JPH08155774A - 工具保持装置 - Google Patents

工具保持装置

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JPH08155774A
JPH08155774A JP29864794A JP29864794A JPH08155774A JP H08155774 A JPH08155774 A JP H08155774A JP 29864794 A JP29864794 A JP 29864794A JP 29864794 A JP29864794 A JP 29864794A JP H08155774 A JPH08155774 A JP H08155774A
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JP
Japan
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tool
groove
composite layer
tool holder
lubricating oil
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Application number
JP29864794A
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English (en)
Inventor
Yasushi Fukase
瀬 泰 志 深
Mikiyoshi Miyauchi
内 幹 由 宮
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワーク加工時に発生する工具ホルダ取付面の
フレッチングコロージョンを防ぐ。 【構成】 工作機械の主軸1の端部に工具ホルダを装着
するための工具取付用テーパ面2を設ける。工具取付用
テーパ面2の内面に、複数の環状をなす溝3を設ける。
各溝3の内部に、固体潤滑剤と固体潤滑剤を固着させる
接着剤とからなる複合層4を形成する。この複合層4に
より工具ホルダとの間を潤滑するとともに、工具ホルダ
からの負荷は、溝3以外の非溝面5で受ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の主軸に形成
された工具取付用テーパ面に、工具ホルダのテーパ軸部
を嵌合させて工具を主軸に保持する工具保持装置に係
り、特にワーク加工時に発生する異常摩耗(フレッチン
グコロージョン)を防止することができる工具保持装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、主軸先端の工具取付用テーパ
面に、工具ホルダのテーパ軸部を嵌合させて工具を主軸
に保持するようにした工作機械が知られている。
【0003】ところで、この種の工作機械、例えばマシ
ニングセンターを用い、ラフィングカッターやエンドミ
ルカッターにより荒削り加工を行なうと、工具ホルダの
テーパ軸部と主軸の工具取付用テーパ面との間に、赤錆
を伴なうフレッチングコロージョン現象が発生する。こ
れは、加工時に工具ホルダのテーパ軸部と主軸の工具取
付用テーパ面との間で微小な滑りが連続的に発生するた
め、両者の材料間で凝着が発生するためである。
【0004】そこで一部では、このようなフレッチング
コロージョンを防止するため、例えば特公昭62−40
133号公報に示されているように、固体潤滑剤の皮膜
を形成する方法、あるいは実開昭60−153732号
公報に示されているように、セラミックスコーティング
を施す方法が採られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のフレッチン
グコロージョン防止方法は、固体潤滑剤の場合も、また
セラミックスコーティングの場合も、嵌合部の凝着を低
減する効果は得られるが、被膜層自体の強度が非常に小
さいため、重切削により被膜層に剥離や割れ等が短時間
で発生するおそれがある。そして、剥離や割れ等が発生
した場合には、フレッチングコロージョン防止効果が極
端に低下し、また被膜層を修復する場合には、機械を分
解して被膜を形成し直さなければならず、その作業に多
大な労力と時間を要するという問題がある。
【0006】本発明は、このような点を考慮してなされ
たもので、フレッチングコロージョン減少の発生を、長
期に亘って安定に防止することができ、また長時間の使
用で修復が必要となった場合でも、機械を分解すること
なく容易に行なうことができる工具保持装置を提供する
ことを目的とする。
【0007】本発明の目的は、フレッチングコロージョ
ン現象の発生を、より確実に防止することができる工具
保持装置を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、工作機械の主軸に形成された工具取付用テー
パ面に、工具ホルダに形成されたテーパ軸部を嵌合させ
て工具を主軸に保持する工具保持装置において、前記工
具取付用テーパ面の内面または前記テーパ軸部の外面の
うちの少なくともいずれか一方に溝を設け、この溝の内
部に、固体潤滑剤と固体潤滑剤を固着させる接着剤とを
有する複合層を形成するようにしたことを特徴とする。
【0009】本発明はまた、複合層をポーラスとし、溝
に供給される潤滑油を、毛細管現象により複合層表面に
浸透させるようにしたことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明においては、工具取付用テーパ面の内面
またはテーパ軸部の外面のうちの少なくともいずれか一
方に溝が設けられ、この溝内部に、固体潤滑剤と固体潤
滑剤を固着させる接着剤とを有する複合層が形成されて
いる。このため、工具取付用テーパ面とテーパ軸部との
間の微小な隙間に固体潤滑剤が浸透し、フレッチングコ
ロージョンを防止することが可能となる。
【0011】また本発明によれば、複合層は、工具取付
用テーパ面とテーパ軸部との嵌合部に部分的に設けた溝
内部に形成されているので、重切削による負荷は、溝以
外の部分で保持され、複合層に剥離や割れ等が発生する
ことがなく、長期に亘ってフレッチングコロージョンを
安定に防止することが可能となる。また、複合層の補
給、交換は、一部あるいは全部を溝から取出して再充填
することにより容易に行なうことが可能となる。
【0012】さらに、本発明においては、複合層をポー
ラスとし、溝に供給される潤滑油を、毛細管現象により
複合層表面に浸透させるようにしている。このため、フ
レッチングコロージョン現象の発生を、より確実に防止
することが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図面を参照して説明する。
【0014】図1は、本発明の第1実施例に係る工具保
持装置を示すもので、図中、符号1はマシニングセンタ
ー等の工作機械の主軸であり、この主軸1の先端部に
は、先端に向って次第に拡径するテーパ孔状の工具取付
用テーパ面2が形成されている。そしてこの工具取付用
テーパ面2には、図示しない工具ホルダのテーパ軸部が
嵌入され、これにより工具が主軸1の先端に保持される
ようになっている。
【0015】工具取付用テーパ面2には、例えば軸方向
に10mm間隔で環状の溝3が5本設けられており、そ
の内部には、上面が工具取付用テーパ面2とほぼ面一を
なす複合層4が形成されている。
【0016】各溝3は、図2に示すように、開口端の幅
が5mm、深さが5mm程度で、かつ開口端の幅よりも
底端の幅の方が広い蟻溝状をなしており、これにより、
複合層4を溝3内に安定に保持できるようになってい
る。
【0017】この複合層4は、固体潤滑剤と固体潤滑剤
を固着させるための接着剤とから構成されている。固体
潤滑剤としては、例えばMoS、C、BN等が用いら
れ、また接着剤となる有機バインダーとしては、例えば
エポキシ樹脂等が用いられている。そしてこれらは、重
量比で、固体潤滑剤:接着剤=8:2〜9:1の割合で
混合され、これを溝3内に充填することにより、複合層
4として形成するのが望ましい。
【0018】次に、本実施例の作用について説明する。
【0019】主軸1の工具取付用テーパ面2に、図示し
ない工具ホルダのテーパ軸部を嵌入すると、工具が主軸
1に保持される。この状態で、重切削等の加工を行なう
と、工具取付用テーパ面2と工具ホルダのテーパ軸部と
の間の微小な隙間に、複合層4の固体潤滑剤が浸透し、
両者間の潤滑が行なわれる。このため、フレッチングコ
ロージョンが防止される。
【0020】一方、加工時における工具ホルダの面圧
は、工具取付用テーパ面2の溝3以外の非溝面5で受け
られ、したがって複合層4に過大な負荷がかかることが
ない。このため、複合層4に剥離あるいは割れ等が生じ
ることがなく、長期に亘ってフレッチングコロージョン
の発生を安定に抑制することができる。この複合層4を
補給、交換する場合には、複合層4の一部あるいは全部
を溝3から取出して再充填する。
【0021】本発明者等は、図1に示す主軸1にエンド
ミルカッターを挿着し、最大切削量で連続切削を行なっ
てフレッチングコロージョン発生の有無を確認する実験
を行なった。
【0022】その結果、長時間連続切削を行なっても、
フレッチングコロージョンの発生は全く認められなかっ
た。また、複合層4に剥離や割れ等が発生しないことも
確認された。
【0023】このように本実施例によれば、工具取付用
テーパ面2に設けた溝3内に複合層4を形成するように
しているので、複合層4に剥離や割れ等を生じさせるこ
となく、嵌合部でのフレッチングコロージョンの発生を
防止することができる。
【0024】なお、複合層4の工具取付用テーパ面2に
占める割合は、工具の保持力を確保するためには50%
以下とすることが好ましく、またフレッチングコロージ
ョンの防止の観点からは20%以上とすることが好まし
い。
【0025】図3は、本発明の第2実施例を示すもの
で、複合層を主軸側ではなく、工具ホルダ側に設けるよ
うにしたものである。
【0026】すなわち、工具ホルダ6のテーパ軸部7外
面には、軸方向に任意の間隔で環状の溝8が、例えば5
本設けられており、これら各溝8内には、前記第1実施
例における複合層4と同一組成の複合層(図示せず)が
形成されるようになっている。
【0027】なお、その他の点については、前記第1実
施例と同一構成となっており、作用も同一である。
【0028】このように工具ホルダ6側に複合層を形成
するようにしても、前記第1実施例と同一の効果が期待
できるとともに、複合層の補給、交換の際の作業をより
容易なものとすることができる。
【0029】図4は、本発明の第3実施例を示すもの
で、前記第1実施例における5本の溝3に代え、1本の
溝13を設けるようにしたものである。
【0030】すなわち、この溝13は、工具取付用テー
パ面2に軸方向に所定ピッチで設けた螺旋溝で構成され
ており、その内部には、複合層が形成されている。
【0031】なお、その他の点については、前記第1実
施例と同一構成となっており、作用も同一である。
【0032】このように、螺旋状の溝13を用いても、
前記第1実施例と同様の効果を得ることができる。そし
てこの溝13を、例えば図3に示す溝8に代えてテーパ
軸部7に設けるようにしても、同様の効果が期待でき
る。
【0033】図5は、本発明の第4実施例を示すもの
で、前記各実施例の場合と異なり、複合層を主軸側と工
具ホルダ側との両方に設けるようにしたものである。
【0034】すなわち、主軸1の工具取付用テーパ面2
の内面には、前記第1実施例と同様の溝3が例えば3本
設けられており、また工具ホルダ6のテーパ軸部7の外
面には、前記第2実施例と同様の溝8が、前記溝3と重
ならないようにして例えば2本設けられている。そし
て、溝3内部には、複合層4が形成されるとともに、溝
8内部には、複合層4と同一組成の複合層24が形成さ
れるようになっている。
【0035】なお、その他の点については、前記第1実
施例と同一構成となっており、作用も同一である。
【0036】このように、主軸1側と工具ホルダ6側と
の両方に複合層4、24を設けるようにしても、前記第
1実施例と同様の効果が得られるとともに、両複合層
4、24の補給、交換時期を変えるようにすれば、常に
安定した潤滑効果が得られる。
【0037】図6は、本発明の第5実施例を示すもの
で、前記第1実施例における環状の溝3に代え、軸方向
の溝33を設けるようにしたものである。
【0038】すなわち、主軸1の工具取付用テーパ面2
の内面には、軸方向に延在する溝33が周方向に任意間
隔で複数本設けられており、これら各溝33の内部に
は、複合層4がそれぞれ形成されている。
【0039】なお、その他の点については、前記第1実
施例と同一構成となっており、作用も同一である。
【0040】このように、軸方向の溝33を用いても、
前記第1実施例と同様の効果が得られる。そして、この
溝33を、例えば図3に示す溝8に代えてテーパ軸部7
に設けるようにしても、同様の効果が期待できる。
【0041】図7は、本発明の第6実施例を示すもの
で、工具取付用テーパ面とテーパ軸部との嵌合部に潤滑
油を供給できるようにしたものである。
【0042】すなわち、主軸1の工具取付用テーパ面2
の内面には、環状の溝3が軸方向に間隔を置いて例えば
3本設けられており、これら各溝3間は、軸方向の連結
溝41に連結され、また基端側の溝3は、主軸1の任意
位置に設けた油溜まり42に連通孔43を介し連通して
いる。そして、栓44を取外して油溜まり42に充填さ
れた潤滑油45は、連通孔43を介し各溝3、41に供
給されるようになっている。
【0043】これら各溝3、41の内部には、前記第1
実施例における複合層4と同一組成で、かつ50μm以
下の気孔を有する多孔質の複合層(図示せず)が形成さ
れるようになっており、各溝3、41に供給された潤滑
油45は、毛細管現象により前記複合層表面に浸透し、
工具取付用テーパ面2と工具ホルダのテーパ軸部(図示
せず)との間に油膜を形成するようになっている。
【0044】なお、その他の点については、前記第1実
施例と同一構成となっており、作用も同一である。
【0045】本発明者等は、図7に示す主軸1にエンド
ミルカッターを装着し、最大切削量で連続切削を行なっ
てフレッチングコロージョン発生の有無を確認する実験
を行なった。
【0046】その結果、長時間連続切削を行なっても、
フレッチングコロージョンの発生は全く認められず、ま
た複合層に剥離や割れ等が発生しないことが確認され
た。
【0047】このように本実施例によれば、主軸1の工
具取付用テーパ面と工具ホルダのテーパ軸部との嵌合部
が、複合層と潤滑油45とにより潤滑されるので、フレ
ッチングコロージョンの発生をより有効に防止すること
ができる。
【0048】図8および図9は、本発明の第7実施例を
示すもので、前記第6実施例の構成を工具ホルダに適用
するようにしたものである。
【0049】すなわち、工具ホルダ6のテーパ軸部7外
面には、軸方向に任意の間隔で環状の溝8が例えば6本
設けられており、一方テーパ軸部の内部には各溝8に連
通する潤滑油封入路51が設けられている。そして、こ
の潤滑油封入路51内には、栓52を取外すことにより
潤滑油(図示せず)が封入されるようになっている。
【0050】一方、各溝8の内部には、前記第6実施例
における複合層と同一の複合層54、すなわち前記第1
実施例における複合層4と同一組成で、かつ50μm以
下の気孔を有する多孔質の複合層54が形成されてい
る。各溝8に潤滑油封入路51から供給された潤滑油
は、毛細管現象により前記複合層54の表面に浸透し、
図示しない工具取付用テーパ面と工具ホルダ6のテーパ
軸部7との間に油膜を形成するようになっている。
【0051】なお、その他の点については、前記第1実
施例と同一構成となっており、作用も同一である。
【0052】このように本実施例によれば、潤滑油封入
路51を工具ホルダ6内に設けて潤滑油による潤滑を行
なうようにしているので、潤滑油は工具ホルダ6の回転
に伴なう遠心力により複合層54に積極的に浸透し、前
記第6実施例の場合よりもさらに大きな潤滑効果が得ら
れる。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、工具取付
用テーパ面の内面またはテーパ軸部の外面のうちの少な
くともいずれか一方に溝を設け、この溝内部に、固体潤
滑剤と固体潤滑剤を固着させる接着剤とを有する複合層
を形成するようにしているので、複合層に剥離や割れ等
を発生させることなく潤滑剤の被覆層を形成でき、フレ
ッチングコロージョン現象の発生を長期に亘って防止す
ることができるとともに、複合層の修復も容易である。
【0054】本発明はまた、複合層をポーラスとし、溝
に供給される潤滑油を、毛細管現象により複合層表面に
浸透させるようにしているので、潤滑効果を増大させ、
フレッチングコロージョン現象の発生を、より確実に防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る工具保持装置を示す
部分断面図。
【図2】図1の要部拡大断面図。
【図3】本発明の第2実施例を示す工具ホルダの外観
図。
【図4】本発明の第3実施例を示す要部構成図。
【図5】本発明の第4実施例を示す要部構成図。
【図6】本発明の第5実施例を示す要部構成図。
【図7】本発明の第6実施例を示す要部構成図。
【図8】本発明の第7実施例を示す要部構成図。
【図9】図8のIX−IX線断面図。
【符号の説明】
1 主軸 2 工具取付用テーパ面 3,8,13,33 溝 4,24,54 複合層 5 非溝面 6 工具ホルダ 7 テーパ軸部 42 油溜まり 45 潤滑油 51 潤滑油封入路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工作機械の主軸に形成された工具取付用テ
    ーパ面に、工具ホルダに形成されたテーパ軸部を嵌合さ
    せて工具を主軸に保持する工具保持装置において、前記
    工具取付用テーパ面の内面または前記テーパ軸部の外面
    のうちの少なくともいずれか一方に溝を設け、この溝の
    内部に、固体潤滑剤と固体潤滑剤を固着させる接着剤と
    を有する複合層を形成したことを特徴とする工具保持装
    置。
  2. 【請求項2】複合層をポーラスとし、溝に供給される潤
    滑油を、毛細管現象により複合層表面に浸透させること
    を特徴とする請求項1記載の工具保持装置。
  3. 【請求項3】溝には潤滑油供給路が連通され、前記潤滑
    油供給路を介して前記溝内に潤滑油が供給可能とされて
    いる請求項1記載の工具保持装置。
JP29864794A 1994-12-01 1994-12-01 工具保持装置 Pending JPH08155774A (ja)

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