JP6314636B2 - Cutting device - Google Patents
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Description
本発明は、切削加工装置に関するものである。 The present invention relates to a cutting apparatus.
従来、特許文献1には、柱状のワークを円柱軸を中心として回転させるためのワーク回転手段と、回転するワークに接触して切削するための切削手段とを有し、切削手段は、ワークの加工部に噴霧媒体を噴出するための噴霧手段を備える切削加工装置が記載されている。
Conventionally,
この従来技術では、ワークが切削される際に、ワークの加工部に噴霧媒体を噴出することができるので、切削する際の摩擦による発熱を抑制できる。その結果、ワークの加工部を冷却して、切削手段の寿命を長くできる。 In this prior art, when the workpiece is cut, the spray medium can be ejected to the processed portion of the workpiece, so heat generation due to friction during cutting can be suppressed. As a result, the machining part of the workpiece can be cooled to extend the life of the cutting means.
しかしながら、上記従来技術では、噴霧手段は、大気に開放された空間に噴霧媒体(クーラント)を噴出するので、噴霧手段から噴出された噴霧媒体がワーク(被削材)の加工部(刃具の刃先)に到達する前に噴霧媒体の圧力が大気圧と同等の圧力に低下してしまう。 However, in the above prior art, since the spraying means sprays the spray medium (coolant) into the space opened to the atmosphere, the spray medium sprayed from the spraying means is the workpiece (workpiece) processing part (the cutting edge of the cutting tool). ), The pressure of the spray medium is reduced to a pressure equivalent to the atmospheric pressure.
そのため、噴霧媒体の圧力が切削圧力よりも低くなってしまうので、噴霧媒体をワークの加工部に確実に供給するのが難しい。そのため、ワークの加工部を十分に冷却するのが難しく、刃具の摩耗を十分に抑制するのが難しいという問題がある。 For this reason, since the pressure of the spray medium becomes lower than the cutting pressure, it is difficult to reliably supply the spray medium to the work portion of the workpiece. Therefore, there is a problem that it is difficult to sufficiently cool the processed portion of the workpiece, and it is difficult to sufficiently suppress the wear of the cutting tool.
特に、ワークが高硬度材である場合、切削する際の摩擦による発熱が大きくなるので、上記の問題が顕著になってしまう。 In particular, when the workpiece is a high-hardness material, heat generation due to friction at the time of cutting increases, and thus the above problem becomes significant.
本発明は上記点に鑑みて、刃具の刃先へのクーラントの供給性を向上することを目的とする。 An object of this invention is to improve the supply property of the coolant to the blade edge | tip of a blade tool in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
回転している被削材(1)を旋削加工する刃具(11)と、
被削材(1)から延びる切り屑(1a)を分断するブレーカ(17)と、
クーラントを吐出するポンプ(19)とを備え、
ブレーカ(17)は、ポンプ(19)から吐出されたクーラントが流れるブレーカ側クーラント流路(17a)と、ブレーカ側クーラント流路(17a)を流れたクーラントを刃具(11)の刃先(11a)に向けて吐出する吐出口(17b)とを形成しており、
ブレーカ(17)は、吐出口(17b)から吐出されたクーラントの圧力低下を抑制する局所空間(22)を刃具(11)と切り屑(1a)との間に形成する形状を有しており、
ブレーカ(17)には、切り屑(1a)との間に隙間(C1)を形成する隙間形成部(17e)が形成されており、
局所空間(22)は、隙間(C1)を通じて外部空間と連通しており、
隙間(C1)の寸法は、ブレーカ(17)の取り付け位置によって定まるようになっており、
ブレーカ(17)の取り付け位置は、局所空間(22)におけるクーラントの圧力(P1)が切削圧力を上回るような隙間(C1)の寸法となる位置とされていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention described in
A cutting tool (11) for turning the rotating work material (1);
A breaker (17) for cutting off chips (1a) extending from the work material (1);
A pump (19) for discharging the coolant,
The breaker (17) includes a breaker-side coolant channel (17a) through which coolant discharged from the pump (19) flows, and the coolant that flows through the breaker-side coolant channel (17a) to the cutting edge (11a) of the cutting tool (11). And a discharge port (17b) for discharging toward the
The breaker (17) has a shape that forms a local space (22) between the blade (11) and the chips (1a) that suppresses the pressure drop of the coolant discharged from the discharge port (17b). ,
The breaker (17) is formed with a gap forming part (17e) that forms a gap (C1) between the chip (1a),
The local space (22) communicates with the external space through the gap (C1),
The size of the gap (C1) is determined by the mounting position of the breaker (17),
Mounting position of the breaker (17), characterized in that there is a position where the pressure of the coolant in a local space (22) (P1) is the dimension of the gap (C1) such as above the cutting pressure.
これにより、刃具(11)の刃先(11a)に向けて吐出されたクーラントの圧力低下を抑制できるので、刃具(11)の刃先(11a)へのクーラントの供給性を向上できる。そのため、刃具(11)の刃先(11a)を良好に冷却して刃具(11)の摩耗を抑制できる。 Thereby, since the pressure fall of the coolant discharged toward the blade edge | tip (11a) of a blade tool (11) can be suppressed, the supply property of the coolant to the blade edge | tip (11a) of a blade tool (11) can be improved. Therefore, the cutting edge (11a) of the cutting tool (11) can be well cooled to suppress wear of the cutting tool (11).
具体的には、請求項2に記載の発明のように、請求項1に記載の発明において、
ブレーカ(17)には、切り屑(1a)との間に隙間(C1)を形成する隙間形成部(17e)が形成されており、
局所空間(22)は、隙間(C1)を通じて外部空間と連通しており、
隙間(C1)においてクーラントの粘性による抵抗が発生することによって、局所空間(22)から外部空間へのクーラントの流出が抑制されるようになっている。これにより、局所空間(22)でクーラントの圧力が低下することを抑制できる。
Specifically, in the invention according to
The breaker (17) is formed with a gap forming part (17e) that forms a gap (C1) between the chip (1a),
The local space (22) communicates with the external space through the gap (C1),
By generating resistance due to the viscosity of the coolant in the gap (C1), the outflow of coolant from the local space (22) to the external space is suppressed. Thereby, it can suppress that the pressure of a coolant falls in local space (22).
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、実施形態について図に基づいて説明する。図1に示すように、切削加工装置10は、外径旋削加工を行う装置であり、刃具11、ホルダ12、送り装置13、回転装置14および制御装置15を備えている。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
刃具11は、刃先11aを構成する角形状部を有している。刃具11のうち刃先11aおよびその近傍部位は、被削材1を切削加工(旋削加工)するすくい面を構成している。
The
本例では、刃具11の砥粒の材質はCBN粒子(Cubic boron nitride)であり、刃具11の結合材の材質はTiCN(炭窒化チタン)である。本例では、被削材1は高硬度材である。
In this example, the material of the abrasive grains of the
刃具11は、ホルダ12の先端部に取り付けられている。刃具11は、ボルト16によってホルダ12に固定されている。ホルダ12は、送り装置13によって送り駆動される。被削材1は、回転装置14によって回転軸R1を中心に回転駆動される。
The
送り装置13および回転装置14の作動は、制御装置15によって制御される。制御装置15は、CPU、ROMおよびRAM等を含むマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された加工制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。
The operations of the
図2では、切削加工装置10の要部を、回転軸R1と略直交する平面で切断した断面図で示している。図2に示すように、ホルダ12には平面部12aが形成されている。刃具11は、ホルダ12の平面部12aに形成された窪み部12bに嵌まり込むように取り付けられている。刃具11にも平面部11bが形成されている。刃具11がホルダ12に取り付けられた状態では、刃具11の平面部12aは、ホルダ12の平面部12aと同一平面上に位置している。
In FIG. 2, the principal part of the
ホルダ12にはブレーカ17が取り付けられている。ブレーカ17は、刃具11が被削材1を切削加工する際に切り屑1aを曲げて被削材1から分断させる役割を果たす。
A
ブレーカ17は、刃具11およびホルダ12の平面部12a、11aに重なり合っている。図1では、ブレーカ17の図示を省略している。図3に示すように、ブレーカ17は、ボルト18によってホルダ12に固定されている。ブレーカ17のうち刃具11の刃先11aに対応する部位は角形状になっている。
The
図2に示すように、ブレーカ17およびホルダ12は、クーラント流路12c、17aを形成している。ホルダ12のクーラント流路12c(ホルダ側クーラント流路)の入口部は、クーラント配管18を介してクーラントポンプ19のクーラント吐出口に接続されている。クーラント配管18には、クーラントポンプ19から吐出されたクーラントの圧力を検出する圧力センサ20が配置されている。
As shown in FIG. 2, the
ホルダ12のクーラント流路12cの出口部は、ホルダ12の平面部12aに開口している。ブレーカ17のクーラント流路17a(ブレーカ側クーラント流路)の入口部は、ホルダ12のクーラント流路12cの出口部と対向している。
The outlet portion of the
ブレーカ17の最先端部には、クーラント吐出口17bが開口している。ブレーカ17の最先端部は、ブレーカ17のうち刃具11の刃先11aに最も近い部位である。クーラント吐出口17bは、ブレーカ17のクーラント流路17aのクーラントを吐出する。
A
ブレーカ17の最先端部の位置は、刃具11の刃先11aの位置に対して所定距離ずれている。刃具11の刃先11aとブレーカ17の最先端部との間の距離を調節可能するために、ホルダ12に対するブレーカ17の取り付け位置を調節可能になっている。
The position of the most distal portion of the
図2に示すように、ブレーカ17のクーラント流路17aのうちクーラント吐出口17b側の部位は、ブレーカ17の底面に形成された溝17cと、刃具11の平面部11bとの間に形成されている。図4に示すように、ブレーカ17にはボルト孔17dが形成されている。
As shown in FIG. 2, a portion of the
図5に示すように、ホルダ12のうちクーラント流路12cの出口部の外周にはOリング21が配置されている。Oリング21は、ホルダ側クーラント流路12cとブレーカ側クーラント流路17aとの接続部からのクーラント漏れを防止する。
As shown in FIG. 5, an O-
次に、切削加工装置10を用いた切削加工方法を図6に基づいて説明する。まず、加工条件に応じて工具セット工程およびポンプセット工程を行う(初期セッティング工程)。
Next, a cutting method using the
工具セット工程では、刃具11、ホルダ12、ブレーカ17および被削材1をセットする。そして、ホルダ12に対するブレーカ17の取り付け位置を調節することによって、刃具11の刃先11aとブレーカ17の最先端部との間の距離を調節する。ポンプセット工程では、クーラントポンプ19のクーラント吐出圧力P1を設定する。
In the tool setting step, the cutting
次いで、1サイクル目の加工が行われる。具体的には、制御装置15が加工プログラムを起動することによって、1サイクル目の加工が開始される。
Next, processing in the first cycle is performed. Specifically, the first cycle of machining is started when the
加工プログラムには、加工条件が予め設定されている。具体的には、加工条件は、切削速度(回転速度)、切削送り速度および切込み量である。加工条件は、被削材1の材質や刃具11の材質等に応じて選択される。
Processing conditions are set in advance in the processing program. Specifically, the machining conditions are a cutting speed (rotational speed), a cutting feed speed, and a cutting depth. The machining conditions are selected according to the material of the
加工プログラムが起動されると、まずクーラントポンプ19からクーラントが吐出される。これにより、ブレーカ17のクーラント吐出口17bから刃具11の刃先11aに向けてクーラントが吐出される。
When the machining program is started, first, coolant is discharged from the
次いで切削加工(旋削加工)が開始される。具体的には、被削材1が回転装置14によって回転駆動されるとともにホルダ12および刃具11が送り装置13によって送り駆動される。これにより、被削材1が刃具11によって切削加工(旋削加工)される。
Next, cutting (turning) is started. Specifically, the
ホルダ12および刃具11が送り装置13によって所定の位置まで送り駆動されると、1サイクル目の加工が終了される。具体的には、回転装置14による被削材1の回転駆動が停止されるとともに送り装置13によるホルダ12および刃具11の送り駆動が停止される。次いで、クーラントポンプ19からのクーラントの吐出が停止される。これにより、1サイクル目の加工が終了する。
When the
次いで、1サイクル目と同様の手順で2サイクル目以降の加工が行われる。所定のサイクルの加工が終了すると、切削加工装置10を用いた切削加工(旋削加工)が完了する。
Next, the second and subsequent cycles are processed in the same procedure as the first cycle. When the processing of the predetermined cycle is completed, the cutting (turning) using the
図7、図8、図9は加工状態を説明する図である。図7の平面図に示すように、被削材1は切削速度V1で回転され、刃具11は切削送り速度V2で送られて被削材1を切込み量A1で切削する。
7, 8 and 9 are diagrams for explaining the machining state. As shown in the plan view of FIG. 7, the
これにより、図8の斜視図に示すように、被削材1から切り屑1aが発生する。切り屑1aの厚みおよび幅は、切込み量A1に応じて決まる。切り屑1aは被削材1の回転方向と反対方向(図8では上方向)に延びる。
Thereby, as shown in the perspective view of FIG. 8,
このとき、図9の断面図(被削材1の回転軸R1と略直交する平面で切断した断面図)に示すように、ブレーカ17によって被削材1から分断される前の切り屑1aと、ブレーカ17の隙間形成部17eと、刃具11との間に局所空間22が形成される。
At this time, as shown in a cross-sectional view of FIG. 9 (a cross-sectional view cut along a plane substantially orthogonal to the rotation axis R1 of the work material 1), the
ブレーカ17の隙間形成部17eは、切り屑1aとの間に微少な隙間C1を形成する。局所空間22は、微少な隙間C1を通じて外部空間と連通している。
The
局所空間22にはブレーカ17のクーラント吐出口17bから高圧のクーラントが吐出される。微少な隙間C1では、クーラントの粘性による抵抗が大きくなる。そのため、局所空間22のクーラントが隙間C1を通じて外部空間に流出することを抑制できるので、局所空間22のクーラントの圧力を高圧に維持できる。その結果、加工先端にクーラントを高圧で供給できるので、刃具11の刃先11aを良好に冷却して摩耗を抑制できる。
High-pressure coolant is discharged from the
切り屑1aとブレーカ17との間の隙間C1の寸法が小さいほど、クーラントの粘性による抵抗が大きくなる。そのため、図10のグラフに示すように、切り屑1aとブレーカ17との間の隙間C1の寸法が小さいほど、局所空間22におけるクーラントの圧力P1の低下を抑制できる。
The smaller the dimension of the gap C1 between the
したがって、局所空間22におけるクーラントの圧力P1が切削圧力を上回るように隙間C1の寸法を小さくすることによって、クーラントを加工先端に確実に供給できる。
Therefore, the coolant can be reliably supplied to the processing tip by reducing the size of the gap C1 so that the coolant pressure P1 in the
本実施形態では、ブレーカ17は、ポンプ19から吐出されたクーラントが流れるブレーカ側クーラント流路17aと、ブレーカ側クーラント流路17aを流れたクーラントを刃具11の刃先11aに向けて吐出する吐出口17bとを形成している。さらに、ブレーカ17は、刃具11と切り屑1aとの間に、吐出口17bから吐出されたクーラントの圧力低下を抑制する局所空間22を形成する形状を有している。
In the present embodiment, the
これによると、刃具11の刃先11aに向けて吐出されたクーラントの圧力低下を抑制できるので、刃具11の刃先11aへのクーラントの供給性を向上できる。そのため、刃具11の刃先11aを良好に冷却して刃具11の摩耗を抑制できる。
According to this, since the pressure drop of the coolant discharged toward the
具体的には、ブレーカ17には、切り屑1aとの間に隙間C1を形成する隙間形成部17eが形成されており、隙間C1においてクーラントの粘性による抵抗が発生することによって、局所空間22からのクーラントの流出が抑制されるようになっている。これにより、局所空間22でクーラントの圧力低下を抑制できる。
Specifically, the
本実施形態では、吐出口17bは、ブレーカ17のうち刃先11aに最も近い部位に形成されている。これにより、刃具11の刃先11aに向けて吐出されたクーラントの圧力低下を一層抑制できるので、刃具11の刃先11aへのクーラントの供給性を一層向上できる。
In this embodiment, the
本実施形態では、ブレーカ17のうち刃具11に重ね合わせられる面に、吐出口17bを形成する溝17cが形成されている。これにより、ブレーカ17に吐出口17bを形成する構造を簡素化できる。
In the present embodiment, a
本実施形態では、ホルダ12には、ポンプ19から吐出されたクーラントが流れ、かつブレーカ側クーラント流路17aと連通するホルダ側クーラント流路12cが形成されている。これにより、ブレーカ側クーラント流路17aにクーラントを供給する構造を簡素化できる。
In the present embodiment, the
(他の実施形態)
上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The above embodiment can be variously modified as follows, for example.
(1)上記実施形態では刃具11が略菱形の板状になっているが、刃具11は三角形の板状等、種々の形状になっていてもよい。
(1) Although the
(2)上記実施形態ではブレーカ17が略菱形の板状になっているが、ブレーカ17は三角形の板状等、種々の形状になっていてもよい。
(2) Although the
(3)上記実施形態では、被削材1は高硬度材であるが、これに限定されるものではなく、切削加工装置10は種々の材質の被削材1を切削加工可能である。
(3) In the above-described embodiment, the
1 被削材
1a 切り屑
11 刃具
11a 刃先
12 ホルダ
12c ホルダ側クーラント流路
17 ブレーカ
17a ブレーカ側クーラント流路
17b 吐出口
17c 溝
17e 隙間形成部
19 クーラントポンプ
22 局所空間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記被削材(1)から延びる切り屑(1a)を分断するブレーカ(17)と、
クーラントを吐出するポンプ(19)とを備え、
前記ブレーカ(17)は、前記ポンプ(19)から吐出された前記クーラントが流れるブレーカ側クーラント流路(17a)と、前記ブレーカ側クーラント流路(17a)を流れた前記クーラントを前記刃具(11)の刃先(11a)に向けて吐出する吐出口(17b)とを形成しており、
前記ブレーカ(17)は、前記吐出口(17b)から吐出された前記クーラントの圧力低下を抑制する局所空間(22)を前記刃具(11)と前記切り屑(1a)との間に形成する形状を有しており、
前記ブレーカ(17)には、前記切り屑(1a)との間に隙間(C1)を形成する隙間形成部(17e)が形成されており、
前記局所空間(22)は、前記隙間(C1)を通じて外部空間と連通しており、
前記隙間(C1)の寸法は、前記ブレーカ(17)の取り付け位置によって定まるようになっており、
前記ブレーカ(17)の取り付け位置は、前記局所空間(22)における前記クーラントの圧力(P1)が切削圧力を上回るような前記隙間(C1)の寸法となる位置とされていることを特徴とする切削加工装置。 A cutting tool (11) for turning the rotating work material (1);
A breaker (17) for cutting off chips (1a) extending from the work material (1);
A pump (19) for discharging the coolant,
The breaker (17) includes a breaker side coolant channel (17a) through which the coolant discharged from the pump (19) flows, and the coolant that has flowed through the breaker side coolant channel (17a) as the cutting tool (11). A discharge port (17b) for discharging toward the blade edge (11a) of
The said breaker (17) forms the local space (22) which suppresses the pressure fall of the said coolant discharged from the said discharge outlet (17b) between the said blade (11) and the said chip (1a). Have
The breaker (17) is formed with a gap forming part (17e) that forms a gap (C1) with the chips (1a),
The local space (22) communicates with an external space through the gap (C1),
The size of the gap (C1) is determined by the mounting position of the breaker (17),
Mounting position of the breaker (17) is characterized in that the pressure of the coolant (P1) is sized a position of the gap that exceeds the cutting pressure (C1) in said local space (22) Cutting device.
前記ブレーカ(17)のうち前記刃具(11)に重ね合わせられる面には、前記吐出口(17b)を形成する溝(17c)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の切削加工装置。 The breaker (17) is superimposed on the cutting tool (11),
The groove | channel (17c) which forms the said discharge outlet (17b) is formed in the surface superimposed on the said cutting tool (11) among the said breakers (17), Any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. The cutting apparatus as described in any one.
前記ホルダ(12)には、前記ポンプ(19)から吐出された前記クーラントが流れ、かつ前記ブレーカ側クーラント流路(17a)と連通するホルダ側クーラント流路(12c)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の切削加工装置。 A holder (12) to which the blade (11) and the breaker (17) are fixed;
The holder (12) is formed with a holder-side coolant passage (12c) through which the coolant discharged from the pump (19) flows and communicates with the breaker-side coolant passage (17a). The cutting apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the cutting apparatus is characterized in that:
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