JP2005131716A

JP2005131716A - 切削加工装置

Info

Publication number: JP2005131716A
Application number: JP2003367674A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Suzuki; 一史鈴木
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】特に小径回転工具を用いて高速回転で切削を行った際に発生する粉塵状の切粉が加工テーブル外へ飛散することを小さいスペースで効果的に防止できるようにする。
【解決手段】回転工具３４を用いてワーク３１の切削を行う切削加工装置において、ワークの切削により発生した切粉をワーク及び回転工具を含む空間に封鎖するための封鎖カバー１６ａ，１７と、封鎖カバーにより封鎖された空間内において、切粉をワーク及び回転工具から分離するための分離ノズル１８ｂと、分離された切粉を封鎖カバーにより封鎖された空間内から回収するための吸引ノズル１８とを具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークを切削加工する際に生じる粉塵状の切粉を除去回収する機能を有する切削加工装置に関するものである。

従来の回転工具を用いて切削加工を行う工作機械では、切粉の除去は次のような２つの方法で行なわれていた。１つは、切削液で流す方法であり、もう１つは、エアーブローで吹き飛ばす方法である。

このような切粉除去方法を用いる場合、工作機械のＸＹＺ軸などのスライドやボールねじなどの精密な駆動部を、切削液や切粉から保護する必要があり、本体にスプラッシュガードやテレスコカバーなどを装備する必要があった。

また近年、特に小径工具と高速回転主軸の開発が進み、φ０．５ｍｍ以下のエンドミルやボールエンドミルなどの回転工具を用いて、２０，０００ｒｐｍ以上での高速切削が可能になってきている。しかしながらφ０．５ｍｍ以下の小径工具による切削加工では、工具の剛性が小さいため、１回転当たりの除去体積を減らして軽負荷切削とする必要がある。具体的な切削条件は、１回転当たりの送り量１０μｍ以下、切込量５μｍ以下である。そのため、切粉は、従来の工具による切削で発生する数ｍｍのチップ状ではなく、数１０μｍの粉塵状となる。
特開平１０−３４４８４号公報特開２００２−３６０６２号公報特許第３０８８８５３号公報

粉塵状の切粉を切削液で除去する場合、液中に混入した金属微粒子が沈殿堆積するため、ろ過装置を装備する必要があり、定期的なフィルター交換や清掃作業が必要である。

粉塵状の切粉を圧縮空気で吹き飛ばして除去する場合、機内や周辺へ粉塵が飛散することとなり、加工機全体をカバーして集塵機を取り付ける必要がある。また粉塵状の切粉が加工機の摺動面に入ると摩耗を生じて精度低下要因となるため、摺動面を保護するカバーを取付けるなど対策が必要である。

特開平１０−３４４８４号公報には、ワークの周囲を囲い、上部を主軸端面から伸縮可能なジャバラ式カバーで覆った工作機械が開示されている。

また特開２００２−３６０６２号公報に記載の刃先周りの切粉飛散防止カバーでは、工作機械の主軸用ＡＴＣホルダー部に切粉飛散防止カバーを取り付けているが、切粉を回収する手段が無く、また切粉がカバー内部に溜まり、動作に支障をきたすため、一方向に開口部を設けている。

特許第３０８８８５３号公報に記載のプリント基板加工機における集塵装置では、ドリル刃先の冷却を目的として冷却液を効率良く供給するための構造が開示されている。

しかしながら、上記のいずれの従来技術においても、小さいスペースで切粉の飛散防止効果を充分に得ることは実現されていなかった。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に小径回転工具を用いて高速回転で切削を行った際に発生する粉塵状の切粉が加工テーブル外へ飛散することを小さいスペースで効果的に防止できるようにすることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる切削加工装置は、回転工具を用いてワークの切削を行う切削加工装置において、ワークの切削により発生した切粉をワーク及び回転工具を含む空間に封鎖するための封鎖手段と、該封鎖手段により封鎖された空間内において、前記切粉をワーク及び回転工具から分離するための分離手段と、分離された切粉を前記封鎖手段により封鎖された空間内から回収するための吸引手段と、を具備することを特徴とする。

また、この発明に係わる切削加工装置において、前記封鎖手段は、ワークを載置するワークテーブルの四方を囲むテーブルカバーと、該テーブルカバーの上面側の開放部を覆う上面カバーと、該上面カバーに接続された吸引ノズルと、前記テーブルカバーと前記上面カバーとの隙間を塞ぐ第１の弾性部材と、前記吸引ノズルと回転工具が取り付けられる主軸との隙間を塞ぐ第２の弾性部材とを備えることを特徴とする。

また、この発明に係わる切削加工装置において、前記第１及び第２の弾性部材は、ブラシであることを特徴とする。

また、この発明に係わる切削加工装置において、前記分離手段は、前記封鎖手段により封鎖された空間内に設けられ、気体をワークと回転工具の切削点に吹き付け、ワークと回転工具から切粉を分離するブローノズルを備えることを特徴とする。

また、この発明に係わる切削加工装置において、前記吸引手段は、切粉の吸引時に、前記ブローノズルから吹き付けられる気体流量よりも多くの流量の気体を吸引することにより、前記封鎖手段により封鎖された空間内を負圧状態とすることを特徴とする。

また、この発明に係わる切削加工装置において、前記吸引手段は、ワーク及び回転工具の状況を目視で確認可能とする窓を備えることを特徴とする。

以上のように構成される本発明によれば、特に小径回転工具を用いて高速回転で切削を行った際に発生する粉塵状の切粉が加工テーブル外へ飛散することを小さいスペースで効果的に防止することが可能となる。

以下、本発明の好適な一実施形態について説明する。

本実施形態は、φ０．５ｍｍ以下の小径工具を用いて、２０，０００ｒｐｍ以上の高速回転で切削加工を行う工作機械に取りつけられ、ワークを所望の形状に切削加工する際に生じる粉塵状の切粉を除去回収する機能を有する切削加工装置に関するものである。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る切削加工装置の正面図である。図２は本発明の一実施形態に係る切削加工装置の右側面図である。図３は切粉除去回収方法を説明するための部分拡大図である。図４は切粉除去回収方法を説明するための上面図である。図５は切粉除去ノズルを説明するための斜視図である。

図１乃至図３において、切削加工装置は、ベース１０と、ワーク３１を取付けるワークテーブル３０と、ベース１０上に配置されワークテーブル３０をＸＹ方向に移動させるためのＹ軸スライダ２０及びＸ軸スライダ１５と、コラム１１に配置され主軸１２をＺ軸方向に移動させるＺ軸スライダ１３と、Ｚ軸スライダ１３に配置され工具３４を回転させるための主軸１２とを備えて構成されている。なお、１ａはＸ軸スライダ１５を駆動するためのサーボモータ、１ｂはＹ軸スライダ２０を駆動するためのサーボモータ、１ｃはＺ軸スライダ１３を駆動するためのサーボモータである。

そして、本実施形態の特徴的な部分である切粉の飛散を防止するための封止手段１００は、ワークテーブル３０の四方を囲うテーブルカバー１６ａ，１６ｂと、工作機械のコラム１１に吸引ノズル固定ステー２１を介して取付けられた吸引ノズル１８と、吸引ノズル１８に着脱自在に取付けられた上面カバー１７と、テーブルカバー１６ａ，１６ｂと上面カバー１７の隙間を塞ぐ隙間ブラシ３２とを備えて構成されている。

切粉は、主軸１２と一体となって回転している工具３４とワーク３１の相対位置を、Ｘ軸スライダ１５、Ｙ軸スライダ２０、Ｚ軸スライダ１３を数値制御装置により動作させることによって制御し、任意の切削条件で切削加工を行なうことにより発生する。

φ０．５ｍｍのエンドミルによるプレハードン鋼の切削条件は、主軸回転数３５，０００ｒｐｍ、切削送り速度３５０ｍｍ／ｍｉｎ、１回転当たりの送り０．００５ｍｍ／ｒｅｖ、軸方向切込０．０１ｍｍである。

この場合、切粉は切削除去量が少ないため粉塵状となる。そして切粉を加工箇所に放置すると、工具３４の刃先部に切粉が溶着して切削性を低下させる要因となる。そのためブローノズル１８ｂから気体を工具３４とワーク３１に噴射し、切粉を吹き飛ばし除去する必要がある。ワーク３１及び工具３４を含む空間は、テーブルカバー１６ａ，１６ｂと、隙間ブラシ３２と、上面カバー１７と、吸引ノズル１８と、リングブラシ３３とにより封鎖されているので、吹き飛ばされた切粉がこれらの外部に飛散することはない。また、吸引ノズル１８に吸引ホース１９を介して接続された集塵機などの吸引手段により、封鎖された空間内の気体が吸引口１８ｃから外部に吸引されることと、吸引される気体流量がブローノズルから吹き付ける気体流量より多く設定されていることとにより、封鎖されたワーク及び工具を含む空間内の圧力が外部圧力に対して低くなっている。そのため、切粉は、より封鎖範囲外に飛散しにくくなり、吸引された気体と共に外部に排出される。

図４に示すように、ワーク３１及び工具３４を含む空間は、Ｘ軸スライダ１５、Ｙ軸スライダ２０がその可動範囲内で移動しても、上面カバー１７の範囲内にあり封鎖されている。

また、図５に示すように吸引ノズル１８には工具確認窓１８ａが設けられており、加工中の工具３４の状態を確認することができる。

以上説明したように、本実施形態の切削加工装置によれば、特にφ０．５ｍｍ以下の小径の回転工具を用いて２０，０００ｒｐｍ以上の高速回転で、ワークを切削する際に生じる粉塵状の切粉を、ワーク及び工具から分離すること、加工機内への飛散を防止すること、除去回収することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る切粉除去回収装置の工作機械への取付例を示す正面図である。本発明の一実施形態に係る切粉除去回収装置の工作機械への取付例を示す右側面図である。本発明の一実施形態に係る切粉除去回収装置の詳細を示す部分拡大図である。本発明の一実施形態に係る切粉除去回収装置の上面図である。本発明の一実施形態に係る吸引ノズルの斜視図である。

符号の説明

１０ベース
１ａ，１ｂ，１ｃサーボモーター
１１コラム
１２主軸
１３Ｚ軸スライダ
１５Ｘ軸スライダ
１６ａ，１６ｂテーブルカバー
１７上面カバー
１８吸引ノズル
１８ａ工具確認窓
１８ｂブローノズル
１８ｃ吸込口
１９吸引ホース
２０Ｙ軸
２１吸引ノズル固定ステー
３０ワークテーブル
３１ワーク
３２隙間ブラシ
３３リングブラシ
３４工具

Claims

回転工具を用いてワークの切削を行う切削加工装置において、
ワークの切削により発生した切粉をワーク及び回転工具を含む空間に封鎖するための封鎖手段と、
該封鎖手段により封鎖された空間内において、前記切粉をワーク及び回転工具から分離するための分離手段と、
分離された切粉を前記封鎖手段により封鎖された空間内から回収するための吸引手段と、
を具備することを特徴とする切削加工装置。
前記封鎖手段は、ワークを載置するワークテーブルの四方を囲むテーブルカバーと、該テーブルカバーの上面側の開放部を覆う上面カバーと、該上面カバーに接続された吸引ノズルと、前記テーブルカバーと前記上面カバーとの隙間を塞ぐ第１の弾性部材と、前記吸引ノズルと回転工具が取り付けられる主軸との隙間を塞ぐ第２の弾性部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載の切削加工装置。
前記第１及び第２の弾性部材は、ブラシであることを特徴とする請求項２に記載の切削加工装置。
前記分離手段は、前記封鎖手段により封鎖された空間内に設けられ、気体をワークと回転工具の切削点に吹き付け、ワークと回転工具から切粉を分離するブローノズルを備えることを特徴とする請求項１に記載の切削加工装置。
前記吸引手段は、切粉の吸引時に、前記ブローノズルから吹き付けられる気体流量よりも多くの流量の気体を吸引することにより、前記封鎖手段により封鎖された空間内を負圧状態とすることを特徴とする請求項４に記載の切削加工装置。
前記吸引手段は、ワーク及び回転工具の状況を目視で確認可能とする窓を備えることを特徴とする請求項１に記載の切削加工装置。