発明の名称 工具保持装置 発行国 日本国特許庁（ＪＰ） 公報種別 公開特許公報（Ａ） 公開番号 特開平８−１５５７７４ 公開日 平成８年（１９９６）６月１８日 出願番号 特願平６−２９８６４７ 出願日 平成６年（１９９４）１２月１日 代理人 【弁理士】 【氏名又は名称】佐藤 一雄 （外３名） 発明者 深 瀬 泰 志 / 宮 内 幹 由 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。 特許請求の範囲 【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。 【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。 【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。 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６２−４０１３３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ＭｏＳ２、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。