JP2000005975A - 切削剤供給装置および供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミスト供給の際に主軸の回転による遠心分離
作用が働かず、またミストの粒子径や濃度の選択も自由
に設定できるようにする。 【解決手段】 ハウジング５３内に回転可能に収容され
た主軸５１内には、工具ホルダを保持するドローバ５９
が軸方向移動可能に設けられ、ドローバ５９は主軸５１
と一体となって回転する。ドローバ５９内には、工具ホ
ルダ側に切削剤を供給するための切削剤供給管８５がベ
アリング８１，８３を介して収容されている。切削剤供
給管８５は、主軸後端側の外部への突出端部８５ａが、
ハウジング５３に取り付けられた切削剤供給部８９に固
定されている。切削剤供給部８９に供給される切削剤
は、切替バルブ９３を切り替えることで、クーラントと
ミストとのいずれかに切り替えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、切削剤を主軸内
を通して主軸先端の工具側に供給する切削剤供給装置お
よび供給方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタなどの工作機械におい
ては、主軸の回転中心に設けたセンタ孔を通してクーラ
ントや、切削液と気体とが混合したミストなどの切削剤
を供給するものがある。

【０００３】図２は、上記マシニングセンタにおける主
軸１周辺の断面図で、主軸１は、ハウジング３内にてモ
ータ４の駆動によりベアリング５を介して回転可能に収
容されている。主軸１の図中で左側先端のテーパ穴１ａ
内には、図示しない工具が取り付けられている工具ホル
ダ７の中空テーパシャンク７ａが着脱可能に挿入されて
いる。工具ホルダ７は、図中で右側に開口する中空部７
ｂを備え、この中空部７ｂ内に先端が挿入されたドロー
バ９が図中で右方向へ移動することで、コレット１１が
主軸１の半径方向外側へ拡開変位し、このコレット１１
の変位により、工具ホルダ７が内側からテーパ穴１ａに
向けて押し付けられて、図に示すように主軸１に固定さ
れる。

【０００４】ドローバ９が図２の位置から左方向へ移動
することで、コレット１１は半径方向内側に移動し、工
具ホルダ７はコレット１１によるテーパ穴１ａへの押圧
動作が解除されて主軸１から外される。

【０００５】ドローバ９は、先端部９ａと主軸後端側ま
で延長される軸部９ｂとが相互に一体化したもので、主
軸１の後端に設けた油圧シリンダ１３の作動により、ピ
ストン１５が図中で左方向へ移動し、これに伴うフラン
ジ部材１７の同方向への移動により、軸部９ｂが押圧さ
れて主軸先端側へドローバ９全体が移動する。ドローバ
９の上記移動により、軸部９ｂの外周部にて軸部９ｂと
主軸１側との間に介装された皿ばね２１が圧縮された状
態となる。ドローバ９の右方向への移動は、上記圧縮さ
れた皿ばね２１の復元力により軸部９ｂが右方向に移動
することに伴いなされる。

【０００６】上記ドローバ９およびフランジ部材１７内
には、主軸１の軸方向に貫通するセンタ孔であるクーラ
ント供給通路２３が形成されている。クーラント供給通
路２３には図中で右側端部のロータリジョイント２５に
おける供給口２７から、矢印Ａで示すようにクーラント
が供給され、同左側の端部から流出するクーラントは、
工具ホルダ７に設けたクーラントスルー用ノズル２９を
経て工具側に供給される。

【０００７】図３に示すものは、工具ホルダ３１側にミ
ストを供給するもので、主軸３３内には、切削液供給通
路３５およびエア供給通路３７が軸方向に向けて相互に
平行に形成されている。各通路３５，３７の図中で右側
端部のロータリジョイント３９に設けた切削液供給口３
５ａおよびエア供給口３７ａから、切削液およびエアを
それぞれ供給することで、これらは各通路３５，３７を
流れて工具ホルダ３１の直前のミキシング部４１にて相
互に混合し、噴霧状となったミストが工具ホルダ３１側
に供給される（特開平９−６６４３７号公報参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
２の例において、ミストを供給する場合には、主軸１の
回転によってクーラント供給通路２３を流れるミストが
遠心力を受け、ミストを構成する比重の大きい切削液粒
子が半径方向外側に、同比重の小さいエアが半径方向中
心側にそれぞれ片寄り、このため安定した濃度のミスト
を工具ホルダ７側に供給できないという不具合がある。

【０００９】一方、前記図３の例においては、切削液と
エアとを混合させるミスト発生装置となるミキシング部
４１が、工具ホルダ３１の直前に配置されているので、
ミストに対する遠心分離作用が小さいものの、ミストの
粒子径や濃度が、切削液供給通路３５やエア供給通路３
７を備えたノズル部によって決定されるので、加工に応
じたミストの粒子径や濃度を自由に設定できないという
不具合がある。

【００１０】そこで、この発明は、主軸中心を通して供
給される切削剤として、ミストを使用した場合であって
も、主軸回転による遠心分離作用を確実に抑えるととも
に、ミストの粒子径や濃度の選択も自由に設定できるよ
うにすることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、ハウジングに対し回転可能に支
持された主軸の回転中心部に、前記主軸先端側の工具保
持部付近に切削剤を供給する切削剤供給管を、前記主軸
に対して相対回転可能に配置し、前記切削剤供給管の主
軸後端側に、前記ハウジング側に設けられて切削剤が外
部から供給される切削剤供給部を接続した構成としてあ
る。

【００１２】このような構成の切削剤供給装置によれ
ば、主軸回転時に、切削剤供給部から供給された切削剤
は、切削剤供給管を通って主軸先端側の工具保持部付近
に向けて流出する。このとき、切削剤供給管は、ハウジ
ングに設けた切削剤供給部に後端が固定されているの
で、主軸の回転によっても回転することはない。このた
め、切削剤供給管内を流れる切削剤には、主軸の回転に
よる遠心力が作用せず、このため、切削剤として切削液
と気体とが混合するミストを使用する場合であっても、
ミストが遠心分離されることがない。また、切削剤は、
主軸後端の切削剤供給部から供給するので、ミストを使
用する場合には、ハウジング外部にてその粒子径や濃度
を選択可能である。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明の構成
において、主軸内には、工具ホルダに対し、主軸後端側
に移動して保持する一方、主軸先端側に移動して保持を
解除するドローバが、前記主軸の軸方向に移動可能かつ
主軸と一体回転可能に収容され、前記ドローバ内に切削
剤供給管が収容されている構成としてある。

【００１４】上記構成によれば、主軸回転時にドローバ
も一体となって回転し、このとき切削剤供給管は回転せ
ず、このため切削剤供給管内を流れるミストが遠心分離
されることがない。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１の発明の構成
において、切削剤供給部に、クーラントが供給される状
態と、切削液と気体とが混合したミストが供給される状
態とに切替可能な切替バルブを介してクーラント装置お
よびミスト発生装置を接続した構成としてある。

【００１６】上記構成によれば、切替バルブを切り替え
ることで、切削剤供給部に供給する切削剤を、クーラン
トとミストとのいずれかに選択でき、加工や工具の種類
に対応した最適な切削条件が得られる。

【００１７】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかの発明の構成において、切削剤供給管を、回転す
る主軸側に対して支持するベアリングを設け、このベア
リングより主軸先端側の切削剤供給管と主軸側との間に
シール材を設けた構成としてある。

【００１８】上記構成によれば、切削剤供給管から主軸
先端側に流出した切削剤は、シール材によってベアリン
グへの侵入が回避され、このため切削剤としてクーラン
トを使用した場合でも、ベアリングの損傷が回避され
る。

【００１９】請求項５の発明は、主軸を回転支持するハ
ウジングの主軸後端側に設けた切削剤供給部から切削剤
を供給し、この供給された切削剤を、前記切削剤供給部
に一端が固定されて前記主軸側に対して相対回転可能な
切削剤供給管を通して主軸先端側の工具保持部付近に供
給する切削剤供給方法としてある。

【００２０】上記切削剤供給方法によれば、主軸が回転
しても切削剤供給管は回転しないので、切削剤として、
切削液と気体とが混合するミストを使用する場合であっ
ても、このミストに主軸の回転による遠心分離作用が働
くことがない。

【００２１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、切削剤供給管
は、ハウジングに設けた切削剤供給部に、主軸後端側が
接続されて主軸に対し相対回転可能に設けられているの
で、主軸の回転によっても回転せず、このため切削剤と
して、切削液と気体とが混合するミストを使用する場合
であっても、切削剤供給管内のミストに対しては主軸の
回転による遠心分離作用が働くことはなく、安定した濃
度のミストを工具側に供給することができる。また、切
削剤は、主軸後端の切削剤供給部から供給するので、ミ
ストを使用する場合には、ハウジング外部にてその粒子
径や濃度を選択でき、加工や工具の種類に対応した最適
な切削条件を得ることができる。

【００２２】請求項２の発明によれば、主軸回転時にド
ローバも一体となって回転するので、切削剤供給管は回
転せず、このため切削剤供給管内を流れるミストに対す
る遠心分離作用を確実に回避することができる。

【００２３】請求項３の発明によれば、切替バルブを切
り替えることで、切削剤供給部に供給する切削剤を、ク
ーラントとミストとのいずれかに選択できるので、加工
や工具の種類に対応した最適な切削条件を得ることがで
きる。

【００２４】請求項４の発明によれば、切削剤供給管か
ら主軸先端側に流出した切削剤は、シール材によってベ
アリングへの侵入が回避されるので、切削剤としてクー
ラントを使用した場合でも、ベアリングの損傷が回避さ
れ、信頼性が向上する。

【００２５】請求項５の発明によれば、主軸が回転して
も切削剤供給管は回転しないので、切削剤として、切削
液と気体とが混合するミストを使用する場合であって
も、切削剤供給管内のミストに主軸の回転による遠心分
離作用が働くことがなく、安定した濃度のミストを工具
側に供給することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。

【００２７】図１は、この発明の実施の一形態を示す切
削剤供給装置を備えたマシニングセンタの主軸周辺の断
面図である。主軸５１は、ハウジング５３内にベアリン
グ５５を介して回転可能に収容され、モータ５７によっ
て回転駆動される。

【００２８】主軸５１内の図中で左側の先端にはテーパ
孔５１ａが形成され、このテーパ孔５１ａに図示しない
工具ホルダが装着される。主軸５１内には、上記テーパ
孔５１ａに連通する中心孔５１ｂが主軸５１の後端まで
貫通して設けられ、この中心孔５１ｂには、主軸５１の
軸方向に移動可能で、かつ主軸５１と一体となって回転
するドローバ５９が収容されている。ドローバ５９は、
先端部６１と軸部６３とが相互に固定されたもので、先
端部６１のテーパ孔５１ａ側には、工具ホルダを保持す
る工具保持部としての凹部６１ａが形成されている。

【００２９】ドローバ５９の軸部６３は、先端部６１に
近い位置に段部６３ａが形成され、この段部６３ａから
主軸後端側の端部までが先端部６１に対して細径となっ
て、その後端部にフランジ部材６９がねじ込まれてい
る。フランジ部材６９は、フランジ部６９ａと筒部６９
ｂとを備え、筒部６９ｂの先端面と前記段部６３ａとの
間には、両端の各カラー７１，７３を介して皿ばね７５
が収容されている。

【００３０】フランジ部材６９の主軸後端側に近接した
位置のハウジング５３内には、ドローバ駆動用の油圧シ
リンダ７７が設けられ、この油圧シリンダ７７には図中
で左右方向に移動可能なピストン７９が収容されてい
る。このピストン７９の主軸先端側への移動により、フ
ランジ部材６９が押されて皿ばね７５が圧縮されつつド
ローバ５９がテーパ孔５１ａ側に移動する。この移動に
より、先端部６１がテーパ孔５１ａ側に突出して工具ホ
ルダを凹部６１ａで保持可能な状態となり、保持後にピ
ストン７９を後退させると、皿ばね７５の復帰力により
工具ホルダはテーパ孔５１ａ内に引き込まれて主軸５１
に固定されることになる。

【００３１】上記ドローバ５９の先端部６１，軸部６３
およびフランジ部材６９には、主軸５１の軸方向に貫通
する貫通孔６１ａ，６３ａおよび６９ｃがそれぞれ形成
され、この貫通孔６１ａ，６３ａおよび６９ｃには、軸
部６３の両端に設けたベアリング８１，８３を介して主
軸５１側に対し相対回転可能な切削剤供給管８５が収容
されている。上記したベアリング８１，８３は、主軸５
１が回転するときには切削剤供給管８５とドローバ５９
との間で本来のベアリングとして機能し、油圧シリンダ
７７および皿ばね７５にて工具ホルダを保持あるいは保
持解除するときにはブッシュとして機能する。

【００３２】切削剤供給管８５は、主軸先端側が先端部
６１の凹部６１ａ付近に位置し、この先端側の外周面と
先端部６１との間にシール材８７が介装されている。切
削剤供給管８５の主軸後端側は、油圧シリンダ７７を貫
通するとともに、ハウジング５３の主軸後端側の端部の
貫通孔５３ａを貫通して外部に突出している。

【００３３】切削剤供給管８５の上記外部への突出端部
８５ａは、ハウジング５３の主軸後端側の端面に取り付
けられた切削剤供給部８９に固定されている。切削剤供
給部８９は内部に切削剤供給管８５に連通する連通路８
９ａを備え、この連通路８９ａには、切削剤供給用配管
９１の一端が接続されている。

【００３４】切削剤供給用配管９１の他端は、切替バル
ブ９３に接続されている。切替バルブ９３は、配管９５
を介してクーラント装置９７に接続されるとともに、配
管９９を介してミスト発生装置１０１に接続されてい
る。切替バルブ９３が、図１に示す位置では、ミスト発
生装置１０１で切削液と気体であるエアとが混合して発
生したミストが切削剤供給用配管９１に送られ、図１の
状態から図中で右方向に変位した位置では、クーラント
装置９７から供給されるクーラントが切削剤供給用配管
９１に送られる。

【００３５】次に、上記した切削剤供給装置の動作を説
明する。ドローバ５９が先端部６１の凹部６１ａにて図
示しない工具ホルダを保持している状態で、工具ホルダ
に装着された工具により切削加工を行う際に、モータ５
７の駆動により主軸５１が回転すると、ドローバ５９も
一体となって回転する。このとき、切削剤供給管８５
は、主軸後端の突出端部８５ａがハウジング５３側の切
削剤供給部８９に固定されているので回転せず、ドロー
バ５９側はこの切削剤供給管８５に対し前後のベアリン
グ８１，８３を介して回転する。

【００３６】上記主軸５１の回転による切削加工時に、
ミストを使用する際には、切替バルブ９３を図１に示す
位置としてミスト発生装置１０１で発生するミストを、
配管９９，切替バルブ９３，切削剤供給用配管９１を経
て切削剤供給部８９に送り込み、さらに切削剤供給管８
５を通してその先端から吐出させて工具ホルダ側に供給
する。

【００３７】ミストが切削剤供給管８５内を通過する際
には、切削剤供給管８５が回転していないので、主軸５
１の回転による遠心力をミストが受けることはなく、ミ
ストの成分である切削液とエアとが遠心分離することも
なく、したがって工具ホルダ側には安定した濃度のミス
トが供給されることになる。

【００３８】また、ミスト発生装置１０１は、主軸５１
の外部に設けてあるので、工具ホルダ側に供給するミス
トの粒子径や濃度を、容易に変更でき、加工や工具の種
類に対応した最適な切削条件を得ることができる。

【００３９】主軸５１の回転による切削加工時に、クー
ラントを使用する際には、切替バルブ９３を図１の位置
から右方向に変位させた位置としてクーラント装置９７
から供給されるクーラントを、配管９５，切替バルブ９
３，切削剤供給用配管９１を経て切削剤供給部８９に送
り込み、さらに切削剤供給管８５を通してその先端から
吐出させて工具ホルダ側に供給する。

【００４０】切削剤供給管８５とドローバ５９の先端部
６１との間には、シール材８７が介装されているので、
クーラントを使用する場合であっても、切削剤供給管８
５から吐出されたクーラントはベアリング８１側には流
出せず、ベアリング８１，８３の破損が回避される。

【００４１】このように工具ホルダ側に供給する切削液
は、切替バルブ９３を切り替えることで、ミストかクー
ラントかのいずれかを選択できるので、加工や工具の種
類に対応した最適な切削条件を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態を示す切削剤供給装置
を備えたマシニングセンタの主軸周辺の断面図である。

【図２】従来例を示す切削剤供給装置を備えたマシニン
グセンタにおける主軸周辺の断面図である。

【図３】他の従来例を示す図２と同様な断面図である。

【符号の説明】

５１ 主軸 ５３ ハウジング ６１ａ 凹部（工具保持部） ８１，８３ ベアリング ８５ 切削剤供給管 ８７ シール材 ８９ 切削剤供給部 ９３ 切替バルブ ９７ クーラント装置 １０１ ミスト発生装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに対し回転可能に支持された
   主軸の回転中心部に、前記主軸先端側の工具保持部付近
   に切削剤を供給する切削剤供給管を、前記主軸に対して
   相対回転可能に配置し、前記切削剤供給管の主軸後端側
   に、前記ハウジング側に設けられて切削剤が外部から供
   給される切削剤供給部を接続したことを特徴とする切削
   剤供給装置。
2. 【請求項２】 主軸内には、工具ホルダに対し、主軸後
   端側に移動して保持する一方、主軸先端側に移動して保
   持を解除するドローバが、前記主軸の軸方向に移動可能
   かつ主軸と一体回転可能に収容され、前記ドローバ内に
   切削剤供給管が収容されていることを特徴とする請求項
   １記載の切削剤供給装置。
3. 【請求項３】 切削剤供給部に、クーラントが供給され
   る状態と、切削液と気体とが混合したミストが供給され
   る状態とに切替可能な切替バルブを介してクーラント装
   置およびミスト発生装置を接続したことを特徴とする請
   求項１記載の切削剤供給装置。
4. 【請求項４】 切削剤供給管を、回転する主軸側に対し
   て支持するベアリングを設け、このベアリングより主軸
   先端側の切削剤供給管と主軸側との間にシール材を設け
   たことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   の切削剤供給装置。
5. 【請求項５】 主軸を回転支持するハウジングの主軸後
   端側に設けた切削剤供給部から切削剤を供給し、この供
   給された切削剤を、前記切削剤供給部に一端が固定され
   て前記主軸側に対して相対回転可能な切削剤供給管を通
   して主軸先端側の工具保持部付近に供給することを特徴
   とする切削剤供給方法。