JP2017104927A - Cutting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切削装置に関し、さらに詳しくは、被削材の断続切削を行う切削工具と、切削工具を冷却する冷却機構を備えた切削装置に関する。 The present invention relates to a cutting apparatus, and more particularly to a cutting tool that performs intermittent cutting of a work material and a cutting apparatus that includes a cooling mechanism that cools the cutting tool.
フライス工具等、被削材を切削する切削工具において、切削に伴って工具の刃先(切刃)が加熱されると、刃先が摩耗されやすくなる。そこで、加工中の加熱を抑制するために、工具の刃先を含む領域に冷媒を接触させ、冷却を行うことが多い。冷媒としては、液体の水、霧状の水(ミスト)、空気等、種々のものが用いられている。冷媒を供給する方法としては、ノズル等を用いて工具の外側から供給する方法の他、特許文献1に記載されるように、工具の内部を通して供給する方法が挙げられる。
In a cutting tool that cuts a work material, such as a milling tool, when the cutting edge (cutting edge) of the tool is heated along with the cutting, the cutting edge is easily worn. Therefore, in order to suppress heating during processing, cooling is often performed by bringing a coolant into contact with an area including the cutting edge of the tool. Various refrigerants such as liquid water, mist-like water (mist), and air are used as the refrigerant. As a method for supplying the coolant, there is a method for supplying the coolant through the inside of the tool as described in
上記のように、種々の冷媒が切削工具の冷却に用いられているが、上記で列挙したうち、ミストや空気を用いる場合には、(液体の)水に比べて冷却能力が低いため、刃先の温度上昇を十分に抑制する観点から、冷媒の冷却能力に合わせて切削速度を抑える必要が生じる場合もある。一方、水は、大きな気化熱を有することで、非常に高い冷却能力を有するが、切削によって高温となった刃先を急激に冷却することにより、工具に温度振幅による亀裂(サーマルクラック)が発生する場合がある。特に、切削工具が、フライス工具のように、刃先が被削材に接触して切削を行っている状態と刃先が被削材に接触していない状態とが交互に繰り返される断続切削を行うものである場合には、刃先が大きな温度振幅に晒されることにより、サーマルクラックが発生しやすくなる。刃先が被削材に接触している部位では、刃先が被削材と接触した状態で運動することで、両者の接触部分から水が飛ばされて、刃先自体には冷たい水が接触しにくいため、サーマルクラックが起こりにくいものの、刃先が被削材に接触していない部位では、先立つ切削で高温になった刃先に低温の水が直接的に接触することで、サーマルクラックが起こりやすい。 As described above, various refrigerants are used for cooling the cutting tool. Among the above listed, when using mist or air, the cutting edge is low because the cooling capacity is lower than that of (liquid) water. From the standpoint of sufficiently suppressing the temperature rise, it may be necessary to reduce the cutting speed in accordance with the cooling capacity of the refrigerant. On the other hand, water has a very high cooling ability due to its large heat of vaporization, but cracks due to temperature amplitude (thermal cracks) occur in the tool by rapidly cooling the cutting edge that has become hot due to cutting. There is a case. In particular, the cutting tool performs intermittent cutting in which the cutting edge is in contact with the work material and the cutting state is alternately repeated, such as a milling tool, and the cutting edge is not in contact with the work material. In this case, thermal cracks are likely to occur when the cutting edge is exposed to a large temperature amplitude. At the part where the cutting edge is in contact with the work material, the movement of the blade edge in contact with the work material causes water to be blown off from the contact part between the two, and cold water is difficult to contact the cutting edge itself. Although thermal cracks are unlikely to occur, thermal cracks are likely to occur at a portion where the cutting edge is not in contact with the work material, because low-temperature water directly contacts the cutting edge that has become hot during the previous cutting.
本発明が解決しようとする課題は、断続切削を行う切削工具の刃先に対して、サーマルクラックを避けながら効果的な冷却を行うことができる切削工具を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a cutting tool capable of effectively cooling the cutting edge of a cutting tool that performs intermittent cutting while avoiding thermal cracks.
上記課題を解決するため、本発明にかかる切削装置は、被削材の断続切削を行う刃先が基部の先端に設けられた切削工具と、気体よりなる第一冷媒を、前記基部の内部から、前記刃先の表面に供給する第一冷媒供給手段と、前記切削工具の表面に、前記第一冷媒よりも冷却能力の高い第二冷媒を供給する第二冷媒供給手段と、を有するものである。 In order to solve the above problems, a cutting device according to the present invention includes a cutting tool in which a cutting edge for performing intermittent cutting of a work material is provided at the tip of a base, and a first refrigerant made of gas from the inside of the base. A first refrigerant supply means for supplying the surface of the cutting edge; and a second refrigerant supply means for supplying a second refrigerant having a higher cooling capacity than the first refrigerant to the surface of the cutting tool.
ここで、前記第二冷媒は、水性の液体よりなるとよい。 Here, the second refrigerant may be made of an aqueous liquid.
また、前記第一冷媒は、前記第二冷媒以上の温度を有する空気よりなるとよい。 The first refrigerant may be air having a temperature equal to or higher than that of the second refrigerant.
そして、前記切削装置は、前記切削工具を軸回転させる回転駆動軸をさらに有し、前記切削工具は、軸回転しながら断続切削を行う回転式の切削工具であり、前記第一冷媒供給手段は、前記切削工具の前記基部の内部を通り、前記基部の表面に前記刃先の方を向いた開口部を有する管構造よりなり、前記第二冷媒供給手段は、前記回転駆動軸に結合され、前記切削工具の外側に設けられたノズル部材よりなるとよい。 The cutting device further includes a rotational drive shaft that rotates the cutting tool, the cutting tool is a rotary cutting tool that performs intermittent cutting while rotating the shaft, and the first refrigerant supply unit includes: The second coolant supply means is coupled to the rotary drive shaft, and has a tube structure having an opening facing the cutting edge on the surface of the base portion and passing through the base portion of the cutting tool. It is good to consist of the nozzle member provided in the outer side of the cutting tool.
上記発明にかかる切削装置においては、高い冷却能力を有する第二冷媒を切削工具の表面に供給しながら切削を行うことで、切削に伴う切削工具の加熱、およびそれに起因する切削工具の摩耗を抑えることができる。この際、切削工具の刃先に、相対的に冷却能力が低い気体よりなる第一冷媒を供給し、第二冷媒に刃先から遠ざかる力を加えることで、第二冷媒が刃先に接触するのを避けることができる。これにより、刃先が第二冷媒に接触して急激に冷却され、サーマルクラックを生じるのを抑制することができる。高い冷却能力を有する第二冷媒によって刃先は直接的には冷却されないものの、第二冷媒によって冷却された基部からの抜熱の効率が高くなるため、刃先も間接的に高い冷却効率で冷却される。 In the cutting apparatus according to the above invention, by performing the cutting while supplying the second coolant having a high cooling capacity to the surface of the cutting tool, the heating of the cutting tool accompanying the cutting and the wear of the cutting tool resulting therefrom are suppressed. be able to. At this time, the first refrigerant made of a gas having a relatively low cooling capacity is supplied to the cutting edge of the cutting tool, and the second refrigerant is prevented from coming into contact with the cutting edge by applying a force away from the cutting edge. be able to. Thereby, it can suppress that a blade edge contacts the 2nd refrigerant | coolant, and is cooled rapidly, and a thermal crack is produced. Although the cutting edge is not directly cooled by the second refrigerant having a high cooling capacity, the cutting edge is also indirectly cooled with high cooling efficiency because the efficiency of heat removal from the base cooled by the second refrigerant is increased. .
ここで、第二冷媒が、水性の液体よりなる場合には、第二冷媒を安価に利用でき、かつ、水の気化熱により、高い冷却効率を得ることができる。この場合に、水性液体が高い冷却能力を有することにより、第二冷媒が刃先に接触することがあれば、刃先にサーマルクラックが発生しやすくなるが、上記のように、第一冷媒を併用することで、第二冷媒の高い冷却能力を享受しながら、サーマルクラックの発生を抑制することができる。 Here, when the second refrigerant is made of an aqueous liquid, the second refrigerant can be used at low cost, and high cooling efficiency can be obtained by the heat of vaporization of water. In this case, if the second refrigerant comes into contact with the blade edge due to the high cooling capacity of the aqueous liquid, thermal cracks are likely to occur at the blade edge. However, as described above, the first refrigerant is used in combination. Thereby, generation | occurrence | production of a thermal crack can be suppressed, enjoying the high cooling capability of a 2nd refrigerant | coolant.
また、第一冷媒が、第二冷媒以上の温度を有する空気よりなる場合には、第一冷媒を安価に利用でき、かつ、刃先を急激な冷却から効果的に保護することができる。 Moreover, when the first refrigerant is made of air having a temperature equal to or higher than that of the second refrigerant, the first refrigerant can be used at a low cost and the cutting edge can be effectively protected from rapid cooling.
そして、切削装置が、切削工具を軸回転させる回転駆動軸をさらに有し、切削工具が、軸回転しながら断続切削を行う回転式の切削工具であり、第一冷媒供給手段が、切削工具の基部の内部を通り、基部の表面に刃先の方を向いた開口部を有する管構造よりなり、第二冷媒供給手段が、回転駆動軸に結合され、切削工具の外側に設けられたノズル部材よりなる場合には、切削工具が回転する間、刃先を含む狭い領域に集中して第一冷媒が供給される状態を簡便に維持することができる。一方、切削工具の表面の広い領域に第二冷媒を供給し、刃先からの効率的な抜熱に利用することができる。 The cutting device further includes a rotation drive shaft that rotates the cutting tool, and the cutting tool is a rotary cutting tool that performs intermittent cutting while rotating the shaft. A pipe structure having an opening passing through the inside of the base and facing the blade edge on the surface of the base, and the second refrigerant supply means is coupled to the rotary drive shaft and is provided by a nozzle member provided outside the cutting tool. In this case, while the cutting tool rotates, it is possible to easily maintain a state in which the first refrigerant is supplied while being concentrated in a narrow region including the cutting edge. On the other hand, a 2nd refrigerant | coolant can be supplied to the wide area | region of the surface of a cutting tool, and it can utilize for the efficient heat removal from a blade edge | tip.
以下に、本発明の一実施形態にかかる切削装置について、図面を参照しながら説明する。図1に本発明の一実施形態にかかる切削装置1の切削工具近傍の構成を上面図にて示す。また、図2に、図1中のX−X断面を示す。
Below, the cutting device concerning one embodiment of the present invention is explained, referring to drawings. FIG. 1 is a top view showing a configuration in the vicinity of a cutting tool of a
[切削装置の構成]
本切削装置1は、回転式の切削工具10を備え、金属材料よりなる被削材Mの切削を行うものである。本切削装置1に備えられる切削工具10は、切削装置1に取り付けられる工具本体としての基部11と、基部11の先端に設けられ、被削材Mを切削することができる刃先(切刃)12と、を有している。刃先12は、基部11と一体または別体に形成されて基部11に固定されており、基部11の中心軸の周りに複数が軸対称に配置されている。切削工具10は、ホルダ40を介して、図示しない加工機工具主軸(回転駆動軸)に結合されている。加工機工具主軸は、モータ等の駆動源によって高速で回転し、基部11の中心軸と一致する回転軸Rの周りに、切削工具10を高速で軸回転させる。
[Configuration of cutting device]
The
本切削装置1においては、第一冷媒供給手段として、ホルダ40および切削工具10の基部11の内部に埋没された管状構造をとって、内部供給路20が設けられている。内部供給路20の具体的な構成としては、例えば特許文献1に記載されている冷却水路32のような構成を転用することができる。内部供給路20は、切削工具10の回転軸Rに中心を略一致させ、ホルダ40の内部から切削工具10の基部11の内部まで直線状に貫通して設けられた主管部21と、各刃先12に対応して主管部21の先端から枝分かれ状に設けられた枝部22を有している。枝部22の先端は、各刃先12のすぐ近くまで延びているが、刃先12には達していない。そして、枝部22の先端には、埋没された管構造が基部11の表面において開口した開口部23が設けられている。開口部23は、各刃先12を向くように形成されており、主管部21から枝部22の先端に向かって押し出した気体を、刃先12の表面に吹き付けられるようになっている。
In the
内部供給路20の主管部21の基端側は、加工機工具主軸まで貫通して設けられており、図示しないエアコンプレッサに接続されている。これにより、加工機工具主軸によって切削工具10が軸回転されている間に、主管部21の基端から各枝部22の先端に向かって空気を送り込み、開口部23から刃先12の表面に、吹き付けるようにして空気流Aを供給することができる。
The proximal end side of the
さらに、本切削装置1においては、図1に示すように、第二冷媒供給手段として、外部供給ノズル30が備えられている。外部供給ノズル30は、先端から水Wを噴出することができる装置である。外部供給ノズル30の先端は、切削工具10に向けられており、刃先12および基部11を含む切削工具10の広い領域の表面に、噴射するようにして水Wを供給することができる。本実施形態においては、外部供給ノズル30は、加工機工具主軸の回転軸Rを挟んで対称に、2つ設けられている。外部供給ノズル30は、切削装置1の加工機工具主軸に結合されており、切削工具10の軸回転に同期して回転軸Rの周りに回転される。これにより、切削工具10の回転中も、その表面に水Wを供給し続けることができる。
Furthermore, in this
本切削装置1は他に、被削材Mを固定する固定治具50を有している。また、上記で説明した以外の部位の構成としては、フライス盤等、従来一般の切削装置と同様の構成を適用することができる。
In addition, the
[切削装置の運転]
上記で説明した切削装置1を用いて、被削材Mの切削加工を行う方法について説明する。
[Operation of cutting equipment]
A method for cutting the workpiece M using the
図1に示すように、切削に際し、被削材Mを固定治具50で回転軸Rに対して固定し、刃先12の1つを被削材Mに接触させる。そして、内部供給路20の主管部21に基端側から空気流Aを供給する。また、外部供給ノズル30から水Wを噴射する。この状態から、加工機工具主軸の回転を駆動し、図1中に矢印で示すように、切削工具10を回転軸Rの周りに軸回転させる(図1中の方向D1)。切削工具10の回転により、被削材Mが切削を受ける。軸回転と同時に、切削工具10を被削材Mに対して並進運動させることで(図1中の方向D2)、被削材Mの所定範囲を切削することができる。切削中の各瞬間において、被削材Mに接触して実際に切削を行っている刃先12は1つのみであり(図1の刃先12a)、他の刃先12(例えば刃先12b)は、被削材Mに接触していない。つまり、各刃先12は、断続的に被削材Mに接触して、断続切削を行う。
As shown in FIG. 1, when cutting, the work material M is fixed to the rotation axis R with a fixing
切削の進行中、外部供給ノズル30から水Wが供給されることで、切削工具10の広い領域が常に液体の水Wに覆われた状態となる。切削工具10の回転に伴う遠心力により、水Wは切削工具10の表面に膜を作って纏い付いたような状態となる。
While the cutting is in progress, the water W is supplied from the
切削工具10に設けられた内部供給路20の先端の開口部23から、各刃先12に向かって空気流Aが吹き付けられていることにより、その風圧で、刃先12の表面に付着しようとした水Wが、刃先12から離れる方向に力を受ける。その結果、切削工具10において、内部供給路20からの空気流Aが刃先12に対してエアカーテンのように作用し、刃先12の表面が、実質的に水Wが接触しない状態、つまり、水Wが接触しない、あるいは基部11に比較して水Wの接触量が少ない状態に維持される。
Water that is about to adhere to the surface of the
切削時には、各刃先12は被削材Mとの摩擦によって熱を発生するが、大きな気化熱を有する水Wを、外部供給ノズル30から切削工具10の表面に冷媒として供給しながら切削を行うことで、切削工具10の加熱を抑制することができる。これにより、発熱に伴う切削工具10の摩耗を低減することができる。上記のように、刃先12の表面は、実質的に水Wが接触しない状態に維持されるので、水Wによって直接冷却される訳ではないが、刃先12と連続あるいは密着している基部11が水Wによって冷却されることで、基部11を介した刃先12の抜熱が促進され、刃先12の冷却効率も、水Wの使用によって高められる。
At the time of cutting, each cutting
一方、内部供給路20からの空気流Aの供給によって刃先12の表面を実質的に水Wが接触しない状態に維持することで、刃先12におけるサーマルクラックの発生を抑制することができる。仮に、内部供給路20からの空気流Aの供給を行わないとすれば、刃先12の表面も、基部11と同様に、水Wで濡れた状態となる。切削時には、各刃先12は被削材Mとの摩擦によって高温になるが、高温になっている状態の刃先12の表面に、冷たい水Wが接触し、急激に冷却されると、その温度振幅(温度差)のために、刃先12の表面にサーマルクラック(温度振幅に起因する亀裂)が発生する可能性がある。本切削装置1において、切削工具10の各刃先12は、回転軸Rを中心とした軸回転に同期して断続切削を行っており、ある回転位置において、複数の刃先12のうち、被削材Mに接触している刃先(図1中の刃先12a)は、被削材Mと接触した状態で被削材Mに対して運動している状態にあるので、刃先12aの表面に水Wが接触したとしても、その運動により、水Wが刃先12aの表面から瞬時に排除され、サーマルクラックは生じにくい。一方で、被削材Mに接触していない状態にある刃先(図1中の刃先12b)は、被削材Mに接触せずに空転している状態にあるので、水Wが刃先12bに接触すると、刃先12bの表面を濡らした状態に留まる。この刃先12bは、先立つ切削によって高温に加熱されており、高温になった刃先12bの表面に冷たい水Wが留まることで、サーマルクラックが発生しやすくなる。
On the other hand, generation of thermal cracks in the
実際には、上記のように、内部供給路20から空気流Aを供給し、刃先12の表面を実質的に水Wが接触しない状態に維持することで、刃先12の表面の温度振幅が小さく抑えられ、刃先12の急激な冷却によるサーマルクラックの発生が抑制される。その結果、高速で切削工具10を回転させながら切削を行う場合にも、水Wの高い冷却能力を利用して切削工具10を冷却することで、高効率で切削を進めるとともに、サーマルクラックの影響による刃先12の状態の変化を回避することで、被削材Mに対して良質な切削加工を継続的に実施することができる。また、サーマルクラックを回避することで、刃先12の寿命を長くし、切削工具10のメンテナンスに要するコストを抑制することができる。
Actually, as described above, the air flow A is supplied from the
内部供給路20を用いて刃先12の表面に空気流Aを供給し、刃先12を水Wで急激に冷却しないようにすることで、空気流Aを供給しない場合と比較して、刃先12の温度を極力低い温度に維持するという意味においての刃先12の冷却効率は低くなってしまう。すると、高温での切削の継続によって引き起こされる刃先12の摩耗は、抑制されにくくなってしまう。しかしながら、空気流Aを刃先12に供給することで、刃先12に与えられる温度振幅を小さく抑えるという意味においては、刃先12の冷却効率を高めることができる。その結果、サーマルクラックによる刃先12の損傷を抑えることができ、サーマルクラックを起点とした刃先12の摩耗を抑制することができる。このようにして、空気流Aを水Wに併用することで、トータルとしての刃先12の摩耗を低減することができる。つまり、内部供給路20から刃先12に供給する空気流Aは、冷媒というよりは、水Wからの保護材として機能するものであり、刃先12に与えられる温度振幅を小さく抑えるという観点から、むしろ空気流Aの温度は高い方が好ましい。例えば、内部供給路20の基端から、常温の空気ではなく、温風を供給するように構成するとよい。温風の温度は、水Wよりも高温で、かつ切削により加熱を受けた刃先12よりも低温に設定すればよい。
By supplying the air flow A to the surface of the
上記では、第一冷媒供給手段である内部供給路20から供給する第一冷媒として空気Aを用い、第二冷媒供給手段である外部供給ノズル30から冷却する第二冷媒として水Wを用いており、ともに安価でありながら、空気Aは刃先12を水Wの接触から保護する能力に優れ、水Wは高い冷却能力を有するという点で、優れた組み合わせである。しかし、具体的な冷媒の種類は、この組み合わせに限られるものではなく、第二冷媒を第一冷媒よりも高い冷却能力を有するもの、つまり単位質量あたりに対象物から奪う熱量が大きいものとして、種々の組み合わせを採用することができる。第一冷媒については、刃先12の表面から除去できるだけの圧力を第二冷媒に対して与える必要があることから、気体とされるが、第二冷媒については、気体、液体、あるいは霧状のいずれであってもかまわない。しかし、高い冷却能力を提供する観点から、第二冷媒は、液体、特に水性の液体であることが好ましい。水性の液体とは、水および/または水溶性の物質を主成分としてなる液体であり、水以外に、種々の添加剤を加えた冷却液を使用することができる。
In the above, air A is used as the first refrigerant supplied from the
第一冷媒供給手段および第二冷媒供給手段の具体的な構成も、上記のものに限定されるものではない。しかし、第一冷媒供給手段を、上記の内部供給路20のように、切削工具10の基部11の内部から刃先12に向かって第一冷媒を供給できるように構成することで、刃先12が高速で回転しても、刃先12の表面のみ、あるいは刃先12を含む極力狭い領域の表面に対して局所的に、第一冷媒を供給し、第二冷媒に刃先12から離れる方向の圧力を与えることができる。第二冷媒による切削工具10の冷却効率を高める観点から、第一冷媒が切削工具10の刃先12以外の領域に接触する面積は、小さい方が好ましい。一方、第二冷媒供給手段は、上記の外部供給ノズル30のように、加工機工具主軸に結合されて切削工具10と同軸で回転しながら、切削工具10の外側から第二冷媒を供給するように構成されることで、切削工具10の表面の広い範囲に第二冷媒を供給し、切削工具10全体を効果的に冷却して、刃先12からの抜熱を効果的に行わせることができる。第二冷媒供給手段も、第一冷媒供給手段としての内部供給路20のように、切削工具10の内部に設けることも可能ではあるが、第一冷媒供給手段と区画しながら切削工具10の広い領域を冷却できるような第二冷媒供給手段を切削工具10の内部に設けようとすると、構成が複雑になってしまう。
The specific configurations of the first refrigerant supply means and the second refrigerant supply means are not limited to those described above. However, the first coolant supply means is configured such that the first coolant can be supplied from the inside of the
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[試験方法]
上記実施形態にかかる切削装置において、内部供給路からの空気の供給と外部供給ノズルからの水の供給を併用することの効果を検証するために、図1,2に示したのと同様の切削装置を準備した。ここで、切削工具としては、コーテッド超硬合金よりなる刃先を軸対称に5個有するものを用いた。また、加工対象の被削材としては、固溶化熱処理したSUS304のブロックを用いた。
[Test method]
In the cutting apparatus according to the above embodiment, in order to verify the effect of using both the supply of air from the internal supply passage and the supply of water from the external supply nozzle, the same cutting as shown in FIGS. A device was prepared. Here, as the cutting tool, one having five cutting edges made of coated cemented carbide in axial symmetry was used. As a work material to be processed, a SUS304 block subjected to solution heat treatment was used.
そして、図1に示したのと同様に、切削工具を軸回転させながら、被削材に対して一方向に並進運動させて、切削を行った。この際、切削条件は、以下のとおりとした。
・周速:150m/min
・送り:0.9mm/刃、6714mm/min
・軸切り込み量:1mm
・径切り込み量:30mm
・切削距離:3m
Then, in the same manner as shown in FIG. 1, the cutting tool was translated in one direction while rotating the cutting tool to perform cutting. At this time, the cutting conditions were as follows.
・ Peripheral speed: 150 m / min
・ Feeding: 0.9mm / tooth, 6714mm / min
・ Axis cutting depth: 1mm
-Diameter cutting depth: 30mm
・ Cutting distance: 3m
上記条件での切削を、表1に示す冷却方法を適用してそれぞれ行った。ここで、内部供給路から供給した空気、外部供給ノズルから供給した水の温度は、それぞれ室温と同じとした。そして、それぞれの冷却方法を適用した場合について、工具摩耗量として、切削工具の逃げ面を顕微鏡で観察した際の摩耗痕の幅の最大値を測定した。また、5個の刃先のうち、サーマルクラックが発生していたものの数の割合を、サーマルクラック発生確率とした。サーマルクラックは、加熱を原因とする摩耗とは異なる特有の、幅が狭く深い亀裂構造として、顕微鏡にて確認される。 Cutting under the above conditions was performed by applying the cooling method shown in Table 1. Here, the temperature of the air supplied from the internal supply path and the temperature of the water supplied from the external supply nozzle were the same as the room temperature. And when each cooling method was applied, the maximum value of the width | variety of the wear trace at the time of observing the flank of a cutting tool with a microscope was measured as a tool wear amount. In addition, the ratio of the number of the five cutting edges in which thermal cracks occurred was defined as the thermal crack occurrence probability. Thermal cracks are confirmed by a microscope as a unique narrow and deep crack structure different from wear caused by heating.
[試験結果]
各冷却方法における工具摩耗量と、サーマルクラック発生確率を、下の表1に示す。冷却方法の欄において、「空気」は、内部供給路からの空気の供給を示し、「水」は、外部供給ノズルからの水の供給を示している。また、「○」は、各冷媒を使用したことを示し、「×」は、各冷媒を使用していないことを示している。
[Test results]
Table 1 below shows the amount of tool wear and the probability of thermal cracking in each cooling method. In the column of the cooling method, “air” indicates the supply of air from the internal supply path, and “water” indicates the supply of water from the external supply nozzle. In addition, “◯” indicates that each refrigerant is used, and “X” indicates that each refrigerant is not used.
表1の結果において、比較例1の冷却を行わない場合や、比較例2の空気のみで冷却を行う場合と比較して、比較例3の水冷を行うことで、工具の摩耗量が小さく抑えられている。これは、水冷によって工具の温度上昇が抑えられている結果である。しかし、サーマルクラックが100%の確率で発生するようになっている。 In the results of Table 1, the amount of tool wear is reduced by performing the water cooling of Comparative Example 3 as compared with the case of not performing the cooling of Comparative Example 1 or the case of cooling only with the air of Comparative Example 2. It has been. This is a result of the temperature rise of the tool being suppressed by water cooling. However, thermal cracks are generated with a probability of 100%.
これに対し、実施例1において、空冷と水冷を併用することで、サーマルクラックの発生がなくなっている。この結果は、効果的に工具の摩耗を低減できる水冷に、刃先の空冷を併用することで、刃先への水の接触が防がれ、サーマルクラックの発生が抑えられていることを示している。さらに、水冷に空冷を併用することで、工具の加熱自体による工具の摩耗量は大きくなるとしても、サーマルクラックを起点として刃先の逃げ面の一部が欠けるようにして発生する摩耗が抑えられ、トータルとしての工具摩耗量が小さく抑えられていると解釈される。 In contrast, in Example 1, the occurrence of thermal cracks is eliminated by using both air cooling and water cooling. This result shows that water contact with the blade edge is prevented and the occurrence of thermal cracks is suppressed by using air cooling of the blade edge together with water cooling that can effectively reduce tool wear. . Furthermore, by using air cooling in combination with water cooling, even if the amount of wear of the tool due to the heating of the tool increases, the wear that occurs as a part of the flank face of the blade tip is missing starting from the thermal crack is suppressed, It is interpreted that the amount of tool wear as a whole is kept small.
以上、本発明の実施形態および実施例について説明した。本発明は、これらの実施形態および実施例に特に限定されることなく、種々の改変を行うことが可能である。 The embodiments and examples of the present invention have been described above. The present invention is not particularly limited to these embodiments and examples, and various modifications can be made.
1 切削装置
10 切削工具
11 基部
12 刃先
20 内部供給路(第一冷媒供給手段)
21 主管部
22 枝部
23 開口部
30 外部供給ノズル(第二冷媒供給手段)
A 空気(第一冷媒)
M 被削材
R 回転軸
W 水(第二冷媒)
DESCRIPTION OF
21
A Air (first refrigerant)
M Work material R Rotating shaft W Water (second refrigerant)
Claims (4)
気体よりなる第一冷媒を、前記基部の内部から、前記刃先の表面に供給する第一冷媒供給手段と、
前記切削工具の表面に、前記第一冷媒よりも冷却能力の高い第二冷媒を供給する第二冷媒供給手段と、を有することを特徴とする切削装置。 A cutting tool in which a cutting edge for performing intermittent cutting of the work material is provided at the tip of the base,
A first refrigerant supply means for supplying a first refrigerant made of gas from the inside of the base to the surface of the cutting edge;
A cutting apparatus comprising: a second refrigerant supply unit configured to supply a second refrigerant having a higher cooling capacity than the first refrigerant on a surface of the cutting tool.
前記切削工具は、軸回転しながら断続切削を行う回転式の切削工具であり、
前記第一冷媒供給手段は、前記切削工具の前記基部の内部を通り、前記基部の表面に前記刃先の方を向いた開口部を有する管構造よりなり、
前記第二冷媒供給手段は、前記回転駆動軸に結合され、前記切削工具の外側に設けられたノズル部材よりなることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の切削装置。 The cutting device further includes a rotation drive shaft that rotates the cutting tool.
The cutting tool is a rotary cutting tool that performs intermittent cutting while rotating the shaft,
The first refrigerant supply means has a tube structure that has an opening that passes through the base of the cutting tool and faces the blade edge on the surface of the base.
The cutting apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the second refrigerant supply unit includes a nozzle member that is coupled to the rotary drive shaft and is provided outside the cutting tool.
Priority Applications (1)
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JP2015239862A JP2017104927A (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Cutting device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2015
- 2015-12-09 JP JP2015239862A patent/JP2017104927A/en active Pending
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JP2022177837A (en) * | 2021-05-18 | 2022-12-01 | 青島理工大学 | Medium circulation radiation milling system based on intelligent switching of internal and external cooling |
JP7450282B2 (en) | 2021-05-18 | 2024-03-15 | 青島理工大学 | Media circulation thermal milling system based on intelligent switching of internal and external cooling |
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