JP2010115763A - 切削工具、および切屑の吸引回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】詰まった切屑を効率的に排出することが可能な切削工具を提供するとともに、切削工具内での切屑の詰まり度合いを監視して正常な切削ができなくなる事態を防止することが可能な切屑の回収システムを提供する。
【解決手段】切削工具Ｃの工具本体６は、切削により生じた切屑を吸引するための空洞部７が内部に形成されているとともに、切屑を排出するための排出穴１０，１０が側面に穿設されている。そして、当該工具本体６の空洞部７には、片側の外周を薄肉状に形成した円筒状の段付スリーブ９が、排出穴１０，１０を開閉するようにスライド可能に設置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の回転主軸に装着された状態でワークを切削する切削工具、およびその切削工具に用いられる切屑の吸引回収システムに関するものである。

工作機械の回転主軸に装着してワークを加工する切削工具として、特許文献１の如く、切削刃と隣接した内部に空洞部が設けられており、当該空洞部を利用して吸引装置によって切削により生じた切屑を回収するものが知られている。

図４は、空洞部を設けた切削工具を利用して切屑を吸引回収する回収システムを示したものである。内部に空洞部５２を設けた切削工具１は、回転する主軸５５に後端側を把持させた状態で、工作機械に設置されており、空洞部５２が、吸引経路５３を介して吸引装置５４と接続された状態になっている。かかる回収システムにおいては、加工点（切削刃の先端）で発生した切屑が、吸引装置５４で発生させた負圧によって、切削工具５１の空洞部５２、吸引経路５３を経て吸引装置５４に回収されるようになっている。それゆえ、切削点で発生した切屑が周囲に飛散する事態を防止することができる。

特開平１１−２５４２８３号公報

しかしながら、上記従来の切屑の回収システムでは、切削工具の内部や吸引経路に切屑が詰まると、加工点で発生した切屑の逃げ場がなくなってしまうため、正常な切削ができなくなり、切削工具が損傷してしまうことがあった。

本発明の目的は、上記従来の切削工具および切屑の回収システムの問題点を解消し、詰まった切屑を効率的に外部へ排出することが可能な切削工具を提供することにある。また、切削工具内での切屑の詰まり度合いを監視して正常な切削ができなくなる事態を防止することが可能な切屑の回収システムを提供することにある。

かかる本発明の内、請求項１に記載された発明は、工作機械の回転主軸に装着された状態で先端の切削刃によってワークを切削する切削工具であって、切削により生じた切屑を吸引するために切削刃の近傍に開口部が形成され、その開口部に連通する空洞部が内部に形成されているとともに、切屑を排出するための排出穴が側面に穿設された工具本体と、両端の面積を異ならせた筒状に形成されており、前記工具本体の内部に、前記排出穴を開閉するようにスライド可能に設置されたスリーブ体とからなることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記スリーブ体が、片側の外周を薄肉状に形成した段付スリーブであることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１、または請求項２に記載の切削工具と、その切削工具の空洞部からエアを吸引するための吸引装置とからなる切屑の吸引回収システムであって、前記吸引装置による吸引経路にエア圧力計が設けられており、そのエア圧力計によって測定されるエア圧に基づいて、前記吸引経路内における切屑の詰まりの有無を判断することを特徴とするものである。

請求項１に記載された切削工具は、空洞部内にエアを逆流させる（吸引装置側から工具側へ排出する）ことにより、スリーブ体を移動させて排出穴を開放することによって、空洞部内で詰まった切屑を容易に外部へ排出することができる。したがって、請求項１に記載された切削工具によれば、所定のタイミングで空洞部内にエアを逆流させることによって正常な切削加工状態を維持することが可能となり、損傷を防止することができる。

請求項２に記載された切削工具は、空洞部内にエアを逆流させた場合にスリーブ体がスムーズに、かつ、確実に移動して排出穴を開放するので、切削加工効率を高く保持したまま、損傷を確実に防止することができる。

請求項３に記載された切屑吸引回収システムによれば、切屑の詰まりを速やかに検知することが可能となり、正常な切削加工ができなくなる事態を防止して、切削工具の損傷を未然に防止することができる。

以下、本発明に係る切削工具および切屑の回収システムについて、図面に基づいて詳細に説明する。

［切削工具および切屑の回収システムの構成］
図１は、本発明に係る切削工具および当該切削工具を用いた切屑の回収システムの概要を示したものであり、回収システムSは、工作機械（図示せず）の主軸１３に設置された切削工具Ｃ、ロータリーポンプ等からなる吸引装置１５、鋼管、ゴムチューブ等からなる吸引路１４、圧力計１６等によって構成されている。

切削工具Ｃは、工具本体６と、その工具本体６に内蔵された段付スリーブ９とによって構成されている。工具本体６は、金属によって長尺な円柱状に形成されており、先端に切削刃８が設けられており、その切削刃８のスクイ面と隣接する部分に、開口部１７が形成されている。また、工具本体６の内部には、円柱状の空洞部７が設けられており、開口部１７と繋がった状態になっている。さらに、空洞部７の先端側（開口部１７に近い側）は、奥側（基端側、図１における上側）よりも内径が小さくなっており、その小径部分７ｂと、奥側の大径部分７ａとの境に段差１８が形成された状態になっている。また、空洞部７の大径部分７ａの段差１８に近い部分には、円形の２つの排出穴１０，１０が、工具本体６の軸心に対して対称となるように穿設されており、片方の排出穴１０よりもわずかに奥側には、止めピン１２が、内向きに突出するように設けられている。一方、段差１８と隣接した奥側には、円形のエア抜き穴１１が穿設されている。なお、エア抜き穴１１の直径は、排出穴１０の直径に比べて十分に小さくなっている。

一方、図２は、段付スリーブ９を示したものであり、段付スリーブ９は、金属によって円筒状に形成されており、片側（切削刃８に近い側）を薄肉状にすることによって、中間に段差１９が形成された状態になっている。なお、段付スリーブ９の肉厚部分の幅（上下幅）は、止めピン１２の下端から排出穴１０の下端までの長さより大きく、かつ、排出穴１０の下端から段差１８までの長さよりも小さくなるように設計されている。また、段付スリーブ９は、上記の如く、片側が薄肉状にされているため、上端の面積（ドーナツ状部分Ａの面積）の方が下端の面積（ドーナツ状部分Ｂの面積）よりも大きくなっている。

かかる切削工具Ｃは、図１の如く、回転する主軸１３に後端側を把持させた状態で、工作機械（図示せず）に設置されている。そして、工具本体６の空洞部７が、吸引路１４を介して、吸引装置１５と接続された状態になっている。また、吸引路１４の先端際には、圧力計１６が接続されている。

［回収システムＳを利用したワークの切削加工］
回収システムＳを利用して切削工具Ｃによりワークの切削を行う場合には、切削工具Ｃを主軸１３の軸心の周りに回転させて、切削刃８によってワークを切削するとともに、吸引装置１５を作動させる。そのように吸引装置１５を作動させると、工具本体６の空洞部７および吸引路１４が負圧となり、その負圧によって、ワークの切削に伴って発生した切屑が、工具本体６の空洞部７、吸引路１４を通って、図示しないダストボックス内に回収される。また、ワークの切削を行う場合には、圧力計１６によって検出される圧力（エア圧）の値が監視される。

上記の如くワークを切削している最中に、切屑が詰まった場合には、空洞部７および吸引路１４の圧力（負圧）が低下する。そのような空洞部７および吸引路１４の圧力の低下に伴って圧力計１６の数値（エア圧）が低下すると、図示しない制御装置によって“吸引に異常が発生した”と判断し、吸引装置１５を停止させる。しかる後、吸引装置１５を逆回転させて、工具本体６の空洞部７および吸引路１４内にエアを逆流させる。

工具本体６の空洞部７内にエアを逆流させると、当該空洞部７内の圧力が増加する。そのように空洞部７内の圧力が増加すると、段付スリーブ９の上端の面積の方が段付スリーブ９の下端の面積よりも大きいことに起因して、段付スリーブ９に先端側（図１における下側）への推力が発生する（パスカルの原理）。そのため、段付スリーブ９は、図３（ｂ）の如く、空洞部７内で、工具本体６の先端側へ移動する（スライドする）。そして、外周の段差１９が工具本体６の内壁に形成された段差１８と当接することによって停止する。なお、工具本体６の段差１８の上側には、エア抜き穴１１が穿設されているので、段付スリーブ９の下外側の閉塞空間（すなわち、段付スリーブ９の下側の外周、段差１８の下面、空洞部７の内周壁、段差１９の上面によって閉塞された空間）内のエアが圧縮されることによって段付スリーブ９がスライドしにくくなる、という事態が生じない。

そのように段付スリーブ９が工具本体６の先端の方向へ移動すると、切削工具６の側面にある排出穴１０，１０が開放状態となる。そのため、空洞部７あるいは吸引路１４内に詰まった切屑が、エアとともに外部へ排出されて、切屑の詰まりが解消される。

切屑の詰まりが解消された後には、吸引装置１５によって、空洞部７および吸引路１４を再び吸引する。かかる吸引の再開によって空洞部７の圧力が低下すると、段付スリーブ９の上端の面積の方が下端の面積よりも大きいことに起因して、段付スリーブ９に奥側（図１における上側）への推力が発生する。そのため、段付スリーブ９は、図３（ａ）の如く、空洞部７内で、工具本体６の奥側へ移動する（スライドする）。そして、上端が止めピン１２と当接することによって停止する。

そのように段付スリーブ９が工具本体６の奥側へスライドすると、切削工具６の側面に設けられた排出穴１０，１０が閉じた状態となる。そのため、開口部１７のみからエアが空洞部７内に流入するようになって、切屑が正常に吸引されるようになる。

［実施例の切削工具の効果］
切削工具Ｃは、上記の如く、内部に空洞部７が形成され側面に排出穴１０，１０が穿設された工具本体６と、排出穴１０，１０を開閉するようにスライド可能に工具本体６の内部に設置された段付スリーブ９とからなるものであるため、空洞部７内にエアを逆流させることにより段付スリーブ９をスライドさせ、排出穴１０，１０を開放することによって、空洞部７内で詰まった切屑を容易に外部へ排出することができる。したがって、切削工具Ｃによれば、正常な切削加工状態を維持することが可能となり、損傷を防止することができる。

また、切削工具Ｃは、段付スリーブ９が片側の外周を薄肉状に形成したものであるので、空洞部７内にエアを逆流させた場合に段付スリーブ９がスムーズに、かつ、確実にスライドして排出穴１０，１０を開放するので、切削加工効率を高く保持したまま、損傷を確実に防止することができる。

一方、切屑吸引回収システムＳは、吸引装置１５による吸引路１４に圧力計１６が設けられており、その圧力計１６によって測定されるエア圧が下がった場合に、吸引経路（すなわち、空洞部７および吸引路１４）内で切屑が詰まったと判断するので、切屑の詰まりを速やかに検知することが可能であり、正常な切削ができなくなる事態を防止して、切削工具Ｃの損傷を未然に防止することができる。

なお、本発明に係る切削工具および切屑の回収システムの構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて適宜変更することができる。たとえば、本発明に係る切屑の回収システムは、上記実施形態の如く、エアを逆流させることによって詰まった切屑を排出させるものに限定されず、液体を逆流させることによって詰まった切屑を排出させるもの等でも良い。

また、本発明に係る切削工具は、上記実施形態の如く、片側の外周を薄肉状に形成したスリーブ体を内部に設置したものに限定されず、工具本体（６）に段差のない空洞部（７）を設け、内周にテーパ（傾斜部）を設けることによって両端の面積（ドーナッツ状部分の面積）を異ならせたスリーブ体を内部に設置したもの等でも良い。加えて、本発明に係る切削工具は、上記実施形態の如く、円柱状の空洞部内を円筒状のスリーブ体がスライドするものに限定されず、楕円状あるいは角柱状の空洞部内を当該空洞部の形状に合致した筒状のスリーブ体がスライドするものに変更することも可能である。

実施例の切削工具および切屑の回収システムを示す説明図である。 スリーブ体を示す説明図（斜視図）である。 スリーブ体が切削工具の内部を移動する様子を示す説明図である。 従来の切削工具および切屑の回収システムを示す説明図である。

符号の説明

Ｃ・・切削工具
６・・工具本体
７・・空洞部
８・・切削刃
９・・段付スリーブ（スリーブ体）
１０・・排出穴
１３・・主軸
１４・・吸引路
１５・・吸引装置
１６・・圧力計
１９・・段差

Claims (3)

1. 工作機械の回転主軸に装着された状態で先端の切削刃によってワークを切削する切削工具であって、
   切削により生じた切屑を吸引するために切削刃の近傍に開口部が形成され、その開口部に連通する空洞部が内部に形成され、切屑を排出するための排出穴が側面に穿設された工具本体と、
   両端の面積を異ならせた筒状に形成されており、前記工具本体の内部に、前記排出穴を開閉するように移動可能に設置されたスリーブ体とからなることを特徴とする切削工具。
2. 前記スリーブ体が、片側の外周を薄肉状に形成した段付スリーブであることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
3. 請求項１、または請求項２に記載の切削工具と、その切削工具の空洞部からエアを吸引するための吸引装置とからなる切屑の吸引回収システムであって、
   前記吸引装置による吸引経路にエア圧力計が設けられており、そのエア圧力計によって測定されるエア圧に基づいて、前記吸引経路内における切屑の詰まりの有無を判断することを特徴とする切屑の吸引回収システム。

Images