JP2009202285A

JP2009202285A - 切屑詰まり除去方法及び切屑詰まり除去装置

Info

Publication number: JP2009202285A
Application number: JP2008047255A
Authority: JP
Inventors: Masahito Nagao; 雅人長尾; Yasuki Orito; 泰樹折戸
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】主軸の回転を停止することなく工具または主軸の切屑詰まりを除去できる切屑詰まり除去方法及びその方法に使用する切屑詰まり除去装置を提供する。
【解決手段】圧縮エアーカバー３００の開口部３０１を本体部１０１ａ側へ位置させることにより、工具１０またはフライス盤１００の中空主軸１１０の一部を内空部に位置させ、この状態で、圧縮エアー供給装置からエアー流入口３０４に所定の圧力の圧縮エアーを内空部３０２に供給して詰まった切屑４００を中空主軸１１０側へ押し出して、切屑の吸引除去を助けて切屑詰り除去を行なう。
【選択図】図４

Description

本発明は、切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置に対する切屑詰まり除去方法及び切屑詰まり除去装置に関し、特に、切削加工中に主軸の回転を停止させずに切屑の詰まりを除去することができる切屑詰まり除去方法及び切屑詰まり除去装置に関する。

穴あけ加工等に用いられるエンドミルやドリル等においては、切削加工に伴い発生する切屑の処理が種々問題となっている。切削加工後に製品へ付着した切屑の洗浄等の除去工程によるコストアップ、また、切屑により製品へ付く傷等による品質低下等である。このような問題に対処するため、例えば、エンドミルの軸方向に貫通する細穴を追加工して、この細穴から切屑を吸引排出しながら加工する方法等が行なわれる場合がある。

また、ドリル等のドリル溝を利用して切屑を吸引排出して加工する工作装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この工作装置は、中空部を持つ円筒形状の基筒を穿孔機の本体に取付け、この基筒とドリル溝との空隙を通して加工によって生じる切屑をゴムホースを通して真空タンクへ排出するものである。また、ドリルの先端に形成した開口部（中空部）からチャック部およびストレートシャンク部を通して切屑を吸引する穴加工装置が提案されている（例えば、特許文献２）。この装置によれば、切屑の排出は、ドリルの先端からの吸引によって行なわれるので、形成された穴の壁面が切屑によって傷付けられることがなく平滑な壁面を有する穴を形成することができるとされている。
特開平１１−１３８３１９号公報特開平３−６６５０９号公報

しかし、特許文献１、２に記載の工作装置によれば、切屑がドリル溝、ドリル中空部、あるいは主軸内を通過して、工作装置の外部へ排出されていれば問題ないが、種々の原因により、切屑がドリル溝、中空部、あるいは主軸内等に詰まる場合がある。このような場合には、作業工程を停止して、切屑の除去を行う必要があり、作業効率の低下を生じさせ、また、作業工程の自動化を妨げる原因となっていた。

従って、本発明の目的は、切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置に対して、主軸の回転を停止することなく工具または主軸の切屑詰まりを除去できる切屑詰まり除去方法及びその方法に使用する切屑詰まり除去装置を提供することにある。

［１］本発明は、上記の目的を達成するため、切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置の、前記工具または前記主軸を通して前記切屑が吸引される空隙部に対して、前記工具または前記主軸の外部側から加圧することにより切屑詰りを除去することを特徴とする切屑詰り除去方法を提供する。

［２］前記加圧は、圧縮エアーにより行なわれることを特徴とする上記［１］に記載の切屑詰り除去方法であってもよい。

［３］本発明は、上記の目的を達成するため、切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置に対して、前記工具または前記主軸を内空部に位置させて装着できる開口部とエアー流入口を有する筒状カバーであって、前記エアー流入口から流入される圧縮エアーにより前記工具または前記主軸の外側から加圧することにより切屑詰りを除去することを特徴とする切屑詰り除去装置を提供する。

本発明によれば、切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置に対して、主軸の回転を停止することなく工具または主軸の切屑詰まりを除去できる切屑詰まり除去方法及びその方法に使用する切屑詰まり除去装置を提供することができる。

（本発明の第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る切屑詰まり除去方法及びその方法に使用する切屑詰まり除去装置の作用対象である切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置の全体斜視図と、切屑詰り除去装置の斜視図である。図２は、切屑詰り除去装置の図１に示すＡＡ断面図である。図３は、切削加工を行う装置に切削工具（エンドミル）をチャック部に装着した状態を示す一部断面図である。図４は図３の変形例を示す部分断面図である。

切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置（フライス盤１００）は、図示しない主軸を回転することにより切削工具１１０を回転させ、先端部１０ａのＸＹＺ座標を制御することによりワーク（被加工部材）２００を切削加工する。切削加工に伴いワーク２００からは切屑が発生するが、図３に示した工具溝１０ｃ工具１０の中空部１０ｄ、ホルダ部１１の中空部１１ａ、フライス盤の中空主軸１１０を通して、図示しない吸引装置により吸引除去される。ここで、「主軸を通して吸引除去」する場合の「主軸」とは、切削加工を行う装置（フライス盤１００）の回転主軸、チャック部、工具ホルダ等を含む概念であり、主軸全体またはその一部を通して切屑を吸引除去することを意味する。従って、工具、工具ホルダ、チャック部、主軸の途中から外部へ吸引除去する場合も、本発明の実施の形態の対象である。

ここで、切削工具１は、図１に示すように、工具部１０とホルダ部１１とから構成され、一体として形成されている。

工具部１０は、切刃を有し回転することにより加工を行なう略円柱形状の工具であり、例えば、エンドミルまたはドリル等が挙げられる。また、切削工具１１０は、市販されているエンドミルまたはドリル等のシャンク部を加工あるいは切除した一部であっても等して使用可能である。工具部１０は、エンドミルの場合、先端部１０ａおよび外周部１０ｂに切刃を有し、外周部１０ｂには螺旋状に工具溝１０ｃが螺旋溝として形成されており、中心部に中空部１０ｄとして先端部１０ａまで貫通穴を明け、切屑４００を吸引可能とされている。工具部１０の材質としては、切削工具として一般に使用されている超硬合金、ハイス（高速度鋼）等が使用可能である。

図４は、図３に示した工具１０の変形例であり、中空部１０ｄから工具溝１０ｃに通じる側穴１０ｅを明けて、側穴１０ｅから中空部１０ｄを通して切屑４００を吸引可能とするものである。

ホルダ部１１は、軸方向に内周部１１ｂを有する貫通する中空部１１ａが形成された円筒形状であって、内周部１１ｂは工具部１０の外周部１０ｂと嵌合する径寸法で製作されている。尚、ホルダ部１１の材質としては、鋼、合金鋼等が使用可能であるが、他の金属、合金等であってもよい。

工具部１０は、ホルダ部１１と一体化するため、焼きばめ、圧入、溶接、または接着等により、工具部１０の外周部１０ｂとホルダ部１１の内周部１１ｂとが嵌合して固定されている。特に、同心度等の精度を維持して組立てるには、焼きばめまたは冷しばめが好ましい。尚、工具部１０のホルダ部１１からの突出量は、ワークの加工深さにより所定の量に設定して組み立てられるが、加工精度および後述する切屑の吸引排出性能を高くするために、可能な範囲で小さい方が好ましい。

工具部１０とホルダ部１１とが一体化された切削工具１は、工具部１０の先端部１０ａからホルダ部１１の中空部１１ａまで、工具溝１０ｃの螺旋溝により貫通した空隙部１２が形成されている。

切削工具１１０は、図１に示すように、例えば、フライス盤１００に装着して使用される。フライス盤１００のチャック部１０１に切削工具１１０のシャンク部１０ｆが装着固定され、フライス盤１００の主軸回転により切削工具１１０は所定の回転速度で回転する。図３に示すように、工具部１０の先端部１０ａからホルダ部１１の中空部１１ａまで貫通した空隙部１２１０ｄとしての工具溝１０ｃが形成されていると共に、この工具溝１０ｃは、フライス盤１００の中空主軸１１０の空隙部１１２、回転シール部１２０、搬送チューブ１３０、フィルタ部１４０を通して吸引装置１５０に接続され、切削加工に伴い発生する切屑４００がフィルタ部１４０に吸引して集積されることにより、切屑の吸引除去が可能とされている。

切屑詰り除去装置としての圧縮エアーカバー３００は、図１に示すように、例えば、フライス盤１００に装着して使用可能とされており、図２にＡＡ断面図を示す。圧縮エアーカバー３００は、金属あるいは樹脂等の材料により筒形状とされており、一端側は開口部３０１となっており、内部にフライス盤１００に装着された切削工具１１０またはフライス盤１００の中空主軸１１０の一部を収容可能な内空部３０２を有する。開口部３０１の一部は、フライス盤１００に気密に装着可能とするように、弾性を有する樹脂等により形成された密着部３０３とされているが、特に密着部３０３を有さない構成であってもよい。圧縮エアーカバー３００の一部には、外部から内空部３０２へエアーを流入可能とするエアー流入口３０４が設けられている。エアー流入口３０４にはパッキング３０５を介してエアー流入チューブ３０６が図示しない圧縮エアー供給装置に接続され、必要に応じてエアー流入口３０４に圧縮エアーを供給可能とされている。尚、図１に示す圧縮エアーカバー３００は、断面が円形の筒形状としたが、これに限られず、角型等の任意の断面の筒形状とすることができる。

(切屑詰り現象)
図３に示すように、切削工具１１０（エンドミル）をチャック部１０１に装着した状態で、切削加工中の切屑を切削工具１１０または中空主軸１１０を通して吸引除去しながら切削加工を行う場合において、工具部１０の空隙部１２１０ｄに切屑４００が詰まる場合がある。あるいは、フライス盤１００の中空主軸１１０の空隙部１１２の一部に切屑４００が詰まる場合がある。このような状態で切削加工を続けると、さらに空隙部１２，１０ｄ、１１２に切屑４００が詰まっていく。切屑４００の吸引除去がされない結果、切屑４００によってワーク２００を傷つけて製品歩留まりの低下を引き起こす恐れがある。

上記示した切屑詰り現象は、空隙部１２１０ｄおよび空隙部１１２を通して吸引される空気量を流量計で測定し、所定の流量以下になったら切屑詰り現象が発生していると推測することができる。

(切屑詰り除去動作)
図４５は、切屑詰り現象が発生した場合において、圧縮エアーカバー３００をフライス盤１００に装着して切屑４００の吸引除去を行なう場合の説明図である。圧縮エアーカバー３００の開口部３０１を本体部１０１ａ側へ位置させる。ここで、開口部３０１に形成されている密着部３０３が本体部１０１ａ側へ密着して圧縮エアーカバー３００が気密に装着されることが好ましいが、空隙部１２あるいは空隙部１１２に加圧できればよいので、必ずしも密着して圧縮エアーカバー３００が装着される必要はない。同様の理由から、圧縮エアーカバー３００の開口部３０１に密着部３０３が形成されていなくとも効果を発揮することができる。

圧縮エアーカバー３００の開口部３０１を本体部１０１ａ側へ位置させるには、圧縮エアーカバー３００を所定の治具あるいは手により把持することにより行なうことができる。このとき、フライス盤１００の主軸回転は停止させる必要はない。

圧縮エアーカバー３００の開口部３０１を本体部１０１ａ側へ位置させることにより、工具部１０またはフライス盤１００の中空主軸１１０の一部を内空部３０２に位置させることができる。この状態で、図示しない圧縮エアー供給装置からエアー流入口３０４に所定の圧力の圧縮エアーを内空部３０２に供給する。供給される圧縮エアーの圧力は、例えば、０．４ＭＰａである。圧縮エアーによって加圧された内空部３０２から、空隙部１２１０ｄまたは空隙部１１２に圧力が伝達され、詰まった切屑４００を中空主軸１１０側へ押し出して、切屑の吸引除去を助けて切屑詰り除去を行なう。ここで、切削加工中の切屑を工具または中空主軸１１０を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置（フライス盤１００）は、負圧により吸引するので、１気圧以下の吸引力しか出せないが、加圧によれば上記示した圧縮エアー圧力０．４ＭＰａでは約４気圧が可能であり、必要に応じてさらに大きな加圧をすることも可能である。

本発明の第１の実施の形態によれば、次のような効果を有する。
（１）切削加工中の主軸回転を停止させずに切屑詰り除去を行なうことが可能となる。
（２）圧縮エアーカバー３００から圧縮エアーにより空隙部１２１０ｄまたは空隙部１１２に加圧する構成としているので、必要に応じて大きな圧縮エアー圧力で切屑詰り除去を行なうことが可能となる。
（３）量産時には、ワーク交換時、もしくは、詰まり検知時に、ホームポジションに戻り自動で圧縮エアーカバー３００を装着して切屑詰り除去を行なうことができ、自動化が可能となり、作業効率の向上を図ることが可能となる。
（４）工具部１０の空隙部１０ｄが工具溝１０ｃ中心部に形成された貫通穴で形成されている場合等は、特に、切屑詰りが発生しやすく、本発明の実施の形態に係る切屑詰り除去方法またはそれに使用する切屑詰り除去方法は優れた効果を発揮することができる。

（本発明の第２の実施の形態）
図５６は、本発明の第２の実施の形態に係る切屑詰まり除去方法及びその方法に使用する切屑詰まり除去装置の作用対象である切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置の全体斜視図と、切屑詰り除去装置の斜視図である。

第１の実施の形態では、圧縮エアーカバー３００を所定の治具等により把持してフライス盤１００側へ装着したが、第２の実施の形態では圧縮エアーボックス５００とした。圧縮エアーボックス５００は、圧縮エアーカバー３００と同様の内空部５０２を有し、フライス盤１００に装着された切削工具１またはフライス盤１００の中空主軸１１０の一部を収容可能とされている。

圧縮エアーボックス５００は、フライス盤１００の所定位置に配置されており、切屑詰り現象が発生した場合には、フライス盤１００のＸＹＺ座標を制御することにより切削工具１１０またはフライス盤１００の中空主軸１１０の一部を圧縮エアーボックス５００の内空部５０２へ移動させ、第１の実施の形態と同様に加圧可能な状態とする。圧縮エアーボックス５００の内空部５０２から工具部１０の空隙部１２１０ｄあるいはフライス盤１００の中空主軸１１０の空隙部１１２への加圧作用、切屑詰り除去作用は第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、特に切屑詰り除去工程の自動化に効果がある。圧縮エアーボックス５００をフライス盤１００のテーブル上の所定の位置に配置しているので、切屑詰り現象を検知した場合に、フライス盤１００のＸＹＺ座標を制御して、圧縮エアーボックス５００から圧縮エアーにより主軸回転を停止させずに切屑詰り除去を行なうことが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る切屑詰まり除去方法及びその方法に使用する切屑詰まり除去装置の作用対象である切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置の全体斜視図と、切屑詰り除去装置の斜視図である。図２は、切屑詰り除去装置の図１に示すＡＡ断面図である。図３は、切削加工を行う装置に切削工具（エンドミル）をチャック部に装着した状態を示す一部断面図である。図４は、図３の変形例を示す部分断面図である。図５は、切屑詰り現象が発生した場合において、圧縮エアーカバー３００をフライス盤１００に装着して切屑の吸引除去を行なう場合の説明図である。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る切屑詰まり除去方法及びその方法に使用する切屑詰まり除去装置の作用対象である切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置の全体斜視図と、切屑詰り除去装置の斜視図である。

符号の説明

１切削工具
１０工具
１０ａ先端部
１０ｂ外周部
１０ｃ工具溝
１０ｄ空隙部
１０ｅ側穴
１０ｆシャンク部
１１ホルダ部
１１ａ中空部
１２空隙部
１００フライス盤
１０１チャック部
１１０中空主軸
１１２空隙部
１２０回転シール部
１３０搬送チューブ１３０
１４０フィルタ部
１５０吸引装置
２００ワーク
３００圧縮エアーカバー
３０１開口部
３０２内空部
３０３密着部
３０４エアー流入口
３０５パッキング
３０６エアー流入チューブ
４００切屑
５００圧縮エアーボックス
５０２内空部

Claims

切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置の、前記工具または前記主軸を通して前記切屑が吸引される空隙部に対して、前記工具または前記主軸の外部側から加圧することにより切屑詰りを除去することを特徴とする切屑詰り除去方法。
前記加圧は、圧縮エアーにより行なわれることを特徴とする請求項１に記載の切屑詰り除去方法。
切削加工中の切屑を工具または主軸を通して吸引除去しながら切削加工を行う装置に対して、前記工具または前記主軸を内空部に位置させて装着できる開口部とエアー流入口を有する筒状カバーであって、前記エアー流入口から流入される圧縮エアーにより前記工具または前記主軸の外側から加圧することにより切屑詰りを除去することを特徴とする切屑詰り除去装置。