JP2009196018A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な機構を有することなく、さらには、空気の流れの制御のように特別な制御を必要とせずに、切削屑を飛散させることなく収集することを可能にする切削装置を提供する。
【解決手段】切削装置１００は、軸心の方向に貫通孔１１３、１１４が形成され、先端にブレード１１５が形成されている切削具１１０と、切削具１１０を回転させる回転装置１２０と、吸引装置１３０と、からなる。切削具には、側壁を貫通する少なくとも一つの孔１１７が形成されており、回転装置１２０の内部には、貫通孔１１３、１１４と連通する空洞部１２１が形成されており、吸引装置１３０は、空洞部１２１、貫通孔１１３、１１４及び孔１１７を介して、切削屑を吸引する。
【選択図】図１

Description

本発明は切削装置及び当該切削装置に用いる切削具に関する。

従来から、切削加工の際に切削屑が周囲に飛散しないように切削屑の飛散防止機構を備えた切削装置が種々提案されている。

その一例として、特開２００１−１５７９４２号公報に記載された切削装置がある。

同公報に記載された切削装置においては、ドリルによるワークの切削中にドリルの先端から空気を噴出させ、この空気をドリルに沿わせてドリルの根元に向かわせた後、切粉収集部に到達させるとともに、ドリルが到達する予定個所であるワークの空洞部分に予め空気噴出部を密に配置し、ドリルの先端が空気噴出部の特定の箇所に到達したときに、空気噴出部から空気を噴出させ、この空気をドリルの表面に沿わせてドリルの根元に向かわせる。

すなわち、この切削装置は、圧縮空気をドリルの表面に沿って吹き付けることにより、切粉を切粉収集部において収集するように構成されている。
特開２００１−１５７９４２号公報

しかしながら、上記の切削装置は以下のような問題点を有していた。

空気をドリルに沿わせてドリルの根元に向かわせ、切粉を切粉収集部において収集するためには、空気を噴出する装置が必要であるが、このような装置は、上記公報の図１を参照すれば明らかであるように、複雑な機構を有することは避けられない。

さらに、空気の流れを精密に制御しないと、切粉が切粉収集部以外の箇所に飛ばされてしまい、かえって切粉の飛散を招くという結果を招来する。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、複雑な機構を有することなく、さらには、空気の流れの制御のように特別な制御を必要とせずに、切削屑を飛散させることなく収集することを可能にする切削装置並びにその切削装置に使用する切削具を提供することを目的とする。

以下に、「発明の実施の形態」において使用される参照符号を用いて、上述の課題を解決するための手段を説明する。これらの参照符号は、「特許請求の範囲」の記載と「発明の実施の形態」の記載との間の対応関係を明らかにするためにのみ付加されたものであり、「特許請求の範囲」に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いるべきものではない。

上記の目的を達成するため、本発明は、軸心の方向に貫通孔（１１３、１１４）が形成され、先端にブレード（１１５）が形成されている切削具（１１０）と、前記軸心を回転軸として前記切削具（１１０）を回転させる回転装置（１２０）と、吸引装置（１３０）と、からなる切削装置（１００）であって、前記切削具（１１０）には、側壁を貫通する少なくとも一つの孔（１１７）が形成されており、前記回転装置（１２０）の内部には、前記切削具（１１０）を前記回転装置（１２０）に装着したときに前記貫通孔（１１３、１１４）と連通する空洞部（１２１）が形成されており、前記吸引装置（１３０）は、前記空洞部（１２１）、前記貫通孔（１１３、１１４）及び前記孔（１１７）を介して、吸引を行うものである切削装置（１００）を提供する。

本発明に係る切削装置（１００）においては、切削対象物（１４０）の切削の開始と同時に（あるいは、切削対象物の切削の開始前から）、吸引装置（１３０）を作動させる。吸引装置（１３０）は、回転装置（１２０）の空洞部（１２１）、切削具（１１０）の貫通孔（１１３、１１４）及び切削具（１００）の側壁に形成された孔（１１７）を介して、切削具（１１０）の外部と連通しているため、吸引装置（１３０）が作動すると、切削具（１１０）の外部において飛散しつつある切削屑が孔を介して吸引装置（１３０）に吸引される。すなわち、切削対象物（１４０）を切削することにより生じた切削屑は発生と同時に、孔（１１７）を介して吸引装置（１３０）により吸引され、切削具（１１０）の内部に吸い込まれる。切削具（１１０）の内部に吸い込まれた切削屑は、その後、切削具（１１０）の貫通孔（１１３、１１４）、回転装置（１２０）の空洞部（１２１）を介して、吸引装置（１３０）に到達し、予め用意された切削屑収集用ボックスに収集される。

さらに、ブレード（１１５）により切削された切削対象物（１４０）の部分も、その大きさによっては、切削具（１１０）の貫通孔（１１３、１１４）を介して吸引装置（１３０）により吸引される。

本発明に係る切削装置（２００）においては、前記孔（１１８）は前記切削具（１１０）の外壁から内壁に向かって上向きに傾斜していることが好ましい。

本発明に係る切削装置においては、前記孔（１１９）は前記切削具（１１０）の外壁側の開口が前記切削具（１１０）の内壁側の開口に対して前記切削具（１１０）の回転方向に向かって傾斜するように形成されていることが好ましい。

本発明に係る切削装置（３００）は可撓性材料からなる円錐台形状のカバー（３１０）をさらに備えることが好ましい。前記カバー（３１０）は前記切削具（１１０）の周囲に配置される。

前記切削具の前記貫通孔（１１３Ａ）の中心（Ｏ２）と前記切削具の回転中心（Ｏ１）とは相互に偏心していることが好ましい。

さらに、本発明は、軸心の方向に貫通孔（１１３、１１４）が形成され、先端にブレード（１１５）が形成されている切削具（１１０）であって、側壁には、当該側壁を貫通する少なくとも一つの孔（１１７）が形成されている切削具（１１０）を提供する。

前記孔（１１８）は前記切削具（１１０）の外壁から内壁に向かって上向きに傾斜していることが好ましい。

前記孔（１１９）は前記切削具（１１０）の外壁側の開口が前記切削具（１１０）の内壁側の開口に対して前記切削具（１１０）の回転方向に向かって傾斜するように形成されていることが好ましい。

前記切削具（１１０）の前記貫通孔（１１３Ａ）の中心（Ｏ２）と前記切削具（１１０）の回転中心（Ｏ１）とは相互に偏心していることが好ましい。

上述の従来の切削装置においては、空気の噴出機構を必要としていたため、機構が複雑にならざるを得なかった。さらに、空気の流れの制御を正確に行わないと、切削屑を収集することは不可能であった。これに対して、本発明に係る切削装置によれば、空気の噴出機構などの複雑な機構を備えることは必要ではなく、さらには、空気の流れの制御のように特別な制御を行うことも必要ではない。単に、切削対象物の切削の開始と同時に吸引装置の作動を開始するだけで、切削屑を飛散させることなく、確実に切削屑を収集することが可能になる。

（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態に係る切削装置１００の構造の概要を示す概念図（断面図を一部含む）である。

図１に示すように、本実施形態に係る切削装置１００は、切削具１１０と、切削具１１０を回転させる回転装置１２０と、吸引装置１３０と、から構成されている。

切削具１１０は、円柱形状のドリル１１１と、シャンク１１２とからなり、ドリル１１１とシャンク１１２とはそれらの軸心方向において連続するように結合されている。

ドリル１１１は超硬材からなる。ドリル１１１には、その軸心の方向に延びる貫通孔１１３が形成されている。

同様に、シャンク１１２には、その軸心の方向に延びる貫通孔１１４が形成されており、貫通孔１１４は貫通孔１１３と連通している。

ドリル１１１の先端にはブレード１１５が形成されている。

ブレード１１５は人工ダイヤ焼結材からなり、グラスファイバー、カーボングラファイト、カーボンファイバーなどの難切削材の切削に使用される。

図２は、ドリル１１１をブレード１１５の方向から見た場合のドリル１１１の正面図である。

図２に示すように、ブレード１１５の外壁には、９０度の円周角の間隔をおいて４個の突出した刃部１１６が形成されている。ブレード１１５が回転すると、刃部１１６が切削対象物１４０（図１参照）を円形に切削する。

なお、ブレード１１５の先端における貫通孔１１３の縁も刃状に形成されており、貫通孔１１３の縁によっても切削対象物１４０は切削される。

切削具１１０は、シャンク１１２を介して、回転装置１２０（「コレットチャック」と呼ばれる）に装着される。回転装置１２０は、ドリル１１１及びシャンク１１２の軸心を回転中心軸として切削具１１０を回転させる。

回転装置１２０の内部には、切削具１１０を回転装置１２０に装着したときにシャンク１１２の貫通孔１１４及びドリル１１１の貫通孔１１３と連通する空洞部１２１が形成されており、吸引装置１３０は空洞部１２１と連通して配置されている。

図１に示すように、切削具１１０のドリル１１１の側壁には、側壁を貫通する４個の孔１１７が形成されている。

孔１１７は、ドリル１１１の軸心を中心として９０度の円周角毎に同一水平面内に形成されている。また、各孔１１７はドリル１１１の側壁に対して水平方向に延びている。

ドリル１１１の側壁に孔１１７が形成されていることにより、吸引装置１３０は、回転装置１２０の空洞部１２１、シャンク１１２の貫通孔１１４、ドリル１１１の貫通孔１１３及び孔１１７を介して、ドリル１１１の外部と連通している。

以上のような構造を有する本実施形態に係る切削装置１００は以下のように作動する。

切削具１１０を回転装置１２０に装着した後、回転装置１２０を作動させると、切削具１１０はその軸心を回転中心軸として回転を始める。

その後、回転装置１２０を徐々に下降させ、ドリル１１１の先端のブレード１１５を切削対象物１４０に接触させることにより、ブレード１１５による切削対象物１４０の切削が開始される。

切削対象物１４０の切削の開始に伴い、切削屑（切粉）が排出される。通常、この切削屑はドリル１１１の回転の影響を受けて、ドリル１１１の円周方向に飛散する。

本実施形態に係る切削装置１００においては、切削対象物１４０の切削の開始と同時に（あるいは、切削対象物１４０の切削の開始前から）、吸引装置１３０を作動させる。

前述のように、吸引装置１３０は、回転装置１２０の空洞部１２１、シャンク１１２の貫通孔１１４、ドリル１１１の貫通孔１１３及び孔１１７を介して、ドリル１１１の外部と連通しているため、吸引装置１３０が作動すると、ドリル１１１の外部において飛散しつつある切削屑が孔１１７を介して吸引装置１３０に吸引される。

具体的には、切削対象物１４０を切削することにより生じた切削屑は発生と同時に、孔１１７を介して吸引装置１３０により吸引され、ドリル１１１の内部に吸い込まれる。ドリル１１１の内部に吸い込まれた切削屑は、その後、ドリル１１１の貫通孔１１３、シャンク１１２の貫通孔１１４、回転装置１２０の空洞部１２１を介して、吸引装置１３０に到達し、切削屑収集用ボックス（図示せず）に収集される。

さらに、ブレード１１５により切削された切削対象物１４０の部分も、その大きさによっては、ドリル１１１の貫通孔１１３を介して吸引装置１３０により吸引される。

上述の従来の切削装置においては、空気の噴出機構を必要としていたため、機構が複雑にならざるを得なかった。さらに、空気の流れの制御を正確に行わないと、切削屑を収集することは不可能であった。

これに対して、本実施形態に係る切削装置１００によれば、空気の噴出機構などの複雑な機構を備えることは必要ではなく、さらには、空気の流れの制御のように特別な制御を行うことも必要ではない。単に、切削対象物１４０の切削の開始と同時に吸引装置１３０の作動を開始するだけで、切削屑を飛散させることなく、確実に切削屑を収集することが可能になる。

本実施形態に係る切削装置１００の構造は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。

例えば、ドリル１１１の側壁に形成される孔１１７の数は４個には限定されない。１以上の任意の数を選択することが可能である。

例えば、ドリル１１１の軸心の方向に複数個の孔１１７を並べて形成することも可能である。

また、本実施形態に係る切削装置１００においては、各孔１１７は同一水平面内に形成されているが、各孔１１７を同一水平面内に形成することも必ずしも必要ではない。複数個の孔１１７の各々を異なる水平面内に形成することも可能である。

また、ドリル１１１の刃部１１６の数は４個には限定されない。少なくとも１個の刃部１１６が形成されていればよい。

また、本実施形態に係る切削装置１００の適用対象はドリル装置に限定されるものではなく、例えば、リーマー装置に適用することも可能である。

本実施形態に係る切削装置１００においては、ドリル１１１に形成されている貫通孔１１３は一様な直径を有する円柱状の貫通孔として形成されているが、例えば、貫通孔１１３をドリル１１１の下方から上方に向かうにつれて直径が大きくなるようなテーパ形状にすることも可能である。このように、貫通孔１１３をテーパ形状にすることにより、吸引した切削屑を貫通孔１１３内で円滑に流通させることができる。

図３は、ブレード１１５の方向から見た場合のドリル１１１の変形例であるドリル１１１Ａの正面図である。

図３に示すように、ドリル１１１Ａのブレード１１５には、外壁のみならず、内壁においても、９０度の円周角の間隔をおいて、４個の刃部１１６Ａが形成されている。

図２に示したドリル１１１に代えて、ドリル１１１Ａを用いることにより、切削対象物１４０（図１参照）をリング状に切削することができる。

刃部１１６と刃部１１６Ａとはドリル１１１Ａの半径上において相互に重なり合わないことが好ましい。すなわち、ドリル１１１Ａの中心軸に関する刃部１１６と刃部１１６Ａとの間の円周角θは０度より大きく、４５度以下であることが好ましい（０°＜θ≦４５°）。

なお、刃部１１６及び刃部１１６Ａの数はそれぞれ４個には限定されない。少なくとも１個の刃部１１６及び刃部１１６Ａが形成されていればよい。

図４は、ブレード１１５の方向から見た場合のドリル１１１の第二の変形例であるドリル１１１Ｂの正面図である。

ドリル１１１Ｂにおいては、刃部１１６が形成されている外円と貫通孔１１３Ａを形成する内円とは同心ではなく、相互に偏心している。具体的には、刃部１１６が形成されている外円は点Ｏ１を中心とし（ドリル１１１Ｂは点Ｏ１を中心として回転する）、貫通孔１１３Ａを形成する内円は点Ｏ２を中心としている。中心点Ｏ１と中心点Ｏ２とは距離Ｒだけ水平方向において離れている。すなわち、ドリル１１１Ｂの回転中心と貫通孔１１３Ａの中心とは相互に偏心している。

偏心の距離Ｒは、例えば、０．１乃至０．３ｍｍの範囲内にあることが好ましい。
外円、内円及び距離Ｒの一例を以下に挙げる。
外円：６．４ｍｍ
内円：４．０ｍｍ
距離Ｒ：０．２ｍｍ

このように、刃部１１６が形成されている外円と貫通孔１１３Ａを形成する内円とを偏心状態に配置することにより、貫通孔１１３Ａにより切削される切削対象物１４０は貫通孔１１３Ａよりも大きい直径の円形状に切削される。

図３に示したドリル１１１Ａにおいても、貫通孔１１３の中心とドリル１１１Ａの回転中心とを偏心させることも可能である。

（第二の実施形態）
図５は、本発明の第二の実施形態に係る切削装置２００の構造の概要を示す概念図（断面図を一部含む）である。

本実施形態に係る切削装置２００は、ドリル１１１の側壁において、孔１１７に代えて、孔１１８が形成されている点を除いて、第一の実施形態に係る切削装置１００と同一の構造を有している。このため、第一の実施形態に係る切削装置１００における構成要素と同一の構成要素に対しては同一の参照符号を使用する。

第一の実施形態に係る切削装置１００においてドリル１１１の側壁に形成された孔１０７は水平方向に延びているのに対して、本実施形態に係る切削装置２００においてドリル１１１の側壁に形成された孔１１８はドリル１１１の外壁から内壁に向かって上向きに傾斜している。

孔１１８の中心線が水平面となす角度θは９０度に近いほど好ましく、少なくとも３０度である。

傾斜角θを有するように孔１１８を形成することによって、第一の実施形態に係る切削装置１００と比較して、切削屑が孔１０８を介して吸引装置１３０により吸引される際の切削屑の流れを円滑にすることができ、切削屑の吸引効率を上げることができる。

（第三の実施形態）
図６は、本発明の第三の実施形態に係る切削装置におけるドリル１１１の横断面図である。

本実施形態に係る切削装置は、ドリル１１１の側壁において、孔１１７に代えて、孔１１９が形成されている点を除いて、第一の実施形態に係る切削装置１００と同一の構造を有している。このため、第一の実施形態に係る切削装置１００における構成要素と同一の構成要素に対しては同一の参照符号を使用する。

本実施形態に係る切削装置におけるドリル１１１に形成されている孔１１９の軸線１１９ａはドリル１１１の中心軸を通る直径１１１ａに対して傾斜角θだけ傾斜している。具体的には、孔１１９は、ドリル１１１の外壁側の開口がドリル１１１の内壁側の開口に対してドリル１１１の回転方向Ｒに向かって傾斜角θだけ傾斜するように形成されている。

このように、孔１１９を回転方向Ｒに向かって傾斜させることにより、ドリル１１１の外部において飛散する切削屑を孔１１９を介してより容易に吸引することが可能になる。

なお、孔１１９は第二の実施形態に係る切削装置２００に対しても応用することが可能である。すなわち、孔１１８と孔１１９の双方の形状を有する孔、具体的には、ドリル１１１の外壁から内壁に向かって上向きに傾斜し、かつ、ドリル１１１の外壁側の開口がドリル１１１の内壁側の開口に対してドリル１１１の回転方向Ｒに向かって傾斜する孔を形成することも可能である。

（第四の実施形態）
図７は、本発明の第四の実施形態に係る切削装置３００の構造の概要を示す概念図（断面図を一部含む）である。

本実施形態に係る切削装置３００は、カバー３１０をさらに備えている点を除いて、第一の実施形態に係る切削装置１００と同一の構造を有している。このため、第一の実施形態に係る切削装置１００における構成要素と同一の構成要素に対しては同一の参照符号を使用する。

カバー３１０は円錐台形状（もしくは、スカート形状）をなしており、ドリル１１１の周囲に配置されている。

このように、円錐台形状のカバー３１０をドリル１１１の周囲に配置することにより、ドリル１１１による切削対象物１４０の切削に伴い発生する切削屑が周囲に飛散することを防止し、孔１１７を介してほぼ全量の切削屑を吸引装置１３０により吸引することが可能になる。

カバー３１０はゴムその他の可撓性材料からつくられている。このため、切削具１１０の下降に伴い、カバー３１０が切削対象物１４０に接触しても、カバー３１０が弾性変形することにより、切削具１１０のさらなる下降を妨げることはない。

なお、カバー３１０は第二の実施形態に係る切削装置２００及び第三の実施形態に係る切削装置に対して適用することも可能である。

本発明の第一の実施形態に係る切削装置の構造の概要を示す概念図（断面図を一部含む）である。 ドリルをブレードの方向から見た場合のドリルの正面図である。 変形例に係るドリルをブレードの方向から見た場合の該ドリルの正面図である。 第二の変形例に係るドリルをブレードの方向から見た場合の該ドリルの正面図である。 本発明の第二の実施形態に係る切削装置の構造の概要を示す概念図（断面図を一部含む）である。 本発明の第三の実施形態に係る切削装置におけるドリルの横断面図である。 本発明の第四の実施形態に係る切削装置の構造の概要を示す概念図（断面図を一部含む）である。

符号の説明

１００ 本発明の第一の実施形態に係る切削装置
１１０ 切削具
１１１ ドリル
１１２ シャンク
１１３ 貫通孔
１１４ 貫通孔
１１５ ブレード
１１６、１１６Ａ 刃部
１１７ 孔
１１８ 孔
１１９ 孔
１２０ 回転装置
１２１ 空洞部
１３０ 吸引装置
１４０ 切削対象物
２００ 本発明の第二の実施形態に係る切削装置
３００ 本発明の第三の実施形態に係る切削装置
３１０ カバー

Claims (9)

1. 軸心の方向に貫通孔が形成され、先端にブレードが形成されている切削具と、
   前記軸心を回転軸として前記切削具を回転させる回転装置と、
   吸引装置と、
   からなる切削装置であって、
   前記切削具には、側壁を貫通する少なくとも一つの孔が形成されており、
   前記回転装置の内部には、前記切削具を前記回転装置に装着したときに前記貫通孔と連通する空洞部が形成されており、
   前記吸引装置は、前記空洞部、前記貫通孔及び前記孔を介して、吸引を行うものである切削装置。
2. 前記孔は前記切削具の外壁から内壁に向かって上向きに傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
3. 前記孔は前記切削具の外壁側の開口が前記切削具の内壁側の開口に対して前記切削具の回転方向に向かって傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の切削装置。
4. 可撓性材料からなる円錐台形状のカバーをさらに備えており、前記カバーは前記切削具の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の切削装置。
5. 前記切削具の前記貫通孔の中心と前記切削具の回転中心とは相互に偏心していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の切削装置。
6. 軸心の方向に貫通孔が形成され、先端にブレードが形成されている切削具であって、側壁には、当該側壁を貫通する少なくとも一つの孔が形成されている切削具。
7. 前記孔は前記切削具の外壁から内壁に向かって上向きに傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の切削具。
8. 前記孔は前記切削具の外壁側の開口が前記切削具の内壁側の開口に対して前記切削具の回転方向に向かって傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の切削具。
9. 前記切削具の前記貫通孔の中心と前記切削具の回転中心とは相互に偏心していることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載の切削具。