JP2011110614A - 切屑排除工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切削工具を回転駆動させる工作機械に用いられ、切削作業の工数を軽減させることができる切屑除去工具を低コストで提供する。
【解決手段】ワークＷを加工する切削工具１１０を保持し、その切削工具１１０を回転駆動させる主軸１００を備える工作機械に用いられる切屑排除工具１に、切削工具１１０の外周部に取り付けられ、その切削工具１１０の回転にしたがい回転する複数の羽根１０を設ける。また、羽根１０は、切削工具１１０に外嵌されたベース部を介して、切削工具１１０の外周部に取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、切削加工中に発生する切屑を除去する切屑排除工具に関する。

金型等の形状面加工においては、一般的に、切削工具を用いた直彫り加工法が採用されている。この直彫り加工法には、切削加工中に発生する切屑が切削工具とワーク（被削材）との間に入り込み切削コンディションを悪化させるという問題が有り、前記切屑により切削工具の異常摩耗やカケを発生させたり、或いは、ワークに切屑が溶着して加工面の品質を悪化させたりしていた。

上記の問題に対応するため、従来から、切削加工の最中に、切削工具とワークとの間に、水溶性の切削油やエアーを吹き付け、切屑を除去することが行われている（これにより、切削工具とワークとの間に切屑が入り込まないようにしていた）。
ここで、図７を参照しながら、従来から知られている、切削加工中に発生する切屑を除去するための切屑除去装置の構成を説明する。
なお、図７は、従来技術の切屑除去装置を説明するための模式図である。

図示するように、切屑除去装置２００は、工作機械の主軸（回転主軸）１００に取り付けられ、主軸１００に装着されている切削工具１１０とワークＷとの間に水溶性の切削油（或いは洗浄油）を吹き付け、切削加工で発生した切屑３を除去するようになされている。
なお、前記工作機械は、モータ等で構成される駆動手段（図示せず）により回転する主軸１００と、主軸１００の先端部に設けられたホルダ１０２と、ホルダ１０２に装着された切削工具１１０と、ワーク（被削材）Ｗが載置されるベッド（工作機械のテーブル）１０４とを備え、切削工具１１０が主軸１００の駆動により回転し、ベッド０４に載置されたワークＷを切削加工するようになっている。

また、切屑除去装置２００は、工作機械の主軸１００の外周部に取り付けられた切削油供給源（或いは、洗浄油供給源）である本体部２０２と、本体部２０２に接続されたフレキシブルホース２０４と、フレキシブルホース２０４の先端部に取り付けられた吹き付けノズル２０６とにより構成されている。
そして、切屑除去装置２００は、切削工具１１０が回転して切削加工が開始されると、本体部２０２が、フレキシブルホース２０４及び吹き付けノズル２０６を介し、切削工具１１０とワークＷとの間に水溶性の切削油（或いは洗浄油）を吹き付け、切削加工で発生した切屑３を除去するようになっている。
なお、切屑除去装置２００を利用する場合には、切削加工が開始される前に、作業者がフレキシブルホース２０４を調節して、所望の配置にノズル２０６を位置決めする作業が必要になる。また、切削加工の終了後に、切削油（或いは洗浄油）が付着したワークＷから切削油（或いは洗浄油）を拭き取る清掃作業が発生する。

また、特許文献１には、回転主軸に装置を取り付けるタイプのものではないが、切削加工の最中に、洗浄液をミスト状にしてワークに吹き付けて切屑を除去する切屑除去方法が開示されている。
また、特許文献２には、ワークやテーブルの上面に付着した切屑を除去する自動切屑除去装置を備えた工作機械が開示されている。この自動切屑除去装置は、２自由度の揺動運動をしながら加圧流体を噴出するノズル３１ａを備えており、加工中にワークまたはテーブルの上面に向けて加圧流体を噴出して切屑を落下させるようになっている。

特開２００６−３２６８０１号公報 特開平１０−１８０５８５号公報

しかしながら、上述した従来技術は、以下に示す技術的課題を有している。
具体的には、図７に示す切屑除去装置２００は、水溶性の切削油（或いは洗浄油）を使用しているため、切削加工の後に、切削油（或いは洗浄油）を拭き取る清掃作業を発生させ、作業工数を増やすという技術的課題を有している。また、切削油（或いは洗浄油）が錆の発生要因になるという技術的課題も有している。なお、特許文献１に記載の切屑除去方法も同様の技術的課題を有している。
また、上記の切屑除去装置２００は、フレキシブルホース２０４及びノズル２０６がワークＷと干渉し、それにより、位置決めされたノズル２０６が移動して、切削油（或いは洗浄油）の吹き付け位置がずれることがあり、無人加工ができなかった。

また、上述した従来技術は、いずれも、切削油、洗浄油、或いは加圧流体（エアー等）を吹き付けるための供給装置が必要となり、大掛かりな設備を設けなくてはならず、設備コストを増加させるという技術的課題を有していた。

本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、作業工数を軽減させることができる切屑除去工具を低コストで提供することにある。

上記課題を解決するためになされた本発明は、ワークを加工する切削工具を保持し、該切削工具を回転駆動させる工作機械に用いられる切屑排除工具であって、前記切削工具の外周部に取り付けられ、該切削工具の回転にしたがい回転する複数の羽根を有することを特徴としている。

本発明の切屑排除工具は、上記構成を採用することにより、切削工具を回転させ切削加工を行う場合に、羽根が切削工具と共に回転するため、切削工具の外周囲に気流（風）が引き起こされる。そして、この気流により、切削加工中に発生する切屑が吹き飛ばされ除去される。
また、本発明の切屑排除工具は、切削油（或いは洗浄油）を用いることなく、切屑を除去しているため、上述した従来技術のように、切削加工後に、切削油（或いは洗浄油）を拭き取る清掃作業を行う必要がない。
その結果、本発明によれば、上述した従来技術と比べて、作業工数を削減することができる。なお、本発明の切屑排除工具は、切削油（或いは洗浄油）が用いられていないため、錆の発生を招くことがない。
また、本発明の切屑排除工具は、切削加工に必要な切削工具の回転を利用して羽根を回転させて切屑を除去しているため、上述した従来技術のような大掛かりな設備（切削油、洗浄油、或いはエアーを吹き付けるための供給装置）を設ける必要がない。

また、前記切削工具が挿通される貫通孔を有する環状に形成されたベース部と、前記ベース部の上面に取り付けられ、前記切削工具の外周部を付勢して該ベース部と該切削工具とを固定する同期部材とを備え、前記複数の羽根は、前記ベース部に所定間隔で配置され、且つその一端部の近傍がベース部に支持されていることが望ましい。
このように本発明の切屑排除工具は、ベース部の貫通孔に切削工具を挿入し、同期部材により切削工具の外周部を付勢して該ベース部と該切削工具とを固定することにより、切削工具に取り付けることができるため、既存の工作機械に汎用的に用いることができる。

また、前記羽根は、その一端部の近傍が、前記ベース部にピンを支点に回動可能に支持され、その長手方向が前記切削工具の径方向外方に配置されている場合、前記一端部が前記同期部材に当接して該同期部材を前記切削工具の外周部に付勢して該ベース部と該切削工具とを固定し、さらに、前記羽根は、前記長手方向が前記切削工具の径方向外方に配置されている状態から所定角度回動すると、前記一端部が前記同期部材から離れて、該ベース部と該切削工具との固定を解除することが望ましい。
上記のように構成することにより、ピンを支点に羽根を回動させるという簡単な作業により、切削工具の外周部に、切屑排除工具を着脱自在に固定することができる。

また、前記羽根は、前記切削工具の回転にしたがい回転している最中に、前記ワークと干渉すると、前記ピンを支点にして前記回転方向と反対に回動して、前記一端部が前記同期部材から離れて、該ベース部と該切削工具との固定を解除することが望ましい。
上記のように構成することにより、羽根がワークに干渉した場合に、ベース部と切削工具との固定が解除されるため、切屑排除工具が切削工具から外れるようになる。その結果、切屑排除工具の羽根の破損や、ワークの加工面の傷の発生を防止することができる。

本発明によれば、作業工数を軽減させることができる切屑除去工具を低コストで提供することができる。

本発明の実施形態の切屑排除工具の概略構成を示した模式図である。 本発明の実施形態の切屑排除工具を上面から見た模式図であり、切屑排除工具の羽根を切削工具の径方向に伸ばした状態を示した模式図である。 本発明の実施形態の切屑排除工具を上面から見た模式図であり、切屑排除工具の羽根を切削工具の径方向から回転させた状態を示した模式図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の本実施形態の切屑排除工具の動作を説明するための模式図である。 従来技術の切屑除去装置を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態の切屑排除工具を図面に基づいて説明する。
先ず、本実施形態の切屑排除工具の概略構成について図１を用いて説明する。
ここで、図１は、本発明の実施形態の切屑排除工具の概略構成を示した模式図であり、切削工具に切屑排除工具が取り付けられた状態を示している。
なお、本実施形態では、上述した図７に示したものと同じ構成には、同じ符号を付して説明する。

図示するように、切屑排除工具１が取り付けられる工作機械は、上述した図７のものと同様、モータ等で構成される駆動手段（図示せず）により回転する主軸１００と、主軸１００の先端部に設けられたホルダ１０２と、ホルダ１０２に装着された切削工具１１０と、ワーク（被削材）Ｗが載置されるベッド（工作機械のテーブル）１０４とを備えている。
また、前記工作機械は、主軸１００を回転駆動させることにより、切削工具１１０が主軸１００の回転にしたがい回転し、ベッド１０４に載置されたワーク（被削材）Ｗを切削加工するようになっている。

そして、本実施形態の切屑排除工具１は、切削工具１１０の外周部に取り付けられ、切削工具１１０の回転にしたがい回転動作する複数の羽根１０を備え、羽根１０の回転により生じる気流（風）の風圧（図中の矢印ａ）により、切削加工の際に発生する切屑３を吹き飛ばして除去するようになっている。
すなわち、本実施形態の切屑排除工具１によれば、上述した従来技術（図７参照）のように、切削油を利用することなく、風圧により切屑３を除去するため、切削加工後に、切削油を拭き取る清掃作業を行う必要がない。その結果、本実施形態の切屑排除工具１を用いることにより、上述した従来技術と比べて、作業工数を削減することができる。
なお、本実施形態の切屑排除工具１は、切削油（或いは洗浄油）が用いられていないため、錆の発生を招くことがない。

また、本実施形態の切屑排除工具１は、切削工具１１０の回転を利用して羽根１０を回転させて切屑３を吹き飛ばし除去しているため、上述した従来技術のような大掛かりで高コストの設備（切削油、洗浄油、或いはエアーを吹き付けるための供給装置）を設ける必要がなく、設備コストを軽減することができる。

次に、本実施形態の切屑排除工具１の具体的な構成について、図２〜図５に基づいて説明する。
図２は、本実施形態の切屑排除工具を上面から見た模式図であり、羽根を切削工具の径方向に伸ばした状態を示した模式図である。また、図３は、本実施形態の切屑排除工具を上面から見た模式図であり、切屑排除工具の羽根を切削工具の径方向から回転させた状態を示した模式図である。また、図４は、図２のＡ−Ａ断面図である。また、図５は、図２のＢ−Ｂ断面図である。

図示するように、本実施形態の切屑排除工具１は、切削工具１１０が挿通可能な大きさ寸法の貫通孔２０ａ１を備えた略環状に形成されたベース部２０と、ベース部２０の上面にピン部材（ピン）４０により取り付けられた複数の羽根１０（図６参照）と、ベース部２０の上面に取り付けられ、切削工具１１０の外周部を付勢する複数のシンクロ部材（同期部材）３０とを備えている。
なお、本実施形態の切屑排除工具１は、例えば、金属や合成樹脂材料により形成される。

具体的には、図２及び図３に示すように、ベース部２０は、貫通孔２０ａ１を有する略輪状に形成された環状部２０ａを備え、その環状部２０ａの外周部には、径方向外側に突設する長板状の羽根支持部２０ｂが所定の間隔で複数設けられている（環状部２０ａの外周部に、４つの羽根支持部２０ｂが放射状に突設されている）。

また、羽根支持部２０ｂは、一方の側面部に、断面視でＬ字状になされたスライドピン２２（図２、３、５参照）が設けられている。
そして、スライドピン２２は、その自由端が、ベース部２０に載置されたシンクロ部材３０のスライド溝３０ｂ１（図５参照）に摺動自在に挿入され、これにより、ベース部２０がシンクロ部材３０に連結される。
なお、図示する例では、羽根支持部２０ｂが、ベース部２０の外周部に４つ設けられている（９０度位相で４つ設けられている）が、この数はあくまでも一例である。

また、図２〜図４に示すように、羽根１０は、略長板状に形成され、その一端部が、ベース部２０の羽根支持部２０ｂの上面に、ピン部材（ピン）４０により、回動自在に支持されている。
具体的には、４つの羽根１０が、それぞれ、ベース部２０に形成された４つの羽根支持部２０ｂに支持されている（図６参照）。
また、羽根１０は、ピン４０を支点にして、切削工具１１０の径方向外方（図２に示す羽根１０の例では、Ｘ方向）に延設された状態（羽根１０の長手方向が前記径方向に配置されている状態）と、羽根支持部２０ｂの長手方向に対して直角方向（図２に示す羽根１０の例では、Ｙ方向）に配置された状態との間を回動できるようになっている。

また、図２及び図３に示すように、複数のシンクロ部材３０は、それぞれ、正面視状で円弧（アーチ）状になされた付勢部３０ａと、付勢部３０ａの外周部から突設する柱状の連結部３０ｂとを備えている。また、複数のシンクロ部材３０は、それぞれ、ベース部２０の上面に等間隔で載置されている。
具体的には、４つのシンクロ部材３０は、それぞれ、ベース部２０の環状部２０ａに付勢部３０ａが載置され、且つベース部２０の羽根支持部２０ｂに連結部３０ｂが載置され、さらに、連結部３０ｂがスライドピン２２により羽根支持部２０ｂに連結されている（図４参照）。

なお、図４に示すように、切削工具１１０の外周部には、先端（下端）に向かうにしたがい直径が大きくなるテーパ部１１０ａが設けられている。
そして、シンクロ部材３０の付勢部３０ａは、その内周側面が、切削工具１１０の外周部に形成されたテーパ部１１０ａと嵌合するテーパ形状になされている。
この構成により、切削工具１１０のテーパ部１１０ａに、付勢部３０ａのテーパ形状を当接させて付勢する際に、切削工具１１０に対して大きな荷重をかけることができる。

また、図４及び図５に示すように、シンクロ部材３０の連結部３０ｂには、長孔状のスライド溝３０ｂ１が形成され、このスライド溝３０ｂ１に、ベース部２０のスライドピン２２がスライド自在に挿通されている。
なお、図４に示すように、スライド溝３０ｂ１は、内周側（切削工具１１０側）から外周側（羽根１０側）に向けて高さ方向の位置が低くなる傾斜が付けられている。これにより、シンクロ部材３０は、羽根１０から付勢されていない場合、ベース部２０の上面に沿って、スライド溝３０ｂ１の範囲内で外周側（羽根１０側）に移動する。

次に、切削工具１１０に切屑排除工具１を取り付ける手順について、上述した図２及び図３と、図６とを用いて説明する。
なお、図６は、本実施形態の切屑排除工具の動作を説明するための模式図であり、図６（ａ）は、切削工具に取り付けられていない切屑排除工具を示した模式図であり、図６（ｂ）及び（ｃ）は、切削工具に切屑排除工具を固定する際の動作を説明するための模式図である。

具体的には、切削工具１１０に、切屑排除工具１を取り付ける場合、先ず、図６（ａ）に示すように、切屑排除工具１の４つの羽根１０を、それぞれ、ベース部２０の羽根支持部２０ｂに対して直角に折り曲げた状態にする。
この場合、シンクロ部材３０は、羽根１０からの荷重を受けないため、連結部３０ｂに形成されたスライド溝３０ｂ１（図４参照）の範囲内において、ベース部２０の上面に沿って移動できるようになる。

次に、羽根１０を折り曲げた切屑排除工具１のベース部２０の貫通孔２０ａ１（図２、３参照）に、前記工作機械の主軸１００に装着された切削工具１１０を挿通させ、さらに、シンクロ部材３０の付勢部３０ａの内周側面を、切削工具１１０の外周部のテーパ部１１０ａに相対向する位置に配置する（図６（ｂ）参照）。

次に、図６（ｂ）に示す切屑排除工具１の４つの羽根１０を全て回動させて（スライドピン４０を支点にして時計回りに９０度回動させて）、図６（ｃ）に示すように、羽根１０を伸ばした状態にセットする。すなわち、羽根１０の長手方向が、切削工具１１０の径方向外方に配置される状態にする。
そして、上記のように４つの羽根１０を伸ばした状態にセットすると、４つのシンクロ部材３０が、それぞれ、羽根１０により切削工具１１０のテーパ部１１０ａに付勢される。これにより、４つのシンクロ部材３０が切削工具１１０のテーパ部１１０ａの外周囲を挟持することとなり、ベース部２０と切削工具１１０とが固定される。

このように、本実施形態によれば、切屑排除工具１のベース部２０の貫通孔２０ａに、工作機械の切削工具１１０を挿通させ、その後、羽根１０を回転させるという簡単な作業により、切削工具１１０に切屑排除工具１を取り付けることができる。

また、切屑排除工具１を取り付けた切削工具１１０を回転させると、切削工具１１０の回転にしたがい、切屑排除工具１の羽根１０が回転して風を発生させる。そして、羽根１０の回転により発生する風の風圧により、切削加工により発生する切屑３（図１参照）が吹き飛ばされて除去される。
このように、本実施形態では、切削工具１１０の回転を利用して羽根１０を回転させて切屑３を除去しているため、大規模な設備（切削油、洗浄油、或いはエアーを吹き付けるための供給装置）を設ける必要がなく、コストを抑えた切屑排除工具１を提供することができる。

また、切屑排除工具１は、羽根１０が回転している最中にワークＷに羽根１０が干渉した場合、羽根１０がピン４０を支点に反時計回りに回動し、羽根支持部２０ｂの長手方向に対して折れ曲がった状態に変位する。
なお、羽根１０が折れ曲がった状態に変位すると、シンクロ部材３０が受ける羽根１０からの荷重が無くなるため、切屑排除工具１と切削工具１１０との固定が解除され（ベース部２０と切削工具１１０との固定が解除され）、切屑排除工具１が下方に落下する。
この場合、作業者が工作機械を停止させた上で、再度、切削工具１１０に切屑排除工具１を取り付けることになるが、上述した通り、本実施形態では、簡単な取り付け作業により、切屑排除工具１を取り付けることができる。

このように本実施形態によれば、切屑排除工具１を回転させている際に、羽根１０がワークＷに干渉した場合、切屑排除工具１と切削工具１１０との固定が解除され、切屑排除工具１が切削工具１１０から外れるようになる。その結果、本実施形態によれば、切屑排除工具１の羽根１０の破損や、羽根１０の干渉によるワークＷの加工面の傷の発生を防止することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、切削工具１１０の外周部にテーパ部１１０ａが設けられ、シンクロ部材３０の付勢部３０ａの内周側面が、切削工具１１０の外周部に形成されたテーパ部１１０ａと嵌合するテーパ形状になされている例を示しているが、特にこれに限定されるものではない。
外周部にテーパ部１１０ａが設けられていない切削工具１１０に対しても、シンクロ部材３０の付勢部３０ａの内周側面を切削工具１１０の外周部に嵌合する形状になすことにより、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。

Ｗ ワーク（被削材）
１ 切屑排除工具
１０ 羽根（切屑排除工具）
２０ ベース部（切屑排除工具）
２０ａ 環状部（ベース部（切屑排除工具））
２０ｂ 羽根支持部（ベース部（切屑排除工具））
２２ スライドピン（ベース部（切屑排除工具））
３０ シンクロ部材
３０ａ 付勢部（シンクロ部材（切屑排除工具））
３０ｂ 連結部（シンクロ部材（切屑排除工具））
４０ ピン部材（切屑排除工具）
１００ 主軸
１０２ ホルダ
１０４ ベッド（工作機械のテーブル）

Claims (4)

1. ワークを加工する切削工具を保持し、該切削工具を回転駆動させる工作機械に用いられる切屑排除工具であって、
   前記切削工具の外周部に取り付けられ、該切削工具の回転にしたがい回転する複数の羽根を有することを特徴とする切屑排除工具。
2. 前記切削工具が挿通される貫通孔を有する環状に形成されたベース部と、
   前記ベース部の上面に取り付けられ、前記切削工具の外周部を付勢して該ベース部と該切削工具とを固定する同期部材とを備え、
   前記複数の羽根は、前記ベース部に所定間隔で配置され、且つその一端部の近傍がベース部に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の切屑排除工具。
3. 前記羽根は、その一端部の近傍が、前記ベース部にピンを支点に回動可能に支持され、その長手方向が前記切削工具の径方向外方に配置されている場合、前記一端部が前記同期部材に当接して該同期部材を前記切削工具の外周部に付勢して該ベース部と該切削工具とを固定し、
   さらに、前記羽根は、前記長手方向が前記切削工具の径方向外方に配置されている状態から所定角度回動すると、前記一端部が前記同期部材から離れて、該ベース部と該切削工具との固定を解除することを特徴とする請求項２に記載の切屑排除工具。
4. 前記羽根は、前記切削工具の回転にしたがい回転している最中に、前記ワークと干渉すると、前記ピンを支点にして前記回転方向と反対に回動して、前記一端部が前記同期部材から離れて、該ベース部と該切削工具との固定を解除することを特徴とする請求項３に記載の切屑排除工具。

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