JP2008229783A - 切削加工装置および切削加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 切削加工中に発生した切粉が、ワークに残留することを低減できる切削加工装置および切削加工方法を提供すること。
【解決手段】 加工部位となる略円筒形の凹部２１を有し、凹部２１の底に外部と導通する貫通孔２２が形成されたワーク２に対して、凹部２１の内周面２１ａを切削加工するための切削加工装置であって、先端に切刃を設けた工具本体部３と、工具本体部３に対して相対移動可能に設けられて、ワーク２の凹部２１を覆うカバー４１と、カバー４１の内側にクーラント液を供給するクーラント液供給手段と、クーラント液供給手段から供給されたクーラント液を、カバー４１の内側で旋回させるクーラント液旋回手段とを備えた。
【選択図】 図４

Description

この発明は、切削加工において、加工中に発生した切粉を除去することができる切削加工装置および切削加工方法に関するものである。

従来、例えば、切削作業中に発生した切粉を排出することができる切削加工装置として、先端に切刃チップが設けられた工具本体部と、その工具本体部の外周に相対回転可能に取り付けられ、周面に切粉排出口を形成した切粉回収カバーとを備えた切削加工装置が知られている。このような切削加工装置は、切粉回収カバーの内部にエアーを噴出することにより、切削作業に伴って発生する切粉を切粉排出口から排出するように構成されている。
また、ワークの加工部位に、外部と導通するような貫通孔が形成されている場合には、加工部位にクーラント液等を供給することにより、切削加工中に発生した切粉を、クーラント液とともに貫通孔から排出することも考えられる。
特開２０００−７１１４１号公報

しかしながら、このような切削加工装置においては、例えばワークに形成された凹部の内周面を切削するような場合、切削加工に伴って発生し、凹部の底に溜まった切粉を完全に排出することができず、ワークの凹部の底に切粉が残留してしまうことがあった。そして、そのように切粉が残留したままの状態で切削加工を終了すると、ワークに残留した切粉を洗い流す工程等が新たに必要となり、加工作業全体としての作業性を低下させる虞があった。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、切削加工中に発生した切粉が、ワークに残留することを低減できる切削加工装置および切削加工方法を提供することを目的としたものである。

この発明の切削加工装置は、上記目的を達成するために、加工部位となる略円筒形の凹部を有し、該凹部の底に外部と導通する貫通孔が形成されたワークに対して、前記凹部の内周面を切削加工するための切削加工装置であって、先端に切刃を設けた工具本体部と、前記工具本体部に対して相対移動可能に設けられて、前記ワークの凹部を覆うカバーと、前記カバーの内側にクーラント液を供給するクーラント液供給手段と、前記クーラント液供給手段から供給されたクーラント液を、前記カバーの内側で旋回させるクーラント液旋回手段とを備えたことを特徴とするものである。

このような切削加工装置によれば、ワークの加工部位はカバーに覆われているので、切削加工中に発生した切粉が周辺に飛散することが防止できる。また、カバーの内側に供給されたクーラント液は、カバーの内側、すなわち加工部位となる略円筒形の凹部において旋回するような流れを作る。これにより、ワークの加工部位となる凹部の底の貫通孔から排出されるクーラント液の流速は、旋回する流れを作らない場合に比べて大きくなる。この結果、切粉を効果的に排出することができ、ワークの加工部位となる凹部の底に残留する切粉を低減することができる。

また、請求項２に記載の切削加工装置は、請求項１に記載の切削加工装置において、前記クーラント液供給手段は、複数のクーラント液噴射口を有し、前記クーラント液旋回手段は、該複数のクーラント液噴射口が、クーラント液が前記略円筒形の凹部の周縁に沿って噴射されるように配置されて構成されたことを特徴とするものである。

このような切削加工装置によれば、複数のクーラント液噴射口から、ワークの凹部の周縁に沿って同じ方向にクーラント液が噴射される。したがって、簡易な構成で、カバーの内側に供給されたクーラント液を旋回させることができる。

また、請求項３に記載の切削加工方法は、上記目的を達成するために、加工部位となる略円筒形の凹部を有し、該凹部の底に外部と導通する貫通孔が形成されたワークに対して、前記凹部の内周面を切削加工するための切削加工方法であって、カバーで前記ワークの凹部を覆い、さらに前記カバーの内側にクーラント液を供給するとともに、該クーラント液を前記カバーの内側で旋回させながら、前記ワークの凹部の内周面を切削することを特徴とするものである。

この発明によれば、切削加工中に発生した切粉が、ワークに残留することを低減できる切削加工装置および切削加工方法を提供することができる。

次に、本発明の具体例を示す実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である切削加工装置１を概略的に表した概観図である。そして本実施形態においては、このような切削加工装置１によりワーク２に対して切削加工が行われる。
切削加工装置１は、先端に切刃を設けた工具本体部３と、工具本体部３に対して相対移動可能に設けられた切粉洗浄部４とを備えている。以下では、まず工具本体部３について説明する。

図２は、工具本体部３の先端部を示した断面図である。工具本体部３は、工具支持部３１と、工具支持部３１に装着されるドリル３２とを備えている。

工具支持部３１は、円柱形状の工具主軸３１１と、工具主軸３１１と軸線を同じにし、工具主軸３１１を囲う円筒状の主軸ハウジング３１２と、工具主軸３１１の先端に固定された工具ホルダ３１３とを備えている。
工具主軸３１１は、主軸ハウジング３１２にベアリング（図示されない）によって回転自在に支持されており、一端を図示されない駆動装置に連結されている。そして、駆動装置（図示されない）が作動することにより、工具主軸３１１が回転する構造となっている。
工具ホルダ３１３は工具主軸３１１の先端に固定されており、駆動装置（図示されない）の作動により工具主軸３１１が回転すると、工具主軸３１１とともに回転する構造となっている。

ドリル３２は工具ホルダ３１３に着脱可能に装着されており、ドリル３２がワーク２に当接されることで切削加工が行われる。なお、この実施形態では、切削工具としてドリル３２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば切削チップなどを用いた切削工具でもよい。

次に、本発明の主要部である切粉洗浄部４について詳細に説明する。図３は、本発明の一実施形態である切削加工装置１における切粉洗浄部４を概略的に表した概観図である。本実施形態においては、切粉洗浄部４は工具本体部３に対して独立に移動可能とされている。

切粉洗浄部４は、ワーク２の加工部位を覆う円筒形状のカバー４１と、カバー４１を工具本体部３に対して独立に相対移動可能にするカバー駆動部４２と、カバー４１の内側でワーク２の加工部位にクーラント液を供給するクーラント液供給部４３とを備えている。

カバー４１はワーク２の加工部位を覆うためのものであり、円筒形状をしている。カバー４１の内径は特に限定されるものではないが、少なくとも加工部位全体を覆うことができる径を有していることが好ましい。さらに、カバー４１の上面４１ａには、工具本体部３の工具支持部３１またはドリル３２を挿通するための中央孔４１１が形成されている。中央孔４１１の形状や径についても特に限定はしないが、工具支持部３１やドリル３２との間の隙間が大きくなり過ぎないように、適宜選択すればよい。またさらに、カバー４１の上面４１ａには、後述するクーラント液配管４３１を挿通するための小孔４１２が設けられている。本実施形態においては、小孔４１２はカバー４１の上面４１ａの周縁部に均等な間隔で４箇所設けられている。

カバー駆動部４２は、カバー４１を移動させるための油圧シリンダ４２１と、油圧シリンダ４２１とカバー４１とを連結するアーム４２２とを有している。
油圧シリンダ４２１は、カバー４１を水平方向に移動させるためのものであり、図示されない制御装置により作動される。そして、アーム４２２を介して油圧シリンダ４２１に連結されたカバー４１が工具本体部３に対して独立に移動し、加工部位の上方まで移動する。このようなカバー４１の移動手段については、NC加工機に位置情報をプログラムし、ワーク２の加工部位との位置決めを自動化するなど適宜選択可能である。

次に、クーラント液供給部４３を詳細に説明する。クーラント液供給部４３は、内部にクーラント液を貯蔵するタンク（図示されない）と、一端をタンク（図示されない）に連結されて他端をカバー４１の内部に挿通するクーラント液配管４３１と、そのクーラント液配管４３１の他端に取り付けられた複数のノズル４３２とを備えている。

タンク（図示されない）は内部にクーラント液を貯蔵しており、後述するクーラント液配管４３１とノズル４３２とを介して加工部位にクーラント液が供給される。また、タンク（図示されない）は図示されないクーラント液濾過装置とも連結されている。加工部位に供給され、その後排出されたクーラント液は、このクーラント液濾過装置に回収・濾過される。クーラント液を回収・濾過する方法は特に限定はしないが、要は切削作業により発生した切粉などの異物を取り除くことができればよい。そして、濾過されたクーラント液は再びタンク（図示されない）に貯蔵され、再利用されることとなる。

図４はクーラント液配管４３１がカバー４１の内側に挿通される様子を上方から見た図である。クーラント液配管は４３１一端をタンク（図示されない）に連結されており、カバー駆動部４２のアーム４２２上に配設された分枝弁４３３を介して途中で４本に分枝される。そして、分枝されたクーラント液配管４３１は、それぞれカバー４１に形成された小孔４１２に挿通される。ここで、クーラント液配管４３１の素材としては、形状や配置に自由度を持たせるために樹脂等を用いることが好ましい。

ノズル４３２は、４本のクーラント液配管４３１の先端にそれぞれ取り付けられており、カバー４１の内側で、均等な間隔で配置されている。ここで、これらの４本のノズル４３２は、上方から見た場合にノズル４３２の先端が円筒形状の加工部位の接線方向を向くようにして配置されている。これにより４本のノズル４３２は、それぞれ加工部位の周縁に沿ってクーラント液を噴射するように配置される。そしてこの結果、カバー４１の内側、すなわち加工部位となる円筒形状の凹部において、４本のノズル４３２から供給されたクーラント液は旋回する流れFを形成する。

次に、上述のような構造を備える切削加工装置１を用いて切削作業を行う様子を詳細に述べる。この実施形態においては、加工対象であるワーク２には、円筒形の凹部２１を有し、凹部２１の底には外部と導通する貫通孔２２が形成されている場合を考える。
まず切削作業の開始に伴って油圧シリンダ４２１が作動され、切粉洗浄部４のカバー４１がワーク２の凹部２１に位置するように移動される。次に、工具本体部３の工具支持部３１またはドリル３２が、カバー４１の中央孔４１１に挿通された後、ドリル３２が回転されるとともに、カバー４１の内側にクーラント液が供給される。このときノズル４２２は、ノズル４２２の先端が円筒形状の凹部２１の接線方向に向かって配置されている。すなわち、クーラント液が円筒形状の凹部２１の周縁に沿って噴射されるので、クーラント液は凹部２１の内周面２１ａに沿って旋回する流れFを作る。

そして、ドリル３２がワーク２の凹部２１の内周面２１ａに当接されて切削作業が始まる。このとき、ワークとドリルとの摩擦により切削熱が発生するが、前述したように加工部位である凹部２１には、クーラント液が供給されているので、切削熱は冷却され、ドリル３２の磨耗を低減するという効果も奏する。また、切削加工に伴いワーク２からは切粉が発生するが、加工部位である凹部２１はカバー４１に覆われているので、切粉またはクーラント液が切削加工装置１の周囲に飛散することはない。これにより、切粉やクーラント液が切削加工装置１の内部に飛散して、装置の作動に悪影響を及ぼすこと等を防止できる。
そしてカバー４１の内側に残留した切粉は、加工部位である凹部２１の底に形成された貫通孔２２から、クーラント液とともに外部に排出される。このとき、カバー４１の内側では、クーラント液が凹部２１の内周面２１ａに沿って旋回する流れFを作っているので、旋回する流れを作らない場合に比べてクーラント液の流速が大きくなる。この結果、切粉を効果的に排出することができ、ワーク２の凹部２１の底に残留する切粉を低減することができる。

以上、述べてきたように、本発明にかかる切削加工装置および切削加工方法によれば、ワークの加工部位はカバーに覆われているので、切削加工中に発生した切粉が周辺に飛散することを防止できる。また、カバーの内側に供給されたクーラント液は、カバーの内側で旋回するような流れを作る。これにより、クーラント液がワークの底の貫通孔から排出される際に、旋回する流れを作らない場合に比べて流速が大きくなる。この結果、切粉を効果的に排出することができ、ワークの凹部の底に残留する切粉を低減することができる。
さらに、複数のノズルから略円筒形の凹部の周縁に沿って、クーラント液が噴射されるように構成されているので、カバーの内側でクーラント液を旋回させるための新たな設備や装置を付加することなく、簡易な構成でクーラント液を旋回させることができる。

なお、上記実施例においては、クーラント液配管を途中で４本に分枝し、それぞれカバーに形成された小孔に挿通してカバーの内側に先端を臨ませたが、本発明はこれに限定されるものではない。クーラント液配管をカバーに挿通した後に、カバーの内側で分枝させてもよい。さらに、ノズルの数も４本に限定されるものではなく、ノズルの先端を、円筒形状のカバーの内側でカバーの接線方向に向けて配置し、カバーの内周面に沿ってクーラント液を噴射することにより、旋回する流れを作り出すことも考えられる。要はノズル供給されたクーラント液を、カバーの内部で一方向に旋回させ、ワークの凹部の底に形成された貫通孔から排出される際のクーラント液の流速を、旋回させない場合と比べて大きくすることができればよい。
また、上記実施例ではクーラント液配管の先端にノズルを取り付けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、カバーの内側で開口したクーラント液配管の先端から直接クーラント液を噴射させてもよい。

本発明の一実施形態である切削加工装置を概略的に表した概観図である。 本発明の一実施形態である切削加工装置の工具本体部の先端部を表した断面図である。 本発明の一実施形態である切削加工装置の切粉洗浄部を表す概観図である。 本発明の一実施形態である切削加工装置のクーラント液配管がカバーに挿通される様子を上方から見た概観図である。

符号の説明

１…切削加工装置、 ２…ワーク、 ２１…凹部、 ２２…貫通孔、 ３…工具本体部、 ３１…工具支持部、 ３１１…工具主軸、 ３１２…工具ハウジング、 ３１３…工具ホルダ、 ３２…ドリル、 ４…切粉洗浄部、 ４１…カバー、４１１…中央孔、 ４１２…小孔、 ４２…カバー駆動部、 ４２１…油圧シリンダ、 ４２２…アーム、 ４３…クーラント液供給部、 ４３１…クーラント液配管、 ４３２…ノズル、 ４３３…分枝弁

Claims (3)

1. 加工部位となる略円筒形の凹部を有し、該凹部の底に外部と導通する貫通孔が形成されたワークに対して、前記凹部の内周面を切削加工するための切削加工装置であって、
   先端に切刃を設けた工具本体部と、
   前記工具本体部に対して相対移動可能に設けられて、前記ワークの凹部を覆うカバーと、
   前記カバーの内側にクーラント液を供給するクーラント液供給手段と、
   前記クーラント液供給手段から供給されたクーラント液を、前記カバーの内側で旋回させるクーラント液旋回手段と
   を備えたことを特徴とする切削加工装置。
2. 前記クーラント液供給手段は、複数のクーラント液噴射口を有し、前記クーラント液旋回手段は、該複数のクーラント液噴射口が、クーラント液が前記略円筒形の凹部の周縁に沿って噴射されるように配置されて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の切削加工装置。
3. 加工部位となる略円筒形の凹部を有し、該凹部の底に外部と導通する貫通孔が形成されたワークに対して、前記凹部の内周面を切削加工するための切削加工方法であって、
   カバーで前記ワークの凹部を覆い、さらに前記カバーの内側にクーラント液を供給するとともに、該クーラント液を前記カバーの内側で旋回させながら、前記ワークの凹部の内周面を切削することを特徴とする切削加工方法。