JP2017019076A - タレット式旋盤のクーラント供給構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンを特殊樹脂材料で成形するか又はピストン先端面に弾性シール材を配置し、且つクーラントの供給圧力がピストンを突出させる方向へ作用させるようにし、ピストンとタレット内周面の流入ポートとの間のシール性を高め、７ＭＰａ以上の高圧でクーラントを供給できるようにする。
【解決手段】タレットバー３の流出ポート３２側に、ピストン装着用の凹部を形成し、該凹部に弾性を有する樹脂材料で成形したピストン４２を装着し、該ピストン４２の後端面側にクーラントの供給圧力が作用するようにしている。ピストン４２の後端面側に、クーラントの供給圧力が作用するので、クーラントの供給時はピストン４２の先端面は、強くタレット４の内周面側に圧接される。そのため、超高圧のクーラントが漏れ出るということはない。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＮＣ旋盤等のタレット（回転する刃物台）の各工具ステーションへ取り付けられる刃具へクーラントを供給する技術であって、刃物台本体のタレットバー（固定ハブ）からタレットへ径方向の供給路を介してクーラントを高圧で供給し、切り屑を細かく分断すると共に刃具とワークの冷却を行い、加工効率を向上させることができるようにした旋盤のクーラント供給構造に関するものである。

ＮＣ旋盤等のタレットを有する工作機械においては、刃具の先端へ向けてクーラントを供給し、加工することで刃先面及びワークの冷却と、切り屑の排出とを行うようにしている。従来のクーラントの供給方式としては、大きく別けると、刃物受付台の外周面に取り付けたピストンホルダー及びピストンを介してタレットの後端面側から供給する外部供給方式と、タレットの回転軸心側から径方向の供給通路を介して供給する内部供給方式とがある。

図５乃至図７は、従来公知の外部供給方式のタレット式旋盤におけるクーラント供給装置を示すものである。このタレット式旋盤は、図５の鎖線で示すように、ベッド上にＺ軸方向に対して移動自在に配設されたスライドテーブル１を有し、このスライドテーブル１に対してＸ軸方向に移動自在な刃物台本体２が取り付けられている。刃物台本体２にはタレットバー３を介してタレット４が取り付けられている。タレット４は、タレットバー３との間でカップリング結合をしており、前進及び後退することで結合したり、結合を解除したりできるようになっている。結合を解除した場合は、タレット自体が旋回自由になり、工具割出位置の決定がなされる。タレット４の外周側面又は前面には工具ステーションが設けられており、ドリル５Ａや中ぐり刃５Ｂ、ワークの外周面や端面を研削するチップ５Ｃ等が取り付けられている。チップ５Ｃは、専用のホルダー６により、タレット４の工具ステーションの一つに固定されている。

また、タレット４の後端面側には、図６に示すように、各工具ステーションに対応したクーラントの流入ポート７が穿設されている。この流入ポート７は、図７に示すように、タレット４内に設けられたクーラント供給流路８を介して各刃具又はホルダー６のクーラント吐出口６Ａへ連通するようになされている。
一方、刃物台本体２には、ピストン９及びそのホルダー１０が取り付けられている。ピストン９は、後端面側をスプリング１１により突出方向へ付勢されており、刃物台本体２のクーラント流路２Ａからホルダー１０の側面に設けられた流入ポート１０Ａへ流入したクーラントは、ピストン９の周側面から軸方向流路へ流入し、タレット４の流入ポート７へ流れるようになっている。

ところで、図５において、符号１２は主軸台、１３は主軸台１２のチャック、１４はチャック１３に把持されたワーク、１５は心押し台、１６はクーラントの供給ポンプ、１７はクーラントの供給タンクである。
この図５乃至図７に示す従来技術において、クーラントは供給ポンプ１６によりタンク１７から汲み上げられ刃物台本体２の内部を通ってホルダー１０の流入ポート１０Ａへ流入し、ピストン９内を通ってタレット４の流入ポート７へ供給される。そして、流路８及びチップホルダー６の流路６Ｂを通って、吐出口６Ａから噴射され、チップ５Ｃとワーク１４とが接触する切削面へ供給され、切り屑の排出とチップ５Ｃ及びワークの冷却を行うようにしている。

ところが、図５乃至図７に示す従来技術にあっては、図７に示すように、刃物台本体２からホルダー１０へ流入するクーラントの圧力が、ピストン９の後端側フランジの端面９Ａに作用し、ピストン９をスプリング１１の付勢力に抗して退入させようとする方向に働くようになる。そのため、クーラントの供給圧力は、ピストン９を退入させようとする力が少なくともスプリング１１の付勢力よりも小さいものでなければならず、３ＭＰａ程度の低い供給圧力でなければならなかった。
従って、この図５乃至図７に示す従来技術の場合は、切り屑がスパイラル状に連続し、工具に巻き付いてワークの切削面を疵付けたり、工具を損傷させる等の欠点と、切り屑が山のように堆積してその処理に困るという問題とがあった。

そこで、本出願人は、前記問題点を解決するものとして特許文献１に記載された旋盤のクーラント供給装置を出願済みである。この特許文献１に記載された技術は、図８に示す通りであり、刃物台本体２へ取り付けたピストンホルダー２１内にピストン２０を突出退入自在に装着している。そして、ピストン２０をタレット４の後端面側に設けたクーラントの流入ポート７へ接合させている。また刃物台本体２側からピストンホルダー２１内へ供給されるクーラントの圧力がピストン２０の後端面側に作用するように、ピストンホルダー２１の流入ポート２４とピストン２０の位置関係を設定している。

これにより、クーラントの供給圧力でピストン２０を突出動作させ、タレット４の流入ポート７に強い力で圧接させることができ、クーラントの供給圧力を７ＭＰａ以上に設定することが可能となった。そのため、高圧のクーラントにより、工具刃先の熱を低減させると共に、工具摩滅を著しく低減することができ、これにより高速度の工具送り(フィード)が実現できるという利点がある。しかも、高圧のクーラントにより、切り屑を細かく分断することができ、その排出もスムーズになり、結果として切り屑が工具に巻き付いてワークの切削面を疵付けたり、工具を損傷させる等のことはない。また細かく分断された切り屑のため、容器内の形状に応じて収容されるようになり、その処理は極めて容易となる。それに加えて、チップ自動コンベアを有効に活用することができるという利点もある。

一方、タレット式旋盤にあっては、前述した通り、図５乃至図７や特許文献１（図８）に示す技術のように、回転するタレット４の後端面の流入ポート７に対して、固定側のピストンホルダー２１内のピストン２０を直進させて面接合させ、クーラントを供給する外部供給方式の他に、図９及ぶ図１０に示す内部供給方式のものもある。この図９及び図１０に示すクーラントの供給方式は、タレットバー３の軸方向に設けたクーラント供給通路３０を９０度曲げて径方向へ導出し、タレットバー３の外周面の流出ポート３２と、これに面接合するタレット４の内周面に設けた流入ポート３３との間でクーラントの受け渡しを行うようにしている。

特開２０１４−２４０１０４号公報

ところで、タレット式の旋盤にあっては、切削作業の内容に応じてタレット４を回転させて、目的とする切削作業に対応する刃具が取り付けられた刃物ホルダー６の位置割出を行う必要がある。そのため、タレットバー３の外周面とタレット４の内周面との間には、２０μｍの隙間が形成されている。この隙間のため、図９及び図１０に示す、クーラントをタレット軸心の内部側から供給する方式の旋盤にあっては、クーラントの供給圧力を３Ｍｐａ程度に設定しなければならなかった。それ以上の供給圧力にすると、前記２０μｍの隙間からクーラントが全周面に漏れ出て周囲に飛散するからである。
従って、この方式のタレット式旋盤では、高圧噴出されるクーラントによる切削屑をチップ状に分断するということができず、また刃具の冷却効果が劣化し、刃具の寿命が短いという欠点と、工作時間を短縮できないという問題があった。

なお、特許文献１（図８）に示す本出願人が先に出願した外部供給方式の技術を、図９及び図１０に示す内部供給方式の旋盤に適用することも考えられるが、その場合のピストンの先端面はタレットの内周面と同一の円弧面でなければならない。ところが、高圧のクーラントにより、ピストンの先端面がタレット内周面に強く押し付けられることが繰り返されるので摩耗し、僅かの偏摩耗でその隙間から高圧クーラントが漏出するという欠点があり、そのままでは採用することができなかった。

本発明は、従来の前記問題点に鑑みてこれを改良除去したものであって、ピストンを特殊樹脂材料で成形するか又はピストン先端面に弾性シール材を配置し、且つクーラントの供給圧力がピストンを突出させる方向へ作用させるようにし、ピストンとタレット内周面の流入ポートとの間のシール性を高め、７ＭＰａ以上の高圧でクーラントを供給できるようにした旋盤のクーラント供給装置を提供せんとするものである。

前記課題を解決するために本発明が採用した請求項１の手段は、タレットバーの外周面にタレットを回転自在に外嵌装着し、タレットを回転させることで該タレットの外周面側又は前面側に取り付けた刃物ホルダーの位置割出を行うと共に、旋盤の中心軸側からタレットバーの径方向流路を介してタレットバーの外周面に形成した流出ポートへクーラントを供給し、該流出ポートへ接合するタレット内周面に設けた流入ポートへクーラントの受け渡しを行うクーラント供給方式の旋盤において、前記タレットバーの流出ポート側に、ピストン装着用の凹部を形成し、該凹部に弾性を有する樹脂材料で成形したピストンを装着し、該ピストンの後端面側にクーラントの供給圧力が作用するようにしたことを特徴とするタレット式旋盤のクーラント供給構造である。

前記課題を解決するために本発明が採用した請求項２の手段は、ピストンを金属材料で形成すると共に、ピストンの先端面にＯリング装着用の凹部を環状に形成し、該凹部にＯリングを装着した請求項１に記載のタレット式旋盤のクーラント供給構造である。

前記課題を解決するために本発明が採用した請求項３の手段は、ピストンの後端側を金属材料で形成すると共に、ピストンの先端側を弾性を有する樹脂材料で成形した請求項１に記載のタレット式旋盤のクーラント供給構造である。

請求項１の発明にあっては、タレットバーの流出ポート側に、ピストン装着用の凹部を形成し、該凹部に弾性を有する樹脂材料で成形したピストンを装着し、該ピストンの後端面側にクーラントの供給圧力が作用するようにしている。ピストンの後端面側に、クーラントの供給圧力が作用するので、クーラントの供給時はピストンの先端面は、強くタレットの内周面側に圧接される。そのため、超高圧のクーラントが漏れ出るということはない。またクーラントを供給しないときは、ピストンは緩やかにタレット内周面に当接しているか僅かに離れているので、繰り返し使用されても著しく摩耗する等のことはなく、ピストン自体の長寿命化を図ることが可能である。

このように、超高圧のクーラントを使用することができるので、工具刃先の熱を低減させると共に、工具摩滅を著しく低減させることができ、また高速度の工具送り(フィード)が実現できるという利点がある。
しかも、超高圧のクーラントにより、切り屑を細かく分断することができ、その排出もスムーズになり、結果として切り屑が工具に巻き付いてワークの切削面を疵付けたり、工具を損傷させる等のことはない。また細かく分断された切り屑のため、容器内の形状に応じて収容されるようになり、その処理は極めて容易となる。それに加えて、チップ自動コンベアを有効に活用することができるという利点もある。

請求項２の発明にあっては、ピストンを金属材料で形成すると共に、ピストンの先端面にＯリング装着用の凹部を環状に形成し、該凹部にＯリングを装着している。この場合もピストンの後端面側に、クーラントの供給圧力が作用するので、クーラントの供給時はピストンの先端面は、強くタレットの内周面側に圧接され、Ｏリングが超高圧の場合でもシール作用を発揮する。
またクーラントを供給しないときは、Ｏリングはやかにタレット内周面に当接しているか僅かに離れているので、請求項１の発明と同様に、繰り返し使用されても著しく摩耗する等のことはなく、ピストン自体の長寿命化を図ることが可能である。

請求項３の発明にあっては、ピストンの後端側を金属材料で形成すると共に、ピストンの先端側を弾性を有する樹脂材料で成形している。この場合は、ピストンの先端側が前記請求項１の発明のピストン材料と同じであり、同様の作用効果を得ることが可能である。但し、この請求項３では、後端側を金属材料で成形しているので、その分安価に製作することが可能である。

本発明の一実施の形態に係るタレット式旋盤の主要部を示す縦断面側面図である。 本発明の一実施の形態に係るタレット式旋盤の主要部を示す縦断面正面図である。 本発明の一実施の形態に係るものであり、図３の部分拡大図である。 本発明の他の実施の形態に係るタレット式旋盤の主要部を示す縦断面正面図の部分拡大図である。 従来のタレット式旋盤の全体構成を示す概略図である。 従来のタレット式旋盤のタレットを後端面側から見た図面である。 従来のタレット式旋盤のクーラント供給接続部を示す部分縦断面図である。 本発明の一実施の形態に係るタレット式旋盤のクーラント供給接続部を示す部分縦断面図である。 従来のタレット式旋盤の主要部を示す縦断面側面図である。 従来のタレット式旋盤の主要部を示す縦断面正面図である。

以下に、本発明の構成を図１乃至図３に示す一実施の形態に基づいて説明すると次の通りである。スライドテーブル１、刃物台本体２、タレットバー３、タレット４、タレットホルダー６等の基本的な構成は、図５及び図６に示す、従来のタレット式旋盤の場合と同じであり、同符号を付してある。
而して、この実施の形態では、旋盤の軸心線上にあるタレットバー３の中心部にクーラントの供給通路３０を設けている。この供給通路３０は、径方向通路３１へ繋がり、タレットバー３の外周面に形成された流出ポート３２に連通している。

一方、タレット４の内周面には、各ツールの割出位置に対応して複数の流入ポート３３が前記流出ポート３２に対向すべく設けられている。タレット４の流入ポート３３は、径方向の通路３４及び軸方向の通路３５、更に径方向の通路３６を介してタレット４の外周面に形成されて流出ポート３７に連通している。そして、このタレット外周面の流出ポート３７は、タレットホルダー６の流入ポート３８から通路３９及びノズル４０を介して刃先面へ噴出されるようになっている。

本発明では、前記タレットバー３の流出ポート３２側に凹部４１を形成し、該凹部４１に弾性を有する高分子樹脂・ＭＣナイロン・ＰＥＥＫ樹脂等の樹脂から成るピストン４２を嵌合装着している。このピストン４２は、先端面がタレット４の内周面と同一の曲率を有する曲面に形成されており、後端面側にクーラントの供給圧力を作用させるための凹部４３を形成している。そして、後端面から先端面に至るクーラントの通路４４が貫通して設けられている。またピストン４２の周側面には、Ｏリング４５が外嵌装着されている。

この場合のクーラントは、７Ｍｐａ〜３０Ｍｐａの超高圧で供給される。超高圧のクーラントが供給されると、ピストン４２はその後端面側の凹部４３に供給圧が作用し、ピストン４２はこの供給圧によりその先端面がタレット４の内周面に強く圧接される。そのため、クーラントの供給圧を超高圧にした場合であっても、クーラントが固定側であるタレットバー３の外周面と、回転可能なタレット４の内周面との間の隙間から漏れ出るということがない。

超高圧のクーラントは、タレット４及びタレットホルダー６の各通路を経てノズル４０からワークと刃先との切削面へ噴射供給され、切削屑を分断して細かいチップ状にすることができる。超高圧のクーラントが刃先とワークとの切削面へ供給されるので、両者の冷却効果に優れ、刃具の長寿命化及び切削加工速度のアップが図れる。
なお、タレット４の外周面とタレットホルダー６の内周面との間は、両者がリジッドに固定されるので、クーラントの供給圧力を超高圧にしてもクーラントが漏れ出るということはない。

ところで、刃具を取り換える場合は、タレットバー３とタレット４とのカップリング結合を解除し、タレット４を回転させて目的の作業に対応した刃具の割付位置で停止させ、カップリング結合を行えばよい。この刃具の取り換えに際し、前記ピストン４２はクーラントの供給圧が作用してないので、フリーであり、タレット４の回転の障害となることはない。

図４は、本発明の別の実施の形態を示すものである。タレットバー３の流出ポート３２側に設けた凹部４１に、メタルスリーブ４６を内嵌装着し、その内部側に金属のピストン４７を嵌合装着している。ピストン４７の後端面側にはクーラントの供給圧力が作用する凹部４８が形成されており、また先端面側の外周面に設けた段部４９にＯリング５０が外嵌装着されている。

クーラントが超高圧で供給されると、タレット４の流出ポート３２側の凹部４１に嵌合装着したピストン４７は、その後端面側の凹部４８に供給圧が作用し、ピストン４７はこの供給圧によりその先端面のＯリング５０がタレット４の内周面に強く圧接される。そのため、クーラントの供給圧を超高圧にした場合であっても、クーラントがタレットバー３の外周面と、タレット４の内周面との間の隙間から漏れ出るということがない。
クーラントが供給されない状態においては、Ｏリング５０は緩やかにタレット４の内周面に当接しているだけであり、刃具交換のために、タレット４を回転させた場合であっても、Ｏリング５０がいびつに変形したり、偏摩耗を起こしたりするということがない。

本発明においては、前記ピストンの先端側を、図１乃至図３の実施例と同じように、弾性を有する樹脂材料で成形し、後端側の残りの部分を金属製の材料で成形することも可能である。この場合、金属材料を使用した分だけ、材料費を削減することが可能である。

２…刃物台本体
３…タレットバー
４…タレット
６…タレットホルダー
３０…タレットバーのクーラント通路
３１…タレットバーの径方向クーラント通路
３２…タレットバーの流出ポート
３３…タレットの流入ポート
４１…流出ポート側の凹部
４２…ピストン
４３…ピストンの凹部
５０…Ｏリング

Claims (3)

1. タレットバーの外周面にタレットを回転自在に外嵌装着し、タレットを回転させることで該タレットの外周面側又は前面側に取り付けた刃物ホルダーの位置割出を行うと共に、旋盤の中心軸側からタレットバーの径方向流路を介してタレットバーの外周面に形成した流出ポートへクーラントを供給し、該流出ポートへ接合するタレット内周面に設けた流入ポートへクーラントの受け渡しを行うクーラント供給方式の旋盤において、前記タレットバーの流出ポート側に、ピストン装着用の凹部を形成し、該凹部に弾性を有する樹脂材料で成形したピストンを装着し、該ピストンの後端面側にクーラントの供給圧力が作用するようにしたことを特徴とするタレット式旋盤のクーラント供給構造。
2. ピストンを金属材料で形成すると共に、ピストンの先端面にＯリング装着用の凹部を環状に形成し、該凹部にＯリングを装着した請求項１に記載のタレット式旋盤のクーラント供給構造。
3. ピストンの後端側を金属材料で形成すると共に、ピストンの先端側を弾性を有する樹脂材料で成形した請求項１に記載のタレット式旋盤のクーラント供給構造。

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