１に超
硬合金が、コレット２には鋼材が使用されている。なお
、ドローバ−３の材質にも鋼材が使用されている。

このような構成のフレットチャックによって工作物や回
転工具を咬止するには、まず第４図に示すように、コレ
ッ′ト２の内径部に工作物や回転工具の基端部９を緩挿
する。そしてドローバー３を回転してコレット２をホル
ダー１の基端側に引き込んだ状態で固定すると、ホルダ
−１内径部先端側に設けられたテーパ面４によってコレ
ット２先端の円錐部５が押圧され、スリット６によって
分割されたコレット２先端部が縮径して工作物や回転工
具の基端部９を咬止する。

こうして、先端に工作物や回転工具が咬止されたコレッ
トチャックは、その基端部を工作機械の主軸に装着され
、この主軸回りの回転を与えられて加工に供される。

ここで、本実施例のコレットチャックでは、ホルダーＸ
の材質に超硬合金が、コレット２の材質には鋼材が使用
されており、両者のヤング率をそれぞれＥｌおよびＥ、
とすると、 Ｅ、　　＞　　Ｅ２ なる関係が成り立ち、より詳しくはＥｌはＥ、の約３倍
となることが知られている。

これによって、コレット２の円錐部５からホルダー１の
テーパ面４への押圧力の反作用として働く半径応力によ
り、ホルダ−１先端部が変形してしまうことを防ぐこと
ができる。これは前述したように、ホルダー１の剛性が
コレット２より高くなるため、ホルダーｌ先端部が変形
してしまう前に、コレット２自身が前記押圧力によって
変形してしまうからである。このため、ホルダーｌ先端
部の外径を従来に比べてより小さくすることが可能とな
り、ホルダー１を、その胴部と先端部とが同じ外径の、
いわゆるストレート状に成形することができる。

一方、前述したようにホルダーＩの撓みは、７にルダー
１のヤング率Ｅ、に反比例することが知られている。こ
こで、本実施例のコレットチャックでは、ホルダーＩを
構成する超硬合金は従来の鋼材に比べてヤング率が約３
倍であるので、同じ形状ならばホルダーの撓みは１／３
に抑えられる。

これは逆にいえば、同し断面形状のホルダーで撓み量を
一定とする場合には、本実施例ではホルダーの長さをよ
り長くすることが可能となる。

このように本発明によれば、ホルダー外径を小さくして
も、コレットを抑圧する際の反作用によるホルダー先端
部の変形を抑えることができるととらに、ホルダーの長
さをより長くしてもホルダ−の撓みを抑制することがで
きる。これらにより、ホルダーの形状をより細く長いス
トレート状に成形することが可能となり、径や幅が小さ
く深い穴や溝内の加工を容易に行うことが可能となる。

ところで本実施例においてホルダー１を構成する超硬合
金は、一般には圧縮応力等に対する剛性は極めて高い反
面、これに比較して曲げ応力等に対する靭性に欠げる傾
向がある。

しかしながら、本実施例のようにドローバー３によって
コレット２を引き込んノ３状態て固定するコレットチャ
ックでは、校正時においてはコレット２による押圧力の
チャックの軸線方向成分としてホルダー１には圧縮応力
が負荷され、これによってホルダー１は軸方向に圧縮さ
れた状態となっている。そして、このような状態で曲げ
応力が作用した場合には、ホルダー１は圧縮された分が
復元した後に曲げを受けるので、結果的にこの圧縮分だ
け曲げに対する靭性が向」−することになる。

一方、コレット２を引き込むドローバー３は、常に引張
りおよび曲げ応力を受けた状態となるが、本実施例では
ドローバ−３は超硬合金に比べて靭性に富む鋼材より構
成されており、このような応力によって変形するような
ことはない。

このように本実施例では、ホルダー１を超？　合金より
構成した場合でも、コレットチャックに作用する曲げ応
力に対して十分な靭性をホルダーｌに与えることができ
、このような応力によるホルダーｌの変形や破損を防ぐ
ことが可能であるという利点を有する。

次に、第５図および第６図は本発明のコレットチャック
のコレット部分の他の実施例を示すものであり、前記実
施例と同じ部分には同一の符号を配して説明を省略する
。

本実施例では、コレット１１内径部先端が前記実施例の
コレット２より小さく設定されていることを特徴とする
。

このようなコレットＩＩを備えたコレットチャックでは
、比較的小径の工作物や回タ云工具の端部はより効率良
く校正される。また、コレット１１の内径を小さくする
ことにより、コレット先端部の肉厚が大きくなるので、
コレットの剛性が増し、校正時ににががる押圧力に」；
るコレットの変形を抑えることができるという利点を有
する。

また、第７図は本発明における固定手段の他の実施例を
示すものである。

本実施例においては、ホルダー２１先端部の外周に雄ネ
ジ部２２が螺刻されており、この雄ネジ部２２に、一端
面にコレット２３の先端部に当接する内縁部２４が設け
られたナツト２５が螺嵌されていることを特徴とするも
のである。

このような構成のコレットチャックによれば、工作物も
しくは回転工具の端部２６をコレット２３内径部に緩挿
してナツト２５をねじ込むとコレット２３先端部にナツ
ト２５の内縁部２４が当接し、さらにナツト２５をねじ
込むとコレット２３はナツト２５によってホルダー２１
の基端部へと押し込まる。そして、ホルダー２１内径部
先端に設けられたテーパ面２７によってコレット２３の
円錐部２８が押圧され、コレット２３先端が縮径して工
作物や工具を校正する。

本実施例によれば、前記実施例の利点に加え、ホルダー
２１先端が径方向にナツト２５によって補強されている
ので、ホルダ−２１先端部の剛性をより一層高めること
が可能となる。また、本実施例ではコレットチャック先
端部での操作だけでコレットによる校正を解くことがで
き、コレ・ソトヂャック基端部を工作機械の主軸に装着
したままで工作物や工具を交換でき、交換作業を簡略化
して作業効率の向上を図ることが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、コレットの校正の
際にホルダー先端部にかかる半径応力によってホルダー
先端部が変形することを抑えることができる。また、ホ
ルダーの撓みを抑えたままホルダー基を大きくすること
ができる。

これらによって、より細く長いストレート形状のコレッ
トチャックを提供することが可能となり、開口部が小さ
く奥行きの深い穴や溝内の加工を容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すものであ
り、第１図はこの実施例の一部が破断された側面図、第
２図は第１図の先端部正面図、第３図はこの実施例のコ
レットの一部破断側面図、また第４図はこの実施例によ
って工作物が校正された時の先端部の拡大図である。 また、第５図および第６図は本発明のコレットの他の実
施例を示す一部破断側面図および先端部正面図であり、
第７図は本発明の固定手段の他の実施例を示す一部破断
側面図である。 １２トポルダー ４．２７　テーパ面、２２・・雄ネジ部、２　１１　２
３　　コレット、 ５．２８　円錐部、６　スリット、 ７　・雌ネジ部、 ３・・ドローバ− ８・雄ネジ部、 ２５　・ナツト。 出願人　株式会社日進工具製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円筒状のホルダーと、このホルダーの内径部先端側に装
   入される筒状のコレットと、このコレットを前記ホルダ
   ー基端側に押圧せしめた状態で固定する固定手段とを具
   備してなるコレットチャックにおいて、 前記ホルダーを構成する材質のヤング率をＥ＿１とし、
   前記コレットを構成する材質のヤング率をＥ＿２とした
   時、 Ｅ＿１＞Ｅ＿２ であることを特徴とするコレットチャック。