JP2009202312A - Chip removal system for machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工中の被加工物から発生した切屑を吸引により連続的に除去することができる工作機械の切屑除去システムに関する。 The present invention relates to a chip removal system for a machine tool capable of continuously removing chips generated from a workpiece being processed by suction.
フライス盤やマシニングセンタ等の工作機械では、工具とワークとを相対移動させることにより当該ワークの加工を行っている。このような工作機械のワーク加工時においては、ワークの切屑が多量に発生することになり、この切屑がワークの表面に堆積すると、工具やワークに傷が付いたり、また、切屑が工作機械の摺動部に入り込むと、ワークの位置決め精度に不具合が生じたりするおそれがある。 In a machine tool such as a milling machine or a machining center, the workpiece is processed by moving the tool and the workpiece relative to each other. When machining a workpiece of such a machine tool, a large amount of workpiece chip is generated. If this chip accumulates on the surface of the workpiece, the tool or workpiece may be damaged, or the chip may be removed from the machine tool. If it enters the sliding part, there is a possibility that a problem occurs in the positioning accuracy of the workpiece.
そこで、従来の工作機械では、加工中において、ワークやその周辺に飛散した切屑を除去する切屑除去システムを備えたものが提供されている。この切屑除去システムにおいては、工具及びワークの被加工部を覆うような空間を形成し、この空間内の空気を吸引することにより、ワークから発生した切屑を除去するようにしている。このような従来の工作機械の切屑除去システムは、例えば、特許文献1,2に開示されている。 In view of this, conventional machine tools are provided with a chip removal system that removes chips scattered around the workpiece and its periphery during machining. In this chip removal system, a space is formed so as to cover the tool and the work portion of the workpiece, and the chips generated from the workpiece are removed by sucking air in the space. Such conventional chip removal systems for machine tools are disclosed in, for example, Patent Documents 1 and 2.
しかしながら、上記従来の工作機械の切屑除去システムにおいては、工具及びワークの冷却、工具摩擦部分の潤滑、及び、切屑の排出等の目的から、切削油を使用している。このように切削油を使用すると、当該切削油がワークやその周辺に飛散して作業環境を悪化させるだけでなく、加工後においてワークを洗浄しなくてはならない。更に、切削油を供給する場合には、ポンプ等からなる切削油供給装置が必要となり、工作機械の大型化を招くだけでなく、多くの電力を消費することになる。 However, in the conventional chip removal system for machine tools, cutting oil is used for the purpose of cooling the tool and workpiece, lubricating the frictional portion of the tool, and discharging chips. When cutting oil is used in this way, not only does the cutting oil scatter around the workpiece and its surroundings, the working environment is deteriorated, but the workpiece must be cleaned after machining. Furthermore, when supplying the cutting oil, a cutting oil supply device including a pump or the like is required, which not only increases the size of the machine tool but also consumes a large amount of electric power.
また、従来の工作機械の切屑除去システムは、孔加工に適用されるものであって、溝加工に適用できるものではない。即ち、従来の切屑除去システムを用いて溝加工を行う場合には、加工されたワークの溝内に切屑が残ってしまい、切屑を十分に除去することができないおそれがある。 Moreover, the conventional chip removal system for machine tools is applied to drilling and not applicable to grooving. That is, when groove processing is performed using a conventional chip removal system, chips may remain in the grooves of the processed workpiece, and the chips may not be sufficiently removed.
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、発生した切屑を効率的に除去することにより、溝加工のドライ化を図ることができる工作機械の切屑除去システムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention is to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a chip removal system for a machine tool capable of achieving a dry grooving process by efficiently removing generated chips. To do.
上記課題を解決する第1の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
軸心周りに回転駆動して移動されることにより被加工物に溝加工を行う工具と、
前記工具により加工された被加工物の溝内を移動して、当該被加工物から発生した切屑を吸引除去する第1切屑吸引手段とを備える
ことを特徴とする。
A machine tool chip removal system according to a first invention for solving the above-described problems,
A tool for grooving a workpiece by being rotationally driven around an axis and moved;
And a first chip suction unit that moves in a groove of the workpiece processed by the tool and sucks and removes chips generated from the workpiece.
上記課題を解決する第2の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第1の発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具及び被加工物の被加工部を覆うような空間を形成し、当該空間内を吸引することにより、被加工物から発生した切屑を除去する第2切屑吸引手段を備える
ことを特徴とする。
A machine tool chip removal system according to a second aspect of the present invention for solving the above-described problems is provided.
In the machine tool chip removal system according to the first invention,
A space is formed so as to cover the work part of the tool and the workpiece, and second chip suction means for removing chips generated from the workpiece by sucking the space is provided. .
上記課題を解決する第3の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第2の発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具は、前記第2切屑吸引手段により吸引された切屑を案内する切屑案内溝を有する
ことを特徴とする。
A machine tool chip removal system according to a third aspect of the present invention for solving the above-described problems is provided.
In the machine tool chip removal system according to the second invention,
The tool has a chip guide groove for guiding chips sucked by the second chip suction means.
上記課題を解決する第4の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第3の発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具内に供給した高圧ガスを前記切屑案内溝内に噴射する高圧ガス噴射手段を備える
ことを特徴とする。
A chip removal system for a machine tool according to a fourth aspect of the present invention for solving the above-described problem,
In the machine tool chip removal system according to the third invention,
High pressure gas injection means for injecting high pressure gas supplied into the tool into the chip guide groove is provided.
上記課題を解決する第5の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第4の発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記切屑案内溝を前記工具の外周切れ刃間に形成し、
前記高圧ガス噴射手段は、高圧ガスを前記外周切れ刃の背面から工具径方向外方に向けて噴射する
ことを特徴とする。
A machine tool chip removal system according to a fifth invention for solving the above-described problems,
In the machine tool chip removal system according to the fourth invention,
Forming the chip guide groove between the outer peripheral cutting edges of the tool;
The high-pressure gas injecting means injects high-pressure gas from the back surface of the outer peripheral cutting edge toward the outside in the tool radial direction.
上記課題を解決する第6の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第4の発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記高圧ガス噴射手段は、
前記工具の軸心上に形成されるガス通路と、
前記ガス通路から工具径方向外方に向けて形成され、前記工具の外周切れ刃の背面に開口する噴射口とを有する
ことを特徴とする。
A chip removal system for a machine tool according to a sixth invention for solving the above-described problems,
In the machine tool chip removal system according to the fourth invention,
The high pressure gas injection means includes
A gas passage formed on the axis of the tool;
It has an injection port which is formed toward the tool radial direction outward from the gas passage, and opens to the back of the outer peripheral cutting edge of the tool.
上記課題を解決する第7の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第1乃至第6のいずれかの発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具の表面に、耐高温酸化性を有する皮膜をコーティングする
ことを特徴とする。
A machine tool chip removal system according to a seventh aspect of the present invention that solves the above-described problem,
In the machine tool chip removal system according to any one of the first to sixth inventions,
The surface of the tool is coated with a film having resistance to high-temperature oxidation.
従って、本発明に係る工作機械の切屑除去システムによれば、加工された被加工物の溝内において、発生した切屑を吸引除去することにより、溝加工のドライ化を図ることができる。 Therefore, according to the chip removal system for a machine tool according to the present invention, it is possible to dry the groove processing by sucking and removing the generated chips in the groove of the processed workpiece.
以下、本発明に係る工作機械の切屑除去システムについて図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係る工作機械の切屑除去システムの概略構成図、図2は図1の要部拡大図、図3は図2のA−A矢視断面図、図4は前方切屑吸引装置の吸引ヘッドを示した図であって、(a)は正面図、(b)は前方斜視図、(c)は後方斜視図である。 Hereinafter, a chip removal system for a machine tool according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a schematic configuration diagram of a chip removal system for a machine tool according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is the figure which showed these suction heads, Comprising: (a) is a front view, (b) is a front perspective view, (c) is a rear perspective view.
図1及び図2に示すように、図示しないフライス盤やマシニングセンタ等の工作機械には、ヘッド11が移動可能に設けられている。ヘッド11には、主軸12が回転可能に支持されており、この主軸12の先端には、工具ホルダ13が着脱可能に装着され、更に、工具ホルダ13の先端には、総形フライスカッタ14が着脱可能に装着されている。また、ヘッド11には、前方切屑吸引装置(第2切屑吸引手段)15及び後方切屑吸引装置(第1切屑吸引手段)16が設けられている。そして、ヘッド11に対向する位置には、テーブル17が設けられており、このテーブル17には、ワーク(被加工物)Wが着脱可能に取り付けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a machine tool such as a milling machine or a machining center (not shown) is provided with a
総形フライスカッタ14は、ワークWに溝Waを加工するものであって、その先端に刃部21を備えている。刃部21には、4枚の外周切れ刃23が総形フライスカッタ14の軸心周りに等角度間隔で、且つ、その軸心に沿うように形成されており、各外周切れ刃23間には、切屑案内溝21が形成されている(図3参照)。そして、これら外周切れ刃23は、工具先端側に向かうに従ってその刃先径が増減しながら徐々に小さくなるように形成されており、更に、それらの先端には、底刃24が連続して形成されている。外周切れ刃23には、すくい面23a,逃げ面23b、背面23cが形成されており、すくい面23aと逃げ面23bとからなる角部が刃先23dをなしている。
The
また、総形フライスカッタ14には、ガス通路25がその軸心上に形成されている。ガス通路25の基端には、高圧ガス供給装置27が接続される一方、その先端には、4つの噴射口26が接続されている。高圧ガス供給装置27は、ヘッド11、主軸12、工具ホルダ13に設けられる図示しない供給管や回転継ぎ手通路等を介して、高圧ガスをガス通路25に供給するものである。一方、噴射口26は、ガス通路25の先端から外方に向けて形成されており、刃部21の先端側の外周切れ刃23の背面23cに開口して、切屑案内溝22と連通している。
Further, the
なお、総形フライスカッタ14の刃部21の表面には、TiAlN皮膜またはAlCrSiN皮膜がコーティングされている。また、ガス通路25、噴射口26、及び、高圧ガス供給装置27は、高圧ガス噴射手段を構成するものである。
It should be noted that the surface of the
前方切屑吸引装置15は、溝加工時において、ワークWの被加工部の上方で、且つ、総形フライスカッタ14よりも切削方向前方に配置されるものであって、吸引ポンプ31と、この吸引ポンプ31に基端が接続される吸引通路32と、この吸引通路32の先端に接続される吸引ヘッド33とを有している。更に、図4に示すように、吸引ヘッド33は、筒状のヘッド本体41と、このヘッド本体41と吸引通路32とを接続する連通路42とを有している。
The front
ヘッド本体41は、工具ホルダ13に装着された総形フライスカッタ14の刃部21の基端を囲むように配置されており、連通路42は、刃部21の切屑案内溝22の基端と対向するように開口している。即ち、総形フライスカッタ14は、吸引ヘッド33のヘッド本体41内を通じて工具ホルダ13に着脱されるようになっている。なお、吸引ヘッド33のヘッド本体41と総形フライスカッタ14との間の隙間は、総形フライスカッタ14の回転に影響ない程度の微小なものとなっている。
The head
後方切屑吸引装置16は、溝加工において、総形フライスカッタ14よりも切削方向後方に配置されるものであって、吸引ポンプ51と、この吸引ポンプ51に基端が接続される吸引通路52と、この吸引通路52の先端に接続される吸引ヘッド53とを有している。
The rear
吸引ヘッド53は、総形フライスカッタ14により加工されたワークWの溝Wa内に配置することができる程度の大きさに形成されている。また、吸引ヘッド53の前面には、複数(図では4つ)の吸引口53aが形成されており、これら吸引口53aは総形フライスカッタ14の軸方向に配列されている。
The
従って、総形フライスカッタ14を用いてワークWに対して溝加工を行う場合には、先ず、前方切屑吸引装置15及び後方切屑吸引装置16をヘッド11に固定した後、総形フライスカッタ14を前方切屑吸引装置15の吸引ヘッド33内に挿入して、工具ホルダ13を介して主軸12に装着する。また、テーブル17にワークWを取り付ける。
Therefore, when grooving the workpiece W using the general-
次いで、主軸12によって総形フライスカッタ14を回転させると共に、ヘッド11を移動させて、総形フライスカッタ14と共に前方切屑吸引装置15及び後方切屑吸引装置16を、図1の2点鎖線で示す加工開始位置に移動させる。
Next, the
そして、高圧ガス供給装置27が駆動されることにより、高圧ガスがガス通路25を介して噴射口26から切屑案内溝22内に噴射される。また、前方切屑吸引装置15の吸引ポンプ31が駆動されることにより、総形フライスカッタ14の周辺のガスが、吸引ヘッド33のヘッド本体41及び連通路42から吸引通路32を介して吸引される。一方、後方切屑吸引装置16の吸引ポンプ51が駆動されることにより、総形フライスカッタ14の周辺のガスが、吸引ヘッド53の吸引口53aから吸引通路52を介して吸引される。
When the high-pressure
次いで、総形フライスカッタ14をその軸心と直交する方向(図1に示す切削方向)に移動させることにより、ワークWに対して、所定横断面形状の溝Waの加工が開始される。なお、上記溝加工時においては、切削油を使用しない、所謂、ドライカットが行われる。
Next, the machining of the groove Wa having a predetermined cross-sectional shape is started on the workpiece W by moving the
これにより、総形フライスカッタ14の移動に伴って、前方切屑吸引装置15の吸引ヘッド33は、ワークWの表面との間で微小な隙間を有しながら、総形フライスカッタ14及びワークWの被加工部を覆って移動することになる。一方、後方切屑吸引装置16の吸引ヘッド53は、ワークWに加工された溝Wa内において、総形フライスカッタ14をその切削方向後方から追随するように移動することになる。
Thereby, the
このとき、総形フライスカッタ14の刃部21の表面には、TiAlN皮膜またはAlCrSiN皮膜がコーティングされるので、高温酸化雰囲気に晒された場合でも、生成する酸化物が非常に緻密な酸化膜となり、酸素の進入が防止される。これにより、ドライカットによって潤滑性の低下や高温切削を招くことになるが、耐高温酸化性に優れた皮膜によって、これらの問題が解消されるようになっている。
At this time, since the surface of the
また、高圧ガス供給装置27により供給された高圧ガスが、総形フライスカッタ14のガス通路25を通り、その刃部21の先端側の外周切れ刃23において、噴射口26から噴射されているので、総形フライスカッタ14及びワークWが効果的に冷却される。
Further, since the high-pressure gas supplied by the high-pressure
しかも、噴射口26が外周切れ刃23の背面23cに形成されているので、冷却に使用された高圧ガスは、その背面23cから工具径方向外方に向けて、即ち、工具回転方向後方に位置する外周切れ刃23の刃先23d(すくい面23c)に向けて噴射されることになる。これにより、生成した切屑は、直ちに刃部21から切り離されることになり、この切り離された切屑は、切屑案内溝22に沿って刃部21の基端側へと速やかに排出される。
Moreover, since the
そして、切屑案内溝22の基端側に排出された切屑は、前方切屑吸引装置15の吸引ポンプ31の吸引作用により、更に勢いが増し、吸引ヘッド33のヘッド本体41及び連通路から吸引通路32を介して除去される。なお、切屑案内溝22の基端側がヘッド本体41内に配置され、且つ、連通路42と対向しているので、切屑案内溝22から吸引通路32への切屑の受け渡しは、スムーズに行われる。
The chips discharged to the base end side of the
一方、溝加工を行うと、ワークWから発生した切屑は、加工された溝Wa内にも飛散することになるが、後方切屑吸引装置16の吸引ポンプ51の吸引作用により、吸引ヘッド53の吸引口53aから吸引通路52を介して除去される。
On the other hand, when the groove processing is performed, the chips generated from the workpiece W are scattered in the processed groove Wa, but the suction of the
従って、本発明に係る工作機械の切屑除去システムによれば、切屑吸引装置15,16のガス吸引作用及び高圧ガス供給装置27のガス押し出し作用によって、切屑除去性の向上を図り、また、高圧ガス供給装置27のガス供給作用によって、総形フライスカッタ14及びワークWの冷却性の向上を図り、更に、総形フライスカッタ14の刃部21をコーティングすることによって、耐高温酸化性の向上を図ることができる。これにより、切削油を使用しない分、その効果を補うことができるので、溝加工のドライ化を実現することができる。
Therefore, according to the chip removal system for a machine tool according to the present invention, the chip removal performance is improved by the gas suction action of the
この結果、切削油がワークWやその周辺に飛散することがないので、作業環境の悪化を低減できると共に、加工後のワーク洗浄を不要にすることができる。また、切削油を供給する切削油供給装置等が不要になるため、切削油のメンテナンスが不要になるだけでなく、工作機械の大型化を防ぐことができ、電力消費の低減を図ることができる。 As a result, since the cutting oil does not scatter around the workpiece W and its surroundings, it is possible to reduce the deterioration of the working environment and make it unnecessary to clean the workpiece after processing. In addition, since a cutting oil supply device that supplies cutting oil is not required, maintenance of the cutting oil is not required, and an increase in the size of the machine tool can be prevented and power consumption can be reduced. .
本発明は、切屑処理を容易に行うことができる工作機械の切屑除去システムに適用可能である。 The present invention is applicable to a chip removal system for machine tools that can easily perform chip disposal.
11 ヘッド
12 主軸
13 工具ホルダ
14 総形フライスカッタ
15 前方切屑吸引装置
16 後方切屑吸引装置
17 テーブル
21 刃部
22 切屑案内溝
23 外周切れ刃
24 底刃
25 ガス通路
26 噴射口
27 高圧ガス供給装置
31,51 吸引ポンプ
32,52 吸引通路
33,53 吸引ヘッド
41 ヘッド本体
42 連通路
W ワーク
Wa 溝
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記工具により加工された被加工物の溝内を移動して、当該被加工物から発生した切屑を吸引除去する第1切屑吸引手段とを備える
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。 A tool for grooving a workpiece by being rotationally driven around an axis and moved;
A chip removal system for a machine tool, comprising: a first chip suction unit that moves in a groove of a workpiece processed by the tool and sucks and removes chips generated from the workpiece.
前記工具及び被加工物の被加工部を覆うような空間を形成し、当該空間内を吸引することにより、被加工物から発生した切屑を除去する第2切屑吸引手段を備える
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。 In the machine tool chip removal system according to claim 1,
A space is formed so as to cover the work part of the tool and the workpiece, and second chip suction means for removing chips generated from the workpiece by sucking the space is provided. Chip removal system for machine tools.
前記工具は、前記第2切屑吸引手段により吸引された切屑を案内する切屑案内溝を有する
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。 In the machine tool chip removal system according to claim 2,
The tool has a chip guide groove that guides the chips sucked by the second chip suction unit.
前記工具内に供給した高圧ガスを前記切屑案内溝内に噴射する高圧ガス噴射手段を備える
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。 In the machine tool chip removal system according to claim 3,
A chip removal system for machine tools, comprising high-pressure gas injection means for injecting high-pressure gas supplied into the tool into the chip guide groove.
前記切屑案内溝を前記工具の外周切れ刃間に形成し、
前記高圧ガス噴射手段は、高圧ガスを前記外周切れ刃の背面から工具径方向外方に向けて噴射する
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。 The machine tool chip removal system according to claim 4,
Forming the chip guide groove between the outer peripheral cutting edges of the tool;
The chip removal system for a machine tool, wherein the high-pressure gas injection means injects high-pressure gas from the back surface of the outer peripheral cutting edge toward the outside in the tool radial direction.
前記高圧ガス噴射手段は、
前記工具の軸心上に形成されるガス通路と、
前記ガス通路から工具径方向外方に向けて形成され、前記工具の外周切れ刃の背面に開口する噴射口とを有する
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。 The machine tool chip removal system according to claim 4,
The high pressure gas injection means includes
A gas passage formed on the axis of the tool;
A chip removal system for a machine tool, characterized by having an injection port that is formed outwardly in the tool radial direction from the gas passage and opens on a back surface of an outer peripheral cutting edge of the tool.
前記工具の表面に、耐高温酸化性を有する皮膜をコーティングする
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。 In the machine tool chip removal system according to any one of claims 1 to 6,
A chip removal system for a machine tool, wherein the surface of the tool is coated with a film having high-temperature oxidation resistance.
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Effective date: 20120529 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20121113 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |