JP2015188961A - 切削加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被削材に切削工具を当てて切削を行う切削加工装置において、切削工具の切削箇所に安定してクーラントを供給することができるようにする。
【解決手段】被削材wを支持して回転するチャック2、このチャック2の回転軸と直交してこのチャック2との隙間を存して対向して固定された固定板5とを備えるとともに、チャック2と固定板5との隙間に対して被削材wを冷却するクーラントを供給するクーラント供給管6を備えている。
【選択図】図1
【解決手段】被削材wを支持して回転するチャック2、このチャック2の回転軸と直交してこのチャック2との隙間を存して対向して固定された固定板5とを備えるとともに、チャック2と固定板5との隙間に対して被削材wを冷却するクーラントを供給するクーラント供給管6を備えている。
【選択図】図1
Description
この発明は、加工機に取り付けられた被削材の切削加工を行う切削加工装置に関するものである。
従来の機械加工、例えば旋盤の様な工作機械において、被削材を加工する切削用工具は、切削点である刃先先端で発熱して高温となることにより、工具の磨耗が促進される傾向がある。特に、難削材や高硬度材を切削する場合や、加工能率向上を目的にして切削速度が200m/min以上の高速切削をする場合には、刃先先端が非常に高温となり、工具寿命が極端に短くなる。そのため、加工熱を除去、低減することが重要な課題となっている。
従来は、クーラントを専用ノズルから切削工具に向かって勢い良く噴出供給することで切削工具の冷却を行っていた。しかし、この方法では十分とはいえないため、さらに冷却効率の良い空気を含んだミスト状のクーラントを上記ノズルから供給して冷却効率を向上させる方法が、例えば下記の特許文献1に開示されている。
また、さらに積極的に切削工具の先端を冷却するために、切削工具自体にクーラントの供給孔を設ける方法も提案されている。具体的には、切削工具のすくい面側にクーラントの供給孔を設けることで切屑側を含めた刃先全体を冷却させる方法が、例えば下記の特許文献2に開示され、また、切削工具の逃げ面側にクーラントの供給孔を設けることで刃先裏側から冷却させる方法が、例えば下記の特許文献3に開示されている。
上記の特許文献1に記載のように、クーラントを専用ノズルから供給する方法は、切削工具に依らず供給可能であるが、切削屑が刃先に絡まった時には肝心の刃先にクーラントが供給されないため、刃先温度が上昇する。さらに、刃先近傍にノズルを設置すると、絡まった切削屑によってノズルに応力が加わり、ノズル自体も曲がってしまうため、この影響を受けない位置、つまり加工点から離れた位置に設置しなければならず、本来の冷却効果が十分に得られないという問題点がある。
また、切削工具にできるだけ近い位置でクーラントを供給するために、上記の特許文献2、3に記載されているように、切削工具自体にクーラントの供給孔を設けることは、上記問題を解決する上では有効であるが、切削工具に形成するクーラントの供給孔とホルダのクーラント供給管の軸心同士を確実に一致させなければならないため、メーカ毎に互換性が無いという問題がある。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、クーラントの供給口を切削工具の刃先に近接配置しなくても、切削箇所に安定してクーラントを供給することができ、従来の課題を解消した切削加工装置を提供することを目的としている。
上記の課題を達成するため、この第1の発明に係る切削加工装置は、被削材に切削工具を当てて切削を行うものであって、上記被削材を支持して回転する回転部材と、上記回転部材の回転軸と直交してこの回転部材に隙間を存して対向して固定された固定部材とを備えるとともに、上記回転部材と上記固定部材との隙間に上記被削材を冷却する液体を供給する機構を備えることを特徴としている。
また、この第2の発明に係る切削加工装置は、被削材に切削工具を当てて切削を行う切削加工装置であって、上記被削材を支持して回転する回転部材と、上記回転部材の外周を覆って当該回転部材と隙間を存して同軸状に設けられた円筒状の固定部材とを備えるとともに、上記回転部材と上記固定部材との隙間に上記被削材を冷却する液体を供給する機構を備えることを特徴としている。
また、この第3の発明に係る切削加工装置は、被削材に切削工具を当てて切削を行う切削加工装置であって、上記切削工具を回転駆動する駆動機構を備えるとともに、上記切削工具の外周を覆って当該切削工具と隙間を存して同軸状に設けられた円筒状の固定部材とを備えるとともに、上記切削工具と上記固定部材との隙間に上記被削材を冷却する液体を供給する機構を備えることを特徴としている。
この発明によれば、回転部材と隙間を存して配置された固定部材との間に液体を供給しつつ、回転部材を回転することにより、ワイゼンベルク効果が生じて切削屑が刃先に絡まった場合でも液体の供給が滞ることなく被削材に向けて液体を供給することができる。
特に、被削材が回転する場合には、通常なら飛散する液体がワイゼンベルク効果によって飛散せずに被削材に巻きついた状態で供給されるので、効果的な冷却が可能となる。また、ミーリング加工のような切削工具が回転する場合には、切削工具の回転軸に沿ってクーラントを供給することができるので、水平方向に沿って切削工具の回転軸が存在する場合でも、重力に依らずにワイゼンベルク効果によりクーラントの供給が円滑に行うことができ、効率的な冷却が可能となる。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における切削加工装置を側面側から見た断面図、図2は図1のA−A線に沿う断面図である。
図1はこの発明の実施の形態1における切削加工装置を側面側から見た断面図、図2は図1のA−A線に沿う断面図である。
この実施の形態1における切削加工装置は、主軸台1に図示しない駆動モータが内蔵され、この駆動モータの回転軸に被削材wの一端側を保持するチャック2が回転自在に取り付けられている。このチャック2は、駆動モータで回転駆動されるベース部2aを備えるとともに、このベース部2aに被削材wの一端部をその周方向の3箇所から把持する把持部2bが取り付けられている。
また、被削材wの軸心方向に沿ってチャック2と対向する位置には、被削材wの他端側を片持ち支持する心押し台3が設けられている。この心押し台3は、図示しないケーシングに固定された固定部3aと、この固定部3aに回転自在に取り付けられて被削材wに当接される回転センタ3bとからなる。
この実施の形態1の特徴として、主軸台1には、その4隅に設けた固定ピン4により正方形状の固定板5がチャック2のベース部2aと隙間を存して対向するように取り付けられている。
この固定板5は、主軸台1への取り付けや取り外しの利便性を考慮して上下に2分割可能に構成されている。この固定板5の中央には、チャック2の把持部2bが心押し台3側に向けて突出できるとともに、後述のクーラントが被削材wに向けて流出するための円形の開口部5aがチャック2と同心状に形成されている。また、この固定板5には、被削材wをチャック2に対して着脱する際に、被削材wの大きさに応じて把持部2bが被削材wの径方向に沿って可動できるようにするため、開口部5aの周方向に沿う3箇所に切欠部5bが形成されている。
固定板5の上部には、クーラントを供給するためのクーラント供給管6が取り付けられており、このクーラント供給管6の開口端は、チャック2のベース部2aと固定板5との隙間を臨む位置に開口している。
この場合、クーラント供給管6から供給されるクーラントは、被削材wと切削工具8を冷却するだけでなく、潤滑作用を有するものであり、例えば、切削油剤(Cutting Fluids)にポリウレタン系やポリエステル系の増粘材を添加することにより非ニュートン性を持たせたものが適用される。
8は被削材wを切削するための切削工具であり、この実施の形態1では、被削材wの軸心方向に沿って心押し台3側からチャック2側に向けて図示しないスライド機構によって移動される。
なお、ここでは、固定板5を正方形状としているが、チャック2を覆う大きさであれば、このような形状に限定されるものではない。また、固定板5には被削材wの着脱を容易に行うための切欠部5bを設けているが、被削材wの外径が一律に決まっている場合には、チャック2の把持部2bの可動範囲を考慮して、固定板5の切欠部5bを省略してもよい。その場合にも開口部5aの口径は、できるだけ小さくするほうが望ましい。
そして、特許請求の範囲における回転部材が上記のチャック2に対応し、固定部材が上記の固定板5に、また、液体供給機構が上記のクーラント供給管6に、液体が上記のクーラントにそれぞれ対応している。
上記構成において、被削材wはチャック2に一端部が固定され、他端部が心押し台3に支えられた状態で、主軸台1内にある駆動モータによりチャック2が回転することで回転力が与えられる。一方、クーラント供給管6より供給されたクーラントは、固定板5と回転しているチャック2のベース部2aとの隙間に導入されることで剪断力が加えられる。
このクーラントは、上記のように非ニュートン性を持たせているため、剪断力が加わることでワイゼンベルク効果が発生し、固定板5の開口部5aを通過して被削材wの軸方向に沿って被削材wの表面にまとわり付くように流れてゆく。このとき、切削工具8を用いて加工を行うと、クーラントが被削材wの表面に絡まった状態で加工を行うことできるため、効率良く切削工具8の刃先および被削材wを冷却することが可能となる。また、ワイゼンベルク効果によりクーラントがまとわり付くことで、クーラントの飛散が防止され、クーラントの流量も節約できる。
なお、クーラントに添加する増粘材の量を増やせば、被削材wの表面にまとわり付く量も多くなり切削は容易になるが、そのためには、固定板5とチャック2のベース部2aとの隙間をある程度大きくする必要がある。しかし、クーラントの粘度が高過ぎると切屑も同時に被削材wの表面にまとわり付いて離れ無くなって切削しづらくなるとともに、固定板5の心押し台3側への突出量が多くなるので、被削材wのチャック2への着脱作業がし難くなるなどの不具合が生じる。したがって、固定板5とチャック2のベース部2aとの隙間に関しては1mmから15mmの範囲とするのが望ましい。
図1および図2に示した構成では、チャック2のベース部2aと固定板5との隙間によってクーラントに剪断力を与えていたが、より広い面積でクーラントに剪断力を与えるためには、例えば図3、図4に示す構成とすることが可能である。
図3はこの発明の実施の形態1における切削加工装置の変形例を側面側から見た主軸台1近傍の断面図、図4は図3のB−B線に沿う断面図である。
図3、図4に示す構成において、主軸台1には、その4隅に設けた固定ピン4により正方形状の固定板5が、チャック2のベース部2aと隙間を存して対向するように取り付けられている。この固定板5には、チャック2の把持部2bが心押し台3側に向けて突出できるとともに、クーラントが被削材wに向けて流出できるようにするため、把持部2bの外径よりも大きな内径の開口部5aがチャック2と同心状に形成されている。
また、固定板5よりも心押し台3側の外方位置には、固定板5と隙間を存して中空円盤状の回転板9が対向配置されている。この回転板9は、チャック2のベース部2aに、その周方向の3箇所に設けた固定ピン7により取り付けられている。
この回転板9には、固定板5と同様に、チャック2の把持部2bが心押し台3側に向けて突出できるとともに、後述のクーラントが被削材wに向けて流出するための円形の開口部がチャック2と同心状に形成されている。また、この回転板9には、被削材wをチャック2に対して着脱する際に、把持部2bが被削材wの径方向に沿って移動できるようにするため、開口部9aの周方向に沿う3箇所に切欠部9bが形成されている。
また、固定板5の上部には、クーラントを供給するためのクーラント供給管6が取り付けられており、このクーラント供給管6の開口端は、固定板5と回転板9との隙間を臨む位置に開口している。
そして、図3、図4に示す構成の場合、特許請求の範囲における回転部材が上記のチャック2と回転板9に対応し、第1の回転具が上記のチャック2に、第2の回転具が上記の回転板9に、固定部材が上記の固定板5に、それぞれ対応している。
この構成において、クーラント供給管6より供給されたクーラントは、固定板5と回転板9との隙間に導入される。チャック2が回転すると回転板9も回転するので、回転板9と固定板5の間に導入されたクーラントに剪断力が加えられる。クーラントには前述同様に非ニュートン性を持たせているため、ワイゼンベルク効果により、回転板9の開口部9aを通過して被削材wの表面に絡みつくように軸方向に沿って進んでゆく。
このように、図3、図4に示す構成では、固定板5に対向する回転板9を設けて両者5、9の間にクーラントを導入して剪断力を加えるようにしているので、より広い面積で剪断力を加えることが可能となり、ワイゼンベルク効果を高めることで被削材wの表面に沿ってクーラントを流出させることができる。
さらに、図3、図4に示した場合よりも広い面積でクーラントに剪断力を与えるためには、固定板5や回転板9を多段構成にすることも可能である。その例を図5に示す。
図5に示す構成では、2枚の固定板5および2枚の回転板9を備え、各固定板5と各回転板9とが主軸台1から心押し台3側に向けて交互に配置されており、各固定板5は主軸台1の四隅に設けた固定ピン4で当該主軸台1に固定されている。また、各回転板9は、チャック2のベース部2aに、その周方向の3箇所に設けた固定ピン7により取り付けられている。なお、各々の固定板5と回転板9の構成自体は、図3、図4に示したものと同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
さらに、固定板5と回転板9の外周端の上方の位置にはクーラント供給管6が配置されこのクーラント供給管6の開口端は、固定板5と回転板9との隙間を臨む位置に開口している。
この構成において、クーラント供給管6より供給されたクーラントは、各固定板5と各回転板9の隙間に導入されることで剪断力が加えられる。このクーラントには、前述同様に非ニュートン性を持たせているため、ワイゼンベルク効果により、固定板5と回転板9の各々の開口部5a、9aを通過して被削材wに絡みつくように軸方向に沿って進んでゆく。これにより、さらに多くのクーラントが供給可能となり、切削箇所での温度低下が期待される。
なお、図5に示した構成では、固定板5と回転板9の外周端が開放された構成となっているが、図6に示すように、固定板5と回転板9の外周端の下方部分を覆う箱型の液溜まり10を設け、この液溜まり10を主軸台1の下端部に固定した構成とすることもできる。
このような液溜まり10を設ければ、クーラント供給管6より供給されるクーラントに加えて、液溜まり10に溜まったクーラントも固定板5と回転板9の各々の開口部5a、9aを通過して被削材wに絡みつくように軸方向へ進んでゆくので、クーラントを一層有効に利用することができる。
実施の形態2.
図7はこの発明の実施の形態2における切削加工装置を側面側から見た断面図、図8は図7のC−C線に沿う断面図であり、図1、図2に示した実施の形態1の構成と対応もしくは相当する部分には同一の符号を付す。
図7はこの発明の実施の形態2における切削加工装置を側面側から見た断面図、図8は図7のC−C線に沿う断面図であり、図1、図2に示した実施の形態1の構成と対応もしくは相当する部分には同一の符号を付す。
この実施の形態2の切削加工装置は、主軸台1に内蔵された図示しない駆動モータの回転軸に、被削材wの一端側を保持するドライバ付きセンタ12が回転可能に取り付けられている。このドライバ付きセンタ12は、短円柱状のベース部12aを備え、このベース部12aの心押し台3側の端面には、その中心に被削材wの中心を固定するためのセンタピン12bと、このセンタピン12bを中心にその周方向の3箇所に被削材wの一端側を固定して回転させるための爪12cが設けられている。なお、ここでは3本の爪12cを設けているが、切削トルクに応じて爪12cの本数は変わってもよい。
また、主軸台1には、その4隅に設けた固定ピン4により正方形状の固定板5が取り付けられている。この固定板5の中央には、ドライバ付きセンタ12のベース部12aが心押し台3側に向けて突出できるとともに、クーラントが被削材wに向けて流出できるようにするため、ベース部12aの外径よりも大きな内径の開口部5aがベース部12aと同心状に形成されている。なお、この固定板5は、主軸台1への取り付けや取り外しの利便性を考慮して上下に2分割可能に構成されている。
また、主軸台1と固定板5との間には中空円盤状の回転板9が配置されており、この回転板9は、ドライバ付きセンタ12のベース部12aの外周に嵌合されるとともに、固定具13を介してベース部12aに一体的に固定されている。
また、固定板5の上部には、クーラントを供給するためのクーラント供給管6が取り付けられており、このクーラント供給管6の開口端は、固定板5と回転板9とが対向する隙間を臨む位置に開口している。
なお、心押し台3や切削工具8、被削材wは、図1、図2に示したのと同じものであるから、ここでは詳しい説明は省略する。
なお、心押し台3や切削工具8、被削材wは、図1、図2に示したのと同じものであるから、ここでは詳しい説明は省略する。
そして、特許請求の範囲における回転部材が上記のドライバ付きセンタ12と回転板9に対応し、第1の回転具が上記のドライバ付きセンタ12に、第2の回転具が上記の回転板9に、固定部材が上記の固定板5に、それぞれ対応している。
上記構成において、被削材wは、ドライバ付きセンタ12と心押し台3に両端がそれぞれ支えられた状態で、主軸台1内にある駆動モータによりドライバ付きセンタ12が回転することで回転力が与えられる。一方、クーラント供給管6より供給されたクーラントは、固定板5と回転板9とが対向する隙間に導入される。ドライバ付きセンタ12が回転すると、これに伴って回転板9も回転するので、固定板5との隙間に入っているクーラントには剪断力が加えられる。
このクーラントには、実施の形態1の場合と同様に非ニュートン性を持たせている。そのため、クーラントに剪断力が加わることによりワイゼンベルク効果が発生し、クーラントは、固定板5の開口部5aを通過し、さらにドライバ付きセンタ12を経由して被削材wの軸方向に沿って流出し、被削材wの表面にまとわり付くように流れてゆく。このとき、切削工具8を用いて加工を行うと、クーラントが被削材wに絡まった状態で加工を行うことできるため、効率良く切削工具8の刃先および被削材wを冷却することが可能となる。また、ワイゼンベルク効果によりクーラントがまとわり付くことで、クーラントの飛散が防止され、クーラントの流量も節約できる。
図7、図8に示した場合よりもさらに広い面積でクーラントに剪断力を与えるためには、固定板5や回転板9を多段構成にすることも可能である。その例を図9、図10に示す。
図9、図10に示す構成では、2枚の固定板5と1枚の回転板9を備え、前後の固定板5の間に挟まれるように回転板9が配置されている。そして、各固定板5は主軸台1の四隅に設けた固定ピン4で当該主軸台1に固定されている。また、心押し台3側の固定板5の中央には、ドライバ付きセンタ12のベース部12aが心押し台3側に向けて突出できるとともに、クーラントが被削材wに向けて流出できるようにするため、ベース部12aの外径よりも大きな内径の開口部5aがベース部12aと同心状に形成されている。なお、この各固定板5は、主軸台1への取り付けや取り外しの利便性を考慮して上下に2分割可能に構成されている。
また、回転板9は、中空円盤状のもので、ドライバ付きセンタ12のベース部12aの外周に嵌合されるとともに、この回転板9のドライバ付きセンタ12のベース部12aと接する箇所には、クーラントが被削材wに向けて流出できるようにするため、その周方向に沿う複数個所に略四角形のクーラント通過孔9cが形成されている。
さらに、固定板5と回転板9の外周端の上方の位置にはクーラント供給管6が配置され、このクーラント供給管6の開口端は、固定板5と回転板9との隙間を臨む位置に開口している。
この構成において、クーラント供給管6より供給されたクーラントは、各固定板5と各回転板9の隙間に導入されることで剪断力が加えられる。このクーラントには、上記のように非ニュートン性を持たせているため、ワイゼンベルク効果により、回転板9のクーラント通過孔9cおよび固定板5の開口部5aを通過して被削材wに絡みつくように軸方向に沿って進んでゆく。これにより、さらに多くのクーラントが供給可能となり、切削箇所での温度低下が期待される。
なお、図9、図10に示した構成では、固定板5と回転板9の外周端が開放された構成となっているが、図6に示した場合と同様に、固定板5と回転板9の外周端の下方部分を覆って箱型の液溜まりを設け、この液溜まりを主軸台1の下端部に固定した構成とすることもできる。また、図9、図10に示す構成では、回転板9を1枚だけ設けているが、図5、図6に示したように、回転板9を複数枚使用することも可能である。
実施の形態3.
図11はこの発明の実施の形態3における切削加工装置を側面側から見た断面図、図12は図11のE−E線に沿う断面図であり、図1、図2に示した実施の形態1の構成と対応もしくは相当する部分には同一の符号を付す。
図11はこの発明の実施の形態3における切削加工装置を側面側から見た断面図、図12は図11のE−E線に沿う断面図であり、図1、図2に示した実施の形態1の構成と対応もしくは相当する部分には同一の符号を付す。
この実施の形態3における切削加工装置は、主軸台1に内蔵された図示しない駆動モータの回転軸に、被削材wの一端側を保持するドライバ付きセンタ12が回転可能に取り付けられている。このドライバ付きセンタ12の構成自体は、図7、図8に示した実施の形態2の場合と同じであるから、ここでは詳しい説明は省略する。また、心押し台3や切削工具8、被削材wは、図1、図2に示したのと同じものであるから、ここでは詳しい説明は省略する。
この実施の形態3の特徴は、ドライバ付きセンタ12のベース部12aの外周を覆って、このベース部12aよりも僅かに内径が大きな円筒状のスリーブ15が配置されており、このスリーブ15の一端部が主軸台1に固定されている。したがって、スリーブ15の内周面とベース部12aの外周面との間にはクーラントの吐出用の隙間が形成されている。そして、このスリーブ15の上部にはクーラント供給管6が取り付けられ、このクーラント供給管6の開口端は、スリーブ15の内周面とベース部12aの外周面との隙間を臨む位置に開口している。
そして、特許請求の範囲における回転部材が上記のドライバ付きセンタ12に、円筒状の固定部材が上記のスリーブ15に、それぞれ対応している。
この構成において、被削材wは、ドライバ付きセンタ12と心押し台3にその両端がそれぞれ支持された状態で、ドライバ付きセンタ12が回転することで回転力が与えられる。一方、クーラント供給管6より供給されたクーラントは、主軸台1に固定されたスリーブ15と回転しているドライバ付きセンタ12のベース部12aとの隙間に導入されることで剪断力が加えられる。
このクーラントは、前述と同様に非ニュートン性を持たせている。そのため、クーラントに剪断力が加わることで、ワイゼンベルク効果が発生し、クーラントは、スリーブ15とドライバ付きセンタ12との隙間を通過して被削材wの軸方向に沿って被削材wの表面にまとわり付くように流れてゆく。このとき、切削工具8を用いて加工を行うと、クーラントが被削材wの表面に絡まった状態で加工を行うことできるため、効率良く切削工具8の刃先および被削材wを冷却することが可能となる。また、ワイゼンベルク効果によりクーラントがまとわり付くことで、クーラントの飛散が防止され、クーラントの流量も節約できる。
実施の形態4.
図13はこの発明の実施の形態4における切削加工装置を側面側から見た断面図、図14は図13のF−F線に沿う断面図であり、図1、図2に示した実施の形態1の構成と対応もしくは相当する部分には同一の符号を付す。
図13はこの発明の実施の形態4における切削加工装置を側面側から見た断面図、図14は図13のF−F線に沿う断面図であり、図1、図2に示した実施の形態1の構成と対応もしくは相当する部分には同一の符号を付す。
この実施の形態4の切削加工装置において、主軸台1、チャック2、心押し台3、切削工具8、被削材wは、図1、図2に示したのと同じものであるから、ここでは詳しい説明は省略する。
この実施の形態4の特徴は、心押し台3の固定部3aの回転センタ3b側の端面部に中空円盤状の固定板5が固定ピン16で固定されており、この固定板5よりもチャック2側の位置には、固定板5と隙間を存して中空円盤状の回転板9が対向配置されている。
この回転板9は、心押し台3の回転センタ3bの外周に嵌合されるとともに、この回転板9の回転センタ3bと接する箇所には、クーラントが被削材wに向けて流出できるようにするため、その周方向に沿う複数個所に略四角形のクーラント通過孔9cが形成されている。
さらに、固定板5の上方の位置にはクーラント供給管6が配置され、このクーラント供給管6の開口端は、固定板5と回転板9とが対向する隙間を臨む位置に開口している。
なお、ここでは、固定板5と回転板9とを共に円盤状としているが、固定板5と回転板9とが対面する形状であれば、このような形状に限定されるものではない。
なお、ここでは、固定板5と回転板9とを共に円盤状としているが、固定板5と回転板9とが対面する形状であれば、このような形状に限定されるものではない。
そして、特許請求の範囲における回転部材が上記の心押し台3の回転センタ3bと回転板9に対応し、第1の回転具が上記の回転センタ3bに、第2の回転具が上記の回転板9に、固定部材が上記の固定板5に、それぞれ対応している。
この構成において、チャック2に取り付けられた被削材wは、チャック2が回転することで心押し台3の回転センタ3bに支えられた状態で回転力が与えられる。一方、クーラント供給管6より供給されたクーラントは、固定板5と回転板9との隙間に入ることで剪断力が加えられる。
このクーラントには、前述同様に非ニュートン性を持たせている。そのため、クーラントは、ワイゼンベルク効果により、回転板9のクーラント通過孔9cを通過して被削材wの軸方向に沿って被削材wの表面にまとわり付くように流れてゆく。このとき、切削工具8を用いて加工を行うと、クーラントが被削材wの表面に絡まった状態で加工を行うことできるため、効率良く切削工具8の刃先および被削材wを冷却することが可能となる。また、ワイゼンベルク効果によりクーラントがまとわり付くことで、クーラントの飛散が防止され、クーラントの流量も節約できる。
図13、図14に示した構成に対して、図15や図16に示すような変形を加えることが可能である。
図15はこの発明の実施の形態4における切削加工装置の変形例を側面側から見た心押し台3近傍の断面図である。
図15に示す構成において、固定板5、回転板9、クーラント供給管6の各構成は、図13、図14に示したのと同じものであるが、図15に示す特徴として、固定板5の周端部には、回転板9の外周縁部を覆うように、回転板ガード17が固定されている。
この回転板ガード17は、固定板5の外径と略同じ内径を有する短円筒状のリング部17aと、このリング部17aの周縁部から径方向内方に向けて回転板9と一部が対向するように延設された折曲部17bとからなり、リング部17aと折曲部17bとで液溜まり用の窪みが形成されている。
このような液溜まり用の窪みを設ければ、クーラント供給管6より供給されるクーラントと共に、液溜まりに溜まったクーラントも回転板9のクーラント通過孔9cを通過して被削材wの表面にまとわり付くようにその軸方向に沿って進んでゆくので、クーラントを一層有効に利用することができる。
なお、先の実施の形態1,2においても、このような構成の回転板ガード17を設置することが可能である。
なお、先の実施の形態1,2においても、このような構成の回転板ガード17を設置することが可能である。
図16はこの発明の実施の形態4における切削加工装置の他の変形例を側面側から見た心押し台3近傍の断面図である。
図13〜図15に示した構成では、心押し台3の回転センタ3bの先端に向けて固定板5と回転板9を順に配置しているが、図16に示すように、固定板5と回転板9の配列順序を前後入れ替えた構成とすることも可能である。
すなわち、図16に示す構成では、回転板9が回転センタ3bに外嵌されている点では、図13〜図15に示した場合と同じであるが、ただし、この回転板9には、図13〜図15に示したようなクーラント通過孔9cは形成されていない。
一方、心押し台3の固定部3aには、固定板取付具18が外嵌固定されており、この固定板取付具18には、その4箇所に設けた固定ピン4を介して固定板5が取り付けられている。そして、この固定板5は、回転板9よりも回転センタ3bの先端側に位置して、回転板9と隙間を存して対向配置されている。
この固定板5の中央には、心押し台3の回転センタ3bがチャック2側に向けて突出できるとともに、クーラントが被削材wに向けて流出するための円形の開口部5aが回転センタ3bと同心状に形成されている。さらに、この固定板5には、その上方の位置にクーラント供給管6が配置され、このクーラント供給管6の開口端は、固定板5と回転板9とが対向する隙間を臨む位置に開口している。
この構成において、クーラント供給管6より供給されたクーラントは、固定板5と回転板9との隙間に入ることで剪断力が加えられ、固定板5の開口部5aを通過して被削材wの軸方向に沿って被削材wの表面にまとわり付くように流れて行く。その場合、回転板9には、図13〜図15に示したようなクーラント通過孔は形成されていないので、心押し台3の固定部3a側へのクーラントの流出が防止できる。
なお、この実施の形態4の構成に対して、実施の形態1,2で示したように、固定板5と回転板9とを多段構成にすることで、より効率的にクーラントを供給することも可能である。また、実施の形態1,2,3の構成と、この実施の形態4の構成とを組み合わせることにより、チャック2側と心押し台3側の双方に固定板5や回転板9を用いることも可能である。
実施の形態5.
図17はこの発明の実施の形態5における切削加工装置を側面側から見た断面図、図18は図17のG−G線に沿う断面図であり、図1、図2に示した実施の形態1の構成と対応もしくは相当する部分には同一の符号を付す。
図17はこの発明の実施の形態5における切削加工装置を側面側から見た断面図、図18は図17のG−G線に沿う断面図であり、図1、図2に示した実施の形態1の構成と対応もしくは相当する部分には同一の符号を付す。
この実施の形態5の切削加工装置において、主軸台1、チャック2、心押し台3、切削工具8、被削材wは、図1、図2に示したのと同じものであるから、ここでは詳しい説明は省略する。なお、19は心押し台3を固定するケーシングである。
この実施の形態5の特徴は、心押し台3の回転センタ3bの外周を覆って、この回転センタ3bの外径よりも僅かに内径が大きな円筒状のスリーブ15が配置されており、このスリーブ15の一端部が固定部3aに固定されている。したがって、スリーブ15の内周面と回転センタ3bの外周面との間にはクーラントの吐出用の隙間が形成されている。
また、このスリーブ15の上部にはクーラント供給管6が取り付けられ、このクーラント供給管6の開口端は、スリーブ15の内周面と回転センタ3bの外周面との隙間を臨む位置に開口している。
そして、特許請求の範囲における回転部材が上記の心押し台3の回転センタ3bに、固定部材が上記のスリーブ15に、それぞれ対応している。
この構成において、チャック2に取り付けられた被削材wは、チャック2が回転することで心押し台3の回転センタ3bに支えられた状態で回転力が与えられる。一方、クーラント供給管6より供給されたクーラントは、固定部3aに固定されたスリーブ15と回転センタ3bとの隙間に導入されることで剪断力が加えられる。
このクーラントは、前述と同様に非ニュートン性を持たせている。そのため、クーラントに剪断力が加わることでワイゼンベルク効果が発生し、クーラントはスリーブ15と回転センタ3bとの隙間を通過してチャック2側に向けて被削材wの軸方向に沿って被削材wの表面にまとわり付くように流れてゆく。このとき、切削工具8を用いて加工を行うと、クーラントが被削材wの表面に絡まった状態で加工を行うことできるため、効率良く切削工具8の刃先および被削材wを冷却することが可能となる。また、ワイゼンベルク効果によりクーラントがまとわり付くことで、クーラントの飛散が防止され、クーラントの流量も節約できる。
また、実施の形態1,2,3の構成と、この実施の形態5の構成とを組み合わせることにより、一層効率的にクーラントの供給が可能である。
実施の形態6.
前述の実施の形態3や実施の形態5に示した構成では、被削材wと共に回転するドライバ付きセンタ12や回転センタ3bの外周を覆って円筒状のスリーブ15を配置しているが、例えば、複合旋盤などでエンドミルのようなミーリング加工を行う場合にも、このようなスリーブ15を用いることが可能である。その例を図19、図20に示す。
前述の実施の形態3や実施の形態5に示した構成では、被削材wと共に回転するドライバ付きセンタ12や回転センタ3bの外周を覆って円筒状のスリーブ15を配置しているが、例えば、複合旋盤などでエンドミルのようなミーリング加工を行う場合にも、このようなスリーブ15を用いることが可能である。その例を図19、図20に示す。
図19はこの発明の実施の形態6における切削加工装置を示す側面図、図20は図19に示す同装置を底面側から見た平面図である。
この実施の形態6の切削加工装置は、回転工具ホルダ22にエンドミル23の基端部23aが保持されており、回転工具ホルダ22は図示しない駆動モータを備えた駆動機構に取り付けられている。そして、駆動機構によりエンドミル23は回転工具ホルダ22と共に回転する。
このエンドミル23に対しては、その基端部23aの外周を覆って、この基端部23aの外周よりも僅かに内径が大きな円筒状のスリーブ15が配置されている。したがって、スリーブ15の内周面とエンドミル23の基端部23aの外周面との間にはクーラントの吐出用の隙間が形成されている。
このスリーブ15は、図示しないケーシングに固定され、また、このスリーブ15の外周部にはクーラント供給管6が取り付けられ、このクーラント供給管6の開口端は、スリーブ15の内周面とエンドミル23の基端部23aの外周面との隙間を臨む位置に開口している。
そして、特許請求の範囲における切削工具が上記のエンドミル23に、固定部材が上記のスリーブ15に、それぞれ対応している。
この構成において、エンドミル23は回転工具ホルダ22に保持された状態で共に回転される。エンドミル23が回転した状態で、クーラント供給管6より供給されたクーラントは、スリーブ15とエンドミル23の基端部23aとの隙間に導入されることで剪断力が加えられる。
このクーラントは、前述と同様に非ニュートン性を持たせている。そのため、クーラントに剪断力が加わることでワイゼンベルク効果が発生し、クーラントはスリーブ15とエンドミル23の基端部23aとの隙間を通過してエンドミル23の軸方向に沿ってエンドミル23の刃先23bに向けてまとわり付くように流れてゆく。
このとき、エンドミル23を用いて図示しない被削材のミーリング加工を行うと、クーラントが被削材の表面に絡まった状態で加工を行うことできるため、効率良くエンドミル23の刃先および被削材を冷却することが可能となる。また、ワイゼンベルク効果によりクーラントがまとわり付くことで、クーラントの飛散が防止され、クーラントの流量も節約できる。
特に、回転工具ホルダ22と共にエンドミル23の軸心方向が水平面と平行に配置されているような場合でも、スリーブ15とエンドミル23の基端部23aとの隙間に非ニュートン性を持つクーラントを導入して剪断力が加えることでワイゼンベルク効果が発生するようにしているので、重力に依らずにワイゼンベルク効果によりクーラントの供給が円滑に行えるため、エンドミル23と被削材の効率的な冷却が可能となる。
なお、前述の実施の形態1,2に示したような固定板5と回転板9とを組み合わせた構成を、エンドミル23のような回転工具に用いることも可能である。
この発明は、上記の実施の形態1〜6に示した構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、各実施の形態1〜6の構成に変形を加えたり、構成を一部省略することが可能であり、さらに、各実施の形態1〜6の構成を適宜組み合わせることが可能である。
1 主軸台、2 チャック、3 心押し台、5 固定板、6 クーラント供給管、
8 切削工具、9 回転板、12 ドライバ付きセンタ、15 スリーブ、
23 エンドミル。
8 切削工具、9 回転板、12 ドライバ付きセンタ、15 スリーブ、
23 エンドミル。
Claims (7)
- 被削材に切削工具を当てて切削を行う切削加工装置であって、
上記被削材を支持して回転する回転部材と、上記回転部材の回転軸と直交してこの回転部材に隙間を存して対向して固定された固定部材とを備えるとともに、上記回転部材と上記固定部材との隙間に上記被削材を冷却する液体を供給する機構を備えることを特徴とする切削加工装置。 - 上記固定部材は回転軸と直交する平板状のものである一方、上記回転部材は、上記被削材を保持する第1の回転具と、この第1の回転具に取り付けられて上記固定部材と隙間を存して対向配置された平板状の第2の回転具とからなることを特徴とする請求項1に記載の切削加工装置。
- 被削材に切削工具を当てて切削を行う切削加工装置であって、
上記被削材を支持して回転する回転部材と、上記回転部材の外周を覆って当該回転部材と隙間を存して同軸状に設けられた円筒状の固定部材とを備えるとともに、上記回転部材と上記固定部材との隙間に上記被削材を冷却する液体を供給する機構を備えることを特徴とする切削加工装置。 - 上記回転部材と上記固定部材との隙間は、1mm〜15mmの範囲の間隔に設定されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の切削加工装置。
- 被削材に切削工具を当てて切削を行う切削加工装置であって、
上記切削工具を回転駆動する駆動機構を備えるとともに、上記切削工具の外周を覆って当該切削工具と隙間を存して同軸状に設けられた円筒状の固定部材とを備えるとともに、上記切削工具と上記固定部材との隙間に上記被削材を冷却する液体を供給する機構を備えることを特徴とする切削加工装置。 - 上記切削工具と上記固定部材との隙間は、1mm〜15mmの範囲の間隔に設定されていることを特徴とする請求項5に記載の切削加工装置。
- 上記液体は、非ニュートン性を持たせたものであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の切削加工装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014067375A JP2015188961A (ja) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | 切削加工装置 |
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JP (1) | JP2015188961A (ja) |
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CN118080997A (zh) * | 2024-04-28 | 2024-05-28 | 山西风源机械制造有限公司 | 一种针对螺纹元件加工的专用数控旋风铣机床 |
-
2014
- 2014-03-28 JP JP2014067375A patent/JP2015188961A/ja active Pending
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