ツーリングにおけるツールホルダとは? 形状の違いや特徴を解説

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ツーリングにおけるツールホルダとは? 形状の違いや特徴を解説

マシニングセンタなどの工作機械を用いて金属加工を行う際に、ドリルやエンドミル、バイトなどの切削工具をそのまま取り付けることはできません。切削工具を装着するためには「ツーリング」という工具が必要です。 ツーリングは、切削工具を保持する部分と工作機械の主軸に固定するシャンク部の2つで構成されています。 この記事では、切削工具を保持するツールホルダの形状の違いや特徴についてご紹介します。

ツールホルダとは

ツールホルダは、切削工具をマシニングセンタなどに取り付ける際に、切削工具を保持するためのパーツです。
ツールホルダにはコレットチャックやミーリングチャック、油圧式チャックや焼きばめ式などさまざまな方式があります。

ツールホルダの形状の違い

ツールホルダは、保持する箇所の形状の違いで「ホルダ」と「アーバ」の2つの種類に大きく分けられます。
ホルダは切削工具を保持する箇所が凹形状となっているもので、主にチャックを用いて、ドリルやエンドミルなどの切削工具を保持して加工する際に使用されます。

一方でアーバは、切削工具を保持する箇所が凸形状となっているものを指し、フェイスミルやサイドカッターなどフライス盤による加工の際に使われるホルダです。

ツーリングと切削工具の結合方法

ツーリングと切削工具の結合方法にはいくつかの種類があります。ここでは、ツールホルダの種類ごとに、どのような特徴を持っているのかご紹介します。

・コレットチャック

ドリルやエンドミルなど、ストレートシャンクの切削工具を固定するためのホルダで、コレットとチャックユニットで構成されています。
コレットには、すり割りと呼ばれる縦方向の切り込みが入っているのが特徴です。チャックユニットを締めることでコレットに外から圧力がかかり、切り込みが閉じることで切削工具のシャンク部分を締め付けて保持します。
取り付け精度が高いため振れが少なく高速回転の軽切削に適していて、保持力が弱いものの工具の交換が容易などのメリットもあり、広く用いられているホルダです。

・ミーリングチャック

ニードルベアリングによる締め付けの力で切削工具のシャンク部分を固定するもので、ロールチャックと呼ばれることもあります。
エンドミルのシャンク径に合うストレートコレットを介して取り付けるホルダで、ストレートコレットを変更すればさまざまな工具に対応できるため、生産現場でも多く使われています。 工具を掴む力や汎用性に優れますが、曲げ剛性に弱い特性があるため注意が必要です。

・油圧チャック

ハイドロチャックとも呼ばれ、ホルダに油圧機構を内蔵しているチャックで、主にストレートシャンクの切削工具を保持する際に用いられます。
油圧の力で工具を保持し力をかけなくても着脱が行える点や、取り付け精度の高さによって振れが抑えられ剛性にも優れているのが特徴です。高い精度が求められるリーマ加工などに適しています。

・サイドロックホルダ

ストレートシャンクの切削工具の平取り加工された部分に、ホルダ側面からねじを締め付けて固定するチャックです。平取り部をねじで留めることで高い保持力が得られることから、大径の切削工具に適しています。
ただし、切削工具をねじによって押す構造のため、ホルダと切削工具の接する面積が小さく、剛性は低めでビビリが発生することがあります。
構造が単純でコストパフォーマンスが高く工具の抜け落ちも防げますが、主に刃先交換式のドリルなどにしか対応していない点に注意が必要です。

・焼きばめホルダ

焼きばめチャックとも呼ばれ、加熱と冷却によって筒の内径を変化させてストレートシャンク形状の切削工具を保持するホルダです。
ホルダを加熱して熱膨張させてから切削工具を挿入し、その後、冷却による金属の収縮を利用して工具の保持を行う仕組みです。ホルダの加熱にはバーナーや電熱ヒーター、高周波誘導加熱装置など、工具挿入後の冷却には自然冷却やエア冷却などが使われます。
シンプルな構造ながら保持力や取り付け精度、剛性に優れ、精度の高さが要求される加工に用いられますが、加熱や冷却に時間がかかるというデメリットがあります。

・フライスアーバ

フライスアーバとは、マシニングセンタやフライス盤に用いられる正面フライスやサイドカッターなどを取り付けるツーリングです。
ツーリングのシャンクは、ストレートシャンク、NTシャンク、BTシャンク、複合加工機に向いたHSK規格などがあり、使用する加工機械の規格に合ったものを選ぶ必要があります。

・フェイスミルアーバ

平面加工を行う際に使用される正面フライス(フェイスミル)を取り付けるためのアーバです。 耐摩耗性が高いため、長期間にわたって安定した精度で作業を行うことできます。

ツールホルダの選定は加工精度に影響するため重要

ツールホルダにはさまざまな種類があり、それによって適した工具と加工における特徴があり、選定次第では加工精度に影響が出る場合もある重要なパーツです。
目的の加工の種類や取り付ける切削工具、工作機械の種類や適応するツーリングの規格を確認し、適合するツールホルダを備えたツーリングを選定しましょう。

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