JP2016060001A - Machine tool and tool holder unit therefor - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械及びその工具ホルダユニットに関し、特に、クーラント供給機構を備えた工作機械及びその工具ホルダユニットに関する。 The present invention relates to a machine tool and a tool holder unit thereof, and more particularly, to a machine tool including a coolant supply mechanism and a tool holder unit thereof.
従来、研削盤等の工作機械において、ワークを研削加工する際には、所定の経路を介して案内・供給したクーラント(研削液)を砥石による加工部位に向けて噴射するようにしている。特に、いわゆる内研として、円筒状のワーク等の内周穴に入る比較的小さな砥石を用いて、その内周の雌ネジ等を研削する工作機械においては、工具ホルダ側或いはワーク支持台側の所定の箇所から伸長するクーラント供給路から伸長するクーラントノズルの先端を加工部位に向けて配置し、ノズルからクーラントを噴射するようにしている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when a workpiece is ground in a machine tool such as a grinder, coolant (grinding fluid) guided and supplied via a predetermined path is sprayed toward a processing site by a grindstone. In particular, as a so-called internal laboratory, in a machine tool for grinding a female screw or the like on its inner periphery using a relatively small grindstone that enters an inner peripheral hole of a cylindrical workpiece or the like, the tool holder side or the work support base side The tip of a coolant nozzle extending from a coolant supply path extending from a predetermined location is arranged toward the processing site, and coolant is jetted from the nozzle (for example, see Patent Document 1).
また、加工用工作機械において、主軸に配設される工具ホルダ等の軸心部を貫通して形成された供給孔を介して、工具の先端部にクーラントとして切削液を供給する、いわゆるセンタースルークーラントに関する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, in a machining machine tool, a so-called center through is used to supply cutting fluid as coolant to the tip of a tool through a supply hole formed through a shaft center of a tool holder or the like disposed on a spindle. A technique related to the coolant is known (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1記載の従来例は、例えば、円筒状のワークの外周面を研削する場合等には、比較的加工部位に精度よくクーラントを噴射することができるが、例えば、深穴のワークの内周面を研削する場合等には、砥石の位置に応じて加工部位が内周方向と上下方向の双方で移動していくため、的確に加工部位にクーラントを噴射し続けることは困難である。仮に、加工部位に適応するようにクーラントノズルの角度等をNCで制御しようとすれば、構造及び制御技術の複雑化は免れない。
However, in the conventional example described in
また、特許文献2記載の従来例は、マシニングセンタ等によりワークを切削加工する場合に、センタースルー構造でクーラント(切削液)を切削工具の先端側の加工部位には供給し易いが、工具軸に直交するように取り付けられた円盤状の砥石によりワークを研削する場合には、砥石の周端面によるワークの加工部位に向けてクーラントを噴出するのは困難である。この場合、軸芯部から周端面側に向う供給孔を砥石そのものに設けることも考えられるが、砥石の硬度の脆弱化等を招いてしまう。また、多孔質の砥石を使用して砥石の軸芯部から周端面側にクーラントを滲出させる構成では、砥石の選択や用途等の制約を受けてしまう。 In addition, in the conventional example described in Patent Document 2, when a workpiece is cut by a machining center or the like, a coolant (cutting fluid) is easily supplied to the processing portion on the tip side of the cutting tool with a center through structure. When a workpiece is ground with a disc-shaped grindstone mounted so as to be orthogonal, it is difficult to eject the coolant toward the workpiece processing portion by the peripheral end surface of the grindstone. In this case, although it is conceivable to provide the grindstone itself with a supply hole directed from the shaft core portion toward the peripheral end surface, the hardness of the grindstone becomes weak. Moreover, in the structure which uses a porous grindstone and exudes a coolant from the axial center part of a grindstone to the peripheral end surface side, it will receive restrictions, such as selection of a grindstone and a use.
そこで、簡単な構成でありながら、ワークの内周面を砥石で研削する場合等に加工部位に的確にクーラントを噴射することが可能な技術の開発が望まれていた。 Therefore, there has been a demand for the development of a technique capable of accurately injecting coolant to a processing site when the inner peripheral surface of a workpiece is ground with a grindstone, etc., with a simple configuration.
本発明は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、簡単な構成でありながら、ワークの内周面を砥石で研削する場合等に加工部位に的確にクーラントを噴射することが可能な技術を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and its purpose is to accurately inject coolant to a processing site when grinding the inner peripheral surface of a workpiece with a grindstone while having a simple configuration. It is to provide a technology that can.
上記目的を達成するため、本発明の第1の様相に係る工具ホルダユニットは、回転軸に配設される工具ホルダ本体と該工具ホルダ本体に取り付けられ、前記回転軸により回転される砥石と、該取り付けられた砥石を前記工具ホルダ本体とで挟持するホルダキャップとを有し、前記砥石によりワークの内周研削を行う工作機械において、前記工具ホルダ本体は軸心部に形成され、工作機械の機械側からクーラントが供給される主供給孔を備え、前記ホルダキャップは、軸方向と直交する面に広がり、前記主供給孔と連通する窪み部と、該窪み部から軸方向と直交する外周面又は外側面側に連通する複数の分岐供給孔とを有し、該分岐供給孔から前記砥石の周面側に向けて前記クーラントを噴出する構造を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a tool holder unit according to the first aspect of the present invention includes a tool holder body disposed on a rotating shaft, a grindstone attached to the tool holder body and rotated by the rotating shaft, A tool cap for holding the attached grindstone between the tool holder main body and the inner grind of the workpiece by the grindstone, wherein the tool holder main body is formed at an axial center, The holder cap is provided with a main supply hole for supplying coolant from the machine side, and the holder cap extends to a surface orthogonal to the axial direction, and communicates with the main supply hole, and an outer peripheral surface orthogonal to the axial direction from the recess Alternatively, it has a plurality of branch supply holes communicating with the outer surface side, and has a structure in which the coolant is ejected from the branch supply holes toward the peripheral surface side of the grindstone.
尚、前記分岐供給孔は、前記窪みから前記出口に向けて砥石側に斜めに形成されているのが好適である。 The branch supply hole is preferably formed obliquely on the grindstone side from the recess toward the outlet.
上記目的を達成するため、本発明の第2の様相に係る工作機械は、回転軸の内部を貫通する流路が形成される工具回転軸と、前記工具回転軸に着脱自在に係合するとともに流路が前記工具回転軸と連続するように形成された工具ホルダを備え、前記工具ホルダは、回転軸に配設される工具ホルダ本体と該工具ホルダ本体に取り付けられ、前記回転軸により回転される砥石と、該取り付けられた砥石を前記工具ホルダ本体とで挟持するホルダキャップとを有し、前記砥石によりワークの内周研削を行う工作機械において、前記工具ホルダ本体は軸心部に形成され、工作機械の機械側からクーラントが供給される主供給孔を備え、前記ホルダキャップは、軸方向と直交する面に広がり、前記主供給孔と連通する窪み部と、該窪み部から軸方向と直交する外周面又は外側面側に連通する複数の分岐供給孔とを有し、該分岐供給孔から前記砥石の周面側に向けて前記クーラントを噴出することを特徴とする工作機械。 In order to achieve the above object, a machine tool according to a second aspect of the present invention is detachably engaged with a tool rotating shaft in which a flow path penetrating the rotating shaft is formed, and the tool rotating shaft. A tool holder is formed so that a flow path is continuous with the tool rotation axis, and the tool holder is attached to the tool holder main body disposed on the rotation axis and the tool holder main body, and is rotated by the rotation axis. And a tool cap for holding the attached grindstone between the tool holder body and grinding the inner periphery of the workpiece with the grindstone, the tool holder body is formed at the shaft center portion. And a main supply hole through which coolant is supplied from the machine side of the machine tool, wherein the holder cap extends in a plane perpendicular to the axial direction and communicates with the main supply hole, and the axial direction from the recess straight And a plurality of branch supply hole communicating with the outer peripheral surface or the outer surface side, a machine tool, characterized by ejecting the coolant from the branch supply holes toward the peripheral surface of the grinding wheel.
本発明によれば、簡単な構成でありながら、ワークの内周面を砥石で研削する場合等に加工部位に的確にクーラントを噴射することが可能な技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, although it is simple structure, when grinding the internal peripheral surface of a workpiece | work with a grindstone etc., the technique which can inject a coolant precisely to a process part can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明が適用される研削装置の概略構成を示す図、図2は、本発明が適用される研削装置の構成を示す機能ブロック図、図3は、図1に示した研削装置におけるA軸の搖動制御を示す図である。図1に示すように、本実施形態の研削装置100は、図示しないベッドと、ベッド上に載置された加工ベース部104と、加工ベース部104に対して所定方向(X−Y−Z3軸方向)に移動可能な砥石軸ヘッド106と、砥石軸ヘッド106をX−Y−Z3軸方向に駆動するヘッド側X−Y−Z3軸駆動装置(図示しないコラムを含む)108と、研削装置100の加工ベース部104上に設けられたワーク支持台110と、ドレッサー112を備えている。また、本実施形態の研削装置100は、図2に示すように、X−Y−Z−A−Cの各軸方向の駆動を司るモータドライバ201,202,203,204,205と、これらモータドライバ201,202,203,204,205をそれぞれ制御すると共に各軸の回転数、送り速度等を数値制御すると共にその補間機能を含むCNC(コンピュータ数値制御)装置200を備えており、このCNC(コンピュータ数値制御)装置200には、その数値制御のためのデータ(加工物の諸元)を、例えば対話形式で入力することが可能な加工プログラムが内蔵されている。即ち、研削装置100は、図2に示すように、X−Y−Zの3軸方向と、A及びCの2(軸)方向から成る5(軸)方向の制御が可能であり、砥石軸ヘッド106をX−Y−Z軸方向にそれぞれ駆動するモータドライバ201,202,203とそれぞれのモータ211,212、213、加工ベース部104をA軸モータ214と軸受214A、214Bを介してA軸方向に旋回駆動するモータドライバ204、チャック機構CHを備えたワーク軸WAXをC軸方向に回転駆動するモータドライバ205、砥石軸107を回転駆動する工具スピンドルドライバ206と、その工具スピンドルモータ216及びドレッサードライバ207と、そのモータ217と、CNC(コンピュータ数値制御)装置200を備えており、CNC(コンピュータ数値制御)装置200が、所定の加工プログラムに従って、モータドライバ201〜207を各軸方向に駆動制御すること等によって、ワークWが所望の雌ネジ形状に加工(研削)される。また、加工する雌ネジ形状等に応じて、ドレッサー112により砥石105がドレスされる。尚、1回使用した砥石を再使用する際にも、ドレッサー112により砥石105のツルーイングやドレス(形状直しや目立て)を行なうことがあり、ドレスと単純に言った場合もツルーイング(形状直し)を含むものとする。便宜上図1の上下方向をZ軸(送り軸)方向それと垂直で紙面に平行な方向をX軸(送り軸)としそれらと直行するようにY軸(送り軸)を定義し、チャックおよびワーク軸が図に表現された状態(方向)にあるとき、ワークにX軸回りの回転を与える軸をA軸(回転軸)方向、そして、Z軸回りに回転を与える軸をC軸(回転軸)方向と定義する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a grinding apparatus to which the present invention is applied, FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration of a grinding apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a grinding apparatus illustrated in FIG. It is a figure which shows peristaltic control of the A axis | shaft in FIG. As shown in FIG. 1, the
また、上述したように、加工ベース部104は、砥石軸ヘッド106に対して、砥石軸107を軸として、図3にも示すように、旋回可能に構成されている。この旋回可能角度は、砥石軸107の方向がZ軸と一致している場合を便宜上0度とし、反時計回りを正方向とすると、例えば、−α度〜α度(例えばα=25)である。但し、これに限られることはなく、ネジ研削に必要な角度が含まれていればよい。この加工ベース部104が旋回する方向が、上述したA方向と規定される。
Further, as described above, the
砥石軸ヘッド106には、砥石105が砥石軸107により軸承され、工具スピンドルモータ216により回転駆動される。ヘッド側X−Y−Z3軸駆動装置(図示しないコラムを含む)108に設けた砥石ヘッド駆動(サーボ)モータ212は、CNC(コンピュータ数値制御)装置200内のパルス分配回路(図示せず)から分配されるたとえば制御パルスに基づいて作動するモータドライバ203により制御駆動され、砥石軸ヘッド106にZ方向の送りを与える。Z方向に送りzを与えるときに、sinα倍だけモータドライバ202によりY方向にも送りを与え、Z−Y平面上で工具を送る長さを加工したいネジのリードで割った回数だけモータドライバ205によりC軸回転を与える。これらの動作を同期して行う3軸同時制御により、研削装置100は、深穴のワークWの内周面に上下方向に連続した雌ネジを加工することができる。また、エンコーダ等の位置検出器(図示せず)がA軸モータ214の回転角度を介して加工ベース部104の旋回位置を検出し、この検出値はセンサコントローラ(図示せず)を介して、CNC(コンピュータ数値制御)装置200に入力される。
A
CNC(コンピュータ数値制御)装置200は、その各々は図示しないが、研削装置100全体を制御し管理する中央処理装置(CPU)、メモリ、外部とのデータの授受を行うインタフェース、及びCPUからの指令に応じて複数軸分の駆動指令を各軸に分配送出する機能を備えている。CPUには、たとえば専用または汎用のディジタルインタフェースやA−D/D − Aコンバータなどの入出力装置を介してセンサコントローラが接続され、このセンサコントローラはCPUにより制御されている。更に、インタフェースには、制御データ等を入力する入力装置(図示せず)が接続され、また各軸への指令分配機構には、モータドライバ201〜207を介して前述のモータ群が接続されている。メモリには、ワークWを加工するための加工プログラム及びその他のデータ等が格納されている。
Each of the CNC (computer numerical control)
次に、本実施形態の研削装置100における研削液(クーラント)の供給経路及び方法について説明する。ここで、本発明の理解を容易にするために、比較例として、図4及び図5を参照して、従来の研削装置における研削液(クーラント)の供給経路及び方法について簡単に述べておく。図4及び図5に示すように、A軸モータ214側から供給され、加工ベース部104内の流路を介して、ワーク支持台110の空孔110A内に設けられたクーラントノズル402から砥石105によるワークWの雌ネジの加工部位に向けて研削液(クーラント)が噴出される(第1の供給経路P1)。
しかしながら、ワークWと同期して回転してしまうクーラントノズル402は、例えば90度直立するように固定されているため、旋回角度αと砥石105までの距離がちょうど適合する時には、砥石105による加工部位に的確にクーラントを供給できるが、砥石105が、例えば、図8の矢印Uで示す上方位置で加工するようになると、砥石105による加工部位に的確にクーラントを供給できなくなる。
Next, the supply path and method of the grinding fluid (coolant) in the
However, the
そこで、本実施形態の研削装置100では、上述した研削液(クーラント)の第1の供給経路P1に加え、研削液(クーラント)の第2の供給経路P2を採用した。図6は、本実施形態の研削装置100における研削液の第2の供給経路P2を示す図である。即ち、ヘッド側X−Y−Z3軸駆動装置(図示しないコラムを含む)108内から砥石軸ヘッド106及び砥石ホルダ(クイル)H及び砥石軸107の軸芯部を貫通して設けられた(センタースルーの)供給孔から砥石105による加工部位に向けて研削液(クーラント)を噴出できるのが望ましい。しかしながら、例えば、砥石ホルダHのキャップ部材(図示せず)の軸芯部までの貫通孔を設けて、その貫通孔から研削液(クーラント)を噴出しても、砥石105は砥石軸107に直交するように取り付けられているので、砥石105による加工部位に向けて研削液(クーラント)を噴出するのは困難である。この場合、砥石ホルダHのキャップ部材として、図7に示すように、先端側に頂部を有する円錐形のキャップ部材ECを設けることも考えられる。この円錐形のキャップ部材ECによれば、例えば、第1の経路P1を介してクーラントノズル402から上方の砥石105側に向けて噴出された研削液(クーラント)がその頂部及び円錐面に衝突し、遠心力と相俟って円錐面を流れて砥石105の周面側に放射状に分散させて行き渡らせることが可能になる。
Therefore, the grinding
しかしながら、上述したように、砥石105が、図8の矢印Uで示す上方位置で加工するようになると、砥石105による加工部位に的確にクーラントを供給できなくなるのは同様であり、深穴の内周研削を行う場合(雌ネネジの研削等)において砥石がどのような高さ位置にあっても加工部位に的確にクーラントを供給するという課題を解決することはできない。
However, as described above, when the
そこで、本発明者は、以下に述べる本発明の工具ホルダユニットの実施形態の構成を案出したので、図9−図11を参照して説明する。図9は、本発明の実施形態に係る研削装置の概略構成を示す図である。図10は、本発明の実施形態に係る工具ホルダユニットを示す図であり、(a)はその底面図、(b)はその正面図、(c)はその斜視図である。図11は、本発明の実施形態に係る工具ホルダユニットのキャップ部の詳細構成を示す図であり、(a)はその底面図、(b)はその正面図、(c)はその正面のA−A断面図、(d)はその正面の透視図、(e)はその平面図である。 本実施形態の研削装置100は、図9に示すように、工具ホルダユニット300を有している。この工具ホルダユニット300は、図10(a)(b)(c) に示すように、ホルダ本体302と、キャップ部304とを備える。ホルダ本体302は、砥石軸ヘッド側取付け部306と、フランジ部308と、長尺の円筒状から成るクイル部310とを有する。砥石105は、このホルダ本体302のクイル部310に取り付けられ、キャップ部304により封止固定されることで、砥石軸107に固定されて用いられる。キャップ部304は、例えば、図11(a)(b)(c)(d)(e) に示すように、円周に6等配で誘導用の孔304aを設けている。先端の窪み304Hに入った研削液(クーラント)は、一旦この窪み304Hに溜まり、研削液(クーラント)の油勢と工具回転の遠心力で周面側の端に寄せられ、誘導用の孔304a内を流れて、誘導用の孔304aの出口付近の加工部位に導かれる。
Then, since this inventor devised the structure of embodiment of the tool holder unit of this invention described below, it demonstrates with reference to FIGS. 9-11. FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a grinding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a view showing a tool holder unit according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a bottom view thereof, (b) is a front view thereof, and (c) is a perspective view thereof. FIG. 11 is a diagram showing a detailed configuration of the cap portion of the tool holder unit according to the embodiment of the present invention, in which (a) is a bottom view thereof, (b) is a front view thereof, and (c) is a front view thereof. -A sectional view, (d) is a front perspective view thereof, and (e) is a plan view thereof. The grinding
即ち、上述した第2の経路P2を有する研削装置において、砥石105による研削加工に必要なクーラントをヘッド側X−Y−Z3軸駆動装置(図示しないコラムを含む)108に設けられた固定配管(図示せず)から供給すると、クーラントは砥石軸ヘッド106に収められた工具回転軸(砥石軸)107及び工具ホルダユニット300の概略中心を通ってホルダ本体302に到達する。次いで、クーラントはホルダ本体302内部に設けられた流路を経てキャップ部304の中央にある穴から窪み304Hに溜まり、研削液(クーラント)の油勢と工具回転の遠心力で周面側の端に寄せられ、誘導用の孔304a内を流れて、誘導用の孔304aの出口付近の加工部位に導かれる。尚、本実施形態の研削装置100では、砥石105は、クーラントを流す何らの孔も形成されていない、従来からの砥石を用いている。なお、砥石105の形を形成している結合剤には多くの種類が存在し、当然のことではあるが無気孔タイプの結合剤で作られた砥石にも本発明は適用可能である。
この工具ホルダユニット300のキャップ部304からクーラント流Cflowを加工時に噴出させることで、ワーク支持台110の底部に設けられたクーラントノズル402から加工部位に向けて噴射させるクーラントは不要となる、或いは、クーラント流Cflowと併用可能となる。ワークWは、ワーク支持台110のチャックCHにより回転可能に保持されており、内周面に雌ネジの加工が可能である。
That is, in the grinding apparatus having the second path P2 described above, the fixed pipe (provided with the head-side XYZ three-axis drive device (including a column not shown) 108 is provided with coolant necessary for grinding by the
By jetting the coolant flow Cflow from the
本実施形態の研削装置100では、キャップ部304の円周に6等配で設けた誘導用の孔304aのそれぞれからクーラント流が噴出しているので、加工する部位の形状や深さによってクーラント流が到達しないという問題がないので、大切込みのクリープフィード研削等にも応用可能である。
In the
以上に述べた実施形態では、本発明を内周研削(内研)による雌ネジの加工に適用したが、これに限られないのは、勿論である。本発明は、例えば、砥石による外周研削(外研)等にも適用することができる。 In the embodiment described above, the present invention is applied to the processing of the internal thread by the inner circumference grinding (internal grinding), but it is needless to say that the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to, for example, outer peripheral grinding (grinding) using a grindstone.
100 研削装置、 104 加工ベース部、 105 砥石、
106 砥石軸ヘッド、 107 砥石軸、
108 ヘッド側X−Y−Z3軸駆動装置、 110 ワーク支持台、
112 ドレッサー、 200 CNC(コンピュータ数値制御)装置、
201、202、203、204、205 モータドライバ、
206 工具スピンドルドライバ、 207 ドレッサードライバ、
214 A軸モータ、 214A、214B 軸受、
216 工具スピンドルモータ、 217 モータ、 W ワーク、
CH チャック機構、 WAX ワーク軸、P1、P2 クーラント供給経路
300 工具ホルダユニット、 302 ホルダ本体、 304 キャップ部、
306 砥石軸ヘッド側取付け部、 308 フランジ部、
310 クイル部、 304a 誘導用の孔、 304H 窪み
100 grinding device, 104 processing base, 105 grinding wheel,
106 grinding wheel head, 107 grinding wheel shaft,
108 head side XYZ 3-axis drive device, 110 work support base,
112 dresser, 200 CNC (computer numerical control) device,
201, 202, 203, 204, 205 Motor driver,
206 Tool spindle driver, 207 Dresser driver,
214 A-axis motor, 214A, 214B bearing,
216 Tool spindle motor, 217 motor, W workpiece,
CH chuck mechanism, WAX workpiece axis, P1, P2
306 Grinding wheel shaft head side mounting part, 308 Flange part,
310 Quill, 304a Guide hole, 304H depression
Claims (4)
4. The machine tool according to claim 3, wherein the branch supply hole is formed obliquely on the grindstone side from the recess toward the outlet. 5.
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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