JP2001047304A - バイトおよびその冷却方法ならびに切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】騒音を発生させずにチップを冷却できるバイト
を提供する。 【解決手段】バイト１は、被切削物２を切削するチップ
３と、チップ３が固定される台座４と、この台座４が先
端部に固定される柄５とからなる。柄５の先端部の内側
に、柄５の外部から供給される冷媒が一時的に滞留しつ
つ流通する冷却室６を設ける。冷却室６の内部を冷媒と
しての冷気で充満させて冷やした後、チップ３を被切削
物２の切削点に押し付けて切削加工を施す。台座４を介
して、チップ３と冷却室６内の冷気との間で熱交換させ
ることで、切削加工をすることによって熱をもったチッ
プ３を冷却することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被切削物に切削加
工を施すバイト、およびこのバイトの冷却方法、ならび
にこのバイトを用いた切削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バイトを用いた切削加工においては、そ
のチップの刃先の冷却および摩耗抑制のために、一般的
には、切削油剤が刃先部に与えられている。しかし、切
削油剤の使用は作業環境を損ねるばかりではなく、切削
油剤の管理、および使用済みの切削油剤の処理などにか
かる費用が増大し、加工コストの上昇につながるおそれ
がある。

【０００３】そこで、これらの対策として、例えば、特
開平１０−８６０３６号公報の発明では、切削加工時に
おいて、切削油剤の代わりに空気などの気体をバイトの
刃先に吹き付けて、その刃先を冷却し、その刃先の摩耗
を抑制する方法が提案されている。

【０００４】具体的には、図４に示されるように、切削
装置１００１は、バイト１００８とエア吹き付けノズル
１００７とを備えている。バイト１００８は、その柄１
００２の先端部に、台座１００３を介して、チップ１０
０４が取り付けられており、このチップ１００４の刃先
１００５を、図４中矢印Ｙで示す向きに回転している被
切削物１００６に押し当てることにより、被切削物１０
０６に切削加工を施す。この切削加工を施す際に、図４
中矢印Ｚで示す向きに沿って、柄１００２に併設されて
いるエア吹き付けノズル１００７の先端部から、刃先１
００５と被切削物１００６とが互いに接触し合う切削点
に向けて、エアを吹き付ける。これにより、刃先１００
５を冷却するとともに、刃先１００５の摩耗を抑制す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
切削油剤の代わりにエアを用いて刃先１００５の冷却お
よび摩耗抑制を行なう場合には、切削油剤と同等の冷却
効果を得るためには、エアを音速と同程度、すなわち、
３００ｍ／ｓ程度の高速で刃先１００５に吹き付けなけ
ればならない。そのため、エアがエア吹き付けノズル１
００７から吹き出される際の吹き出し音、および高速で
吹き付けられたエアがチップ１００４などの工具、ある
いは被切削物１００６などに当たる際の衝突音が大き
く、発生する騒音が大きい。また、粗切削を施したり、
あるいは高速で回転する被切削物１００６に切削加工を
施す場合、発生する切削熱の熱量が大きいため、エアを
高速で吹き付けるだけでは、切削油剤に比べて刃先１０
０５を十分に冷却できないとともに、刃先１００５の摩
耗も十分に抑制できない。

【０００６】よって、本発明が解決しようとする課題
は、騒音を抑制しつつ、チップの冷却および摩耗抑制を
できるバイト、およびこのバイトの冷却方法、ならびに
切削装置を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係るバイトの冷却方法は、柄の先端部に台
座を介して被切削物を切削するチップを取り付けたバイ
トの冷却方法において、前記柄の先端部内側に冷媒を流
通させ、この冷媒と前記チップとの間で、前記台座を介
して熱交換をさせることにより、前記チップを冷却する
ことを特徴とするものである。この冷却方法において
は、前記冷媒に、冷却した空気を用いるとよい。

【０００８】また、前記課題を解決するために、本発明
に係るバイトは、先端部に冷気が一時的に滞留しつつ流
通する冷却室を有する柄と、前記冷却室と熱伝導可能に
前記柄に固定された台座と、この台座に固定されたチッ
プとを具備することを特徴とするものである。

【０００９】また、前記課題を解決するために、本発明
に係るバイトは、先端部に冷気が一時的に滞留しつつ流
通する冷却室を有する柄と、前記冷却室と熱伝導可能に
前記柄に固定された台座と、この台座に固定されたチッ
プと、前記冷却室と連通して前記柄の外側に突設され、
前記冷気を前記チップに吹き付ける吹き付けノズルとを
具備することを特徴とするものである。このバイトにお
いては、前記冷却室から流出する冷気を導く冷媒流出管
に流量調整弁を設けるとよい。

【００１０】また、前記課題を解決するために、本発明
に係る切削装置は、前記バイトと、このバイトの外部に
併設され、前記チップの刃先に向けて冷気を吹き付ける
外部吹き付けノズルとを具備することを特徴とするもの
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
に係るバイト１を、図１に基づいて説明する。

【００１２】バイト１は、図１（ａ）および（ｂ）に示
すように、被切削物２を切削するチップ３と、台座４
と、柄５とを備えている。柄５の先端部には、金属製の
台座４がろう付けなどにより固定され、この台座４上に
は工具鋼などからなるチップ３がろう付けなどにより固
定されている。柄５の先端部内側には、柄５の外部から
供給される冷媒が一時的に滞留しつつ流通して、柄５の
外部へと排出される冷却室６が形成されている。この冷
却室６の真上には台座４が配置されていて、この台座４
と冷却室６内の冷媒とは熱交換ができるようになってお
り、台座４は良熱伝導性の金属材料で作られることが望
ましい。

【００１３】チップ３は、その刃先３ａを１つの頂点と
する三角形状に形成されており、台座４と同形状をなし
て、この台座４に面接触して固定されている。したがっ
て、台座４を介して冷却室６とチップ３とは熱伝導可能
に設けられている。

【００１４】柄５の先端部と反対側部分は、図示しない
バイトホルダに着脱自在に取り付けられている。このバ
イトホルダの被切削物２側への移動に伴い、チップ３の
刃先３ａが回転している被切削物２に押し付けられて、
被切削物２に切削加工を施すようになっている。なお、
図１（ｂ）中矢印Ｒは、被切削物２の回転方向を示す。

【００１５】冷却室６は、柄５の先端部の内部におい
て、台座４のチップ３を取り付ける側の面に臨むように
して設けられている。この冷却室６に連通して、柄５に
は、冷却室６の内部に冷媒を供給する図示しない冷媒供
給管が接続される冷媒入口７と、冷却室６の内部から柄
５の外部に冷媒を排出する図示しない冷媒流出管が接続
される冷媒出口８とがそれぞれ形成されている。また、
この冷却室６を有する柄５は、冷却室６の内部に一時的
に滞留しつつ流通する冷媒を保冷できるとともに、台座
４を介して、チップ３に溜まった熱を効率よく奪うこと
のできる熱伝導率を有する材質で製造されることが好ま
しい。

【００１６】冷媒入口７の開口７ａは、チップ３のすく
い面３ｂが露出している柄５の上面に開けられていると
ともに、冷媒出口８の開口８ａは、柄５の下面に開けら
れている。冷却室６、冷媒入口７、および冷媒出口８か
ら構成される冷媒通路は、図示しないリサイクル型の冷
媒供給装置などに接続して、冷媒を循環して流通させる
構成とすることによって、この冷媒通路に予め入れられ
た所定の量の冷媒を、何度も繰り返して使用できるよう
にすることが好ましい。

【００１７】冷媒は、例えば前述した図示しないリサイ
クル型の冷媒供給装置などから、図１（ｂ）中矢印Ａで
示す向きに、柄５の外部から流通される。つまり、冷媒
入口７から導入され、この冷媒入口７を経て冷却室６の
内部に供給され、冷却室６の内部に一時的に滞留した後
に、冷却室６の内部から排出されて、冷媒出口８を経
て、図１（ｂ）中矢印Ｂで示す向きに、柄５の外部へと
排出され、前述した図示しないリサイクル型の冷媒供給
装置などに回収される。冷媒供給装置は、回収した冷媒
を冷却した後、再び冷媒入口７に供給する。以上の冷媒
流通過程において、冷却室６内に満たされた冷媒は、台
座４を介して冷却室６とチップ３との間で間接的に熱交
換をして、チップ３および台座４を冷却する。

【００１８】前記冷媒供給装置から冷却室６に供給され
る冷媒の流量、圧力、および温度などは、冷媒供給装置
の調整部を操作することにより、切削に伴なう高発熱時
においてチップ３がもつ熱量に応じて、このチップ３を
十分に冷却できるように、任意に調節できる。このバイ
ト１の冷却に用いられる冷媒は、例えば、０〜１０℃の
低温、あるいは氷点以下に冷却された空気や不活性ガス
などの気体、すなわち冷気を用いることが好ましい。ま
た、冷気として、冷却した空気を用いることにより、冷
媒を簡単に、かつ、安価に調達でき、冷却コストを低く
抑えることができる。

【００１９】以上説明したように、本実施形態のバイト
１およびその冷却方法によれば、チップ３が取り付けら
れた柄５の先端部内側に、冷気が一時的に滞留しつつ流
通する冷却室６を設けて、この冷却室６の内部の冷気に
よって、台座４を介してチップ３の熱を間接的に奪うこ
とができる。よって、音速に達する高速度の空気を吹き
付ける必要がないので、冷気を用いて、騒音を発生させ
ることなく、切削油剤による冷却と同程度にチップ３を
冷却できる。なお、切削加工に先だって、図示しない冷
媒供給装置を作動させて、冷却室６の内部に冷気を供給
して充満させ、冷却室６の内部の冷気でチップ３が十分
に冷やされたことを確認するとよい。

【００２０】次に、本発明の第２の実施の形態に係るバ
イト１０１を、図２に基づいて説明する。

【００２１】この第２実施形態のバイト１０１は、前述
の第１実施形態で説明した冷却室６によりチップ３を間
接冷却するのに加えて、チップ３を直接冷却するもので
あり、その他の構成、作用、および効果はすべて第１実
施形態と同じである。よって、その異なっている部分だ
けについて説明し、その他のすべての説明は省略する。
また、図面についても、前述の第１実施形態と同一部分
には同一符号を付してある。

【００２２】チップ３のすくい面３ｂが露出している柄
５の上面には、冷却室６に連通された吹き付けノズル９
が突設されている。この吹き付けノズル９は、チップ３
の刃先３ａのすくい面３ｂ側に向けて湾曲されている。
吹き付けノズル９は、その先端開口９ａから冷媒入口７
を通して冷却室６の内部に供給された冷気の一部を、図
２（ａ），（ｂ）中矢印Ｃで示す向きに、つまり、チッ
プ３の刃先３ａに向けて吹き付ける。これにより、切削
加工に伴ない、熱をもったチップ３を直接冷却できる。

【００２３】吹き付けノズル９の先端開口９ａからチッ
プ３に向けて吹き付ける冷気の流量および圧力は、チッ
プ３に発生した熱量の大きさに応じて、後述する流量調
整弁１１によって任意に調整できる。なお、この吹き付
けノズル９は、冷却室６の内部に供給された冷気の温度
を殆ど変えずに保冷できる断熱材によって製造されるこ
とが好ましい。

【００２４】また、吹き付けノズル９は、その先端開口
９ａ付近を除く部分が、柄５の上面に固定したノズル格
納体１０によって覆われている。このノズル格納体１０
は、冷気を前記先端開口９ａからチップ３の刃先３ａに
向けて吹き付ける際に、吹き付けノズル９から吹き付け
る冷気の勢いで、吹き付けノズル９が変形して、冷気を
吹き付ける向きが変わらないような、所定の強度を有し
た材質で製造されることが好ましく、また、このノズル
格納体１０の材質は、冷気の温度を殆ど変えずに保冷で
きる断熱性を有していることが好ましい。

【００２５】冷媒出口８に接続された冷媒流出管１３に
は、流量調整弁１１が取り付けられている。この流量調
整弁１１を全開の状態から絞った状態に操作することに
より、冷却室６の内部に充満された冷気の一部を、吹き
付けノズル９に向けて流出させて、この冷気をチップ３
の刃先３ａに向けて吹き付けることができ、その圧力お
よび量は、流量調整弁１１の絞りの程度を変えることで
調整できる。

【００２６】この第２実施形態のバイト１０１は、以上
説明した点以外は、すべて第１実施形態のバイト１と同
じであるので、この第２実施形態のバイト１０１を用い
ることにより、本発明の課題を解決できるのは勿論であ
るが、以下の点で優れている。

【００２７】このバイト１０１においては、柄５の内部
に設置され、冷気が一時的に滞留しつつ流通する冷却室
６によって、チップ３を間接的に冷却するとともに、こ
の冷却室６の内部に滞留される冷気の一部を、冷却室６
に連通された吹き付けノズル９の先端開口９ａからチッ
プ３に吹き付けることによって、チップ３を直接空冷す
る。しかも、吹き付けノズル９が吹き付ける冷気の量お
よび圧力は、流量調整弁１１を操作することにより、チ
ップ３がもつ熱量の大きさに応じて、チップ３を十分に
冷却できるように任意に調整できる。このように、チッ
プ３を直接的、および間接的に冷却できるので、チップ
３の冷却性能を向上できる。

【００２８】この場合に、チップ３は冷却室６内の冷気
との熱交換で冷却されているので、吹き付けノズル９か
らチップ３に吹き付ける冷気の吹き付けスピードを、音
速よりもはるかに遅いスピードに設定できるので、冷気
を吹き付けることにともなう騒音を抑制できる。具体的
には、例えば、２００ｍ／ｓ程度のスピードで、冷気を
チップ３に直接吹き付けることにより、騒音を抑制しつ
つ、チップ３を十分に冷却できる。

【００２９】次に、本発明の第３の実施の形態に係る切
削装置２０１を、図３に基づいて説明する。

【００３０】この第３実施形態の切削装置２０１は、第
２実施形態のバイト１０１に、チップ３を直接空冷する
外部空冷系をさらに加えたものであり、その他の構成、
作用、および効果はすべて第２実施形態と同じである。
よって、その異なっている部分だけについて説明し、そ
の他のすべての説明は省略する。また、図面について
も、前述の第２実施形態と同一部分には同一符号を付し
てある。

【００３１】外部空気冷却系のノズル、つまり、外部吹
き付けノズル１２は、柄５の長手方向に沿って延ばされ
ているとともに、その先端開口１２ａが、柄５の先端付
近において、チップ３の副逃げ面３ｃ側に向くように湾
曲されて設けられている。この外部吹き付けノズル１２
の図示しない他端部は、冷却室６に冷気を流通させる前
記図示しない冷媒供給装置の冷媒吐き出し口に連通され
ている。これにより、外部吹き付けノズル１２の先端開
口１２ａからは、図３中矢印Ｄで示すように、チップ３
の刃先３ａに向けて、チップ３の副逃げ面３ｃ側から冷
気を吹き付けることができる。また、この外部吹き付け
ノズル１２から吹き付ける冷気の量は、チップ３がもつ
熱量の大きさに応じて、チップ３を十分に冷却できるだ
けの所定の量に任意に設定できる。この設定は、前記流
量調整弁１１、または、これとは別に外部吹き付けノズ
ル１２の中間部などに設けた図示しない流量調整弁で行
なうことができる。なお、この外部吹き付けノズル１２
は、吹き付けノズル９と同様に、冷媒供給装置から供給
される冷気の温度を殆ど変えずに保冷して、この外部吹
き付けノズル１２の先端開口１２ａからチップ３に吹き
付けることができる断熱材によって製造されることが好
ましい。

【００３２】さらに、この外部吹き付けノズル１２に
は、その第２先端開口１２ａと、図示しない冷媒供給装
置との中間部に、同じく図示しない切削油剤混入装置を
接続することが好ましい。切削油剤混入装置を操作する
ことにより、外部吹き付けノズル１２から吹き付ける冷
気の中に、微量の植物油からなる切削油剤を混入させる
ことができる。この場合、冷気とともに、微量の切削油
剤をチップ３の刃先３ａに吹き付けるので、チップ３の
直接空冷とともに、チップ３の刃先３ａの摩耗を抑制で
きる。なお、冷気に混入させる切削油剤の量は、切削油
剤混入装置の調整部を操作することにより、任意に調整
できる。

【００３３】この第３実施形態の切削装置２０１は、以
上説明した点以外は、すべて第２実施形態のバイト１と
同じであるので、この第３実施形態の切削装置２０１を
用いることにより、本発明の課題を解決できるのは勿論
であるが、以下の点で優れている。

【００３４】この切削装置２０１においては、柄５の内
部に設置され、冷気が一時的に滞留しつつ流通される冷
却室６により、チップ３を間接的に冷却するとともに、
吹き付けノズル９からチップ３にそのすくい面３ｂ側か
ら、また、外部吹き付けノズル１２からチップ３にその
副逃げ面３ｃ側から、それぞれ冷気を直接吹き付けるこ
とにより、チップ３を直接的、および間接的に冷却でき
る。よって、チップ３をさらに十分に冷却できる。

【００３５】これにより、吹き付けノズル９および外部
吹き付けノズル１２からチップ３に吹き付ける、それぞ
れの冷気の吹き付けスピードを、音速よりもはるかに遅
いスピードに設定できるので、冷気を吹き付けることに
ともなう騒音を抑制できる。具体的には、例えば、２０
０ｍ／ｓ、あるいはそれよりも遅いスピードで、冷気を
チップ３を直接吹き付けることにより、騒音を抑制しつ
つ、チップ３をさらに十分に冷却できる。

【００３６】また、以上説明した切削装置２０１におい
て、チップ３の刃先３ａの摩耗を抑制するために、外部
吹き付けノズル１２から吹き出される冷気の中に切削油
剤を混入して実施するチップ３の摩耗抑制方法でも、切
削油剤の混入量は微量であり、多量の切削油剤を用いる
必要がないので、この切削装置２０１を用いて切削加工
を行なう作業環境を悪化させるおそれが極めて低い。

【００３７】なお、本発明は前記第１〜第３の実施の形
態には制約されない。例えば、第１実施形態のバイト１
の冷却系において、冷媒を循環して使用する場合には、
冷却室６の内部に供給される冷媒は、冷却室６の外部に
漏れ出すおそれがないので、冷却した空気だけではな
く、冷却した水などの液状の冷媒を用いてもよい。ま
た、第３実施形態の切削装置２０１が備える外部吹き付
けノズル１２を、第１実施形態に組み合わせてもよい。
また、外部吹き付けノズル１２から吹き付けられる冷気
として工場エアを用いたり、外部吹き付けノズル１２に
冷気を供給する冷媒供給装置として冷風発生装置を用い
てもよい。さらに、吹き付けノズル９および外部吹き付
けノズル１２のそれぞれからチップ３に吹き付けられる
冷気の向きは、チップ３のすくい面３ｂ側および副逃げ
面３ｃ側には限らず、主逃げ面など、他の側面でもよ
い。しかも、ノズルの本数は２本には限らず、チップ３
の露出している側面をすべて冷却するために、３本以上
設置してもよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係るバイトの冷却方法によれ
ば、台座を介してチップが固定される柄の先端部内側
に、冷媒を流通させて、この冷媒とチップとの間で、台
座を介して熱交換をさせることで、チップを冷却する。
これにより、冷媒を高速でチップに吹き付ける必要がな
くなる。よって、騒音を発生させずに、チップを十分に
冷却できる。

【００３９】また、本発明に係るバイトの冷却方法によ
れば、冷媒として冷却した空気を用いるので、冷媒を極
めて簡単に、かつ安価に調達できる。

【００４０】また、本発明に係るバイトによれば、柄の
先端部の内部に冷気が一時的に滞留しつつ流通する冷却
室を設け、この冷却室の内部の冷媒とチップとを、台座
を介して熱交換をさせることで、チップを冷却する。よ
って、切削油剤を用いることなく、また、騒音を発生さ
せずに、チップを十分に冷却できる。

【００４１】また、本発明に係るバイトによれば、柄の
内部に冷気が一時的に滞留しつつ流通されてチップと熱
交換する冷却室を設けるとともに、柄の外側に、冷却室
の内部の冷気を直接チップに吹き付ける吹き付けノズル
を突設して、チップを間接的に冷却しつつチップを直接
冷却するので、切削油剤を用いることなくチップをより
十分に冷却できるとともに、吹き付けノズルから吹き付
ける冷気のスピードは十分に遅くてよいので、冷気を吹
き付けるにも拘わらず、騒音を抑制できる。

【００４２】また、本発明に係るバイトによれば、冷却
室から流出する冷気を導く冷媒流出管に流量調整弁を設
けて、冷却室の内部からチップに直接吹き付けられる冷
気の流量を調整できるので、被切削物の回転速度や、粗
切削などの切削状況に応じて、チップを直接冷却するの
に必要十分な量の冷気を吹き付けて、チップを十分に冷
却できる。

【００４３】また、本発明に係る切削装置によれば、バ
イトの柄の内部に、冷気が一時的に滞留しつつ流通する
冷却室を設けるとともに、バイトの外部に、チップに冷
気を直接吹き付ける外部吹き付けノズルを設けて、チッ
プを間接的に冷却しつつチップを直接冷却できるので、
切削油剤を用いることなくチップをより十分に冷却でき
るとともに、外部吹き付けノズルから吹き付ける冷気の
スピードは十分に遅くてよいので、騒音を抑制しつつチ
ップを冷却できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るバ
イトを示す平面図。（ｂ）は、図１（ａ）のバイトを示
す側面図。

【図２】（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るバ
イトを示す平面図。（ｂ）は、図２（ａ）のバイトを示
す側面図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る切削装置を示
す側面図。

【図４】従来の技術に係る切削装置を示す側面図。

【符号の説明】

１，１０１…バイト ２…被切削物 ３…チップ ３ａ…刃先 ４…台座 ５…柄 ６…冷却室 ９…吹き付けノズル １１…流量調整弁 １２…外部吹き付けノズル １３…冷媒流出管 ２０１…切削装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 基文 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 Ｆターム(参考） 3C046 BB07 BB09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柄の先端部に台座を介して被切削物を切
   削するチップを取り付けたバイトの冷却方法において、 前記柄の先端部内側に冷媒を流通させ、この冷媒と前記
   チップとの間で、前記台座を介して熱交換をさせること
   により、前記チップを冷却することを特徴とするバイト
   の冷却方法。
2. 【請求項２】 前記冷媒に、冷却した空気を用いること
   を特徴とする請求項１に記載のバイトの冷却方法。
3. 【請求項３】 先端部に冷気が一時的に滞留しつつ流通
   する冷却室を有する柄と、 前記冷却室と熱伝導可能に前記柄に固定された台座と、 この台座に固定されたチップとを具備することを特徴と
   するバイト。
4. 【請求項４】 先端部に冷気が一時的に滞留しつつ流通
   する冷却室を有する柄と、 前記冷却室と熱伝導可能に前記柄に固定された台座と、 この台座に固定されたチップと、 前記冷却室と連通して前記柄の外側に突設され、前記冷
   気を前記チップに吹き付ける吹き付けノズルとを具備す
   ることを特徴とするバイト。
5. 【請求項５】 前記冷却室から流出する冷気を導く冷媒
   流出管に流量調整弁を設けたことを特徴とする請求項４
   に記載のバイト。
6. 【請求項６】 請求項３〜５のうちのいずれか１項に記
   載のバイトと、 このバイトの外部に併設され、前記チップの刃先に向け
   て冷気を吹き付ける外部吹き付けノズルとを具備するこ
   とを特徴とする切削装置。