JP2004058163A - Cutting machine - Google Patents

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JP2004058163A
JP2004058163A JP2002215469A JP2002215469A JP2004058163A JP 2004058163 A JP2004058163 A JP 2004058163A JP 2002215469 A JP2002215469 A JP 2002215469A JP 2002215469 A JP2002215469 A JP 2002215469A JP 2004058163 A JP2004058163 A JP 2004058163A
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Japan
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cooling liquid
spindle unit
unit
cutting machine
cutting
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JP2002215469A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Abe
安部 新一
Masato Otsubo
大坪 正人
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INCS Inc
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INCS Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cutting machine eliminating the outflow of cooling liquid even if a spindle unit is detached from a cutting machine. <P>SOLUTION: This cutting machine 10 is provided with the spindle unit 22 cutting a material by rotating a cutting edge. This cutting machine is characterized in having a mount part 24 for detachably mounting the spindle unit performing the cutting work, a cooling liquid feed mechanism 82 circulating the cooling liquid in the spindle unit mounted on the mount part, and cooling liquid removal mechanisms 90, 92, 94 and 96 removing the cooling liquid in the cooling liquid feed mechanisms. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピンドルユニットを備えた切削加工機に関連し、より詳細には、冷却用液体によりスピンドルユニット内を冷却する切削加工機に関連する。
【0002】
【従来の技術】
切削刃を回転させて材料を切削加工するスピンドルユニットを備えた切削加工機が知られている。スピンドルユニットは、モータ等の駆動手段により高速で回転させられる主軸の先端に切削刃が設けられ、この切削刃により、金属材料等の加工対象物を切削加工していく。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このように切削刃を回転させて材料を切削加工するスピンドルユニットを備えた切削加工機においては、加工中に、回転による熱でスピンドルユニット内の主軸が膨張して切削刃の位置が変化してしまい、必要な加工精度が得られなくなる等の問題が生じる。このような問題に対して、スピンドルユニット内に冷却用液体の流路を設け、この流路を通る冷却用液体によりスピンドルユニット内の主軸等を冷却する手法が提案されている。しかしながら、スピンドルユニット内を流路に冷却用液体を通す構成とすると、スピンドルユニットを切削加工機から外したときに、冷却用液体が流出してくるという問題が生じる。
【0004】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、スピンドルユニットを切削加工機から外しても、冷却用液体が流出してくることがない切削加工機を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、切削刃を回転させて材料を切削加工するスピンドルユニットを備えた切削加工機であって、切削加工を行う前記スピンドルユニットが着脱可能に装着される装着部と、該装着部に装着されたスピンドルユニット内に冷却用液体を循環させる冷却用液体供給機構と、前記冷却用液体供給機構内の冷却用流体を抜き取る冷却用液体抜き取り機構と、を備えていることを特徴とする切削加工機が提供される。
【0006】
このような構成によれば、冷却用液体抜き取り機構によりスピンドルユニット等から冷却用液体を抜き取ることができるので、スピンドルユニットを加工機から外しても、冷却用液体が流出することがない。
【0007】
本発明の好ましい態様によれば、前記冷却用液体供給機構が、冷却用液体を圧送可能な冷却用液体源と、該冷却用液体源から冷却用液体を前記スピンドルユニットに送る送出管路と、前記スピンドルユニットから冷却用液体を前記冷却用液体源に戻す戻り管路とを備え、前記冷却用液体除去機構が、前記送出管に接続された第1の経路切り換え手段と、該第1の経路切り換え手段に接続された加圧気体源と、前記戻り管路に接続された第2の経路切り換え手段と、該第2の経路切り換え手段に接続されたドレンタンクと、を備えている。
【0008】
このような構成によれば、経路切り換え手段の作動により、加圧気体がスピンドルユニット内の冷却用液体供給機構に送り込まれるので、スピンドル等の中の冷却用液体を確実にドレンタンク内に回収し、冷却用液体の流出が確実に防止される。
【0009】
本発明の好ましい態様によれば、交換用のスピンドルユニットを保持するスピンドルユニット保持部と、該保持部に保持されたスピンドルユニットを、前記装着部に装着されたスピンドルユニットと自動交換する交換機構とを備え、切削加工中には、第1の経路切り換え手段を作動させて前記冷却用液体源から前記装着部に装着されたスピンドルユニット内に冷却用液体を送ると共に、前記第2の経路切り換え手段を作動させて前記スピンドルユニット内の冷却用液体を前記冷却用液体源に戻し、前記スピンドルユニットの交換を行うときには、第1の経路切り換え手段を作動させて前記加圧気体源から前記装着部に装着されたスピンドルユニット内に加圧気体を送ると共に、前記第2の経路切り換え手段を作動させて前記スピンドルユニット、前記送出管路、および、前記戻り管路内の冷却用液体および加圧気体を前記ドレンタンクに排出させる。尚、経路切り換え手段の作動(切り換え)は、切削加工機の作動を制御する制御装置によって実行されるのが好ましい。
【0010】
このような構成によれば、スピンドルユニットの自動交換に先立って、冷却用液体供給機構のスピンドルユニット側部分から、冷却用液体が確実に抜き取られるので、スピンドルユニットの交換時の冷却用液体流出が確実に防止される。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。まず、図1に沿って、本発明の実施形態の切削加工機の構成を説明する。図1は、本発明の実施形態の切削加工機(マシニングセンタ)10の構成を示す概略的な斜視図である。
【0012】
図1に示されているように、切削加工機10は、床面に設置される基部12と、この基部12の上方に配置された加工部14とを備えている。加工部14の下側位置には、切削加工される被加工物(ワーク)16が載置される加工台18が設けられている。加工台18は、公知の機構によって、切削加工に関する数値データに基づいて上下および水平方向に移動できるように構成されている。
【0013】
加工台18の上方には、ヘッド20が設けられている。ヘッド20の下部には、スピンドルユニット22が着脱自在に装着されるユニット装着部24が設けられている。スピンドルユニット22は、本体部26と、本体部26の先端に取付けられた切削工具28を備えている。
【0014】
スピンドルユニット22は、切削工具28が加工台18に対向し、加工台18に載置・固定されたワーク16を切削加工できるように、ユニット装着部24に取付けられている。ヘッド20は、公知の機構により、切削加工に関する数値データに基づいて、加工台18に対して上下方向及び水平方向に移動可能であるように構成されている。
【0015】
このスピンドルユニット22は、例えば、回転可能な主軸の先端に取付けられた切削工具28を内蔵モータによって、最高毎分50000回転以上で高速回転させ、ワーク16を切削加工することができるものである。切削工具28の回転速度は可変である。切削加工機10は、ワーク16が載置された加工台18とスピンドルユニット22とを切削加工に関する数値データに基づいて相対的に移動させることにより、ワーク16を所望の形状に切削加工することができる。
【0016】
図1に示されているように、切削加工機10は、ヘッド20の側方に、交換用の複数のスピンドルユニット30a、30b、30cが装着される交換用スピンドルユニット装着部32が設けられている。この交換用スピンドルユニット装着部32に装着されている交換用スピンドル30a、30b、30cには、異なった寸法形状の切削工具が取付けられている。
【0017】
切削加工機10は、スピンドルユニット22を自動的に交換することができる所謂ATC(自動工具交換装置)を備えている。ATCは、ヘッド30の下方に設けられ、ユニット装着部24に取付けられたスピンドルユニット22を、交換用スピンドルユニット装着部32に装着された交換用スピンドルユニット30a、30b、30cのいずれかと交換するための交換用アーム34を備えている。本実施形態では、交換用スピンドルユニット装着部32は、図示しない駆動機構によって、交換用スピンドルユニット30a、30b、30cを交換用アーム34方向に順次移動させることができるように構成されている。
【0018】
スピンドルユニットの交換時には、まず、交換用アーム34でユニット装着部24に取付けられているスピンドルユニット22を取り外して、取り外したスピンドルユニット22を交換用スピンドルユニット装着部32の空きスペースに収容する。次いで、交換用スピンドルユニット30a、30b、30cを交換用アーム34方向に移動させ、所望の交換用スピンドルユニット30a、30bまたは30cが交換アーム34に隣接した位置まで運ばれると、この交換用スピンドルユニット30a、30bまたは30cを交換用アーム34で把持し、この交換用スピンドルユニット30a、30bまたは30cをスピンドルユニットが取り外されたユニット装着部24に取付ける。
【0019】
従って、マシンニングセンタ10では、切削加工用のユニット装着部24に装着されるスピンドルユニットを交換することにより、ワーク16に種々の加工を施すことが可能となる。尚、交換アーム34は、ヘッド20に対して昇降可能且つ旋回自在に構成された支持軸36に取付けられている。また、交換アーム34には、各スピンドルユニット22、30a、30b、30cに形成された、後述の係合溝55(図2参照)に嵌合可能な切欠き部38が形成されている。
【0020】
次に、図2に沿って、スピンドルユニット22の構成を説明する。図2は、ユニット装着部24近傍と該ユニット装着部24に取付けられたスピンドルユニット22とを示す概略的な断面図である。図2に示されているように、スピンドルユニット22は、本体部26と、本体部26の下端に保持されたドリルやエンドミル等の切削工具28とを備えている。
【0021】
本体部26は、切削工具28を回転させるための種々の機構を収容する筺体として機能しており、先端側に切削工具28が取付けられる略円筒状の胴部40と、胴部40の他端側の側面から側枝状に突出する略L字状の動力受入部42とを備えている。胴部40の他端側は、端方向に向かって先細りする円錐台形状を有する嵌合部42とされている。
【0022】
切削加工機10のユニット装着部24の底部には、スピンドルユニット22の嵌合部44と補完的な形状を備えたテーパ状の嵌合凹部46が形成されている。また、ヘッド20の下部には、スピンドルユニット22の動力受入部42の先端が連結される動力供給部48が形成されている。動力供給部48には、動力受入部42に形成されたカプラ50が連結されるカプラ52が形成されている。
【0023】
また、スピンドルユニット22は嵌合部44をユニット装着部24の嵌合凹部46に取付けたとき、動力受入部42のカプラ50が動力供給部48のカプラ52に連結されるように構成されている。
【0024】
スピンドルユニット22の嵌合部44の先端には、嵌合凹部46の奥には設けられたチャック51によって保持される形状の固定部53が設けられている。この固定部53をチャック51に固定することで、スピンドルユニット22がユニット装着部24に固定される。又、嵌合部44の基部側には、交換アーム34の切欠き部38に嵌合可能な形状を有する環状溝55が形成されている。
【0025】
スピンドルユニット22の本体部40は、略円筒状の外側筺体54と、先端が外側筐体54から突出するように外側筐体54内に配置された略円筒状の内側筺体56とを備えている。本実施形態では、外側筐体54は合金工具鋼SKD61で形成され、内側筐体56はステンレス鋼SUS304で形成されている。
【0026】
内側筺体56内には、主軸60と、高速型のモータ62とが配置されている。主軸60の先端側には、コレットチャック64を介して切削工具28が取り付けられており、主軸60の他端側は、軸継手66を介してモータ62に接続されている。
【0027】
モータ62は、いわゆるブラシレスDCモータであり、切削加工機10の本体側に設けられた回転制御コントローラ68内の電源70から電源ケーブル72a、72bを介して電力を供給されることで、主軸60および主軸60に連結された切削工具28を回転駆動させる。また、主軸60の両端は、セラミックスボールを使用した合計4つの玉軸受73によって支持されている。
【0028】
切削加工機10は、スピンドルユニットを冷却するための冷却機構を備えている。スピンドルユニット22内、詳細にはモータ62の周囲には冷媒供給管74a、74bを介してスピンドルユニット外から循環される冷却用液体によりモータ62を冷却する冷却器75が設けられている。本実施形態では、冷却器75はモータ62の外周に接触して螺旋状に配置された管路である。
【0029】
次に、この冷却装置等について、図3に沿って詳細に説明する。図3は、スピンドルユニット22をユニット装着部24から取外した状態の、動力受入部42と動力供給部48の先端部近傍等を示す拡大図である。動力受入部42のカプラ50には、モータ62に接続された電源ケーブル72aに接続された第1接続端子部(駆動側接続端子)76が設けられている。一方、動力供給部48のカプラ52には、回転制御コントローラ68からの電源ケーブル72bに接続され、第1接続端子部76と嵌合可能な第2接続端子部(電源側接続端子)78が設けられている。第1接続端子部(駆動側接続端子)76と、第2接続端子部(電源側接続端子)78とは、スピンドルユニット22がユニット装着部24に取付けられ、動力受入部42のカプラ50aが動力供給部48のカプラ52に連結されたとき、接続されるように構成されている
【0030】
また、冷却器75に連通するスピンドルユニット側の冷媒供給管74a、74bは、カプラ50に設けられた接続用凸部80a、80bで、それぞれ、終端している。また、切削加工機10本体側でポンプP、冷媒冷却装置を含む冷却用液体源82に接続されている冷媒供給管84a、84bは、カプラ52に形成された接続用凹部86a、86b内でそれぞれ終端している。本実施形態では、冷媒供給管84aが、冷却用液体源82から冷却用液体をスピンドルユニット22に送り出す送出管であり、冷媒供給管84bがスピンドルユニット22から冷却用液体を冷却用液体源82に戻す戻り管路とされている。接続用凹部86a、86b内には、接続凸部80a、80bとの間での冷却用液体の漏れを防止するためのOリング88が設けられている。
【0031】
接続続用凸部80a、80bと接続用凹部86a、86bとは、スピンドルユニット22がユニット装着部24に取付けられて動力受入部42のカプラ50が動力供給部48のカプラ52に連結されたときに嵌合して、切削加工機本体側の冷媒供給管84a、84bと、スピンドルユニット22側の冷媒供給管74a、74bとを連通させるように構成されている。従って、制御装置が冷却用液体源82のポンプを作動させると、冷却用液体源82から圧送された冷却用液体は、切削加工機側の冷媒供給管84a、スピンドルユニット22側の冷媒供給管74aを通って冷却器75に送られ、モータ62を冷却した後、スピンドルユニット22側の冷媒供給管74b、切削加工機側の冷媒供給管84bを通って、冷却用液体源82に戻る循環経路を辿る。冷却用液体としては、例えば、水、油等が使用される。
【0032】
また、冷却用液体源82から冷却用液体を送り出す冷媒供給管84aには、第1の三方弁(経路切り換え手段)90が介装され、冷却用液体源82からの接続を加圧空気源92からの接続に選択的に切り換えられるように構成されている。また、スピンドルユニット22から冷却用液体を戻す冷媒供給管84bには第2の三方弁(経路切り換え手段)94が介装され、冷却用液体源82への接続をドレンタンク96への接続に選択的に切り換えられるように構成されている。これらの三方弁90、94の作動は、切削加工機10の作動を制御する制御装置(図示せず)によってATCなどの切削加工機10の他の装置の作動と協調制御される。
【0033】
このような構成を有する切削加工機10では、切削加工中には、制御装置により、第1の三方弁90が冷却用液体源82を冷媒供給管84a、74aに接続するように作動させられ、第2の三方弁94が冷媒供給管74b、84bを冷却用液体源82に接続するように作動させられている。そして、冷却用液体源82から圧送される冷却用液体により、切削作業中の、スピンドルユニット22のモータ62を冷却している。
【0034】
1工程の切削加工が終了し、ユニット装着部24に装着されているスピンドルユニット22を他の交換用スピンドルユニット30a、30bまたは30cに交換するときには、制御装置により、第1の三方弁90を作動させ、冷却用液体源82に代えて加圧空気源92を冷媒供給管84a、74aに接続する。さらに、第2の三方弁94を作動させ、冷媒供給管74b、84bを冷却用液体源82に代えてドレンタンク96に接続する。そして、加圧空気源92を作動させ、加圧空気により、冷媒供給管84a、74a、冷却器75、冷媒供給管84b、74b内の冷却用液体をドレンタンク96に排出する。
【0035】
その後、ATCを作動させ、スピンドルユニット22をユニット装着部24から取り外し、次いで、所望の交換用スピンドルユニット30a、30bまたは30cをユニット装着部24に装着する。
【0036】
さらに、制御装置により、第1の三方弁90が冷却用液体源82を冷媒供給管84a、74aに接続するように作動させ、また、第2の三方弁94が冷媒供給管74b、84bを冷却用液体源82に接続するように作動させる。そして、冷却用液体源82から圧送される冷却用液体により、ユニット装着部24に取付けられたスピンドルユニットを冷却できるようにする。
【0037】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、添付の請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更・変形が可能である。
【0038】
例えば、スピンドルユニットの駆動部の電源は、スピンドルユニットの筺体内に設けてもよい。また、工具としては、ドリル、エンドミルの他、切削加工に使用される種々の工具を使用することができる。
【0039】
また、本実施形態では冷却器75は、モータ62の外周を螺旋状に取り巻く冷却管とされているが、内側筺体56の内壁面、または、主軸60の周囲等に冷却器を配置してもよい。さらに、スピンドルユニット22の胴部40の外側に冷却器を配置する構造でもよい。
【0040】
さらに、上記実施形態では、経路切り換え手段として三方弁を使用したが、選択的に経路を切り換え可能な他の手段を用いても良い。
【0041】
さらに、上記実施形態では、スピンドルユニット22から切削工具を取り外せる構成であるが、本発明は、スピンドルユニットから切削工具を取り外せない一体型のスピンドルユニットにも適用可能である。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、スピンドルユニットを切削加工機から外しても、冷却用液体が流出してくることがない切削加工機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の切削加工機(マシニングセンタ)の構成を示す概略的な斜視図である。
【図2】ユニット装着部近傍と該ユニット装着部に取付けられたスピンドルユニットとを示す概略的な断面図である。
【図3】スピンドルユニットをユニット装着部から取外した状態の、動力受入部と動力供給部の先端部近傍等を示す拡大図である 。
【符号の説明】
10:切削加工機
22:スピンドルユニット
24:ユニット装着部
74a、74b:冷媒供給管
75:冷却器
82:冷却用液体源
84a、84b:冷媒供給管
90:第1の三方弁
92:加圧空気源
94:第2の三方弁
96:ドレンタンク
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cutting machine having a spindle unit, and more particularly, to a cutting machine that cools the inside of a spindle unit with a cooling liquid.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A cutting machine provided with a spindle unit for cutting a material by rotating a cutting blade is known. The spindle unit is provided with a cutting blade at the tip of a main shaft that is rotated at a high speed by a driving means such as a motor, and cuts a workpiece such as a metal material with the cutting blade.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In a cutting machine equipped with a spindle unit that cuts a material by rotating the cutting blade in this way, during processing, heat generated by rotation causes the main shaft in the spindle unit to expand and the position of the cutting blade changes. As a result, there arises a problem that required processing accuracy cannot be obtained. To solve such a problem, there has been proposed a method in which a cooling liquid flow path is provided in the spindle unit and the main shaft and the like in the spindle unit are cooled by the cooling liquid passing through the flow path. However, if the cooling liquid is passed through the flow path inside the spindle unit, there is a problem that the cooling liquid flows out when the spindle unit is removed from the cutting machine.
[0004]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a cutting machine in which a cooling liquid does not flow out even when a spindle unit is removed from the cutting machine.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a cutting machine including a spindle unit for cutting a material by rotating a cutting blade, wherein the mounting unit to which the spindle unit for performing a cutting process is detachably mounted, and the mounting unit A cooling liquid supply mechanism for circulating the cooling liquid in the spindle unit mounted on the cooling liquid supply mechanism, and a cooling liquid extracting mechanism for extracting the cooling fluid in the cooling liquid supply mechanism. A cutting machine is provided.
[0006]
According to such a configuration, since the cooling liquid can be extracted from the spindle unit or the like by the cooling liquid extraction mechanism, the cooling liquid does not flow even when the spindle unit is removed from the processing machine.
[0007]
According to a preferred aspect of the present invention, the cooling liquid supply mechanism, a cooling liquid source capable of pumping the cooling liquid, a delivery pipe for sending the cooling liquid from the cooling liquid source to the spindle unit, A return line for returning the cooling liquid from the spindle unit to the cooling liquid source, wherein the cooling liquid removing mechanism includes a first path switching unit connected to the delivery pipe; and a first path. A pressurized gas source connected to the switching means, a second path switching means connected to the return line, and a drain tank connected to the second path switching means are provided.
[0008]
According to such a configuration, the pressurized gas is sent to the cooling liquid supply mechanism in the spindle unit by the operation of the path switching means, so that the cooling liquid in the spindle or the like is reliably collected in the drain tank. In addition, the outflow of the cooling liquid is reliably prevented.
[0009]
According to a preferred aspect of the present invention, a spindle unit holding portion for holding a replacement spindle unit, and a replacement mechanism for automatically replacing the spindle unit held by the holding portion with a spindle unit mounted on the mounting portion. During cutting, the first path switching means is operated to send the cooling liquid from the cooling liquid source into the spindle unit mounted on the mounting part, and the second path switching means is provided. Is operated to return the cooling liquid in the spindle unit to the cooling liquid source, and when replacing the spindle unit, the first path switching unit is operated to move the pressurized gas source from the pressurized gas source to the mounting portion. Pressurized gas is sent into the mounted spindle unit, and the second path switching means is operated to activate the spindle unit. , The delivery conduit, and, to discharge the cooling liquid and pressurized gas of the return conduit to the drain tank. Note that the operation (switching) of the path switching means is preferably executed by a control device that controls the operation of the cutting machine.
[0010]
According to such a configuration, prior to the automatic replacement of the spindle unit, the cooling liquid is reliably extracted from the spindle unit side portion of the cooling liquid supply mechanism, so that the cooling liquid flows out when the spindle unit is replaced. It is reliably prevented.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of a cutting machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of a cutting machine (machining center) 10 according to an embodiment of the present invention.
[0012]
As shown in FIG. 1, the cutting machine 10 includes a base 12 installed on a floor surface, and a processing unit 14 disposed above the base 12. At a lower position of the processing section 14, a processing table 18 on which a workpiece 16 to be cut is placed is provided. The processing table 18 is configured to be able to move vertically and horizontally by a known mechanism based on numerical data related to cutting.
[0013]
A head 20 is provided above the processing table 18. A unit mounting section 24 to which the spindle unit 22 is detachably mounted is provided below the head 20. The spindle unit 22 includes a main body 26 and a cutting tool 28 attached to a tip of the main body 26.
[0014]
The spindle unit 22 is attached to the unit mounting portion 24 so that the cutting tool 28 faces the processing table 18 and can cut the work 16 mounted and fixed on the processing table 18. The head 20 is configured to be movable in the vertical and horizontal directions with respect to the processing table 18 based on numerical data relating to cutting by a known mechanism.
[0015]
The spindle unit 22 can cut the work 16 by, for example, rotating a cutting tool 28 attached to the tip of a rotatable main shaft at a maximum speed of 50,000 rpm or more by a built-in motor. The rotation speed of the cutting tool 28 is variable. The cutting machine 10 can cut the work 16 into a desired shape by relatively moving the processing table 18 on which the work 16 is mounted and the spindle unit 22 based on numerical data related to the cutting. it can.
[0016]
As shown in FIG. 1, the cutting machine 10 is provided with a replacement spindle unit mounting section 32 to which a plurality of replacement spindle units 30a, 30b, and 30c are mounted on a side of the head 20. I have. Cutting tools having different dimensions and shapes are attached to the replacement spindles 30a, 30b, 30c mounted on the replacement spindle unit mounting portion 32.
[0017]
The cutting machine 10 includes a so-called ATC (Automatic Tool Changer) that can automatically change the spindle unit 22. The ATC is provided below the head 30 and replaces the spindle unit 22 attached to the unit mounting section 24 with one of the replacement spindle units 30a, 30b, and 30c mounted on the replacement spindle unit mounting section 32. Is provided. In the present embodiment, the replacement spindle unit mounting section 32 is configured so that the replacement spindle units 30a, 30b, and 30c can be sequentially moved in the direction of the replacement arm 34 by a drive mechanism (not shown).
[0018]
When replacing the spindle unit, first, the spindle unit 22 attached to the unit mounting portion 24 is removed by the replacement arm 34, and the removed spindle unit 22 is stored in an empty space of the replacement spindle unit mounting portion 32. Next, the replacement spindle unit 30a, 30b, 30c is moved in the direction of the replacement arm 34, and when the desired replacement spindle unit 30a, 30b, or 30c is carried to a position adjacent to the replacement arm 34, the replacement spindle unit The replacement arm 34 is gripped by the replacement arm 34a, 30b, or 30c, and the replacement spindle unit 30a, 30b, or 30c is attached to the unit mounting portion 24 from which the spindle unit has been removed.
[0019]
Therefore, in the machining center 10, various processes can be performed on the work 16 by replacing the spindle unit mounted on the unit mounting portion 24 for cutting. Note that the exchange arm 34 is attached to a support shaft 36 that is configured to be able to move up and down and rotate freely with respect to the head 20. The exchange arm 34 has a notch 38 formed in each of the spindle units 22, 30a, 30b, and 30c, which can be fitted into an engagement groove 55 (see FIG. 2) described later.
[0020]
Next, the configuration of the spindle unit 22 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the unit mounting portion 24 and the spindle unit 22 attached to the unit mounting portion 24. As shown in FIG. 2, the spindle unit 22 includes a main body 26 and a cutting tool 28 such as a drill or an end mill held at a lower end of the main body 26.
[0021]
The main body 26 functions as a housing for accommodating various mechanisms for rotating the cutting tool 28, and has a substantially cylindrical body 40 to which the cutting tool 28 is attached at the distal end side, and the other end of the body 40. And a substantially L-shaped power receiving portion 42 protruding from the side surface in a side branch shape. The other end of the body portion 40 is a fitting portion 42 having a truncated cone shape that tapers toward the end.
[0022]
A tapered fitting concave portion 46 having a shape complementary to the fitting portion 44 of the spindle unit 22 is formed at the bottom of the unit mounting portion 24 of the cutting machine 10. In addition, a power supply unit 48 to which the tip of the power receiving unit 42 of the spindle unit 22 is connected is formed below the head 20. The power supply unit 48 has a coupler 52 to which the coupler 50 formed in the power receiving unit 42 is connected.
[0023]
The spindle unit 22 is configured such that the coupler 50 of the power receiving section 42 is connected to the coupler 52 of the power supply section 48 when the fitting section 44 is attached to the fitting concave section 46 of the unit mounting section 24. .
[0024]
At the tip of the fitting portion 44 of the spindle unit 22, a fixing portion 53 having a shape held by a chuck 51 provided at the back of the fitting concave portion 46 is provided. By fixing the fixing portion 53 to the chuck 51, the spindle unit 22 is fixed to the unit mounting portion 24. An annular groove 55 having a shape that can be fitted into the notch 38 of the exchange arm 34 is formed on the base side of the fitting part 44.
[0025]
The main body 40 of the spindle unit 22 includes a substantially cylindrical outer housing 54 and a substantially cylindrical inner housing 56 disposed in the outer housing 54 such that a tip thereof protrudes from the outer housing 54. . In the present embodiment, the outer casing 54 is formed of alloy tool steel SKD61, and the inner casing 56 is formed of stainless steel SUS304.
[0026]
In the inner housing 56, a main shaft 60 and a high-speed motor 62 are arranged. The cutting tool 28 is attached to the tip end of the spindle 60 via a collet chuck 64, and the other end of the spindle 60 is connected to the motor 62 via a shaft coupling 66.
[0027]
The motor 62 is a so-called brushless DC motor, and is supplied with power from a power source 70 in a rotation control controller 68 provided on the main body side of the cutting machine 10 via power cables 72a and 72b, so that the main shaft 60 and the The cutting tool 28 connected to the main shaft 60 is driven to rotate. Both ends of the main shaft 60 are supported by a total of four ball bearings 73 using ceramic balls.
[0028]
The cutting machine 10 includes a cooling mechanism for cooling the spindle unit. Inside the spindle unit 22, specifically around the motor 62, a cooler 75 for cooling the motor 62 with a cooling liquid circulated from outside the spindle unit via coolant supply pipes 74a, 74b is provided. In the present embodiment, the cooler 75 is a pipeline spirally arranged in contact with the outer periphery of the motor 62.
[0029]
Next, the cooling device and the like will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged view showing the vicinity of the distal ends of the power receiving section 42 and the power supply section 48 in a state where the spindle unit 22 is detached from the unit mounting section 24. The coupler 50 of the power receiving section 42 is provided with a first connection terminal section (drive-side connection terminal) 76 connected to a power cable 72 a connected to the motor 62. On the other hand, the coupler 52 of the power supply unit 48 is provided with a second connection terminal (power-side connection terminal) 78 that is connected to the power cable 72 b from the rotation controller 68 and can be fitted to the first connection terminal 76. Have been. The first connection terminal section (drive-side connection terminal) 76 and the second connection terminal section (power-supply-side connection terminal) 78 are configured such that the spindle unit 22 is attached to the unit mounting section 24 and the coupler 50a of the power receiving section 42 is powered by the power. It is configured to be connected when connected to the coupler 52 of the supply unit 48.
The coolant supply pipes 74 a and 74 b on the spindle unit side communicating with the cooler 75 are terminated with connection projections 80 a and 80 b provided on the coupler 50, respectively. Further, the coolant supply pipes 84a and 84b connected to the pump P and the cooling liquid source 82 including the coolant cooling device on the cutting machine 10 main body side are respectively connected in connection recesses 86a and 86b formed in the coupler 52. Terminated. In the present embodiment, the coolant supply pipe 84a is a delivery pipe that sends the cooling liquid from the cooling liquid source 82 to the spindle unit 22, and the coolant supply pipe 84b sends the cooling liquid from the spindle unit 22 to the cooling liquid source 82. It is a return line to return. An O-ring 88 for preventing leakage of the cooling liquid between the connection protrusions 80a and 80b is provided in the connection recesses 86a and 86b.
[0031]
The connection connecting projections 80a and 80b and the connection recesses 86a and 86b are defined when the spindle unit 22 is mounted on the unit mounting section 24 and the coupler 50 of the power receiving section 42 is connected to the coupler 52 of the power supply section 48. The coolant supply pipes 84a and 84b on the cutting machine body side and the coolant supply pipes 74a and 74b on the spindle unit 22 side are configured to communicate with each other. Therefore, when the control device operates the pump of the cooling liquid source 82, the cooling liquid pumped from the cooling liquid source 82 is supplied to the coolant supply pipe 84a on the cutting machine side and the coolant supply pipe 74a on the spindle unit 22 side. After passing through the cooling unit 75 and cooling the motor 62, the circulation path returns to the cooling liquid source 82 through the coolant supply pipe 74 b on the spindle unit 22 side and the coolant supply pipe 84 b on the cutting machine side. follow. As the cooling liquid, for example, water, oil, or the like is used.
[0032]
Further, a first three-way valve (path switching means) 90 is interposed in the refrigerant supply pipe 84a for sending the cooling liquid from the cooling liquid source 82, and the connection from the cooling liquid source 82 to the pressurized air source 92 It is configured to be selectively switched to a connection from. A second three-way valve (path switching means) 94 is interposed in the refrigerant supply pipe 84b for returning the cooling liquid from the spindle unit 22, and the connection to the cooling liquid source 82 is selected to be connected to the drain tank 96. It is configured to be able to be switched in a timely manner. The operation of these three-way valves 90 and 94 is coordinated with the operation of other devices of the cutting machine 10 such as the ATC by a control device (not shown) for controlling the operation of the cutting machine 10.
[0033]
In the cutting machine 10 having such a configuration, during the cutting, the control device operates the first three-way valve 90 to connect the cooling liquid source 82 to the refrigerant supply pipes 84a and 74a, A second three-way valve 94 is operated to connect the refrigerant supply pipes 74b, 84b to the cooling liquid source 82. The motor 62 of the spindle unit 22 during the cutting operation is cooled by the cooling liquid fed from the cooling liquid source 82.
[0034]
When the one-step cutting is completed and the spindle unit 22 mounted on the unit mounting portion 24 is replaced with another replacement spindle unit 30a, 30b or 30c, the first three-way valve 90 is operated by the control device. Then, a pressurized air source 92 is connected to the refrigerant supply pipes 84a and 74a instead of the cooling liquid source 82. Further, the second three-way valve 94 is operated to connect the refrigerant supply pipes 74 b and 84 b to the drain tank 96 instead of the cooling liquid source 82. Then, the pressurized air source 92 is operated, and the cooling liquid in the refrigerant supply pipes 84a and 74a, the cooler 75, and the refrigerant supply pipes 84b and 74b is discharged to the drain tank 96 by the pressurized air.
[0035]
Thereafter, the ATC is operated, the spindle unit 22 is removed from the unit mounting section 24, and then a desired replacement spindle unit 30a, 30b or 30c is mounted on the unit mounting section 24.
[0036]
Further, the control device operates the first three-way valve 90 to connect the cooling liquid source 82 to the refrigerant supply pipes 84a and 74a, and the second three-way valve 94 cools the refrigerant supply pipes 74b and 84b. It is operated so as to be connected to the source liquid source 82. Then, the spindle liquid attached to the unit mounting section 24 can be cooled by the cooling liquid fed from the cooling liquid source 82.
[0037]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and modifications can be made within the scope of matters described in the appended claims.
[0038]
For example, the power supply of the drive unit of the spindle unit may be provided in the housing of the spindle unit. In addition, various tools used for cutting, in addition to drills and end mills, can be used as tools.
[0039]
In the present embodiment, the cooler 75 is a cooling pipe that spirally surrounds the outer periphery of the motor 62. However, the cooler 75 may be disposed on the inner wall surface of the inner housing 56, around the main shaft 60, or the like. Good. Further, a structure in which a cooler is arranged outside the body 40 of the spindle unit 22 may be employed.
[0040]
Further, in the above embodiment, the three-way valve is used as the path switching means, but other means capable of selectively switching the path may be used.
[0041]
Further, in the above embodiment, the cutting tool can be removed from the spindle unit 22. However, the present invention is also applicable to an integrated spindle unit in which the cutting tool cannot be removed from the spindle unit.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a cutting machine in which the cooling liquid does not flow even when the spindle unit is removed from the cutting machine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of a cutting machine (machining center) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of a unit mounting portion and a spindle unit mounted on the unit mounting portion.
FIG. 3 is an enlarged view showing the vicinity of the distal end of a power receiving unit and a power supply unit when the spindle unit is removed from the unit mounting unit;
[Explanation of symbols]
10: Cutting machine 22: Spindle unit 24: Unit mounting parts 74a, 74b: Refrigerant supply pipe 75: Cooler 82: Cooling liquid source 84a, 84b: Refrigerant supply pipe 90: First three-way valve 92: Pressurized air Source 94: second three-way valve 96: drain tank

Claims (3)

切削刃を回転させて材料を切削加工するスピンドルユニットを備えた切削加工機であって、
切削加工を行う前記スピンドルユニットが着脱可能に装着される装着部と、
該装着部に装着されたスピンドルユニット内に冷却用液体を循環させる冷却用液体供給機構と、
前記冷却用液体供給機構内の冷却用流体を抜き取る冷却用液体抜き取り機構と、を備えている、
ことを特徴とする切削加工機。
A cutting machine equipped with a spindle unit for cutting a material by rotating a cutting blade,
A mounting unit to which the spindle unit for performing the cutting process is detachably mounted,
A cooling liquid supply mechanism for circulating a cooling liquid in a spindle unit mounted on the mounting portion,
A cooling liquid extracting mechanism for extracting a cooling fluid in the cooling liquid supply mechanism,
A cutting machine characterized by the above-mentioned.
前記冷却用液体供給機構が、冷却用液体を圧送可能な冷却用液体源と、該冷却用液体源から冷却用液体を前記スピンドルユニットに送る送出管路と、前記スピンドルユニットから冷却用液体を前記冷却用液体源に戻す戻り管路とを備え、
前記冷却用液体抜き取り機構が、前記送出管に接続された第1の経路切り換え手段と、該第1の経路切り換え手段に接続された加圧気体源と、前記戻り管路に接続された第2の経路切り換え手段と、該第2の経路切り換え手段に接続されたドレンタンクと、を備えている、
請求項1に記載の切削加工機。
The cooling liquid supply mechanism is a cooling liquid source capable of pumping the cooling liquid, a delivery pipe for sending the cooling liquid from the cooling liquid source to the spindle unit, and the cooling liquid from the spindle unit. A return line for returning to the cooling liquid source,
The cooling liquid extracting mechanism includes a first path switching unit connected to the delivery pipe, a pressurized gas source connected to the first path switching unit, and a second path connected to the return pipe. Path switching means, and a drain tank connected to the second path switching means.
The cutting machine according to claim 1.
交換用のスピンドルユニットを保持するスピンドルユニット保持部と、
該保持部に保持されたスピンドルユニットを、前記装着部に装着されたスピンドルユニットと自動交換する交換機構とを備え、
切削加工中には、第1の経路切り換え手段を作動させて前記冷却用液体源から前記装着部に装着されたスピンドルユニット内に冷却用液体を送ると共に、前記第2の経路切り換え手段を作動させて前記スピンドルユニット内の冷却用液体を前記冷却用液体源に戻し、前記スピンドルユニットの交換を行うときには、第1の経路切り換え手段を作動させて前記加圧気体源から前記装着部に装着されたスピンドルユニット内に加圧気体を送ると共に、前記第2の経路切り換え手段を作動させて前記スピンドルユニット、前記送出管路および前記戻り管路内の冷却用液体および加圧気体を前記ドレンタンクに排出させる、
請求項2に記載の切削加工機。
A spindle unit holder for holding a replacement spindle unit;
An exchange mechanism for automatically exchanging the spindle unit held by the holding section with the spindle unit mounted on the mounting section,
During the cutting process, the first path switching means is operated to send the cooling liquid from the cooling liquid source into the spindle unit mounted on the mounting section, and the second path switching means is operated. When the cooling liquid in the spindle unit is returned to the cooling liquid source and the spindle unit is replaced, the first path switching unit is operated to mount the liquid from the pressurized gas source to the mounting unit. The pressurized gas is sent into the spindle unit, and the second path switching means is operated to discharge the cooling liquid and the pressurized gas in the spindle unit, the delivery pipe and the return pipe to the drain tank. Let
The cutting machine according to claim 2.
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