JP2007307679A - Spindle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主軸のテーパ孔に装着される工具ホルダにクーラントを供給するようにした主軸装置に関する。 The present invention relates to a spindle device that supplies coolant to a tool holder mounted in a tapered hole of a spindle.
従来、主軸の先端部に工具ホルダが着脱可能に装着されるテーパ孔を形成し、そのテーパ孔に連続するように穿設された貫通孔に、テーパ孔に装着された工具ホルダをクランプする保持部を備えたドローバーが軸方向移動可能に挿入され、前記保持部に工具ホルダのクーラント流路に連通可能なクーラント用通路を設け、その通路にクーラントを供給可能なクーラント供給孔を前記ドローバーに設けて成る主軸装置が知られている。
上記主軸装置を用いてワークの加工を行う場合、クーラントを切削用工具やワークに吹付けることで、工具先端及びワークの冷却を図ったり加工箇所から切粉の除去を行うようになっている。また、ワークの加工箇所が変わる毎に、ワークの加工箇所に対応する切削用工具を保持した工具ホルダをテーパ孔に装着するようになっている。ところが、工具ホルダの交換中に、ワークの加工中に飛び散ったクーラントが主軸に装着される前の工具ホルダやテーパ孔に付着する。そのクーラントに切粉が含まれる場合やクーラントに切粉が付着する場合があり、この切粉を除去しないと工具ホルダの装着精度(工具の同軸又は同心度)に影響を与えワークの加工精度を低下させることから、特許文献1に記載のように、工具ホルダとテーパ孔の間に生じる隙間に、進退ロッドに設けた進退ロッド内通路に溜まったクーラントを主軸に設けた清浄化通路から前記隙間に噴出させ、後にクーラントに加圧エアを混合したものを噴出させることでテーパ孔に付着した切粉の除去を行なうものや、特許文献2に記載のように、スピンドル(主軸)を通って延びる内部通路を通して工具ホルダや工具収容部(テーパ孔)内部に冷却剤(クーラント)を吹き付けることで、工具収容部に付着した切粉の除去を行なうものが知られている。
When a workpiece is machined using the spindle device, coolant is sprayed on a cutting tool or workpiece to cool the tool tip and the workpiece or to remove chips from the machining location. In addition, each time the workpiece machining location changes, a tool holder holding a cutting tool corresponding to the workpiece machining location is attached to the tapered hole. However, during replacement of the tool holder, coolant scattered during the machining of the workpiece adheres to the tool holder and the taper hole before being attached to the spindle. If the coolant contains chips or the chips adhere to the coolant, the removal of the chips will affect the tool holder mounting accuracy (coaxial or concentricity of the tool) and increase workpiece machining accuracy. Therefore, as described in Patent Document 1, the clearance formed between the tool holder and the taper hole is removed from the cleaning passage provided on the main shaft by the coolant accumulated in the passage in the forward / backward rod provided in the forward / backward rod. To remove chips adhering to the taper hole by jetting a mixture of pressurized air and coolant afterwards, or extending through a spindle (main shaft) as described in
特許文献1に記載の進退ロッド内通路は、切換弁機構を介して第1連通路と第2連通路とを連結したものであって、工具ホルダにクーラントを供給する場合には切換弁機構により第1連通路と第2連通路とを連通させ、隙間にクーラントを供給する場合には切換弁機構により第1連通路と清浄化通路とを連通させるようになっている。ところが、切換弁機構は主軸内を移動する進退ロッドの移動により作動するので、切換弁機構の作動を組み付け時確認できないことから、クーラントを確実に隙間に噴出させることができないおそれがあった。また、特許文献2のように、工具ホルダの交換時、内部通路から工具ホルダと工具収容部との間に生じる隙間に冷却剤を吹き付ける場合、内部通路から工具収容部の先端位置まで充分な冷却剤を吹き付けられず、隙間からテーパ孔に付着しようとする切粉を確実に除去できないおそれがあった。
そこで本発明の課題は、上記問題点を解決するもので、簡単な構成であって、工具ホルダに供給されるクーラントを用いて工具ホルダやテーパ孔に付着した切粉を除去するようにした主軸装置を提供することを目的とする。
The advancing / retreating rod internal passage described in Patent Document 1 is formed by connecting the first communication passage and the second communication passage via a switching valve mechanism. When coolant is supplied to the tool holder, the switching valve mechanism When the first communication path and the second communication path are communicated and coolant is supplied to the gap, the first communication path and the cleaning path are communicated by a switching valve mechanism. However, since the switching valve mechanism is actuated by the movement of the advance / retreat rod that moves in the main shaft, the operation of the switching valve mechanism cannot be confirmed at the time of assembly, so that there is a possibility that the coolant cannot be reliably ejected into the gap. Further, as in
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and has a simple configuration in which a spindle that removes chips adhering to a tool holder or a tapered hole using a coolant supplied to the tool holder. An object is to provide an apparatus.
本発明の主軸装置は、主軸の先端部に工具ホルダが着脱可能に装着されるテーパ孔を形成し、そのテーパ孔に連続するように穿設された貫通孔に、テーパ孔に装着された工具ホルダをクランプする保持部を備えたドローバーが軸方向移動可能に挿入され、前記保持部に工具ホルダのクーラント流路に連通可能なクーラント用通路を設け、その通路にクーラントを供給可能なクーラント供給孔を前記ドローバーに設けて成る主軸装置において、ドローバーに設けた大径部の前端面と貫通孔に設けた大径孔の前端面との間にシリンダ室を形成し、主軸に装着された工具ホルダに供給するクーラントの一部が前記シリンダ室から工具ホルダとテーパ孔との間の隙間に供給されるように洗浄用通路を設けたことを特徴とする。 The spindle device of the present invention has a tapered hole in which a tool holder is detachably mounted at the tip of the spindle, and a tool mounted in the tapered hole in a through hole drilled to be continuous with the tapered hole. A coolant supply hole in which a draw bar having a holding portion for clamping the holder is inserted so as to be movable in the axial direction, a coolant passage is provided in the holding portion so as to communicate with the coolant flow path of the tool holder, and coolant can be supplied to the passage. A tool holder mounted on the spindle, wherein a cylinder chamber is formed between the front end face of the large diameter portion provided in the draw bar and the front end face of the large diameter hole provided in the through hole. A cleaning passage is provided so that a part of the coolant supplied to the cylinder is supplied from the cylinder chamber to a gap between the tool holder and the tapered hole.
本発明では、ドローバーに設けた大径部の前端面と貫通孔に設けた大径孔の前端面との間にシリンダ室を形成し、主軸に前記シリンダ室とテーパ孔とを連通する洗浄用通路を設け、テーパ孔に装着された工具ホルダにクーラントが供給されると、クーラントの一部がシリンダ室を介して洗浄用通路に供給され、工具ホルダ交換時にドローバーが軸方向前方に押出されると、工具ホルダとテーパ孔との間に隙間が生じることで、工具ホルダとテーパ孔にドローバー側から吹付けられるクーラントの他に、洗浄用通路からクーラントが吹付けられるから、テーパ孔の先端側に確実にクーラントが吹付けられ、隙間からテーパ孔に付着しようとする切粉が確実に除去される。 In the present invention, a cylinder chamber is formed between the front end surface of the large diameter portion provided in the draw bar and the front end surface of the large diameter hole provided in the through hole, and the cylinder chamber and the tapered hole are communicated with the main shaft. When the coolant is supplied to the tool holder provided in the tapered hole with the passage, a part of the coolant is supplied to the cleaning passage through the cylinder chamber, and the draw bar is pushed forward in the axial direction when the tool holder is replaced. In addition to the coolant sprayed from the draw bar side to the tool holder and the taper hole, the coolant is sprayed from the cleaning passage, so that the tip side of the taper hole is Thus, the coolant is surely sprayed, and the chips that adhere to the tapered hole from the gap are reliably removed.
図1に示す主軸装置1は、主軸駆動用モータ2の後方にクーラント供給手段3を接続し、前方にはドローバー4により工具ホルダ5がクランプされる主軸6を連結して構成されたものである。主軸装置1には、工具ホルダ5の交換を行なうために、ドローバー4を軸方向前方へ押出すことで、工具ホルダ5のクランプ状態を解除できる保持状態解除機構7が備えてある。先ず主軸6について説明する。主軸6は、主軸ヘッド8内に設けた複数の軸受9に回動自在に支持されている。この主軸6の先端部にはテーパ孔10が形成されており、テーパ孔10には工具交換装置(図示しない)によって工具マガジン(図示しない)からワークの加工箇所に対応した切削用工具T(例えばドリル)を保持した工具ホルダ5が装着される。工具ホルダ5には、切削用工具Tを介して外方にクーラントを供給するためにクーラント流路5aが設けられている。前記テーパ孔10に連続するように主軸6の軸心には前方が小径孔11aである貫通孔11が穿設されており、その貫通孔11の後方には主軸6後方に開口した大径孔11bが連設されている。貫通孔11にはドローバー4が軸方向移動可能に挿入されている。ドローバー4には、クーラント供給手段3から供給されるクーラントが流れるクーラント供給孔12が穿設されている。
A spindle apparatus 1 shown in FIG. 1 is configured by connecting a coolant supply means 3 to the rear of a
前記ドローバー4は、軸方向に伸びる段付きの軸部材であって小径部4aの先端側にネジ部が形成されている。ネジ部にはドローバー4の軸方向後方への移動により工具ホルダ5後端部をクランプする保持部13が螺合されている。保持部13にはドローバー4のクーラント供給孔12に連通する段付き孔から成るクーラント用通路14が設けられている。通路14の大径孔14aには、バネ部材15により前方に付勢される連通部材16が軸線方向に移動可能に嵌め込まれている。連通部材16は、保持部13に嵌め込んだ止め部材17によって前方へ抜け出さないようになっている。よって、連通部材16をバネ部材15により前方へ付勢して連通部材16の前端面を工具ホルダ5の後端面に圧着させることで、クーラントが保持部13外部に漏れることなくクーラント流路5aに供給されることになる。
小径部4aに連続して形成された当接部4bの前端面と貫通孔11の端面との間には、付勢手段として例示する多数の皿バネ18が積層されており、この皿バネ18のバネ力によってドローバー4が軸方向後方(クランプ方向)に付勢されると、保持部13がテーパ孔10に装着された工具ホルダ5後端部をクランプしながら軸方向後方へ移動することで、工具ホルダ5とドローバー4とはクランプ状態となる。また、保持状態解除機構7により、当接部4bに連続して形成された大径部4cに嵌め込んだピン部材19を介してドローバー4が軸方向前方(アンクランプ方向)に押出されると、保持部13が工具ホルダ5後端部とのクランプ状態を解除しながら軸方向前方へ移動することで、工具ホルダ5とドローバー4とはアンクランプ状態となる。
The
A large number of
次に、主軸6後方には主軸駆動用モータ2が設置されている。その主軸駆動用モータ軸2aは中空軸であり、中空軸2a後端部にはクーラント供給手段3を接続し、中空軸2a前端部には連結部材20を介して主軸6が連結されている。そして、中空軸2a前端部には接続部材21が固定してあり、上記保持状態解除機構7によりドローバー4が軸方向前方に移動しても、接続部材21の先端側がドローバー4のクーラント供給孔12から外れないようにしてある。また、ドローバー4の大径部4cと貫通孔11に夫々シール部材22を備えることで、大径部4c前端面と大径孔11bの前端面との間にシリンダ室23が形成されている。そのシリンダ室23にクーラント供給手段3から工具ホルダ5に供給されるクーラントの一部を供給するように、ドローバー4の当接部4bに連通路24が設けられている。
主軸6にシリンダ室23とテーパ孔10とを連通させる洗浄用通路25が複数(例えば2本)設けられている。テーパ孔10に装着された工具ホルダ5にクーラントが供給されると、クーラントの一部がシリンダ室23を介して各洗浄用通路25に供給される。各洗浄用通路25のテーパ孔10側開口部は工具ホルダ5によって塞がれているので(図1の状態)、シリンダ室23の作用によりドローバー4を軸方向後方へ移動させる力が生じる。この力は、クーラントの液圧によりクーラント供給孔12、連通部材16などで生じるドローバー4を軸方向前方へ押出す力よりも大きな力である。よって、工具ホルダ5に供給されるクーラントの液圧により生じるドローバー4を軸方向前方へ押出す力を打ち消すのみならず、工具ホルダ5をクランプするクランプ力を増力するようになっている。
Next, a
A plurality of cleaning passages 25 (for example, two) are provided in the
上記構成の主軸装置1の作動について説明する。ワークの加工箇所に対応する切削用工具Tを保持した工具ホルダ5が主軸6のテーパ孔10に装着され、皿バネ15のバネ力によってドローバー4が軸方向後方に付勢されると、保持部13がテーパ孔10に装着された工具ホルダ5後端部をクランプしながら軸方向後方へ移動することで、工具ホルダ5とドローバー4とはクランプ状態となる。そして、主軸駆動用モータ2の駆動と共にクーラント供給手段3からクーラントがクーラント供給孔12、クーラント用通路14を介して工具ホルダ5に供給され、クーラントにより加工箇所を冷却しながら工具ホルダ5に保持された切削用工具Tによってワークの加工が行われる。ワークの加工が終わると次のワークの加工箇所に対応した工具ホルダ5の交換が必要な場合、主軸駆動用モータ2が停止し、保持状態解除機構7によりドローバー4が軸方向前方に押出されると、保持部13が工具ホルダ5後端部とのクランプ状態を解除しながら軸方向前方へ移動することで、工具ホルダ5とドローバー4とはアンクランプ状態となる。その後、使用した工具ホルダ5と次のワークの加工箇所に対応した工具ホルダ5とが工具交換装置(図示しない)によって交換され、再びワークの加工が行われる。この動作はワークの加工が終了するまで繰り返される。
The operation of the spindle device 1 having the above configuration will be described. When the
テーパ孔10に装着された工具ホルダ5にクーラント供給手段3からクーラントが供給されると、クーラントの一部がシリンダ室23を介して洗浄用通路25に供給される。洗浄用通路25のテーパ孔10側開口部は工具ホルダ5によって塞がれているので、洗浄用通路25とシリンダ室23にはクーラントが充填された状態となる。図1から図2のように、工具ホルダ5交換時にドローバー4が軸方向前方に押出されると、工具ホルダ5とテーパ孔10との間に隙間Hが生じることで、工具ホルダ5とテーパ孔10にクーラント用通路14から吹付けられるクーラントの他に、洗浄用通路25からクーラントが吹付けられる。その後、図3のようにテーパ孔10から工具ホルダ5が離れた状態においても、クーラント用通路14と洗浄用通路25からクーラントがテーパ孔10に吹付けられる。従って、従来のように保持部13に複雑な機構を備えることなく、洗浄用通路25からテーパ孔10の先端側に確実にクーラントを吹付けることで、隙間Hからテーパ孔10に付着しようとする切粉を確実に除去できる。
When coolant is supplied from the coolant supply means 3 to the
1 主軸装置
4 ドローバー
4c 大径部
5 工具ホルダ
5a クーラント流路
6 主軸
10 テーパ孔
11 貫通孔
11b 大径孔
12 クーラント供給孔
13 保持部
14 クーラント用通路
23 シリンダ室
25 洗浄用通路
H 隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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Priority Applications (1)
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