JP2015188961A - 切削加工装置 - Google Patents

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

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。

特開２０１３−１３２７３８号公報 特開２０１２−４５６６４号公報 特開２０１３−４９１０６号公報

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。

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である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 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近傍の断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 この発明の実施の形態１における切削加工装置の他の変形例を側面側から見た主軸台近傍の断面図である。 この発明の実施の形態１における切削加工装置のさらに他の変形例を側面側から見た主軸台近傍の断面図である。 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である。 図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 この発明の実施の形態２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近傍の断面図である。 図９に示す同装置の正面図である。 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である。 図１１のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 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である。 図１３のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。 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近傍の断面図である。 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近傍の断面図である。 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である。 図１７のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。 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である。 図１９に示す同装置を底面側から見た平面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (7)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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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