JP2005329487A

JP2005329487A - 加工装置

Info

Publication number: JP2005329487A
Application number: JP2004148712A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Seki; 陽一関; Norimitsu Araki; 宣光荒木; Tatsuo Sato; 達生佐藤
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】加工位置に供給するオイルミストの性状を容易にかつ的確に調節することができ、これによって的確なセミドライ加工を可能にする加工装置等を提供する。
【解決手段】工具を支持するホルダ３０と、該ホルダ３０が着脱自在に装着されるホルダ装着部１１０を有する主軸１０と、主軸１０を回転駆動する駆動機構とを備えた加工装置であって、切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成するミスト生成手段３００と、前記ホルダ３０に交換可能に装着されて前記ミスト生成手段３００によって生成されたオイルミストを加工位置に向けて噴霧する噴霧ノズル部７０とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は切削加工等の機械加工に使用する加工装置に関する。

切削加工等の機械加工を施す工作機械では、ドリル等の工具の刃先の潤滑性を確保し、刃先を冷却するために切削油を供給しながら加工する。セミドライ加工装置は、ミスト状にした切削油を工具の加工位置に供給して加工するようにした装置であり、切削油の使用量をできるだけ抑えて加工できるように考えられたものである。
たとえば、特許文献１に記載されているセミドライ加工装置は、ベンチュリー方式によって発生させたオイルミストを加工装置の内部に設けられたミスト管路および工具を支持するスピンドル内に設けられたミスト管路を経由して工具の加工位置に供給するように構成されており、特許文献２に記載されているセミドライ加工装置は、主軸内に非回転にミスト供給管を設け、ミスト供給管にミスト状にした切削油を送入することによって工具の加工位置にオイルミストを供給するように構成されている。
特開２００３−９４２８５号公報特開２００３−１４５３９２号公報

ところで、従来のようにミスト供給管を介してオイルミストを工具の加工位置に供給する場合には、オイルミストを搬送する流路中でオイルミストが分離する等によってオイルの性状が変化してしまって、適度なミスト状態のオイルミストを加工位置に的確に供給することが難しいという問題があり、加工装置とは別にオイルミスト生成装置が設けられている場合には、オイルミスト生成装置でミスト状態を調節したとしても、加工位置に供給されるオイルミストの性状を的確に調節することが難しいという問題があった。その結果、従来のセミドライ加工装置では、使用する工具や加工内容に合わせて加工位置に供給するオイルミストの性状をきめ細かく調節することが難しいという問題があった。

そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、加工位置に供給するオイルミストの性状を簡単にかつ的確に調節することができ、これによって的確なセミドライ加工を可能にする加工装置を提供するにある。

本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、工具を支持するホルダと、該ホルダが着脱自在に装着されるホルダ装着部を有する主軸と、主軸を回転駆動する駆動機構とを備えた加工装置であって、切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成するミスト生成手段と、前記ホルダに交換可能に装着されて前記ミスト生成手段によって生成されたオイルミストを加工位置に向けて噴霧する噴霧ノズル部とを備えることを特徴とする。

また、前記ミスト生成手段は、前記ホルダ内に設けられていることにより、ホルダをホルダ装着部に装着した状態でホルダ内でオイルミストを生成することができ、加工装置と別個にオイル生成装置を設けることなくセミドライ加工することが可能となる。
また、前記ミスト生成手段は、切削油を吐出する管状のノズル部と、該ノズル部の近傍に工業エアを吐出する工業エア吐出部とを有し、前記噴霧ノズル部は、前記ノズル部を遊挿するとともに前記工業エア吐出部より吐出された工業エアを、該ノズル部の先端の外周に導くノズル挿入孔を有し、前記噴霧ノズル部は、前記ノズル挿入孔の形状の異なる複数種を有することにより、噴霧ノズル部を適宜交換することにより、ミスト生成手段により生成されるオイルミストの性状を調節して、加工装置による加工内容に合わせたオイルミストを工具の加工位置に供給して加工することができる。

本発明に係る加工装置によれば、加工装置の加工内容に応じてオイルミストの性状、噴射状態を容易に調節することができ、適宜調節されたオイルミストを的確に工具の加工位置に供給することができ、これによって好適なセミドライ加工を行うことが可能になる。

〔第１実施形態〕
図１〜６は、本発明に係る加工装置の第１の実施形態の構成を示す。本実施形態の加工装置１は、駆動機構によって回転駆動される主軸１０に工具を保持するホルダ３０が脱着自在に装着され、ホルダ３０の内部にミスト生成手段３００が設けられ、ホルダ３０に個別に供給される切削油と工業エアとがミスト生成手段３００により霧状に混合されてオイルミストが生成され、ホルダ３０に保持された工具にオイルミストが供給されてセミドライ加工がなされるように構成されている。

図１は、加工装置１の全体構成を示すものであり、図２はホルダ３０の構成と加工装置１のミスト生成手段３００の非作動状態、図３はミスト生成手段３００の作動状態を示すものであり、図４はホルダの内部構成を拡大して示すものである。また、図５はミスト生成手段３００におけるエア流路の配置を示し、図６は加工装置１に用いられる開閉バルブ部９０の構成を示す。
以下、本実施形態の加工装置１について、主軸１０、ホルダ３０、ミスト生成手段３００、開閉バルブ部９０の構成について順に説明する。

〔主軸の構成〕
まず、図１にしたがって、主軸１０の構成について説明する。
主軸１０は外筒１０ｂと外筒１０ｂに軸線の回りで回転自在に支持された主軸本体１０ａとを備える。主軸本体１０ａは回転駆動機構（不図示）により軸線の回りに回転駆動される。主軸本体１０ａの一端部にはホルダ３０を主軸１０に着脱自在に装着するホルダ装着部１１０が設けられている。ホルダ装着部１１０はホルダ３０に形成された嵌合部３３が摺入する嵌合凹部１１と、ホルダ３０の他端部から外方に突出する係合突起部３４が嵌入する係合凹部１２とからなる。

嵌合凹部１１の開口側の内周面は内方に向けて徐々に縮径する円錐状面１１ａに形成され、ホルダ３０に形成された嵌合部３３も他端側に向けて徐々に縮径する円錐状面３３ａに形成され、主軸１０のホルダ装着部１１０にホルダ３０を装着した際に円錐状面１１ａ、３３ａは気密にシールされた状態で摺接するように形成されている。
主軸本体１０ａの軸芯には軸線方向に貫通孔１３が貫設され、嵌合凹部１１の内端部の位置に内部ブロック１４が嵌入固定され、内部ブロック１４の嵌合凹部１１側の内側面に係合凹部１２が凹設されている。係合凹部１２の内周面には、内側に外面を若干突出させるようにして、複数個の係合ボール１５が周方向に所定間隔をあけて係止されている。

主軸１０の貫通孔１３に嵌入固定される内部ブロック１４の外周面にはＯリング１１４が装着され、内部ブロック１４の外周面と貫通孔１３の内周面との間が気密および液密にシールされる。
内部ブロック１４の中央部には、軸線方向に直交する向きに流路１６ａが貫通して設けられ、この流路１６ａに連通して内部ブロック１４の他端側に内挿管１６が挿入されて連結されている。内挿管１６と内部ブロック１４の内挿管１６が挿入される挿入孔の内周面との間にもＯリング１１６が介装され、内挿管１６と内部ブロック１４との間が液密にシールされている。

内挿管１６は主軸１０の軸線方向に、主軸１０の他端側にまで延出するように設けられている。内挿管１６の他端部では内挿管１６の流路１６ｂに連通して切削油供給部１４０が接続されている。内挿管１６と切削油供給部１４０とは、たとえば内挿管１６の端部に回転継手を介して接続される。切削油供給部１４０は、内挿管１６の管内を通過する流路１６ｂに供給する切削油の供給圧力、供給量を適宜制御可能に設けられている。

内部ブロック１４に設けられている流路１６ａには、主軸本体１０ａの軸芯から偏芯した一端部に設けられている開閉バルブ部９０との間を連絡する流路１６ｃが接続する。流路１６ｃは、主軸本体１０ａの周側面から流路１６ａに通じる連絡孔１７を設け、開閉バルブ部９０のシリンダ室９１と連絡孔１７の中途とを接続するように接続孔１８を設けることによって形成される。
こうして、切削油供給部１４０と開閉バルブ部９０とが、流路１６ｂ、１６ａ、１６ｃを介して連通する。本実施形態において、流路１６ａ、１６ｂ、１６ｃは切削油供給部１４０から供給される切削油を供給する切削油供給路を構成する。

また、主軸本体１０ａの他端部には、主軸本体１０ａにロータリーシール２４が外挿され、ロータリーシール２４に設けられたポート２０に工業エア供給部２００が接続されている。
ロータリーシール２４の内周面に摺接する主軸本体１０ａの外周面には、エア溝２２が周設され、エア溝２２は連絡流路２３を介して、主軸本体１０ａの軸線方向に内設されたエア流路２５に連通する。
エア流路２５は主軸１０の偏芯位置に設けられ、主軸本体１０ａの軸線方向と平行に主軸本体１０ａの一端部側に延出し、その延出端が嵌合凹部１１の内面で開口する。エア流路２５が嵌合凹部１１の内面で開口する位置は、ホルダ３０を主軸１０に装着した際にホルダ３０の嵌合部３３によって開口部が遮断されない位置、具体的には、嵌合凹部１１の円錐状面１１ａよりも内側の円筒状面に形成されている部位である。

本実施形態では、主軸本体１０ａの一端面から軸線方向に平行に流路孔２５ａを形成し、流路孔２５ａに交差する配置で、主軸本体１０ａの周側面から嵌合凹部１１の内面にまで通じる流路孔２５ｂを形成し、ロータリーシール２４の周側面からエア溝２２まで通じる流路孔２５ｃを設けてポート２０から嵌合凹部１１の内面まで通じるエア流路２５を形成した。
こうして、エア流路２５を介して工業エア供給部２００と嵌合凹部１１の内面との間が連通し、工業エア供給部２００から嵌合凹部１１の内面に向けて工業エアが供給可能となる。本実施形態において、エア流路２５は工業エア供給部２００から工業エアを供給するエア供給路を構成する。工業エア供給部２００は、切削油供給部１４０とは独立にエア供給圧力、エア供給量が制御されるように設けられている。

〔ホルダの構成〕
次に、図２にしたがってホルダ３０の主軸１０への取り付け構造、およびホルダ３０の内部に装着される第１のピース５０、第２のピース６０、第３のピース７０の構成について説明する。
ホルダ３０は軸芯を貫通して貫通孔３１が設けられた略円筒状に形成され、その一端にドリル等の工具を着脱可能に装着するコレット３２が設けられ、他端側に嵌合部３３が設けられている。貫通孔３１の一端側は工具を装着する円錐状面３１ａに形成され、円錐状面３１ａはコレット３２とともに工具支持部１３２を構成する。ホルダ３０に形成されている貫通孔３１の中間部は円錐状面３１ａの縮径部と略同径に形成され、嵌合部３３を貫通する部位では中間部よりも細径に形成されている。

ホルダ３０の他端部には、係合突起部３４とねじ込み部３５ａとが一体に形成された突起ピース３５が、係合突起部３４を軸線方向の他端側に突出させ、ねじ込み部３５ａがねじ部３１ｂにねじ込まれて固定されている。係合突起部３４の基部は、嵌合部３３の端面径と略同径の拡径部３５ｂに形成され、突起ピース３５をホルダ３０に固定した状態で拡径部３５ｂの端面が嵌合部３３の他端面に当接し、貫通孔３１を閉止する。
突起ピース３５の拡径部３５ｂには、ねじ込み部３５ａの内部に連通する連絡孔３６が、軸線方向に直交する向きに貫通して、周方向に複数設けられている。
突起ピース３５の他端部にはホルダ３０をホルダ装着部１１０に装着した際に、係合凹部１２に設けられた係合ボール１５を超えて嵌入する球状部３４ａが設けられる。

ホルダ３０に形成された貫通孔３１内には、突起ピース３５に対向して第１のピース５０が装着され、第２のピース６０と、第３のピース７０とがこの順に隣接して装着される。
以下では、ホルダ３０の内部構成を拡大して示している図４にしたがって、第１のピース５０と第２のピース６０と第３のピース７０のホルダ３０内における配置および構成について説明する。

第１のピース５０は、突起ピース３５に対向する側が細径部５０ａに、第２のピース６０が装着される側が太径部５０ｂに形成され、貫通孔３１の内周面に形成されたねじ部３１ｃに細径部５０ａをねじ込むことによってホルダ３０に固定される。第１のピース５０は、貫通孔３１に細径部５０ａをねじ込む際に、貫通孔３１の拡径部と小径部の段差面に太径部５０ｂの端面が当接することによってホルダ３０内で位置決めされる。第１のピース５０の細径部５０ａと太径部５０ｂの外周面にはＯリング５１が装着され、第１のピース５０をホルダ３０に装着した際に、第１のピース５０の外周面と貫通孔３１の内周面との間で工業エアおよび切削油が漏出しないようシールされる。

第１のピース５０には軸芯方向に貫通孔５０ｃが形成されている。第１のピース５０に隣接して配置される第２のピース６０には、その他端部側に、第１のピース５０に形成された貫通孔５０ｃに摺入される細径部６０ａが形成されている。細径部６０ａの外周面にはＯリング６１、６１が装着され、細径部６０ａを貫通孔５０ｃに嵌入することにより、第１のピース５０と第２のピース６０とが気密かつ液密にシールされた状態で接続される。第２のピース６０は、細径部６０ａを貫通孔５０ｃに嵌入した際に、第１のピース５０の太径部５０ｂと同径に形成されたフランジ部６０ｂの端面が第１のピース５０の一端面に当接することにより、第１のピース５０に対して位置決めされる。

第２のピース６０は第２のピース６０の前側に配置されるスペーサ８０とともに第１のピース５０に連結される。すなわち、第２のピース６０はスペーサ８０の前側からスペーサ８０と第２のピース６０とをねじ８１により第１のピース５０にねじ止めされ、第１のピース５０に固定される。
スペーサ８０に隣接して配置される第３のピース７０は、貫通孔３１の一方側から貫通孔３１の内周面に設けたねじ部３１ｄにねじ込むことによってホルダ３０に固定される。第３のピース７０の他端面がスペーサ８０の端面に当接することにより、第３のピース７０のねじ込み位置が規定される。第３のピース７０と貫通孔３１の内周面との間も第３のピース７０の外周面に装着されたＯリング７１によって気密および液密にシールされる。

このように、本実施形態ではホルダ３０の内部に、第１のピース５０、第２のピース６０、スペーサ８０および第３のピース７０が相互に隣接した配置で、気密および液密にシールされた状態で装着されている。第１のピース５０および第３のピース７０はホルダ３０の貫通孔３１にねじ込むことによって装着されるから、これらの各ピースをホルダ３０に装着したり、各ピースを交換してホルダ３０に装着する操作は容易に可能となる。

〔ミスト生成手段の構成〕
次に、ホルダ３０内において切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成するミスト生成手段３００の構成について説明する。ミスト生成手段３００はホルダ３０に個別に供給される切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成するミキシング部２７０と、ミキシング部２７０へ工業エアを供給するとともにミキシング部２７０への切削油の供給を制御するバルブ機構２６０とを備える。
以下、バルブ機構２６０とミキシング部２７０の順に説明する。

バルブ機構２６０は工業エア供給部２００から供給される工業エアの供給圧力によって開弁する工業エア弁部２５０と、工業エア弁部２５０と一体に形成され工業エア弁部２５０の開弁とともにミキシング部２７０への切削油の供給路を開弁する切削油弁部２５５を備える。
第１のピース５０には、主軸１０からホルダ３０に供給される工業エアの供給圧力によって押動されるピストン５２が、第１のピース５０に設けられた貫通孔５０ｃに内挿されて配置されている。貫通孔５０ｃ内でピストン５２が可動となる範囲がピストン５２が軸線方向に摺動するシリンダ５３となる。ピストン５２は、突起ピース３５に対向する先端部が閉止した円筒体状に形成され、ピストン５２の先端部は工業エアの供給を制御する弁体５２ａに形成されている。

シリンダ５３の突起ピース３５に対向する端部は、弁体５２ａが当接した際に閉止される開口部５４ａが設けられた弁座５４として形成され、弁体５２ａの内面と第２のピース６０の他端面との間には、弁体５２ａが弁座５４に当接する向きにピストン５２を付勢するリターン手段としてのスプリング５５が介装されている。
これら弁体５２ａを備えたピストン５２、弁座５４、シリンダ５３およびスプリング５５が工業エア弁部２５０を構成する。

ピストン５２の先端部の周側面にはピストン５２の内外を連通する導入口５６が設けられ、シリンダ５３の、ピストン５２が進退動する際にピストン５２の先端部が移動する範囲については、内周径がピストン５２の外周径よりも若干拡径して設けられ、導入口５６の周縁部とシリンダ５３の内周面との間に隙間が設けられている。

シリンダ５３は一端側で、第２のピース６０の他端部に設けた凹部６０ｃに連通し、凹部６０ｃの内側面に開口する連絡流路６２ａ、第１のピース５０に設けた流路５８、および第２のピース６０に設けた連絡流路６２ｂを介して、第２のピース６０とスペーサ８０との間の空隙部８２に連通する。
これらの連絡流路６２ａ、６２ｂ、流路５８は工業エアをミキシング部２７０に供給するエア流路となる。

図５は、第１のピース５０に設けられている流路５８を第１のピース５０の軸線方向から見た配置を示す。連絡流路６２ａはシリンダ５３から、周方向に１２０°間隔で三方に分岐して延出するように配置され、各々の連絡流路６２ａの端部に流路５８が接続し、連絡流路６２ｂが第２のピース６０に設けられたフランジ部６０ｂの３個所で開口する（図４参照）。

一方、第１のピース５０には切削油を供給するための切削油流路としての流路５９ａ、５９ｂがピストン５２およびシリンダ５３を挟んで対向する配置、すなわち切削油流路に対してシリンダ５３が横断する配置に設けられている。流路５９ａは主軸１０側から供給される切削油がシリンダ５３に流入する側であり、流路５９ｂは切削油がシリンダ５３から流出する側であって、シリンダ５３の内面に切削油の流入口と流出口が開口する。

流路５９ａは第１のピース５０の太径部５０ｂの周側面で、ホルダ３０に設けられている流路３８に連通する。流路３８はホルダ３０を主軸１０に装着した際に、主軸１０に設けられた切削油供給路に連通する配置に設けられている。
一方、流路５９ｂは、軸線方向に平行に第１のピース５０に内設された流路５９ｃと第２のピース６０に設けられた連絡流路６４ｂを介してノズル部６４の流路６４ａに連通する。これらの流路３８、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、６４ａ、６４ｂはホルダ３０内で切削油をミキシング部２７０に導く切削油流路を構成する。

シリンダ５３の内周面に沿って摺動自在に設けられたピストン５２の外周面には、切削油連通溝５７が周方向に周設されている。この切削油連通溝５７はピストン５２が開弁位置にあるときにのみ流路５９ａと流路５９ｃとを連通する位置に設けられる。ピストン５２は弁体５２ａが弁座５４に当接する閉弁位置と、ピストン５２の一端面が第２のピース６０の細径部６０ａの他端面に当接する開弁位置との間で進退動可能であり、ピストン５２が閉弁位置にある状態で切削油連通溝５７と流路５９ａ、５９ｂとは重複しない位置にあり、ピストン５２が開弁位置に移動した際に切削油連通溝５７と流路５９ａ、５９ｂのシリンダ５３の内面における流入口、流出口との位置が一致するように設けられている。すなわち、ピストン５２およびピストン５２の外周面に設けられた切削油連通溝５７は工業エア弁部２５０の開弁とともにミキシング部２７０への切削油の供給路を開弁する切削油弁部２５５を構成する。

第２のピース６０には、切削油を吐出する管状に形成されたノズル部６４が、ホルダ３０と同芯に噴霧ノズル部としての第３のピース７０に向けて先端部を延出して設けられている。第３のピース７０にはノズル部６４が挿入されるノズル挿入孔７２が形成され、第２のピース６０と第３のピース７０とを組み合わせた状態で、ノズル部６４の先端側がノズル挿入孔７２に部分的に挿入され、ノズル挿入孔７２と空隙部８２とが連通する。ノズル部６４の外周面とノズル挿入孔７２の内周面との隙間部分は狭間隔に設定され、工業エアをノズル部６４の先端の外周に沿って吐出する工業エア吐出部７３となる。

なお、スペーサ８０にもノズル挿入孔７２と同径のノズル部６４が挿入されるノズル挿通孔８３が設けられている。
第３のピース７０の一端側は端面側が徐々に拡径する円錐状面に形成された開口部７４が設けられている。開口部７４とノズル挿入孔７２とは、軸中心に設けられた噴射孔７５を介して連通する。本実施形態では噴射孔７５を六角孔に形成し、六角レンチを用いて第３のピース７０を回動してホルダ３０に着脱可能としている。

切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成させるミキシング部２７０は、ホルダ３０に設けられた切削油流路を介して供給される切削油が吐出されるノズル部６４と、バルブ機構２６０を介して供給される工業エアを吐出させる工業エア吐出部７３と、ノズル挿入孔７２、開口部７４、噴射孔７５を備える噴霧ノズル部としての第３のピース７０とからなる。

〔開閉バルブ部の構成〕
次に、主軸１０からホルダ３０への切削油の供給を制御する、開閉手段としての開閉バルブ部９０の構成について説明する。
図６に、開閉バルブ部９０の構成を拡大して示す。開閉バルブ部９０は、主軸１０内に形成された切削油供給路としての流路１６ｃに連通して設けられたシリンダ室９１内に円筒状に形成されたシリンダ部９５が配置され、シリンダ部９５にピストン部９２が摺動自在に装着され、付勢部としてのリターンスプリング９７がピストン部９２をシリンダ部９５に収容させる向きに付勢して設けられている。シリンダ部９５の外周面にはＯリングが装着され、シリンダ部９５とシリンダ室９１の内周面との間が液密にシールされる。

ピストン部９２はシリンダ部９５に摺動自在に内挿される円筒状に形成された軸部９２ａと、軸部９２ａの他端部に軸部９２ａと一体に形成された、軸部９２ａよりも径大のストッパ部９２ｂとからなる。軸部９２ａとストッパ部９２ｂとが連結する位置の軸部９２ａには、周側面から軸部９２ａ内に貫通する貫通孔９４が設けられている。

図６(c)に、ストッパ部９２ｂを軸線方向から見た状態を示す。ストッパ部９２ｂの切削油流入側の外面には４方向に切削油の流路９２ｃが設けられ、流路９２ｃの端部に開弁時に切削油を通流させやすくする切欠９３に形成されている。なお、閉弁時にストッパ部９２ｂがシリンダ部９５の端面に当接してシリンダ部９５の端面を閉止できるよう切欠９３の切り込み深さが設定される。

図６(a)は、主軸１０にホルダ３０が装着されていない状態での開閉バルブ部９０の構成を示す断面図である。リターンスプリング９７はピストン部９２のストッパ部９２ｂの外面とシリンダ室９１の内面との間を弾発するように設けられ、リターンスプリング９７の付勢力によりストッパ部９２ｂがシリンダ部９５の端面に当接してシリンダ部９５の端面を閉止するとともに、軸部９２ａがシリンダ部９５内に収容され貫通孔９４が閉止されている。ピストン部９２はストッパ部９２ｂがシリンダ部９５に当接した状態で主軸１０の端面から一端が突出する。
すなわち、図６(a)に示す状態は、開閉バルブ部９０の作用により切削油の通流が阻止され、開閉バルブ部９０が閉弁された状態を示す。

図６(b)は、主軸１０のホルダ装着部１１０にホルダ３０を装着した状態を示す。ホルダ３０には主軸１０の一端面に対向する対向部３０ａが設けられ、対向部３０ａにはミキシング部側へ切削油を供給するための流路３８に連通する流路３８ａが設けられている。開閉バルブ部９０のピストン部９２は、ホルダ３０を主軸１０に装着する際の押圧力により、リターンスプリング９７の弾発力に抗してシリンダ室９１の内方に押し込まれる。これにより、軸部９２ａに設けられた貫通孔９４がシリンダ部９５によって閉止されていた位置からシリンダ部９５の外方の貫通孔９４が露出する位置に移動し、軸部９２ａの内部と軸部９２ａの外周面とが貫通孔９４を介して連通し、切削油が流路１６ｃ、シリンダ室９１、ストッパ部９２ｂの切欠９３および貫通孔９４を経由して軸部９２ａ内に流入し、ホルダ３０側に設けられた流路３８ａ、３８に供給される。
すなわち、主軸１０のホルダ装着部１１０にホルダ３０を装着することにより、主軸１０に設けられた切削油供給路とホルダ３０に設けられた切削油流路とが開閉バルブ部９０を介して連通し、開閉バルブ部９０が開弁された状態になる。

なお、図６(b)に示すように、主軸１０にホルダ３０を装着した際には、ピストン部９２の軸部９２ａの端面がホルダ３０の対向部３０ａの端面に当接し、主軸１０側の切削油供給路とホルダ３０側の切削油流路とが連通する。したがって、軸部９２ａの内径を流路３８ａの内径よりも少なくとも径大に設けておくと好適である。
また、ホルダ３０をホルダ装着部１１０に装着する際には、開閉バルブ部９０とホルダ３０の対向部３０ａに設けられている流路３８ａとを位置合わせして装着する必要がある。この場合は、たとえばホルダ３０の対向部３０ａが当接する主軸１０の一端面に、対向部３０ａと係合部を設け、ホルダ３０を装着する際に係合部を位置合わせすることによりホルダ３０の周方向位置を規定することができる。

また、ピストン部９２に形成されたストッパ部９２ｂの外面形状をたとえば球面等の曲面状に形成して、ストッパ部９２ｂの外面に沿って切削油を流れやすくすることも可能である。また、ストッパ部９２ｂの周縁とシリンダ室９１の内周面との間に切削油の通流空間を設けて、ストッパ部９２ｂの周縁部に切欠９３を設けずに切削油を通流させるようにすることも可能である。

本実施形態の開閉バルブ部９０は、主軸１０にホルダ３０を装着した際に、リターンスプリング９７の付勢力によって軸部９２ａの端面が対向部３０ａの端面を常時弾性的に押圧するから、ホルダ３０の対向部３０ａと主軸１０の端面との間隔が変動したような場合でも、ホルダ３０の対向部３０ａとピストン部９２との当接部で切削油が漏出することを防止することができる。ピストン部９２の軸部９２ａの押圧端面にシール性、緩衝性を備えた部材を取り付けることにより、軸部９２ａと対向部３０ａとの当接部での切削油の漏出をさらに確実に防止することができる。

図６(b)に示した主軸１０にホルダ３０を装着した状態から、ホルダ３０を取り外すと、リターンスプリング９７の作用により、ピストン部９２が直ちにシリンダ部９５に収容される位置に移動し、開閉バルブ部９０が閉止状態になって主軸１０からホルダ３０への切削油の供給が停止される。すなわち、ホルダ３０を主軸１０のホルダ装着部１１０から取り外す操作のみで主軸１０からホルダ３０へ切削油を供給する流路が遮断される。
このように、本実施形態の開閉バルブ部９０の構成によれば、主軸１０にホルダ３０を着脱する操作とともに、主軸１０側の切削油供給路とホルダ３０側の切削油流路とが連通する状態と、遮断される状態に自動的に切り換わり、切削油の供給操作を容易に行うことが可能になる。

〔加工装置の作用〕
次に、上述した加工装置１の作用について図２と図３にしたがって説明する。図２は、主軸１０のホルダ装着部１１０にホルダ３０が装着され、工業エア供給部２００から主軸１０に設けられたエア供給路であるエア流路２５に工業エアが供給されていない状態でミスト生成手段３００の非作動状態を示す。
本実施形態の加工装置１では、ホルダ３０を主軸１０のホルダ装着部１１０に装着する際に、工業エア供給部２００から工業エアをエア流路２５に供給し、エア流路２５からホルダ装着部１１０に工業エアを噴出させ、ホルダ装着部１１０の内面に切りくず等の異物が付着していた場合にはこれらの異物を除去してからホルダ３０を装着することができる。

ホルダ３０をホルダ装着部１１０に押し込むようにすることにより、嵌合部３３の外面が嵌合凹部１１の内面に当接するとともに、係合突起部３４が係合凹部１２に係合し、球状部３４ａの径大部が係合ボール１５を超えて係合凹部１２に嵌入することにより、ホルダ３０が抜け止めされた状態でホルダ装着部１１０に装着される。

ホルダ３０がホルダ装着部１１０に装着された状態で、嵌合部３３の外面、嵌合凹部１１の内面、内部ブロック１４によって囲まれた連通空間４０内で連絡孔３６の開口部が開口する。すなわち、嵌合部３３は他端側が徐々に縮径して形成されている一方、嵌合凹部１１の内周面は円錐状面１１ａの中途から他端側にかけて円筒状面に形成されることにより、拡径部３５ｂの周囲に連通空間４０が形成される。エア流路２５の嵌合凹部１１の内面における開口部２５ｄは連通空間４０に連通する位置で開口し、ホルダ３０を主軸１０に装着することによって、エア流路２５と突起ピース３５の内部とが、連通空間４０および連絡孔３６を介してエア流路２５と連通する。

図２に示すように、工業エア供給部２００からエア流路２５に工業エアが供給されていない状態においては、ホルダ３０内に設けられた工業エア弁部２５０を構成するピストン５２には工業エアの供給圧力が作用せず、ピストン５２はスプリング５５の付勢力によって弁体５２ａが弁座５４に当接した位置、すなわち閉弁位置にある。

一方、切削油は切削油供給部１４０から主軸１０内に設けられた切削油供給路である流路１６ｃ等を経由して開閉バルブ部９０のシリンダ室９１に供給され、ホルダ３０が主軸１０に装着されることによって開弁状態となる開閉バルブ部９０を経由してホルダ３０に設けられた流路３８に供給される。
流路３８に供給された切削油は流路３８に連通する流路５９ａに流入するが、ピストン５２が閉弁位置にあることにより、流路５９ａと切削油連通溝５７とは連通せず、シリンダ５３の内面で開口する流路５９ａの流入口がピストン５２によって閉止された状態、すなわち切削油弁部２５５は閉弁状態にあり、ミキシング部２７０に切削油が供給されず、オイルミストは生成されない。

図３は、工業エア供給部２００から主軸１０に設けられたエア流路２５に工業エアが供給されたミスト生成手段３００の作動状態を示す。
エア流路２５に供給された工業エアは、開口部２５ｄから連通空間４０に送入され、連絡孔３６からホルダ３０の貫通孔３１に供給される。工業エア弁部２５０を構成するピストン５２は、貫通孔３１に供給された工業エアの供給圧力によりスプリング５５の付勢力に抗して、一端面が第２のピース６０の他端面に当接する位置に押動される。すなわち、ピストン５２の弁体５２ａは弁座５４から離間し、シリンダ５３の開口部５４ａが開口して工業エア弁部２５０が開弁状態となる。

ピストン５２が開弁位置に移動すると、シリンダ５３は開口部５４ａを介して工業エアの供給路と連通し、若干拡径して形成されたシリンダ５３の内周面とピストン５２の外周面との隙間部分を経由して導入口５６からピストン５２の内側に工業エアが送入され、連絡流路６２ａ、流路５８、連絡流路６２ｂを介して空隙部８２に工業エアが供給される。空隙部８２には、図５に示すように連絡流路６２ｂが開口する３個所の開口部から工業エアが送入され、工業エア吐出部７３からノズル部６４の外周に沿って工業エアが吐出される。

一方、ピストン５２が開弁位置に移動することにより、ピストン５２の外周面に設けられた切削油連通溝５７が流路５９ａ、５９ｂのシリンダ５３の内面における流入口、流出口に位置合わせされ、切削油連通溝５７を介して流路５９ａと流路５９ｂとが連通する。すなわち、切削油弁部２５５が開弁状態になり、ホルダ３０内に設けられた切削油流路である流路３８、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、６４ｂ、６４ａが連通し、主軸１０に設けられた切削油供給路１６ｃから供給される切削油が開弁状態にある開閉バルブ部９０および、ホルダ３０内の切削油流路を経由してノズル部６４に導かれる。

ノズル部６４に導かれた切削油はノズル部６４の先端からノズル挿入孔７２に吐出されるとともに、工業エア吐出部７３からノズル部６４の外面に沿って高速で工業エアが吐出することにより、切削油と工業エアとが霧状に混合したオイルミストが生成され、噴射孔７５からホルダ３０に装着される工具に向けてオイルミストが噴射される。噴射孔７５から噴射されたオイルミストは開口部７４により拡散されて工具に供給される。
こうして、本実施形態の加工装置では、ホルダ３０内に設けられたミキシング部２７０で工業エアと切削油とが霧状に混合したオイルミストが生成され、ホルダ３０に装着された工具にオイルミストが供給されてセミドライ加工がなされる。

本実施形態の工業エア弁部２５０を備えるバルブ機構２６０は主軸１０に設けられたエア供給路から供給される工業エアの供給圧力によりピストン５２が開弁するとともにミキシング部２７０へ切削油を導く切削油流路を連通するように作用し、ミスト生成手段３００では工業エアの供給圧力により工業エア弁部２５０が開弁し、ミキシング部２７０への切削油の供給路が開弁してオイルミストが生成される。

なお、工具の加工位置に供給するオイルミストの粒の大きさやオイルミストの噴射状態は、ノズル部６４の先端とノズル挿入孔７２の内端面との間隔（図２に示す間隔Ｌ）を変えることによって調節することが可能である。間隔Ｌを小さくすれば、オイルミストの粒は細かくなり、オイルミストは広がった状態で噴射され、間隔Ｌを大きくすれば、オイルミストの粒は大きくなり、オイルミストは直線状に集束されて噴射されるようになる。
本実施形態の加工装置では、第１のピース５０、第２のピース６０、第３のピース７０およびスペーサ８０は交換可能に設けられているから、間隔Ｌを調節する方法として、第２のピース６０をノズル部６４の長さが異なるものに交換する方法、厚さの異なるスペーサ８０に交換する方法等を利用することができる。

第３のピース７０はホルダ３０に設けられているホルダ３０の工具装着側の開口部に最も近い位置に配置されているから、六角レンチ等を用いて簡単に着脱交換することができる。第３のピース７０として、開口部７４の形状や、ノズル挿入孔７２の形状が異なるものを複数種用意しておき、ホルダ３０に装着する工具の種類や加工装置の加工内容に応じて適宜、第３のピース７０を交換して使用することにより、加工内容に合わせてオイルミストを生成した加工することができる。

本実施形態の加工装置では、工具が取り付けられる位置に近いホルダ３０内にミスト生成手段が設けられているから、オイルミストを輸送する際にオイルミストの性状が変化することがなく、適宜調節した状態のオイルミストを工具の加工位置に供給してセミドライ加工を行うことができる。
また、本実施形態の加工装置において使用されるホルダ３０は、ミスト生成手段がホルダ３０内に収容されてコンパクトに形成されており、小型で取り扱いが容易である。また、ホルダ３０内にミスト生成手段が備えられていることにより、加工装置とは別にオイルミストの生成装置を用意する必要がなく、ホルダ３０を主軸１０のホルダ装着部に装着するだけでセミドライ加工を行うことが可能である。

図７は上述した加工装置において、噴霧ノズル部としての第３のピースを、上記加工装置において使用している第３のピース７０にくらべてノズル挿入孔１７２の深さを浅く形成した第３のピース１７０に交換した例を示す。
このように、第３のピースをノズル挿入孔１７２の深さ寸法が異なるものと交換することにより、ノズル部６４の先端とノズル挿入孔１７２の内端との間隔（Ｌ）を簡単に変えることができる。

また、図２に記載の第３のピース７０に対して、孔径の異なるノズル挿入孔１７２に交換することにより、ノズル部６４の外周面とノズル挿入孔１７２の内周面との間隔を変えてミスト生成手段における工業エアの吐出状態を変えることができる。また、図２に記載の第３のピース７０に対して、ノズル挿入孔の内周面の形状が異なるもの、たとえば孔形状が円錐状に形成されたもの、孔の内端部が絞り形状に形成されたもの等に交換することによって、ミスト生成手段で生成されるオイルミストの性状やオイルミストの噴射状態を変えることができる。
また、開口角度が異なる開口部１７４に交換することによって、噴霧ノズル部から噴射されるオイルミストの拡散状態を変えることができる。

〔第２実施形態〕
図８はセミドライ加工装置の第２の実施形態を示す。本実施形態の加工装置は、工業エアについては主軸１０に設けたエア流路２５からホルダ１３０に供給する一方、切削油については、主軸１０に切削油供給路を設けることなくホルダ１３０に切削油を供給する構成としたものである。
すなわち、ホルダ１３０が支持台１００に支持され、支持台１００に切削油供給部１４０に接続される切削油供給ポート１０２が設けられ、支持台１００の内部に切削油をホルダ３０側に供給する流路１０４が設けられている。

ホルダ１３０を主軸１０のホルダ装着部１１０に装着することにより、主軸１０に設けられているエア流路２５とホルダ１３０に設けられている貫通孔３１とが、連通空間４０および突起ピース３５に設けられた連絡孔３６を介して連通する状態になることは上述した各実施形態と同様である。
また、ホルダ１３０には、切削油と工業エアとを混合してオイルミストを生成するミスト生成機構を構成するための第１のピース１５０、第２のピース１６０、第３のピース１７１およびスペーサ８０が、ホルダ１３０に設けられた貫通孔３１内に配置されている。第１のピース１５０は第２のピース１６０の他端側にねじ込んで固定され、第２のピース１６０はねじ１１０によりホルダ１３０に固定される。スペーサ８０は第２のピース１６０にねじ止めされ、第３のピース１７１は貫通孔３１の内周面に設けられたねじ部に螺合して固定される。

本実施形態においては、第２のピース１６０にピストン５２が摺動自在に装着されるシリンダ５３が設けられ、第１のピース１５０にピストン５２の先端が当接する弁座５４が設けられ、第２のピース１６０の他端面とピストン５２の先端側の内端面との間に、ピストン５２を弁座５４に当接させる向きに付勢するスプリング５５が介装されている。これらピストン５２、シリンダ５３、弁座５４、スプリング５５が工業エアによって開弁するバルブ機構２６０を構成する。

また、第２のピース１６０の一端部には管状に形成されたノズル部６４が第３のピース１７１に向けて延出するように設けられ、ノズル部６４の先端側がスペーサ８０に設けられたノズル挿通孔８３に挿入されている。第３のピース１７１の他端部にはノズル挿入孔７２が形成された小筒部７７が設けられ、第３のピース１７１がスペーサ８０の一端面に当接して組み付けられた状態で小筒部７７がノズル挿通孔８３に挿入された状態となる。本実施形態においては、第３のピース１７１とスペーサ８０とによって噴霧ノズル部が構成され、ノズル部６４の外周面とノズル挿通孔８３の内周面との間の隙間部分が工業エア吐出部７３を構成する。工業エア吐出部７３は第２のピース１６０に設けられた流路５８を介してシリンダ５３に連通し、シリンダ５３はピストン５２の先端側の外周面に開口する導入口５６を介して第１のピース１５０の開口部５４ａに連通する。

また、支持台１００に設けられた流路１０４は、スペーサ８０に内設されている流路８５にスペーサ８０の外周側面で連通し、流路８５は第２のピース１６０に設けられた連絡流路５９を介してノズル部６４の流路６４ａに連通する。流路８５、５９、６４ａがホルダ３０内における切削油流路を構成する。

図８は、ホルダ１３０をホルダ装着部１１０に装着した状態で、エア流路２５から工業エアが供給されていない状態である。この状態では、ピストン５２に工業エアの供給圧力が作用しないから、ピストン５２の先端がスプリング５５の付勢力によって弁座５４に当接し、工業エア吐出部７３およびノズル部６４から構成されるミキシング部２７０に工業エアが導かれず、ミキシング部２７０ではオイルミストは生成されない。このとき、切削油供給部１４０は切削油供給ポート１０２に切削油を供給しないように制御される。

一方、図８に示す状態で、主軸１０側のエア流路２５から工業エアが供給されると、工業エアの供給圧力により、ピストン５２はスプリング５５の付勢力に抗して開弁位置に移動し、開口部５４ａ、導入口５６、ピストン５２の内部、流路５８を介して工業エア吐出部７３からノズル部６４の外周に沿って工業エアが吐出する。
また、切削油供給部１４０から切削油供給ポート１０２に切削油が供給されると、支持台１００に設けられた流路１０４とホルダ１３０内に設けられた流路８５、５９、６４ａを介してノズル部６４に切削油が供給される。

こうして、工業エア吐出部７３からノズル部６４の外周に沿って工業エアが吐出するとともに、ノズル部６４から切削油が吐出し、ノズル挿通孔８３およびノズル挿入孔７２によりノズル部６４の先端の外周に工業エアが導かれ、切削油と工業エアとが霧状に混合してオイルミストが生成され、噴射孔７５に向けてオイルミストが噴射される。噴射孔７５から噴射されたオイルミストは開口部７４で拡散されホルダ１３０に装着される工具の加工位置に供給され、セミドライ加工がなされる。

本実施形態の加工装置においても、第２のピース１６０をノズル部６４の長さが異なるものに交換したり、第３のピース１７１をノズル挿入孔７２の深さ寸法が異なるもの、また、スペーサ８０を厚さ寸法の異なるものに交換することによって、ノズル部６４の先端とノズル挿入孔７２の内端との間隔（Ｌ）を変えることができ、これによって噴射孔７５から噴射されるオイルミストの性状を変えることができる。また、噴霧ノズル部としての第３のピース１７１あるいはスペーサ８０は容易に交換できるから、ノズル挿入孔７２の内径が異なるもの、内周面の形状が異なるもの等に交換して工具の加工位置に供給するオイルミストの性状を調節することができる。

なお、本実施形態においては、ピストン５２を備えたバルブ機構２６０は、ホルダ１３０内でミキシング部２７０に導かれる工業エアの供給を制御し、ミキシング部２７０への切削油の供給を制御する作用はしていない。したがって、本実施形態では、切削油供給部１４０と工業エア供給部２００とを個別に制御して、ホルダ１３０内でのオイルミストの生成が制御される。
また、本実施形態では第２のピース１６０にピストン５２を装着してバルブ機構２６０を構成し、スペーサ８０に切削油流路としての流路８５を形成してノズル部６４へ切削油を導くように構成している。このように、ホルダ１３０内に配置する各部材の構成は、流路の設計方法によって適宜設計することが可能である。

本実施形態の加工装置の場合も、上述した実施形態と同様に、工具が装着されるホルダ１３０内にミスト生成機構を設けたことにより、工具の加工位置に的確にオイルミストを供給することができ、加工内容に応じてオイルミストの粒の大きさやオイルミストの噴射状態を調節してセミドライ加工することが可能になる。

加工装置の第１の実施形態の構成を示す組み立て断面図である。第１の実施形態のホルダの構成（閉弁時）を示す断面図である。第１の実施形態のホルダの構成（開弁時）を示す断面図である。ミスト生成手段の構成を示す断面図である。第１のピースのエア流路の配置を軸線方向から見た状態を示す説明図である。開閉バルブ部の構成を示す断面図(a)、(b)、およびストッパ部の正面図(c)である。ホルダに第３のピースを交換して装着した例を示す断面図である。加工装置の第２の実施形態の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０主軸
１１嵌合凹部
１２係合凹部
１６内挿管
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ流路
２４ロータリーシール
２５エア流路
３０、１３０ホルダ
３１貫通孔
３２コレット
３３嵌合部
３４係合突起部
３５突起ピース
３８、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、６４ａ、６４ｂ流路
４０連通空間
５０、１５０第１のピース
５２ピストン
５３シリンダ
５５スプリング
５６導入口
５７切削油連通溝
６０第２のピース
６４ノズル部
７０、１７０、１７１第３のピース
７２、１７２ノズル挿入孔
７３工業エア吐出口
７４、１７４開口部
７５噴射孔
８０スペーサ
８３ノズル挿通孔
９０開閉バルブ部
１００支持台
１０２切削油供給ポート
２００工業エア供給部
１１０ホルダ装着部
１３２工具支持部
１４０切削油供給部
２００工業エア供給部
２５０工業エア弁部
２５５切削油弁部
２６０バルブ機構
２７０ミキシング部
３００ミスト生成手段

Claims

工具を支持するホルダと、該ホルダが着脱自在に装着されるホルダ装着部を有する主軸と、主軸を回転駆動する駆動機構とを備えた加工装置であって、
切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成するミスト生成手段と、
前記ホルダに交換可能に装着されて前記ミスト生成手段によって生成されたオイルミストを加工位置に向けて噴霧する噴霧ノズル部とを備えることを特徴とする加工装置。
前記ミスト生成手段は、前記ホルダ内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
前記ミスト生成手段は、切削油を吐出する管状のノズル部と、該ノズル部の近傍に工業エアを吐出する工業エア吐出部とを有し、
前記噴霧ノズル部は、前記ノズル部を遊挿するとともに前記工業エア吐出部より吐出された工業エアを、該ノズル部の先端の外周に導くノズル挿入孔を有し、
前記噴霧ノズル部は、前記ノズル挿入孔の形状の異なる複数種を有することを特徴とする請求項１または２に記載の加工装置。