JP7402632B2

JP7402632B2 - 切粉処理装置

Info

Publication number: JP7402632B2
Application number: JP2019139748A
Authority: JP
Inventors: 剛史安藤
Original assignee: JTEKT Gear Systems Corp
Current assignee: JTEKT Gear Systems Corp
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2023-12-21
Anticipated expiration: 2039-07-30
Also published as: JP2021020296A

Description

本発明は、切削加工において発生する切粉を処理する切粉処理装置に関するものである。

特許文献１には、ホブ盤に設けられた切粉処理装置としての切粉回収装置が記載されている。この切粉回収装置は、切削工具としてのホブカッタの下方に位置するホッパと、そのホッパに収容された切粉を吸い込む吸い込み機構と、吸い込んだ切粉を回収する回収器とを含むものである。本切粉回収装置においては、ホブカッタ周辺の切粉を回収器に良好に回収することができる。

特開２００１－４７３１２号公報

本発明の課題は、切削加工において、切削工具とワークとの切削点に切粉が近づき難くすることである。

本発明に係る切粉処理装置は、切削工具とワークとの切削点へ向かう方向への切粉の流れを滞留させる滞留部と、切削工具の回転方向と交差する方向に開口するエア噴出口を有するエア噴出装置とを含むものである。滞留部により流れが滞留させられた切粉はエア噴出装置により、切削工具の回転方向と交差する方向に流される。その結果、切削工具とワークとの切削点に切粉が流れ難くすることができる。

本発明の実施例である切粉処理装置を備えたホブ盤の正面図である。上記ホブ盤のワーク保持部を取り除いた状態の側面図である。上記ホブ盤においてホブカッタとワークとを示す図である。上記切粉処理装置を概念的に示す斜視図である。上記切粉処理装置を概念的に示す正面図である。上記切粉処理装置とは別の切粉処理装置を概念的に示す正面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る切粉処理装置の一例を図面に基づいて詳細に説明する。本切粉処理装置は、例えば、ワークＷの外周面に切削工具としてのホブカッタを用いて歯を形成するホブ盤に取り付けることができる。

図１，２に示すように、ホブ盤は、ベッド１０、ベッド１０に設けられたコラム１２、ワークＷを保持するロータリテーブル１４等を含む。本実施例においては、コラム１２がベッド１０に移動可能に設けられ、それにより、コラム１２とロータリテーブル１４とが接近・離間可能とされる。コラム１２のロータリテーブル１４に対向する部分には上下方向に移動可能なホブサドル２０が保持され、ホブサドル２０には、ホブヘッド２２が水平方向に伸びた軸線の回りに回転可能に保持される。ホブヘッド２２には、ホブヘッド２２の回転軸線に直交する軸線方向に伸びた主軸２４を保持する主軸保持部２５が、シフト装置３０により、主軸２４と平行な方向に移動可能に保持される。また、主軸２４には、ホブアーバ２６を介して切削工具としてのホブカッタ２８が着脱可能に取り付けられる。

ロータリテーブル１４には、加工軸３２が一体的に回転可能に取り付けられ、加工軸３２にワークＷが保持される。本実施例において、コラム１２とロータリテーブル１４とが並ぶ方向、換言すると、ホブヘッド２２の回転軸線が伸びる方向をｘ方向、上下方向をｚ方向、ｘ方向およびｚ方向に直交する方向をｙ方向とする。図２に示す状態（例えば、ホブヘッド２２のｘ軸回りの回転角が０である状態）においては、主軸１４が伸び、シフト装置３０により移動可能な方向がｙ方向である。
ホブ盤において、ホブヘッド２２のｘ軸回りの回転、ホブカッタ２８の軸線回りの回転、上下方向の移動、軸線方向の移動と、ワークＷの回転とにより、ワークＷの外周面に切削加工が施され、歯が形成される。それにより、図３に示すように、ワークＷとしてはす歯歯車が形成される。

一方、作業環境の改善を図るためにクーラントを使用しないドライ加工が行われることがある。ドライ加工において、切削加工により生じた切粉が飛散するが、切粉のうち微細なもの（例えば、小さいもの、薄いもの等）は、ホブカッタ２８の回転に伴って回転し易い。切粉が切削点の近傍に達し、ワークＷに熱溶着して、不良品が生じる場合がある。
そこで、本実施例においては、切削加工により生じた切粉が切削点に達し難くするために切粉処理装置４０を設けた。また、切粉処理装置４０は、図示しないボルト等により主軸保持部２５に固定することにより、主軸保持部２５のホブカッタ２８の外周側に設けることができる。

切粉処理装置４０は、図４，５に示すように、概して軸線方向および周方向に伸び、ホブカッタ２８の外周部の一部を覆うハウジング４２を含む。ハウジング４２の軸線方向の両端部は開口とされている。ハウジング４２は、例えば、金属製の板状部材を曲げることにより製造することができる。ハウジング４２の周方向のホブカッタ２８の回転方向の下流側の部分は、切粉の切削点Ｃへ向かう流れを滞留させる滞留部４４とされる。滞留部４４の内部には、エア噴出装置４８のエア噴出口４６が位置する。

滞留部４４、すなわち、ハウジング４２の下流側の部分の主軸２４と直交する断面形状は概してコの字形を成す。ハウジング４２は、例えば、第１遮蔽部としての第１遮蔽板部５２と、第２遮蔽部としての第２遮蔽板部５４と、外側板部５６とを含む。本実施例においては、第１遮蔽板部５２、第２遮蔽板部５４、外側板部５６の一部等により滞留部４４が構成される。

第１遮蔽板部５２は、一端がホブカッタ２８の外周縁に近接して位置し、ホブカッタ２８の接線Ｓに対して回転方向において９０°以下の角度で交差して伸びたものである。換言すると、第１遮蔽板部５２と接線Ｓとの成す角度θ１は９０°以下となる。このように、角度θ１が９０°以下とされることにより、角度θ１が９０°より大きい場合より、隙間ａから切粉が流出し難くすることができる。なお、隙間ａは小さくすることが望ましい。

また、第２遮断板部５４は、それの延長線が切削点Ｃまたは切削点Ｃの近傍を通る向きに傾斜して設けられる。種々の検討により、第1遮断板部５２を上述に示す形状を成すものとし、かつ、第２遮蔽板部５４を、延長線が切削点Ｃまたは切削点Ｃの近傍を通る向きに傾斜して設けることにより、滞留部４４の容積を適切な大きさに設定することができることが分かった。その結果、滞留部４４の内部にある切粉を、エア噴出装置４８により良好に流出させることができる。
なお、本実施例において、互いに隣接する第１遮蔽板部５２と第２遮蔽板部５４との成す角度は９０°以下になることが多い。このように、第１遮蔽板部５２と第２遮蔽板部４との成す角度が９０°以下である場合には、９０°より大きい場合より、切粉が、第１遮蔽板部５２と第２遮蔽板部５４との間に滞留し易く、隙間ａから流出し難くすることができる。

外側板部５６は、ホブカッタ２８の外周面と隙間を隔てて設けられ、ホブカッタ２８の外周面を覆う状態で設けられる。外側板部５６は、ほぼホブカッタ２８の外周面に沿った形状を成す。外側板部５６により切粉の外周側への流れが防止される。

エア噴出装置４８はエア源５８と、そのエア源５８に接続されたエア通路６０とを含む。エア通路６０は、ハウジング４２の軸線方向の一端部の開口から挿入され、エア通路６０の開口であるエア噴出口４６を含むエア噴出部６２が、ハウジング４２の滞留部４４の軸線方向の端部付近に位置する状態で設けられる。エア噴出口４６は軸線方向の端部付近に、周方向において滞留部４４のほぼ中央に位置することが望ましい。
また、エア噴出口４６は、ホブカッタ２８の回転方向に交差する方向にエアを噴出可能な向き、本実施例においては、ホブカッタ２８の回転軸線とほぼ平行な方向にエアを噴出可能な向きに開口する。

ハウジング４２は、滞留部４４より上流側に設けられ、切粉の滞留部４４への侵入を防止する上流側遮蔽部としての第３遮蔽板部６６を含む。第３遮蔽板部６６は、ホブカッタ２８の接線Ｓ´との成す角度θ２が９０°以下となる向きに伸びたものとすることが望ましい。角度θ２を９０°以下とすることにより、９０°より大きい場合より、切粉が第３遮蔽板部６６の端部とホブカッタ２８の外周面との間の隙間ｂからハウジング４２の内部に流入し難くすることができる。

また、切粉処理装置４０は、滞留部４４の下流側に位置するエア噴出部７０を含む。エア噴出部７０は、エアを切削点Ｃに向かって噴出するものであり、それにより、切削点Ｃ付近に切粉が近づき難くされる。

本実施例においては、切粉処理装置４０が、滞留部４４が、切削点Ｃの回転方向の上流側、かつ、ホブカッタ２８の上方付近に位置する状態で設けられる。また、切粉処理装置４０は、滞留部４４が切削点Ｃから、ホブカッタ２８の中心角６０°以上、１２０°以下の部分に位置する状態で設けることが望ましい。滞留部４４が切削点Ｃに近い場合には、切粉を切削点に近付き難くすることができるが、ワーク周辺に位置する治具等と干渉するおそれがある。以上のことから、本実施例においては、滞留部４４が、ホブカッタ２８のほぼ上方、すなわち、切削点Ｃよりほぼ中心角９０°隔たった部分に位置する状態で切粉処理装置４０を設けたのである。

以上のように構成されたホブ盤において、ホブカッタ２８とワークＷとの相対回転と相対移動とにより、ワークＷの外周面に歯が形成される。この場合に、ホブカッタ２８とワークＷとの交点である切削点Ｃにおいて切粉が発生し、切粉のうち微細なものが、ホブカッタ２８の回転に伴って回転方向に流れる。ホブカッタ２８の回転に連れまわる切粉の一部は、第３遮蔽板部６６に当たるが、隙間ｂを経てハウジング４２の内部に流入する切粉もある。切粉は、第１遮蔽板部５２、第２遮蔽板部５４により、回転方向への流れが抑制されて、滞留する。そして、滞留部４４に滞留した切粉は、エア噴出口４６から噴出させられたエアにより、良好に、ホブカッタ２８の軸線方向に流れ、ハウジング４２の端部の開口から外部に出ることができる。また、第１遮蔽板部５２と第２遮蔽板部５４との成す角度が９０°以下とされていること、隙間ａが小さいこと等により、滞留部４４にある切粉を隙間ａから流出させ難くすることができる。
以上により、切粉が隙間ａから流出し、切削点Ｃに近づけ難くすることができ、ワークＷに切粉が付着し難くすることができる。ワークの不良率を低くすることができるのであり、切粉処理装置４０により不良率が６０％改善した。

なお、滞留部の形状は問わない。滞留部は、例えば、図６に示すように湾曲状を成すものとすることができる。本実施例において、ハウジング７８の下流側部に設けられた滞留部８０は、接線Ｓに９０°以下の角度で交差した方向に伸びる第１遮蔽板部８２を備え、かつ、ホブカッタ２８の回転方向に凸状に湾曲した形状を成す。滞留部８０のほぼ中央にはエア噴出口４６が開口する。本実施例においては、エアにより滞留部８０の内部に滞留した切粉を良好に流出させることができ、滞留部８０の内部に残り難くすることができる。

また、ハウジング４２，７８のエア噴出通路６０が設けられた側とは反対側の端部の開口付近に、エア吸入部を設けることができる。エア吸入部によりエアを切粉とともに吸入することができる。
さらに、第３遮蔽板部６６、エア噴出部７０は不可欠ではない。

また、上記実施例において、切削工具がホブカッタであり、ワークがはす歯歯車である場合について説明したが、切削工具はホブカッタに限らず、ワークははす歯歯車に限らない。切削工具は、回転により、円筒状のワークの外周面に切削加工を施す工具とすることができ、広く、歯切り、フライス削り用の工具とすることができる。また、切削点において生じた切粉を巻き込みやすい直径が２００mm以下の切削工具に有効である。
さらに、ワークは平歯車、ウォームホイール等、円筒の外周面に歯が形成された歯車等とすることができる。
その他、本発明は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。

２５：主軸保持部２８:ホブカッタ４０：切粉処理装置４２：ハウジング４４，８０：滞留部４６：エア噴出口４８：エア噴出装置５２：第１遮蔽板部５４：第２遮蔽板部６６：第３遮蔽板部

特許請求可能な発明

（１）切削工具の軸線回りの回転によりワークの外周面に切削加工を施す場合に生じる切粉を処理する切粉処理装置であって、
前記切削工具の外周側に、前記軸線と平行な方向に伸びて設けられたハウジングと、
前記ハウジングの内部に位置し、前記切削工具の回転方向と交差する方向にエアを噴出させるエア噴出部を備えたエア噴出装置と
を含み、
前記ハウジングの下流側の部分が前記切粉を滞留させる滞留部とされ、
前記エア噴出部のエア噴出口が前記滞留部の内部に開口することを特徴とする切粉処理装置。

滞留部は、切削工具の回転に伴って流れる切粉を滞留させ得るものであり、例えば、切粉の流れを堰き止める堰き止め部、袋状部と称することができる。
エア噴出口は、例えば、切削工具の回転方向とほぼ直交する向き、換言すると、切削工具の軸線とほぼ平行に開口して設けることができる。
下流側とは、切削工具の回転方向の下流側である。また、切粉が切削工具の回転に伴って流れる場合には、その切粉の流れの下流側である。

（２）前記滞留部が、前記切削工具と前記ワークとの接触点である切削点より上流側であって、前記切削点から前記切削工具の中心角６０°以上１２０°以下の角度隔たって位置する(1)項に記載の切粉処理装置。

（３）前記滞留部が、前記切削工具の接線の前記切削工具の回転方向において９０°以下の角度で交差する方向に伸びた第１遮蔽部を含む(1)項または(2)項に記載の切粉処理装置。

（４）前記滞留部が、前記切削工具の前記主軸と直交する断面形状が概してコの字形を成す(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の切粉処理装置。
滞留部は、例えば、板状部材を曲げて製造することができる。

（５）前記滞留部が、自身の延長線が前記切削工具と前記ワークとの切削点を通る第２遮蔽部を含む(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載の切粉処理装置。
第１遮蔽部と第２遮蔽部との成す角度は９０°以下とすることが望ましい。

（６）前記滞留部が、概して湾曲形状を成す(1)ないし(3)項のいずれか１つに記載の切粉処理装置。

（７）当該切粉処理装置が、前記滞留部より上流側に設けられ、前記切削工具の接線に、前記切削工具の回転方向において９０°以下の角度で交差する方向に伸びた上流側遮蔽部を含む(1)項ないし(6)項のいずれか１つに記載の切粉処理装置。

（８）前記エア噴出口が、前記滞留部の内部の、前記主軸に直交する断面のほぼ中央に位置する(1)項ないし(7)項のいずれか１つに記載の切粉処理装置。
エア噴出口は、滞留部の内部に滞留した切粉を、切削工具の軸線と平行な方向に飛散させて、滞留部の内部に残り難くし得る位置に設けることが望ましい。

（９）前記切削工具がホブカッタであり、前記ワークがはすば歯車である(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の切粉処理装置。

Claims

切削工具の軸線回りの回転によりワークの外周面に切削加工を施す場合に生じる切粉を処理する切粉処理装置であって、
前記切削工具の外周側に、前記軸線と平行な方向に伸びて設けられたハウジングと、
前記ハウジングの内部に位置し、前記切削工具の前記軸線と平行な方向にエアを噴出させるエア噴出部を備えたエア噴出装置と
を含み、
前記ハウジングの下流側の部分が前記切粉を滞留させる滞留部とされ、
前記エア噴出部のエア噴出口が前記滞留部の内部に開口することを特徴とする切粉処理装置。
前記滞留部が、前記切削工具と前記ワークとの接触点である切削点より上流側であって、前記切削点から前記切削工具の中心角６０°以上１２０°以下の角度隔たって位置する請求項１に記載の切粉処理装置。
前記滞留部が、第１遮蔽部を含み、
前記第１遮蔽部が、前記軸線と平行な方向から見た場合に、前記切削工具の前記第１遮蔽部の延長線との交点における接線のうち前記切削工具の回転方向側に位置する部分に９０°以下の角度で交差する方向に伸びたものである請求項１または２に記載の切粉処理装置。
前記滞留部が、前記第１遮蔽部に隣接し、自身の延長線が前記切削工具と前記ワークとの切削点を通る第２遮蔽部を含む請求項３に記載の切粉処理装置。
前記滞留部が、前記切削工具の回転に伴う前記切粉の流れを堰き止める袋状部を含む請求項１ないし４のいずれか１つに記載の切粉処理装置。
当該切粉処理装置が、前記滞留部より上流側に設けられた上流側遮蔽部を含み、
前記上流側遮蔽部が、前記軸線と平行な方向から見た場合に、前記切削工具の前記上流側遮蔽部の延長線との交点における接線のうち回転方向側に位置する部分に９０°以下の角度で交差する方向に伸びたものである請求項１ないし５のいずれか１つに記載の切粉処理装置。
前記切削工具がホブカッタであり、前記ワークがはすば歯車である請求項１ないし６のいずれか１つに記載の切粉処理装置。