JP2012061534A

JP2012061534A - 切屑案内具付き工具および旋盤

Info

Publication number: JP2012061534A
Application number: JP2010206315A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Matsukura; 康浩松倉; Hidetoshi Takeuchi; 秀年竹内
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2012-03-29
Also published as: KR20130057479A; CN103097078A; EP2617520A1; US20130174699A1; WO2012035912A1

Abstract

【課題】ワークの切屑を延ばした状態で工具のワーク接触点から離れた位置へ効率良く案内することができ、強制排出用流体の消費量を抑えられる切屑案内具付き工具を提供する。
【解決手段】切屑案内具付き工具１は、ワークＷと接触する刃部２ｂを有する切削工具２と、入口５が刃部２ｂの近傍に位置し出口７が刃部２ｂから離れて位置する孔状の切屑誘導路５を有する切屑案内具３と、切屑誘導路５の途中部から出口７側に向かって流体を供給する強制排出用流体供給手段２０とを備える。強制排出用流体供給手段２０は、切屑誘導路５の内壁面に、この切屑誘導路５の出口７側に傾いて開口する流体供給口１５を有する。この流体供給口１５は、切屑誘導路５の内壁面の周方向全域に開口する形状、または周方向に分散する複数箇所で開口する形状とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、切削加工に用いられる切屑案内具付き工具、特に切込み量の少ない切削加工や、延性の高い材料の切削加工に適した切屑案内具付き工具、および旋盤に関する。

旋盤の切削加工により生じる切屑は、螺旋状にカールしているため、工具やワークに絡み付きやすく、そのことが旋盤の自動化を阻害する大きな要因となっている。延性の低い材料からなるワークの切屑については、従来、チップブレーカを用いて切屑を分断処理することで、上記工具やワークへの絡付き防止に対して一定の成果が得られていた。しかし、チップブレーカは、切屑のカールをより一層強めることで、切屑を破壊、分断させるものであるため、例えば切込み量が少ない場合、切屑の可撓性が高く簡単にカールしてしまうことから、チップブレーカで分断するのが難しい。また、延性の高い材料からなるワークの切屑も、同様の理由から分断するのが難しい。そのため、切込み量の少ない切削加工や、延性の高い材料の切削加工に適した工具が求められている。

そこで本出願人は、工具のワーク接触部近傍に入口が位置し、工具やワークから離れて出口が位置する切屑の誘導路が形成された切屑案内具を備え、前記誘導路に入口から取り込んだ切屑を強制排出用流体により出口側へ強制的に排出させる切屑案内具付き工具を提案した（特許文献１）。この切屑案内具付き工具を用いると、切屑が延ばされ、誘導路を通って工具やワークから離れた位置へ排出されるため、切屑が工具やワークに絡み付くことなく良好に切削加工できる。

特開２０１０−１２０１５６号公報

特許文献１の切屑案内具付き工具は、誘導路の内壁面における周方向の１箇所から強制排出用流体を誘導路内に送り込むようになっていたので、誘導路内での強制排出用流体の流れが安定せず、乱流が生じた。そのため、切屑を誘導路の出口側へ搬送する効率が低下し、多量に発生する切屑を確実に排出させるためには強制排出用流体の消費量が非常に大きくなっていた。また、強制排出用流体の流れが乱流であると、切屑を真っ直ぐに延ばす効果が低く、カールの残った切屑が誘導路の内壁に引っ掛かり易い。

この発明の目的は、ワークの切屑を延ばした状態で工具のワーク接触点から離れた位置へ効率良く案内することができ、強制排出用流体の消費量を抑えられる切屑案内具付き工具を提供することである。
この発明の他の目的は、切屑の案内の効率をより一層高めることである。
この発明のさらに他の目的は、切屑が工具やワークに絡み付くのを防止できる旋盤を提供することである。

この発明の切屑案内具付き工具は、ワークと接触する刃部を有する切削工具と、入口が前記刃部の近傍に位置し出口が前記刃部から離れて位置する孔状の切屑誘導路を有する切屑案内具と、前記切屑誘導路の途中部から出口側に向かって流体を供給する強制排出用流体供給手段とを備え、前記強制排出用流体供給手段は、前記切屑誘導路の内壁面に、この切屑誘導路の出口側に傾いて開口する流体供給口を有し、この流体供給口を、切屑誘導路の内壁面の周方向全域に開口する形状、または周方向に分散する複数箇所で開口する形状とした。

この構成によると、強制排出用流体供給手段により、切屑誘導路の途中部に開口する流体供給口から、切屑誘導路内に流体が供給される。流体供給口は切屑誘導路の出口側に傾いているため、供給された流体は切屑誘導路の出口側に流れる。この流体の流れにより、切屑誘導路の入口側に負圧が生じ、切削工具の刃部で発生した切屑が、刃部の近傍に位置する入口から切屑誘導路内に吸い込まれる。吸い込まれた切屑は、延ばされながら流体と共に出口側へ案内されて、出口から排出される。

流体供給口は、切屑誘導路の内壁面の周方向全域に開口する形状、または周方向に分散する複数箇所で開口する形状であるため、流体は切屑誘導路の内壁面に沿って流れ、その流速は周方向の各部で同程度となる。つまり、流体の流れは、切屑誘導路の内壁面に沿った整流となる。それにより、切屑誘導路の入口での大きな吸い込み力と、切屑誘導路内での大きな搬送力が得られる。その結果、少ない流体供給量でも、切屑を確実に安定して出口側へ案内することができる。切屑が切屑誘導路の内壁面に当たることが少なく、切屑の引っ掛かりも起き難くい。また、流体の流れが切屑誘導路の内壁面に沿った整流であると、切屑を延ばす作用が大きい。

この発明において、前記強制排出用流体供給手段は、前記切屑誘導路の周囲に、流体を一時的に滞留させる流体溜まりを前記流体供給口と連通して設け、前記流体溜まりに流体を供給するのが良い。
流体溜まりを設けると、流体供給口から切屑誘導路内に供給される流体の圧力および流量が安定する。それにより、切屑誘導路内での流体の流れも安定し、切屑の案内の効率をより一層高めることである。

この発明の旋盤は、ワークを回転自在に支持する主軸と、この主軸に支持されて回転するワークに対し相対的に移動してワークを切削加工する工具とを備え、この工具として、請求項１または請求項２記載の切屑案内具付き工具を搭載した。
切屑案内具付き工具は先に説明した作用・効果を有するため、この切屑案内具付き工具を搭載した旋盤は、切込み量の少ない切削加工で生じる切屑や、延性の高い材料からなるワークの切屑を、延ばした状態で工具のワーク接触点から離れた位置へ効率良く案内することができ、切屑が工具やワークに絡み付くのを防止できる。

この発明の切屑案内具付き工具は、ワークと接触する刃部を有する切削工具と、入口が前記刃部の近傍に位置し出口が前記刃部から離れて位置する孔状の切屑誘導路を有する切屑案内具と、前記切屑誘導路の途中部から出口側に向かって流体を供給する強制排出用流体供給手段とを備え、前記強制排出用流体供給手段は、前記切屑誘導路の内壁面に、この切屑誘導路の出口側に傾いて開口する流体供給口を有し、この流体供給口を、切屑誘導路の内壁面の周方向全域に開口する形状、または周方向に分散する複数箇所で開口する形状としたため、ワークの切屑を延ばした状態で工具のワーク接触点から離れた位置へ効率良く案内することができ、強制排出用流体の消費量を抑えられる。

前記強制排出用流体供給手段は、前記切屑誘導路の周囲に、流体を一時的に滞留させる流体溜まりを前記流体供給口と連通して設け、前記流体溜まりに流体を供給する場合は、切屑の案内の効率をより一層高められる。

この発明の旋盤は、ワークを回転自在に支持する主軸と、この主軸に支持されて回転するワークに対し相対的に移動してワークを切削加工する工具とを備え、この工具として、請求項１または請求項２記載の切屑案内具付き工具を搭載したため、切屑が工具やワークに絡み付くのを防止できる。

この発明の一実施形態にかかる切屑案内具付き工具の斜視図である。同切屑案内具付き工具の断面図である。図２の部分拡大図である。図２のIV−IV断面図である。図１〜図４に示す切屑案内具付き工具を搭載した旋盤の破断側面図である。この発明の異なる実施形態にかかる切屑案内具付き工具の断面図である。図６のVII−VII断面図である。

この発明の第１の実施形態を図１〜図４と共に説明する。図１および図２に示すように、この切屑案内具付き工具１は、回転するワークＷに接触して旋削加工を行う切削工具２と、この切削工具２による旋削加工で生じる切屑Ｃ（図２）を切削工具２のワーク接触部から離れた位置へ案内する切屑案内具３と、この切屑案内具３の後記切屑誘導路５内の切屑Ｃを出口側へ強制排出するための流体を供給する強制排出用流体供給手段２０とを備える。図例の切削工具２は、シャンク２ａと、このシャンク２ａの先端に取付けられた刃部２ｂとからなるバイトである。

切屑案内具３は、切削工具２のシャンク２ａにおける刃部２ｂが取付けられた面（図１、図２では上面）に固定されるブロック状の案内具本体４を有し、この案内具本体４に切屑誘導路５の本体内誘導路部５ａが形成されている。切屑誘導路５は断面円形の孔状であって、入口６が切削工具２の刃部２ｂの近傍に位置し、出口７が刃部２ｂから離れて位置する。切屑誘導路５は、前記本体内誘導路部５ａと、この本体内誘導路部５ａの入口６と反対側端、すなわち工具根元側端に接続され案内具本体４から突出するパイプ８の内径孔からなる本体外誘導路部５ｂとで構成される。

案内具本体４は、切屑誘導路５の入口６側から工具根元側に向かって並ぶ４つの案内具本体構成部材１１，１２，１３，１４で構成される。図２に示すように、第１の案内具本体構成部材１１には、切屑誘導路５の入口６から工具根元側へ斜め上向きに延びる本体内誘導路部５ａの傾斜部５ａａが形成されている。第２および第４の案内具本体構成部材１２，１４は、互いに対向する側へ延びる筒状部１２ａ，１４ａをそれぞれ有し、これら筒状部１２ａ，１４ａの内部を通って切削工具２と平行に両側に貫通する本体内誘導路部５ａの上流側平行部５ａｂおよび下流側平行部５ａｃがそれぞれ形成されている。前記パイプ８は、その基端を第４の案内具本体構成部材１４に挿入して、案内具本体４に固定されている。なお、図１では、筒状部１２ａ，１４ａの肉厚を無視して、本体内誘導路部５ａを表示している。

図２の部分拡大図である図３に図示されているように、第２の案内具本体構成部材１２の筒状部１２ａの先端部１２ａａは外径が先細りの形状とされ、かつ第４の案内具本体構成部材１４の筒状部１４ａの先端部１４ａａは内径が先広がりの形状とされており、これら筒状部１２ａ，１４ａの先端部１２ａａ，１４ａａ同士が互いに隙間を持って対向している。この隙間は、上流側平行部５ａｂと下流側平行部５ａｃとの境界部の内壁面の全周にわたって設けられ、切屑誘導路５の出口７側に傾いて開口する流体供給口１５とされる。なお、第２の案内具本体構成部材１２の筒状部１２ａの方が第４の案内具本体構成部材１４の筒状部１４ａよりも内径が小さく、上流側平行部５ａｂと下流側平行部５ａｃとの境界部に、第２の案内具本体構成部材１２の先端部１２ａａの先端面からなる出口７側を向く段面１２ａｂが形成されている。

図２に示すように、第３の案内具本体構成部材１３は、両側に内向きに突出するつば状部１３ａ，１３ｂを有し、これらつば状部１３ａ，１３ｂが、第２の案内具本体構成部材１２の筒状部１２ａおよび第４の案内具本体構成部材１４の筒状部１４ａの外周にそれぞれ嵌合している。各つば状部１３ａ，１３ｂ間の部分１３ｃと筒状部１２ａ，１４ａとの間の切屑誘導路５の周囲には、流体を一時的に滞留させる流体溜まり１６が形成されている。この流体溜まり１６は、前記流体供給口１５を介して、切屑誘導路５の本体内誘導路部５ａと連通している。第３の案内具本体構成部材１３には、流体溜まり１６と案内具本体４の外部とを連通する連通孔１７が設けられ、この連通孔１７の外部側開口１７ａが、流体供給管１８を介して強制排出用流体供給源１９と連通されている。強制排出用流体供給源１９は、例えばエア等の強制排出用の流体を供給する。流体溜まり１６、連通孔１７、流体供給管１８、および強制排出用流体供給源１９で、強制排出用流体供給手段２０を構成する。

この切屑案内具付き工具１は、例えば図５に示すように旋盤に搭載して使用される。図示の旋盤３０は、ベッド３１上に、正面視で左右方向に延びる主軸３２が主軸台３３を介して回転自在に設置され、この主軸３２の軸心Ｏ１の延長線上に芯押し台（図示せず）が設けられている。ワークＷは、一端が主軸３２の先端に設けられたチャック（図示せず）により把持され、他端が芯押し台により支持される。主軸３２は、サーボモータ等からなる主軸モータ３６により、伝動機構３７を介して回転駆動される。

主軸２によるワークＷの支持位置の上下に、それぞれ送り台４１および昇降台４２を介して、タレット型の刃物台４３が移動可能に設置されている。送り台４１は、ベッド３１に設けられた水平な案内３１ａに進退自在に設置され、昇降台４２は、送り台４１に設けられた垂直な案内４１ａに昇降自在に設置されている。送り台４１および昇降台４２は、それぞれサーボモータおよび送りねじ機構からなる駆動装置（図示せず）により、水平進退駆動および昇降駆動がなされる。送り台４１の進退により、刃物台４３のワークＷに対する軸方向の送りがなされる。また、昇降台４２の昇降により、刃物台４３に設けた切屑案内具付き工具１のワークＷに対する切込み量の調整がなされる。

刃物台４３は、多角形をした外周部に複数の工具装着部４３ａを有するタレット刃物台であり、主軸３２の軸心Ｏ１と平行な旋回軸Ｏ２回りに旋回自在である。工具装着部４３ａは、刃物台４３の一部であってもよく、あるいは刃物台４３とは別に設けられた工具ホルダであっても良い。各工具装着部４３ａには、それぞれ切屑案内具付き工具１が装着される。図示しない割出駆動機構により、旋回軸Ｏ２回りに刃物台４３を旋回させることで、各工具装着部４３ａに装着された複数の切屑案内具付き工具１のうちの任意の切屑案内具付き工具１が定められた加工位置に割り出される。図例の場合、上の刃物台４３については、旋回軸Ｏ２の直下位置が加工位置となり、下の刃物台４３については、旋回軸Ｏ２の直上位置が加工位置となる。

この旋盤３０は、全体が機体カバー４５に覆われており、この機体カバー４５内における主軸台３３および刃物台４３を設置した空間が加工領域Ｑとなる。この加工領域Ｑの底面は全体が、傾斜面のホッパー状部４６に形成され、このホッパー状部４６の底面の開口（図示せず）部分の下に一端４７ａが位置するチップコンベア４７が、ベッド３１の下面の前後に貫通した空間を介して旋盤の後方へ延びている。加工領域Ｑの前面は、機体カバー４５に設けられた開閉扉４８で開閉可能であり、この開閉扉４８に、主軸３２に対するワークＷの搬入搬出の補助を行う搬入搬出補助機構４９が設けられている。

この旋盤３０は、主軸３２に回転自在に支持されたワークＷに対し、刃物台４３に支持された切屑案内具付き工具１の切削工具２により切削加工を行う。この切削加工時、強制排出用流体供給手段２０の強制排出用流体供給源１９を駆動状態にしておく。それにより、強制排出用流体供給源１９からの流体が、流体供給管１８および連通孔１７を通って一旦流体溜まり１６に供給された後、流体溜まり１６から流体供給口１５を介して切屑誘導路５内に供給される。流体溜まり１６が設けられているため、流体供給口１５から切屑誘導路５内に供給される流体の圧力および流量が安定する。

流体供給口１５は切屑誘導路５の出口７側に傾いているため、供給された流体は切屑誘導路５の出口７側に流れる。また、流体供給口１５が設けられている上流側平行部５ａｂと下流側平行部５ａｃとの境界部に出口７側を向く段面１２ａｂが形成されているため、流体供給口１５から切屑誘導路５内に供給された流体が入口６側へ流れ難い構造である。上記流体の流れにより、切屑誘導路５の入口６側に負圧が生じ、切削により発生する切屑Ｃが、刃部２ｂの近傍に位置する入口６から切屑誘導路５内に吸い込まれる。吸い込まれた切屑Ｃは、延ばされながら流体と共に搬送されて、出口７から排出される。これにより、切屑Ｃが切削工具２やワークＷに絡み付くことが防止される。

流体供給口１５は切屑誘導路５の内壁の全周にわたって設けられているため、流体は切屑誘導路５の内壁面に沿って流れ、その流速は周方向の各部で同程度となる。つまり、流体の流れは、切屑誘導路５の内壁面に沿った整流となる。それにより、切屑誘導路５の入口６での大きな吸い込み力と、切屑誘導路５内での大きな搬送力が得られる。その結果、少ない流体供給量でも、切屑Ｃを確実に安定して出口７側へ案内することができる。切屑Ｃが切屑誘導路５の内壁面に当たることが少なく、切屑Ｃの引っ掛かりも起き難くい。また、流体の流れが切屑誘導路５の内壁面に沿った整流であると、切屑Ｃを延ばす作用が大きく、排出された後の切屑Ｃの処理が容易である。

図６および図７は、この発明の異なる実施形態を示す。この切屑案内具付き工具１が、前記実施形態と異なる点は、流体供給口１５が、切屑誘導路５の内壁面における周方向の複数箇所に分散して開口していることである。図示例の場合、第４の案内具本体構成部材１４には筒状部が無く、第２の案内具本体構成部材１２の筒状部１２ａが、第４の案内具本体構成部材１４と接する位置まで延びており、この筒状部１２ａに流体供給口１５が形成されている。他は、前記実施形態と同じ構成である。

この構成であっても、流体供給口１５から切屑誘導路５内に供給される流体は、切屑誘導路５の内壁面に沿って流れ、その流速が周方向の各部でほぼ同程度になる。そのため、前記実施形態と同様に、切屑誘導路５の入口６での大きな吸い込み力と、切屑誘導路５内での大きな搬送力が得られ、切屑Ｃを確実に安定して出口７側へ案内することができる。また、切屑Ｃを延ばす作用が大きい。

１…切屑案内具付き工具
２…切削工具
２ｂ…刃部
３…切屑案内具
５…切屑誘導路
６…入口
７…出口
１５…流体供給口
１６…流体溜まり
２０…強制排出用流体供給手段
３０…旋盤
３２…主軸
Ｃ…切屑
Ｗ…ワーク

Claims

ワークと接触する刃部を有する切削工具と、入口が前記刃部の近傍に位置し出口が前記刃部から離れて位置する孔状の切屑誘導路を有する切屑案内具と、前記切屑誘導路の途中部から出口側に向かって流体を供給する強制排出用流体供給手段とを備え、
前記強制排出用流体供給手段は、前記切屑誘導路の内壁面に、この切屑誘導路の出口側に傾いて開口する流体供給口を有し、この流体供給口を、切屑誘導路の内壁面の周方向全域に開口する形状、または周方向に分散する複数箇所で開口する形状とした切屑案内具付き工具。
前記強制排出用流体供給手段は、前記切屑誘導路の周囲に、流体を一時的に滞留させる流体溜まりを前記流体供給口と連通して設け、前記流体溜まりに流体を供給するものとした請求項１記載の切屑案内具付き工具。
ワークを回転自在に支持する主軸と、この主軸に支持されて回転するワークに対し相対的に移動してワークを切削加工する工具とを備え、この工具として、請求項１または請求項２記載の切屑案内具付き工具を搭載した旋盤。