JP2001287134A

JP2001287134A - ウェット切削方法及び装置

Info

Publication number: JP2001287134A
Application number: JP2000106234A
Authority: JP
Inventors: Seiji Imamura; 清治今村; Hiroaki Nakahara; 浩昭中原
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2001-10-16

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の方法に比べて少量の切削液で切削でき
るようにしたウェット切削方法及び装置を提供する。【解決手段】切削工具２３のシャンク３３に取付けら
れた切削用チップ３４に、その背面側から切削面側に貫
通する孔４０を形成する。また、シャンク３３にも上記
孔４０に連通する連通孔４１を設け、この連通孔４１に
切削液供給管２７を連結して、孔４１、４０を通して切
削液を供給する。切削用チップ３４の切削点３９が切削
液で濡れた状態となり、少量の切削液でも十分な潤滑効
果が作用し、切削用チップ３４の寿命を長くすることが
できる。また、切削液の使用量を少なくして切削廃液の
処理コストを低減できる。なお、ワークから発生する連
続切屑３２に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射手
段を設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削用チップがワ
ークに当接する切削加工部に、切削液を供給しながら切
削を行なうウェット切削方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】切削加工には、切削液を使うウェット切
削と、切削液を使わないドライ切削とがある。ウェット
切削によれば、切削液の潤滑効果により、切削工具の切
削用チップ（交換可能な刃先のことで、スローアウェイ
チップともいう）の寿命を延ばし、またワークの温度上
昇を抑えることができる。

【０００３】しかし、ウェット切削は、多量の切削液を
使用するため、その廃棄処分にコストがかかるという問
題点があった。また、ワークへ多量の切削液がかかるこ
とが好ましくない場合など、本来ウェット切削を行ない
たいにも関わらず、ドライ切削が採用される場合もあっ
た。

【０００４】一方、旋盤などの工作機械で金属を切削す
る際、ワークから発生する連続切屑が切削工具にからむ
ことを防止するために、切削用チップには、刃先に近接
して各種形状の凹凸からなるチップブレーカが形成され
ている。そして、ワークから発生する連続切屑がチップ
ブレーカに接触することにより、例えば５０ｍｍ程度の
長さで折れて落下するようになっている。

【０００５】しかし、仕上げ加工などの切込み深さの小
さい切削においては、上記チップブレーカを設けても、
切屑は連続的な長いものとなってしまい、切削工具にか
らみつき、切削工具の寿命を短くしたり、ワークの表面
を傷つけたりする原因となっていた。そのため、ある程
度の量の切屑が切削工具にからみついたら、その都度機
械を止めて手作業で切屑を取除く必要があり、切削作業
を自動化することができなかった。

【０００６】このような切込み深さの小さい切削におい
て、ワークから発生した連続切屑を短く切断するため、
例えば「レーザ研究」Ｖｏｌ１６，Ｎｏ．９，Ｐ５８２
〜５９１には、レーザ光をワークから連なる切屑へ集光
照射して切断する、レーザ光による切屑切断装置が開示
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ーザ光による切屑切断装置をウェット切削に適用した場
合には、ワークに多量の切削液がかかるため、連続切屑
を効果的に切断することができないという問題があっ
た。

【０００８】また、環境規制の厳しい今日においては、
多量に発生する切削廃液の処分が問題となっており、切
削工具の寿命が短いという欠点はあるものの、切削液を
使用しないですむドライ切削が見直されている。

【０００９】そこで、本発明の目的は、従来の方法に比
べて少量の切削液で切削できるようにしたウェット切削
方法及び装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のウェット切削方法は、切削工具の切削用チ
ップに、その背面側から切削面側に貫通する孔を形成
し、前記切削用チップがワークに当接する切削加工部
に、前記孔を通して切削液を供給することを特徴とす
る。

【００１１】本発明のウェット切削方法によれば、切削
液を、切削用チップの背面側から切削面側に貫通する孔
を通して、切削用チップがワークに当接する切削加工部
に供給するようにしたので、少量の切削液でも十分な潤
滑効果を得ることができ、切削用チップの寿命を向上さ
せ、ワークの温度の上昇を抑えることができる。そのた
め、切削液の使用量を著しく少なくして切削廃液の処理
コストを軽減することができると共に、切削液が多量か
かることが好ましくないようなワークにも適用できる。

【００１２】本発明のウェット切削方法においては、切
削時に発生する連続切屑にレーザ光を照射して前記連続
切屑を切断しながら、前記切削を行なうことが好まし
い。

【００１３】この態様によれば、連続切屑をレーザ光で
切断することにより、連続切屑が切削工具やワークにか
らみついて、切削工具の寿命を短くしたり、ワークの表
面を傷つけたりすることを防止できる。また、本発明で
は、前記のように少量の切削液ですむため、連続切屑を
レーザ光で切断しようとしたときに、連続切屑に多量の
切削液が付着していることがなくなり、連続切屑が切断
しやすくなる。また、本発明のウェット切削装置は、ワ
ークを回転可能に支持する回転支持手段と、切削用チッ
プが取付けられた切削工具と、この切削工具の前記切削
用チップを前記ワークに当接させる工具移動手段とを備
え、前記切削用チップにはその背面側から切削面側に貫
通する孔が設けられ、この孔を通して切削液を供給する
切削液供給手段が設けられていることを特徴とする。

【００１４】本発明のウェット切削装置によれば、回転
支持手段にワークを支持して回転させ、工具移動手段に
取付けた切削工具を移動させながら、回転するワークに
前記切削工具の切削用チップを当接させて切削を行う。
このとき、切削用チップの背面側から切削面側に貫通さ
せた孔を通して、切削液供給手段により切削液を供給す
ると、切削用チップがワークに当接する切削加工部に切
削液が直接供給されるので、少量の切削液でも十分な潤
滑効果を得ることができ、切削用チップの寿命を向上さ
せ、ワークの温度の上昇を抑えることができる。

【００１５】また、本発明のウェット切削装置において
は、切削時にワークより発生する連続切屑に向けてレー
ザ光を照射するレーザ光照射手段が設けられていること
が好ましい。これにより、連続切屑を取除くために装置
を止めて手作業で切屑を取除く必要がなくなるので、切
削作業を自動化することが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１〜５には、本発明のウェット
切削装置の一実施形態が示されている。図１は、同ウェ
ット切削装置の切削工具を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は一部切欠側面図である。図２は同ウェット切削
装置の概略構成図である。図３は切削用チップを示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠側面図である。図４
は、切屑加工ヘッドを拡大して示す概略図である。図５
は同ウェット切削装置によりワークを切削する状態を拡
大して示す断面図である。なお、本実施形態では、工作
機械として汎用のＮＣ旋盤を使用する場合について示さ
れている。

【００１７】図２に示すように、このウェット切削装置
１１は、基台１５の一側に立設された主軸台１６と、基
台１５の上面に沿って水平に配設されたスライドウェイ
１７とを備えている。スライドウェイ１７には、ボール
ネジ等の送り手段２６と、この送り手段２６によって、
図中矢示線Ｘ１及びＸ２の方向へ往復動するサドル１８
とを備えている。送り手段２６は、主軸台１６の内部に
備えられた図示しない駆動手段に接続され、サドル１８
を往復動させるための動力が伝えられるようになってい
る。

【００１８】サドル１８の上面には刃物台１９が取付け
られている。この刃物台１９は、サドル１８の上面を、
サドル１８の往復動に対して直交する方向（矢示線Ｙ１
及びＹ２の方向）にスライド可能に取付けられている。
また、刃物台１９の上端部には、工具ホルダ２０が鉛直
方向（矢線Ｚ１及びＺ２の方向）にスライド可能に取付
けられている。更に、工具ホルダ２０からは、工具取付
部２１及び切屑加工ヘッドホルダ２２が延出している。

【００１９】前記工具取付部２１には、例えばネジ止に
より切削工具２３が脱着自在に取付けられるようになっ
ている。なお、切削工具２３の刃先は、主軸台１６に向
かってＸ１方向に突出するように、工具取付部２１に取
付けられている。また、切削工具２３の背面（切削面の
反対面）には、後述する態様で切削液供給管２７の一端
が接続され、更に切削液供給管２７の他端にはマイクロ
ポンプ２８、切削液容器２９が順次接続されている。そ
して、切削液容器に貯蔵されている切削液がマイクロポ
ンプ２８により、切削液供給管２７を通して切削工具２
３に供給されるようになっている。

【００２０】また、前記切屑加工ヘッドホルダ２２に
は、切屑加工ヘッド１２が固定されている。この切屑加
工ヘッド１２には、光ファイバケーブル１４を介してレ
ーザ発振器１３が接続され、レーザ発振器１３から発振
されたレーザ光４３は、光ファイバケーブル１４の端部
から切屑加工ヘッド１２内に、出射されるようになって
いる。そして、図４に示すように、切屑加工ヘッド１２
内に出射されたレーザ光４３は、コリメータレンズ３０
を通して平行光とされ、対物レンズ３１を通って集光さ
れ、図５に示す連続切屑３２に照射されるようになって
いる。なお、切屑加工ヘッドホルダ２２は、レーザ光４
３を連続切屑３２に照射できるように、工具取付部２１
に対して所定の位置関係をもって配設されている。

【００２１】また、工具取付部２１及び切屑加工ヘッド
ホルダ２２は工具ホルダ２０に固定されているので、切
屑加工ヘッド１２と工具取付部２１とが所定の位置関係
を保ったまま、工具ホルダ２０と連動するようになって
いる。図２において、切屑加工ヘッド１２は切削工具２
３の上方に配設されているが、レーザ光４３を連続切屑
３２に照射できる範囲において、その位置を適宜変更す
ることができる。

【００２２】一方、前記主軸台１６の設置面から所定高
さの位置には、主軸台１６内に設置された図示しない駆
動手段によって回転するコレットチャック２４が設けら
れている。コレットチャック２４には、被加工品である
ワーク２５が取付けられるようになっている。このコレ
ットチャック２４は送り手段２６と平行に突設されてお
り、サドル１８が送り手段２６に沿って往復動すると、
サドル１８の上方に刃物台１９と工具ホルダ２０とを介
して取付けられた工具取付部２１が、コレットチャック
２４に近づいたり、コレットチャック２４から離れたり
するようになっている。

【００２３】したがって、コレットチャック２４にワー
ク２５を固定して回転させ、工具取付部２１に切削工具
２３を取付け、サドル１８を送り手段２６に沿って動か
しながら切屑工具２３をワーク２５に接触させることに
より、ワーク２５を切削することができる。

【００２４】図１及び図３に示すように、前記切削工具
２３は、シャンク３３と、シャンク３３の先端に取付け
られた切削用チップ３４とからなり、シャンク３３の基
端が前記工具取付部２１に固定されるようになってい
る。

【００２５】切削用チップ３４は板状で、その上面が切
削面３５をなし、切削面３５上の頂部が切削点３９をな
している。そして、シャンク３３には、下面の取付面３
６がシャンク３３に当接するように取付けられ、切削点
３９をワーク２５に当接させて切削するようになってい
る。なお、切削用チップ３４の中央には、切断面３５か
ら取付面３６にかけて貫通する取付孔３７が設けられ、
この取付孔３７にボルトを通し（図５参照）、ボルトを
介してシャンク３３に対し着脱自在に取付けられるよう
になっている。

【００２６】更に、切削用チップ３４の切削面３５にお
ける取付孔３７の周囲には、溝状のチップブレーカ３８
が形成されており、チップブレーカ３８は、ワーク２５
から発生した連続切屑３２を屈曲させて折るようにして
いる。また、切削点３９の近傍には、チップブレーカ３
８の内面に開口を有し、切削用チップ３４を貫通する孔
４０が形成されている。

【００２７】なお、孔４０の形成される位置は、切削点
３９に切削液を供給できる位置であればよく、例えばチ
ップブレーカ３８の近辺であることが好ましい。切削点
３９と孔４０との距離ａは、市販のスローアウェイチッ
プにあるチップブレーカの内面であって、切屑が接触す
る距離内であればよい。

【００２８】また、前記シャンク３３の先端部近傍に
は、切削用チップ３４を取付けた際、切削用チップ３４
の孔４０に連通し、シャンク３３を貫通する連通孔４１
が形成されている。連通孔４１の開口は孔４０の開口よ
りもやや大きい楕円形をなし、切削用チップ３４の取付
けの際、孔４０の位置が多少ずれても連通するようにな
っている。また、連通孔４１の孔４０に連通する側と反
対の開口には、供給管取付部４２を切削液供給管２７が
接続されている。

【００２９】次に、上記ウェット切削装置１１を用い
た、本発明のウェット切削方法の一実施形態を説明す
る。

【００３０】まず、ワーク２５をコレットチャック２４
に固定する。この際、コレットチャック２４が回転した
ときのワーク２５の回転中心が、送り手段２６と平行に
なるように固定する。次に、切削工具２３を工具取付部
２１に取付ける。そして、工具ホルダ２０をＺ１又はＺ
２の方向にスライドさせ、切削工具２３が前記ワーク２
５の高さ位置になるように調整する。続いて、刃物台１
９をＹ１又はＹ２の方向にスライドさせ、切削工具２３
をワーク２５に近づけたとき、切削工具２３の刃先がワ
ーク２５の先端外周部に接触する位置に調整する。

【００３１】切削工具２３の取付けが完了したら、マイ
クロポンプ２８を駆動し、切削液容器２９に貯蔵されて
いる切削液を、切削液供給管２７、連通孔４１、孔４０
を通して切削用チップ３４に供給し始める。孔４０を通
して供給された切削液は、切削用チップ３４の切削面３
５に供給され、切削用チップ３４の切削点３９近傍が切
削液で濡れた状態となる。

【００３２】なお、切削液の供給量は、切削用チップ３
４の切削点３９近傍を濡れた状態に保つことができるよ
うにワーク２５の材質や切削条件によって適宜決めれば
よいが、０．００１〜１．０（ｍｌ／分）が好ましい。

【００３３】一方、図示しない駆動手段により、コレッ
トチャック２４とワーク２５とを一体に回転させる。そ
して、図示しない駆動手段を作動し、サドル１８を動か
し、切削工具２３をワーク２５に近づけ、切削用チップ
３４の切削点３９をワーク２５に接触させ、切削を開始
する。このとき、ワーク２５は、外周面から回転軸に向
かって矢線Ｙ１の方向に切り込まれ、連続切屑３２が発
生する。

【００３４】図５に示すように、ワーク２５から発生し
た連続切屑３２は、切削用チップ３４の切削面３５に形
成されたチップブレーカ３８によって屈曲されて、弧を
描くように伸びる。なお、切削時の切削用チップ３４の
切削面３５には常時切削液が供給され、切削面３５は濡
れた状態に保たれている。そのため、切削面３５上の切
削点３９がワーク２５に当接する切削加工部には、常時
切削液による潤滑効果がはたらき、良好な切削状態を得
ることができる。また、切削液の供給量は、切削面３５
を濡らす程度の微少量であるため、連続切屑３２やワー
ク２５が多量の切削液で濡れることはない。

【００３５】連続切屑３２が発生したら、続いて、レー
ザ発振器１３を作動させ、レーザ光４３を発振させる。
レーザ発振器１３で発振されたレーザ光４３は、光ファ
イバケーブル１４を介して伝送され、出射端から切削用
加工ヘッド１２の内部に出射される。そして、コリメー
タレンズ３０により平行光にされ、対物レンズ３１を通
って切屑加工ヘッド１２から出射され、連続切屑３２に
集光照射される。このとき、連続切屑３２には微量の切
削液が付着しているだけなので、レーザ光４３により効
果的に切断される。

【００３６】上記構成からなるウェット切削装置によれ
ば、切削時に常時切削液が供給される切削面３５は濡れ
た状態に保たれ、切削点３９がワーク２５に当接する切
削加工部には、常時切削液による潤滑効果がはたらき、
良好な切削状態を得ることができるので、切削用チップ
３４の寿命を延ばすことができ、ワーク２５の温度上昇
を抑えることができる。

【００３７】また、切削液の供給量は微少量であるた
め、連続切屑３２やワーク２５が多量の切削液で濡れる
ことはなく、レーザ光４３により連続切屑３２をうまく
切断することができる。そのため、連続切屑３２を取除
くために装置を止めて手作業で切屑を取除く必要がなく
なり、切削作業を自動化することが可能となる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切削工具の切削用チップの背面側から切削面側に貫通す
る孔を通して切削液を供給し、切削用チップを切削液で
濡れた状態として、切削用チップがワークに当接する切
削加工部に切削液を供給するようにしたので、少量の切
削液でも十分な潤滑効果を得ることができ、切削用チッ
プの寿命を向上させ、ワークの温度の上昇を抑えること
ができる。そのため、切削液の使用量を著しく少なくし
て切削廃液の処理コストを軽減することができると共
に、切削液が多量かかることが好ましくないようなワー
クにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるウェット切削装置に用いられる切
削工具の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切
欠側面図である。

【図２】本発明によるウェット切削装置の一実施形態を
示す概略構成図である。

【図３】同ウェット切削装置に用いられる切削用チップ
を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠側面図であ
る。

【図４】同ウェット切削装置における切屑加工ヘッドを
拡大して示す概観図である。

【図５】同ウェット切削装置によりワークを切削する状
態を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１１ウェット切削装置１２切屑加工ヘッド１３レーザ発振器１４光ファイバケーブル１５基台１６主軸台１７スライドウェイ１８サドル１９刃物台２０工具ホルダ２１工具取付部２２切屑加工ヘッドホルダ２３切削工具２７切削液供給管２８マイクロポンプ２９切削液容器３２連続切屑３３シャンク３４切削用チップ３５切削面３６取付面３８チップブレーカ３９切削点４０孔４１連通孔４２供給管取付部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】切削工具の切削用チップに、その背面側
から切削面側に貫通する孔を形成し、前記切削用チップ
がワークに当接する切削加工部に、前記孔を通して切削
液を供給することを特徴とするウェット切削方法。
【請求項２】切削時に発生する連続切屑にレーザ光を
照射して前記連続切屑を切断しながら、前記切削を行な
う請求項１記載のウェット切削方法。
【請求項３】ワークを回転可能に支持する回転支持手
段と、切削用チップが取付けられた切削工具と、この切
削工具の前記切削用チップを前記ワークに当接させる工
具移動手段とを備え、前記切削用チップにはその背面側
から切削面側に貫通する孔が設けられ、この孔を通して
切削液を供給する切削液供給手段が設けられていること
を特徴とするウェット切削装置。
【請求項４】切削時にワークより発生する連続切屑に
向けてレーザ光を照射するレーザ光照射手段が設けられ
ている請求項３記載のウェット切削装置。