JP2535314B2 - 工作機械のワ―ク加工に於ける切粉吸引方法及び該方法を実施するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークの加工中に生成
される切粉を空気吸引により連続的に除去することので
きる工作機械の切粉吸引方法及びその方法を実施するた
めの装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】刃具の周囲をカバーで覆い、このカバー
内の空気を吸引することで、ワークの加工中に刃具で生
成される切粉を連続的に吸引除去するようにした工作機
械は既に存在している（実開平３−１１７５１８号公報
参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の工作機
械では、加工中にカバーの先端がワークに当接されてワ
ーク表面の段差箇所に引っ掛かるような事態が生じ得る
ため、刃具をワーク表面に沿わせて移動させながらワー
クの加工をすることができない場合があり、またワーク
表面にカバーが当接してワーク表面を傷つけることがあ
ったりする。またドリルなどの刃具をワークに対し刃具
軸方向へ移動させながら加工するさいは、切込み深さが
大となるため、刃具先端で生成される切粉が空気吸引に
よっては効果的に除去できないことが生じたりするので
ある。

【０００４】本発明は、斯かる問題点を合理的に解決し
得るものとした工作機械のワーク加工に於ける切粉吸引
方法及び該方法を実施するための装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため本考案においては請求項１に記載したように、
回転軸に装着された刃具の基端側周囲に包囲体を設ける
と共にこの包囲体の刃具先端側に刃具を包囲させた筒部
材を出入り自在に嵌挿し、この筒部材は刃具先端側に設
けられた開口を刃具中心へ向けてＵ字状に絞った形態と
なすと共にスプリングにより刃具先端側へ付勢された状
態となし、且つ包囲体には筒部材内方から空気を吸引す
るための吸引管を接続させた構成となす。

【０００６】本発明によれば、吸引管が包囲体及び筒部
材内の空気を吸引するため、包囲体などの内方は負圧と
なり、この負圧と大気圧との関連により、筒部材はスプ
リング力に抗して回転軸側へ吸引移動され、特定位置で
スプリング力と釣り合い状態となる。ワークを加工する
さいは、筒部材の先端面がワーク表面に近接されるた
め、大気は包囲体内への流入を制限され、包囲体内の負
圧は一層大となる。したがって包囲体はさらに回転軸側
へ寄るのであり、これにより包囲体内への大気の流入は
制限を解消され、新たな位置でスプリング力と釣り合い
状態を保持する。加工中、刃具の切込み深さが次第に大
きくなると、これに伴って筒部材の先端が徐々にワーク
表面に近接するものとなり、このため筒部材はこの近接
に関連して新たな位置で釣り合うべく回転軸側へ移動さ
れるのである。かくして筒部材とワーク表面とは人為操
作なくして常に一定距離だけ離れた状態を維持される。

【０００７】上記に於ける装置の発明において、請求項
３に記載したようにドリルなどの刃具の軸方向部位に通
気孔を設け、この通気孔の一端は刃具の先端に開口さ
せ、同孔の他端は包囲体及び筒部材で囲まれていない大
気側に開口させるようになすこともできる。

【０００８】これによれば、包囲体内の負圧が通気孔を
介して大気を刃具の先端から包囲体内へ勢いよく流入さ
せる。この通気孔内への大気の流動は加工深さが大きい
場合でも加工孔内の切粉を包囲体内へ円滑に流動させる
と共に切刃の摩擦熱を効果的に冷却するものとなる。

【０００９】さらに請求項２又は３に記載した装置の発
明において、ヘッド本体側へ吸引管を配置し、刃具の基
端側周囲を包囲する包囲体の側面部に上記吸引管と連通
する吸引路を並設させ、刃具と共にヘッド本体に対し脱
着自在の構成となすこともできる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の実施例に係る工作機械の主軸
ヘッド部を示す断面図である。図において、１は主軸を
なす回転軸で、軸受２及び止めリング部材３などを介し
て主軸ヘッド本体部材４に回転自在に支持されている。

【００１１】５は主軸１にボルト固定されたキーであ
り、６はシャンク部６ａが主軸１に嵌合固定されたホル
ダである。

【００１２】ホルダ６の先端部にはチャック６ｂを設
け、このチャンク６ｂを介して刃具（エンドミル）７が
固定されている。

【００１３】８は止めリング部材３の先端面にボルト固
定された包囲体で、全体を概ね筒体となし、内側に仕切
壁部８ａを設け、この仕切壁部８ａの先側にホルダ６の
周囲を囲むものとした案内孔８ｂを形成し、案内孔８ｂ
の主軸１側周壁に案内孔８ｂ内の空気を吸引するための
吸引管９をネジ接続し、包囲体周壁の肉厚部にホルダ６
軸方向に沿った案内孔８ｃを設けてなる。

【００１４】ホルダ６の仕切壁部８ａの先端面にはリン
グ溝ｍが設けてあり、このリング溝ｍ内にはシールパッ
キン１０が嵌着してある。

【００１５】１１はホルダ６の長て方向中央箇所に設け
た鍔部材で、一端はホルダ６の突条部８ｄで支持され、
他端はホルダ６のネジ部８ｅに螺着されたナット１２に
よりワッシャ１３を介して係止されている。この鍔部材
１１は半径方向面１１ａをシールパッキン１０と密接さ
れ、ホルダ６の回転の許容された状態で仕切壁部８ａの
左右区画を気密状に仕切るものとなしてある。

【００１６】突条部８ｄの直径位置両端部には前記キー
５、５の嵌合される切欠ｋ、ｋが設けてあって、切欠ｋ
とキー５の嵌合により主軸１とホルダ６が一体的に結合
されるものとなしてある。

【００１７】１４は筒部材で、案内孔８ｂに摺動変位自
在に嵌挿させた本体部材１４ａとこの本体部材１４ａの
先側に嵌着した延長部材１４ｂからなる。

【００１８】本体部材１４ａは先端に鍔部ｓを有し、こ
の鍔部ｓの特定箇所に案内棒１５がホルダ６軸方向に沿
って固定してある。この案内棒１５は長手方向途中に膨
大摺動部１５ａを形成され、この膨大摺動部１５ａが包
囲体８の肉厚部に形成された案内孔８ｃ内を摺動するも
のとなしてある。そして案内孔８ｃの段部ｈ１と膨大摺
動部１５ａの段部ｈ２との間に圧縮状態となされたスプ
リング１７が装着してある。ｋ１は本体部材１４ａに設
けた切欠で、同部材１４ａの摺動変位時にその内部空気
が吸引管９と連通状態となるようになすためのものであ
る。

【００１９】延長部材１４ｂは先端を刃具７中心へ向け
て絞った形態となしてあって先端の中心箇所に刃具７断
面よりも幾分大きい直径となされた開口ｐが形成された
ものとなすのであり、このさい、その基端部は本体部材
１４ａに出入り自在に嵌挿すると共に本体部材１４ａの
鍔部ｓに螺着した固定ネジ１８で締結される構造とな
し、この固定ネジ１８の操作により延長部材１４ｂの張
出寸法が調整されるものとなすのがよい。

【００２０】１９は包囲体８の先端面に固定した止めリ
ング板で、案内棒１５の抜止め部材として機能するもの
である。

【００２１】上記の如く構成した本発明品の使用例及び
その作用を説明すると、図示しない空気吸引装置の停止
時には吸引管９から空気は吸引されず、筒部材１４は案
内棒１５を介してスプリング１７の弾力で刃具７先端側
へ押し出され、刃具７の先端は筒部材１４の内方へ没入
した状態となる。

【００２２】作業開始に先立って空気吸引装置が作動を
開始されると、包囲体８内の空気は吸引管９を通じて排
出され、一方では開口ｐから空気が吸引されるものとな
るが、空気の流動抵抗により包囲体８内は負圧となる。

【００２３】この負圧は筒部材１４を取り巻く大気圧と
の関連で筒部材１４をスプリング１７の弾力に抗して主
軸１側へ引き寄せる傾向となるが、この時点では空気の
流動抵抗は大きくないため筒部材１４は余り変位せず、
刃具７はいまだ筒部材１４の開口ｐから外方へ突出しな
い。

【００２４】この後、ワークｗを加工すべく筒部材１４
先端をワークｗへ近接させると、筒部材１４の開口ｐが
ワークｗ表面で覆われる状態となり、このさい開口ｐか
らの空気の流入が制限されてその流動抵抗が増大するた
め、包囲体８内の負圧はさらに上昇し、筒部材１４は一
層強い力でスプリング１７力に抗して引き寄せられる。
このため筒部材１４は主軸１側へ移動するが、この移動
量が大きくなると、開口ｐから流入する空気の流動抵抗
が減少し、開口ｐから包囲体８内に流入する空気の量は
再び増加する。これに関連して包囲体８内の負圧は低下
し、筒部材１４はスプリング１７力で刃具７先端側へ戻
るものとなり、これにより包囲体８内の負圧は再び上昇
し、結局、斯かる作動の繰り返しで、筒部材１４はワー
クｗから一定寸法離れた位置でスプリング１７力と釣り
合った状態に保持される。

【００２５】このような筒部材１４の作動はワークｗに
対する刃具７の切込み深さの大小に拘らず得られるもの
となり、したがって筒部材１４は加工中、常にワークｗ
から一定長離れた状態となるのであり、これにより筒部
材１４とワークｗの接触により生じる虞のあるワークｗ
の損傷は防止されるものとなる。

【００２６】また、ワークｗの加工中には刃具７が切粉
を生成するものとなるが、この切粉は筒部材１４の先端
とワークｗの間を経て開口ｐから吸引される空気の流れ
に乗って連続的に包囲体８内に運ばれ、その後空気と共
に吸引管９を経て特定の場所へ収集される。

【００２７】刃具７がエンドミルなどである場合は、刃
具７はワークｗを切削しつつその表面に沿って移動する
が、このような場合も、筒部材１４はワークｗから一定
長離れた状態となるため、筒部材１４がワークｗ表面を
傷つけたり或いは同表面の段部などに引っ掛かるような
事態は生じないのである。

【００２８】図２は上記実施例の変形例を示す断面図
で、上記実施例と異なる部分について説明する。

【００２９】ホルダ６の中心部に縦通路６ｅが設けてあ
り、突条部６ｄの直径位置には縦通路６ｅと連通された
横通路６ｆが設けてある。このさい横通路６ｆは両端を
包囲体８の仕切壁部８ａの主軸側空間２０に開口させ
る。

【００３０】主軸側空間２０の包囲体８周壁には透孔２
０ａが設けてあって、同空間２０内を大気に開口させて
ある。

【００３１】刃具７はワークｗを比較的深く切り込むよ
うに作用するもの（ドリルなど）となしてあり、その軸
方向部位には通気孔７ａが設けてあって、その一端は刃
具７の先端に開口させ、その他端はホルダ６の縦通路６
ｅと連通されるものとなしてある。図示の刃具７はドリ
ルであるため、通気孔７ａはその螺旋溝に沿って二つ設
けてある。

【００３２】この実施例によっても、筒部材１４はワー
クｗの加工中、常にワークｗから一定長離れた状態とな
り、このことによる同様な利益が得られるものとなる。

【００３３】また本実施例において包囲体８内が負圧と
なったときは、大気が透孔２０ａ、横通路６ｆ、縦通路
６ｅ、通気孔７ａ、７ａを経て刃具７先端から流入し、
続いて刃具７の螺旋溝を経て包囲体８内に達するのであ
り、このため刃具７の切り込み深さが大となっても刃具
７先端で生成される切粉は空気の流れにより円滑に包囲
体８内に達し、その後、吸引管９から排出される。

【００３４】さらに刃具７の通気孔７ａ、７ａを流れる
大気は刃具７の摩擦熱を連続的かつ効果的に奪い去り、
その温度上昇を防止するものとなる。

【００３５】図３は本発明の別の実施例を示す断面図で
あり、先の実施例と異なる部分について説明する。

【００３６】２１及び２２は包囲体８の仕切壁部８ａの
内周の径大部に嵌着された二つの軸受で、ホルダ６をそ
の軸廻りへ回転自在に支持すると共に、その主軸１側端
面を包囲体８の主軸１側端面にボルト固定された抜止め
リング板２３に係止させてある。

【００３７】鍔部材１１の左端は前記軸受２２の端面に
支持されている。

【００３８】包囲体８はその周壁の特定箇所をホルダ６
軸と直交した横方向へ張り出させ、その内部に包囲体８
内の案内孔８ｂ内空間と連続させた横吸引路２４及び、
この横吸引路２４と連続した縦吸引路２５を設けたもの
となしてある。

【００３９】２６は縦吸引路２５の端部に連続させて包
囲体８に固定した口金部材である。

【００４０】２７は止めリング部材３に固定した口金板
であり、前記口金部材２６の左端面の当接される部位に
透孔２７ａを設けると共にこの孔２７ａの周囲に口金部
材２６と透孔２７ａを気密状に連通させるためのＯリン
グ２８が嵌着してある。そして透孔２７ａには吸引管９
が接続してある。

【００４１】突条部６ｄは溝ｍ１を介して図示しない自
動工具交換装置の工具交換アームと係合されるグリップ
部となしてある。

【００４２】２９は突条部６ｄの特定箇所に係合されて
ホルダ６の回転中心軸廻り位置を特定位置に係止するた
めの係合片で、包囲体８に出入り自在に埋設された案内
棒３０、この案内棒３０を主軸１側へ弾圧するものとし
たスプリング３１、案内棒３０に係合片２９を固定する
ためのボルト３２及びキャップ部材３３を介して、主軸
１方向への変位可能に支持されている。

【００４３】２７ｂはキャップ部材３３の嵌入される溝
で、包囲体８のホルダ６軸廻りの回転を規制するものと
なしてある。

【００４４】この実施例では口金板２７よりも右側とな
る部分、即ちホルダ６、包囲体８、筒部材１４、刃具
７、口金部材２６及び係合片２９などからなる刃具構成
品が突条部６ｄを介して工具交換アームに把握される。
このさい、係合片２９がホルダ６の位置決め及びその解
除を行うものとなり、このことと主軸１のオリエンテー
ション機能との関連で刃具構成品は適正に主軸１に脱着
されるものとなる。

【００４５】包囲体８内の空気は横吸引路２４、縦吸引
路２５、口金部材２６、透孔２７ａ及び吸引管９を通じ
て排出される。

【００４６】図４は図３に示したものの変形例を示す断
面図であり、図３のものと異なる点について説明する
と、図２に示すものに準じてホルダ６に縦通路６ｅと横
通路６ｆを設けると共に刃具７の軸方向部位に通気孔７
ａ、７ａを設けてなる。

【００４７】これによれば、包囲体８内が負圧となった
とき、図２に示したものに準じて大気が横通路６ｆ、縦
通路６ｅ、通気孔７ａ、７ａを経て刃具７の先端から包
囲体８内へ向けて流入するものとなり、これに関連した
同様な作用が得られる。

【００４８】

【発明の効果】以上の如く構成した本発明によれば、筒
部材先端とワークとの距離により包囲体内の負圧が変化
し、この負圧がスプリング力に抗して筒部材を包囲体内
に引き寄せるため、筒部材はワークの加工中、人為的操
作を要することなく常にワークと一定長離れた状態に保
持されるのであり、このためドリル加工のような主軸方
向の加工であってもまたエンドミル加工のような主軸と
直交した方向の加工であっも筒部材がワークと接触する
ことの生じないものとなって、ワークの損傷が防止され
ると共に特に後者の加工において筒部材がワークに引っ
掛かるような事態が防止されるのである。

【００４９】また請求項２に記載のものによれば、刃具
の通気孔を流れる大気が刃具を冷却すると共に刃具先端
の深い切込み位置で生成される切粉を円滑に除去するた
め、刃具の温度上昇が防止されると共に切粉の熱でワー
クの歪む現象が防止され、加工精度が向上するものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る工作機械の主軸ヘッド部
分を示す側面図である。

【図２】同実施例の変形例を示す断面図である。

【図３】本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図４】図３の実施例の変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 主軸（回転軸） ７ 刃具 ７ａ 通気孔 ８ 包囲体 ９ 吸引管 １４ 筒部材 １７ スプリング ｐ 開口

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に装着された刃具の基端側周囲に
   包囲体を設けると共に、この包囲体の刃具先端側に刃具
   を包囲させた筒部材を出入り自在に嵌挿し、この筒部材
   は刃具先端側に設けられた開口を刃具中心へ向けてＵ字
   状に絞った形態となすと共にスプリングにより刃具先端
   側へ付勢された状態となし、且つ包囲体には筒部材内方
   から空気を吸引するための吸引管を接続させて包囲体内
   を負圧になさしめると共に、加工作業で延長部材がワー
   クに接近して刃具が延長部材の開口ｐから外方へ突出す
   ると開口ｐからの空気流入が制限されることにより包囲
   体内の負圧が上昇し、これにより筒部材がスプリングの
   弾力に抗して回転軸の主軸側へ移動するものとなり、ワ
   ークから一定寸法離れた位置で釣合い状態に保持される
   ことを特徴とする工作機械のワーク加工に於ける切粉吸
   引方法。
2. 【請求項２】 回転軸に装着された刃具の基端側周囲に
   包囲体８を設けると共にこの包囲体８の刃具７先端側に
   刃具を包囲させるべく本体部材１４ａとその内方先端に
   長さ調整可能に嵌着させた延長部材１４ｂとからなる筒
   部材１４を出入り自在に嵌挿し、この延長筒部材は刃具
   先端側に設けられた開口を刃具中心へ向けてＵ字状に絞
   った形態となすと共にスプリングにより刃具先端側へ付
   勢された状態となし、且つ包囲体には筒部材内方から空
   気を吸引するための吸引管を接続させたことを特徴とす
   る請求項１記載の方法を実施するための工作機械のワー
   ク加工に於ける切粉吸引装置。
3. 【請求項３】 刃具の軸方向部位に通気孔を設け、この
   通気孔の一端は刃具の先端に開口させ、同孔の他端は包
   囲体及び筒部材で囲まれていない大気側に開口させたこ
   とを特徴とする請求項２記載の工作機械のワーク加工に
   於ける切粉吸引装置。
4. 【請求項４】 ヘッド本体側へ吸引管を配置し、刃具の
   基端側周囲を包囲する包囲体の側面部に上記吸引管と連
   通する吸引路を並設させ、刃具と共にヘッド本体に対し
   脱着自在の構成となしたことを特徴とする請求項２又は
   ３記載の工作機械のワーク加工に於ける切粉吸引装置。