JP2020127982A

JP2020127982A - クーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置

Info

Publication number: JP2020127982A
Application number: JP2019021361A
Authority: JP
Inventors: 磯部　浩已; Hiromi Isobe; 浩已磯部; 中村　多喜夫; Takio Nakamura; 多喜夫中村; 昭博後藤; Akihiro Goto
Original assignee: Nagaoka University of Technology NUC; OM Ltd
Current assignee: Nagaoka University of Technology NUC; OM Ltd
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2019-02-08
Publication date: 2020-08-27

Abstract

【課題】チップ近傍ですなわち噴出ノズル近傍（噴出の直近）で高圧クーラント水に超音波を重畳させることで、超音波効果の低下を抑え、切粉排出効果あるいは切削抵抗の軽減を図ってチップ寿命を延ばすことができるクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置を提供すること。【解決手段】工具ホルダー１に取り付けられたチップ２で切削加工を行う際に、このチップ２の切削点に向けて噴出ノズル３から高圧クーラント水４を高圧で噴出する高圧クーラント水供給装置５を工具ホルダー１に備え、高圧クーラント水４の導水路７途中にクーラント水４に超音波を重畳させる超音波付加装置８を備え、噴出ノズル３位置近傍に配置された超音波付加装置８の振動エフェクタ10により噴出の直近で高圧クーラント水４に超音波が重畳されるように構成されていることを特徴とするクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置。【選択図】図２

Description

本発明は、切削加工を行う工具ホルダーのチップの切削点に高圧クーラント水を供給する高圧クーラント水供給装置と、このクーラント水に超音波を重畳させるクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置に関するものである。

冷却のためのクーラント水に超音波を重畳させることで、冷却効果の向上を求めたり、切粉排出効果や研磨面の目詰まり抑制効果を求め切削抵抗の軽減を求めたものが知られている（先行文献：特許第５６４３８８２号、特開２０１８−７５６８３号、特許第５９８２６９３号、特許第５６０７１０５号）。

一方、クーラント水に圧力を付与して噴出ノズルから高圧で噴出させることで切粉排出効果が高められることも出願人は見い出した。

また、出願人は、チップ自体を超音波で振動させて切削抵抗を低減させ冷却効果を高めたりチップ寿命を延ばすことも見い出したが、切込量が大きい領域では難しいことも知得した。

特許第５６４３８８２号公報特開−２０１８−７５６８３号公報特許第５９８２６９３号公報特許第５６０７１０５号公報

そこで、本発明は、チップ近傍位置に設けた噴出ノズルからクーラント水を切削点へ高圧で噴出させることで、この高圧クーラント水をチップ間近から切削点に射水し（打ち込み）、チップとの分断により切粉排出効果を高めると共に、この高圧クーラント水に超音波を重畳して冷却効果を向上させ、切粉排出効果あるいは切削抵抗の軽減をさらに図ってチップ寿命の向上を図り、さらにはこの超音波を付与する超音波付加装置の振動エフェクタを噴出ノズルの近傍位置に内装することで、チップ近傍ですなわち噴出ノズル近傍（噴出の直近）でクーラント水に超音波を重畳させて超音波効果の低下を抑え、さらにチップ寿命を延ばすことができるクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置を提供することを目的としている。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

工具ホルダー１に取り付けられたチップ２で切削加工を行う際に、このチップ２の切削点に向けて噴出ノズル３から高圧クーラント水４を噴出する高圧クーラント水供給装置５を前記工具ホルダー１に備え、前記高圧クーラント水供給装置５は、前記工具ホルダー１に設けられた若しくは前記工具ホルダー１に取り付けられる前記チップ２取付用のシャンク６に設けられた導水路７及び切削点近傍位置に設けられた前記噴出ノズル３を介して前記切削点に向けて高圧で噴出されるように構成され、前記高圧クーラント水４の前記導水路７途中にクーラント水４に超音波を重畳させる超音波付加装置８を備え、この超音波付加装置８は、振動子９により振動してクーラント水４に超音波を重畳させる振動エフェクタ10が前記工具ホルダー１内若しくは前記チップ２取付用の前記シャンク６内に設けられた構成とされていて、前記切削点近傍位置に設けられた前記噴出ノズル３から超音波が重畳された前記高圧クーラント水４が切削点へ噴出されると共に、この噴出ノズル３位置近傍に配置された前記振動エフェクタ10により前記高圧クーラント水４に超音波が重畳されるように構成されていることを特徴とするクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置に係るものである。

また、前記チップ２近傍に前記噴出ノズル３が設けられ、この噴出ノズル３への前記導水路７に前記高圧クーラント水４に接触させる前記超音波付加装置８の前記振動エフェクタ10が設けられ、この噴出ノズル３からの噴出の直近で超音波が重畳された前記高圧クーラント水４が前記チップ２の切削点へ高圧で噴出されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置に係るものである。

また、前記超音波付加装置８の前記振動エフェクタ10が、前記チップ２に近接するようにして前記チップ２取付用の前記シャンク６に内装されていることを特徴とする請求項２記載のクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置に係るものである。

また、前記工具ホルダー１若しくは前記チップ２取付用の前記シャンク６に内装された前記超音波付加装置８の前記振動エフェクタ10にシール用フランジ部11が設けられ、このフランジ部11に、前記振動エフェクタ10に接触させる前記高圧クーラント水４の逆流を遮断するパッキン12が付設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、チップ近傍位置に設けた噴出ノズルからクーラント水を切削点へ高圧で噴出させることで、この高圧クーラント水をチップ間近から切削点に射水し（打ち込み）、チップとの分断により切粉排出効果を高めると共に、この高圧クーラント水に超音波を重畳して冷却効果を向上させ、切粉排出効果あるいは切削抵抗の軽減をさらに図ってチップ寿命の向上を図り、さらにはこの超音波を付与する超音波付加装置の振動エフェクタを噴出ノズルの近傍位置に内装することで、チップ近傍ですなわち噴出ノズル近傍（噴出の直近）でクーラント水に超音波を重畳させて超音波効果の低下を抑え、さらにチップ寿命を延ばすことができるクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置となる。

また、請求項２記載の発明においては、さらに本発明の作用・効果が良好に発揮され、特に請求項３記載の発明では、前記超音波付加装置の前記振動エフェクタが、前記チップに近接するようにして前記チップ取付用の前記シャンクに内装されているため、一層チップ近傍ですなわち噴出ノズル近傍でクーラント水に超音波を重畳させて超音波効果の低下を抑えることができ、さらにチップ寿命を延ばすことができると共に、このシャンクは工具ホルダーに取り付ける部材のため、前記超音波付加装置の振動エフェクタの噴出ノズル近傍位置への付設が一層容易となり極めて実用性に優れたクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置となる。

また、請求項４記載の発明においては、高圧が付与されていても確実に高圧クーラント水を遮断できるため一層実用性に優れたクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置となる。

第一実施例の概略構成説明図である。第一実施例の切削時の説明斜視図と説明断面図である。第一実施例の工具ホルダーの説明正面図である。第一実施例のチップ取付用のシャンクの説明正断面図である。第一実施例のチップ取付用のシャンクに内装する超音波付加装置の説明分解斜視図である。第二実施例の工具ホルダーの説明正断面図である。第二実施例の工具ホルダーの説明側面図である。第二実施例の工具ホルダーに内装する超音波付加装置の説明分解斜視図である。第三実施例の工具ホルダーの説明正断面図である。第三実施例の工具ホルダーの説明側面図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

チップ２近傍位置に設けられた噴出ノズル３から超音波が重畳された高圧クーラント水４が切削点へ噴出される。

したがって、本発明は、高圧クーラント水供給装置５により供給される高圧クーラント水４が、切削点近傍位置の噴出ノズル３から切削点へ高圧で噴出されて、チップ２間近から切削点に打ち込まれ、チップ２との分断が図られ、切粉排出効果が良好となり切削抵抗の軽減が図られる。

また、本発明では、この噴出ノズル３位置近傍に配置された前記振動エフェクタ10により前記高圧クーラント水４に超音波が重畳される。

すなわち、噴出ノズル３近傍（噴出の直近）でクーラント水４に超音波が重畳されるため、超音波効果の低下が抑えられる。

したがって、本発明は、切削点近傍から高圧クーラント水４を噴出させ、この高圧クーラント水４に超音波が重畳されているため、冷却効果が向上し、切粉排出効果あるいは切削抵抗の軽減も図られチップ寿命の向上が図られる。

そして、さらにはこの超音波を付与する超音波付加装置８の振動エフェクタ10を噴出ノズル３の近傍位置（噴出の直近）に内装させているため、一層超音波効果の低下を抑えられることとなる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、図１，図２に示すように、工具ホルダー１にシャンク６を取り付け、このシャンク６の先端に設けられたチップ２をワークＷに押圧して切削加工を行うもので、この切削点近傍、すなわちチップ２近傍位置に噴出ノズル３を設け、工具ホルダー１に備えた高圧クーラント水供給装置５から導水路７を介して噴出ノズル３へ高圧クーラント水４を供給し、この切削点近傍の噴出ノズル３から高圧クーラント水４を切削点に向けて高圧で噴出するように構成している。

具体的には、図１，図２に示すように、例えば回転テーブル上に設けられた円管状のワークＷの上面（小口面）に工具ホルダー１を移動制御してチップ２を押圧し、このワークＷの回転により小口面を切削しつつ工具ホルダー１を移動制御してチップ２を下動しワークＷの外周面を切削するように構成している。

また、一方本実施例では、前記高圧クーラント水４の導水路７途中にクーラント水４に超音波を重畳させる超音波付加装置８を備えた構成とし、この超音波付加装置８は、振動子９により振動してクーラント水４に超音波を重畳させる振動エフェクタ10が、前記工具ホルダー１内若しくは前記チップ２取付用の前記シャンク６内に設けられた構成とされていて、前記切削点近傍位置に設けられた前記噴出ノズル３から超音波が重畳された前記高圧クーラント水４が切削点へ噴出されると共に、この噴出ノズル３位置近傍に配置された前記振動エフェクタ10により噴出の直近で前記高圧クーラント水４に超音波が重畳されるように構成している。

この振動子９とこの振動子９により振動してクーラント水４に超音波を重畳される振動エフェクタ10とは、図１〜図５に示す第一実施例ではチップ２取付用のシャンク６に内装しているが、図６〜図８に示す第二実施例及び図９，図１０に示す第三実施例では、工具ホルダー１内に内装している。いずれも高圧クーラント水供給装置５により供給されるクーラント水４を振動エフェクタ10の先端部の振動している溝部（凹凸部）14に接触させて超音波を重畳させている。

また、第二実施例及び第三実施例では、振動エフェクタ10をチップ２近傍位置の噴出ノズル３に近接するように工具ホルダー１に内装するが、この振動エフェクタ10により超音波が重畳されたクーラント水４は、工具ホルダー１に設けた導水孔に連結する導水管13によりチップ２へと導出され、図６〜図８に示す第二実施例では、この導水管13の先端部を、チップ２近傍のシャンク６に設けられた噴出ノズル３への連結部に連結し、噴出ノズル３へ超音波が直近で重畳されたクーラント水４を導水する構成としている。

また、図９，図１０に示す第三実施例では、前記導水管13の先端部に噴出ノズル３を設け、この噴出ノズル３をチップ２近傍に配置してやはり噴出の直近で超音波が重畳された高圧クーラント水４がこの噴出ノズル３から切削点へ高圧で噴出されるように構成している。

この第二実施例，第三実施例では、工具ホルダー１内に振動エフェクタ10を設け、これに接触させて超音波が重畳された高圧クーラント水４を導水管13を介してチップ２へ導水する構成としているが、前記振動エフェクタ10はチップ２近傍である工具ホルダー１に内装されて短い導水管13によりチップ２へと導水され高圧で噴出され、噴出直前で高圧クーラント水４に超音波が重畳され、超音波の効果の低下が抑えられる構成としている。

これに対して、第一実施例は、前記第二実施例，第三実施例に比して、さらに噴出の直近で超音波が重畳されるように構成している。

すなわち、第一実施例，第二実施例とも工具ホルダー１に振動エフェクタ10を内装しているが、第一実施例では、前記チップ２に近接するようにして前記チップ２取付用の前記シャンク６に内装し、さらにこの噴出ノズル３からの噴出の直近で超音波が重畳された前記高圧クーラント水４が前記チップ２の切削点へ高圧で噴出されるように構成している。

そのため、一層チップ２近傍ですなわち噴出ノズル３近傍でクーラント水４に超音波を重畳させて超音波効果の低下を抑えることができ、さらにチップ２寿命を延ばすことができると共に、このシャンク６は工具ホルダー１に取り付ける部材のため、前記超音波付加装置８の振動エフェクタ10の噴出ノズル３近傍位置への付設が一層容易となり極めて実用性に優れたクーラント水４への超音波付加装置８を備えた切削装置となる。

また、いずれの実施例も前記工具ホルダー１若しくは前記チップ２取付用の前記シャンク６に内装された前記超音波付加装置８の前記振動エフェクタ10にシール用フランジ部11が設けられ、このフランジ部11に、前記振動エフェクタ10に接触させる前記高圧クーラント水４の逆流を遮断するパッキン12が付設されている。

具体的には、工具ホルダー１やシャンク６に内装する振動エフェクタ10にフランジ部11を周設し、このフランジ部11を挟持するようにパッキン12としてのＯリングを対設し、この挟持したＯリング（パッキン12）で振動エフェクタ10の振動を受けつつシールし高圧であってもクーラント水４の逆流を遮断している。

尚、本発明は、実施例一，二，三に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１工具ホルダー
２チップ
３噴出ノズル
４高圧クーラント水（クーラント水）
５高圧クーラント水供給装置
６シャンク
７導水路
８超音波付加装置
９振動子
10 振動エフェクタ
11 フランジ部
12 パッキン

Claims

工具ホルダーに取り付けられたチップで切削加工を行う際に、このチップの切削点に向けて噴出ノズルから高圧クーラント水を噴出する高圧クーラント水供給装置を前記工具ホルダーに備え、前記高圧クーラント水供給装置は、前記工具ホルダーに設けられた若しくは前記工具ホルダーに取り付けられる前記チップ取付用のシャンクに設けられた導水路及び切削点近傍位置に設けられた前記噴出ノズルを介して前記切削点に向けて高圧で噴出されるように構成され、前記高圧クーラント水の前記導水路途中にクーラント水に超音波を重畳させる超音波付加装置を備え、この超音波付加装置は、振動子により振動してクーラント水に超音波を重畳させる振動エフェクタが前記工具ホルダー内若しくは前記チップ取付用の前記シャンク内に設けられた構成とされていて、前記切削点近傍位置に設けられた前記噴出ノズルから超音波が重畳された前記高圧クーラント水が切削点へ噴出されると共に、この噴出ノズル位置近傍に配置された前記振動エフェクタにより前記高圧クーラント水に超音波が重畳されるように構成されていることを特徴とするクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置。
前記チップ近傍に前記噴出ノズルが設けられ、この噴出ノズルへの前記導水路に前記高圧クーラント水に接触させる前記超音波付加装置の前記振動エフェクタが設けられ、この噴出ノズルからの噴出の直近で超音波が重畳された前記高圧クーラント水が前記チップの切削点へ高圧で噴出されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置。
前記超音波付加装置の前記振動エフェクタが、前記チップに近接するようにして前記チップ取付用の前記シャンクに内装されていることを特徴とする請求項２記載のクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置。
前記工具ホルダー若しくは前記チップ取付用の前記シャンクに内装された前記超音波付加装置の前記振動エフェクタにシール用フランジ部が設けられ、このフランジ部に、前記振動エフェクタに接触させる前記高圧クーラント水の逆流を遮断するパッキンが付設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のクーラント水への超音波付加装置を備えた切削装置。