JP3064424U - 工作機械の工作回転軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 霧状切削液の浪費や潤滑油空間Ｊ内の潤滑油
の変質等を防止する。また霧状切削液の液状化を抑制し
て、霧状切削液の噴出開始及び停止指令に対する応答性
を向上させると共に霧状切削液を刃具２５先端から安定
的に噴出させる。 【解決手段】 スピンドル軸１１内に切削液供給管２６
を非回転状態に設け、この供給管２６の前端をスピンド
ル軸１１前部の中空部Ｔに開口させ、この中空部Ｔの前
端面２０ｃから刃具２５の基端部まで及ぶものとした通
路孔ｃ１を設けた工作機械に於いて、前記切削液供給管
２６をスピンドル軸１１回転中心方向の一定範囲内の前
後変位自在となすと共にこの切削液供給管２６を前方へ
付勢するための押圧手段３１を設け、且つ、この切削液
供給管２６の前端面を押圧手段３１の付勢力で前記通路
孔ｃ１の始端周壁の後端面２０ｃに圧接させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、霧状切削液を使用するものとした工作機械の工作回転軸（主軸やス ピンドル軸）装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

工作機械による加工では被加工物や刃具の冷却及び潤滑、又は切屑の除去など のため加工部に切削液を多量に供給しているが、これによるときは切削液による 環境汚染や人体の健康への悪影響、切削液の廃油処理に伴う大きなコスト、被加 工物の過冷却による刃具寿命の低下、又は切削液過多による刃具の微細切込み加 工時の滑り磨耗などの問題があるほか、加工時に多量の切削液が切屑に付着する ため、切屑の処理や再利用のさい、これに付着した切削油を分離することが必要 となる。 これらの問題を解決するため、近年では極微量の切削液を霧状にして加工部へ 供給しながら切削する、いわゆるドライ切削を行うものとした工作機械が出現し ている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本出願人は、既に、ドライ切削を行うための工作機械として次のようなものを 提案している。即ち、主軸やスピンドル軸等の工作回転軸の内方の回転中心部に 切削液供給管を非回転状態に設け、この切削液供給管の前端を工作回転軸前端部 の中空部に開口させ、この中空部の前端面から、工作回転軸先端に固定された刃 具の基端部まで及ぶものとした比較的小径の通路孔を設けた構成となされている 。 これによれば、切削液供給管が非回転状態であるため、これの内方を流れる霧 状切削液が遠心力により液状化されることはなくなり、霧状切削液が従来のもの より円滑に刃具まで到達するものとなる。

【０００４】 ところが、この種の工作機械では、中空部に達した霧状切削液が部品間の隙間 を経て主軸やスピンドル軸等の先端側へ流れて大気へ多量に流出したり、或いは 主軸やスピンドル軸等の基端側へ流れて潤滑油空間内に過度に流入することが生 じるのであり、この際、切削液の大気への流出は切削液の浪費となり、また切削 液の潤滑油空間内への流入は潤滑油の性状を変化させてその潤滑性能を低下させ るのである。

【０００５】 また中空部が比較的大きな径となされている場合は、この中空部に達した切削 液が幾分、液状化される現象が生じるのであり、この液状化が切削液の安定的供 給や切削液噴出作動の開始及び停止の応答性を損ねる原因をなすものとなってい る。 本考案は、斯かる問題点に対処し得るものとした工作機械の工作回転軸装置を 提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案では請求項１に記載したように、主軸やスピ ンドル軸等の工作回転軸内の回転中心部に切削液供給管を非回転状態に設け、こ の切削液供給管の前端を工作回転軸前部の中空部に開口させ、この中空部の前端 面から、工作回転軸先部に固定された刃具の基端部まで及ぶものとした比較的小 径の通路孔を設けた工作機械に於いて、前記切削液供給管を工作回転軸回転中心 方向の一定範囲内の前後変位自在となすと共にこの切削液供給管を前方へ付勢す るための押圧手段を設け、且つ、この切削液供給管の前端面を押圧手段の付勢力 で前記通路孔の始端周壁の後端面２０ｃに圧接させた構成となす。この際、工作 機械は複数の工作回転軸を備えたものでも差し支えない。

【０００７】 これによれば、切削液供給管内に供給された霧状切削液が、中空部の周面に案 内されないで切削液供給管の内孔のみに案内されて通路孔の始端まで到達するも のとなり、従って中空部の回転による遠心力で霧状切削液が液状化されることは なくなる。また切削液供給管の前端面と通路孔の始端周壁の後端面との圧接は、 切削液供給管内の霧状切削液が切削液供給管の外方側の中空部内に多量に流出す るのを阻止する。

【０００８】 本考案は具体的には、次のようになす。即ち、請求項３に記載したように押圧 手段をスプリングとなし、また請求項４に記載したように通路孔の始端周壁の後 端面２０ｃが中空部の前端面をなした構成となすのであり、このようにすれば押 圧手段が簡易に形成され、また切削液供給管の前端面と通路孔の始端周壁の後端 面との圧接構造が簡易に形成される。

【０００９】 さらに請求項５に記載したように、切削液供給管の前端面と前記通路孔の始端 周壁の後端面との相対回転を潤滑するための切削液通路溝ｍ１を設ける。この切 削液通路溝ｍ１は切削液供給管内の霧状切削液を、切削液供給管の外方の中空部 内へ向けて幾分流出させる。この切削液通路溝ｍ１内を流出する霧状切削液が、 切削液供給管の前端面と前記通路孔の始端周壁の後端面との相対回転を潤滑する ものとなる。

【００１０】

【考案の実施の形態】

図１は本考案の一実施例に係る工作機械のスピンドル軸装置を示す側面視断面 図、図２は図１のｘーｘ部を示す図、図３は前記スピンドル軸装置を示す側面視 断面図、図４は前記スピンドル軸装置の一部を示し、Ａは断面図で、Ｂは後方か ら見た図である。

【００１１】 これらの図に於いて、１はベッドで、２はこのベッド１の上面の案内軌道１ａ を介して前後方向ｆ１、ｆ２の作動可能に装着された移動台、そして３は移動台 ２の上面に固定された多軸スピンドルヘッドである。

【００１２】 多軸スピンドルヘッド３の具体的構成について説明すると、次のとおりである 。 即ち、移動台２に固定されたヘッドフレーム４を備えており、このフレーム４ の前面には後部ケースフレーム５ａと前部ケースフレーム５ｂを具備したスピン ドル部５が設けてある。

【００１３】 後部ケースフレーム５ａは起立壁部６と側壁部７を有している。起立壁部６の 肉厚内には外部から霧状の切削液を供給される供給路６ａが形成され、また起立 壁部６の後面には密閉室８を形成するための室壁部材８ａをボルト固定されてお り、このさい供給路６ａは密閉室８内と連通される。

【００１４】 前部ケースフレーム５ｂは起立壁部９とスピンドルケース部１０とからなる。 起立壁部９は後部ケースフレーム５ａにボルト固定してあり、前記密閉室８の前 方個所には図３に示すようにスピンドル軸１１の挿通される透孔９ａが各スピン ドル軸１１毎に形成されている。

【００１５】 スピンドルケース部１０は複数のスピンドル軸１１を包囲するための方形状の 外壁部１２と、これの内方で各スピンドル軸１１を包囲するための中間壁部１３ とからなる。

【００１６】 外壁部１２の前面部には各スピンドル軸１１に対応した円形の透孔ａが形成さ れており、各透孔ａの前面にはスピンドル軸１１の挿通される前端面カバー１４ がボルト固定されている。

【００１７】 各スピンドル軸１１は前部径大部１１ａと後部細径部１１ｂとからなり、透孔 ａに嵌着された軸受１５と透孔９ａに嵌着された軸受１６とで前部ケースフレー ム５ｂ上の一定位置での回転自在に支持されている。各スピンドル軸１１の中心 部の軸方向個所には直状の孔ｂが形成してあり、この孔ｂの前部は段違い状の径 大部ｂ１、ｂ２となされている。

【００１８】 ここで、１７は前端面カバー１４の前面を被うためのカバー部材でスピンドル 軸１１に固定されており、１８は前端面カバー１４の内方に嵌着されたオイルシ ールである。

【００１９】 ２０は孔ｂの径大部ｂ１の特定位置に嵌着固定された刃具保持筒部材であり、 この刃具保持筒部材２０は対向した周壁前後方向部位にスリットｓ、ｓを形成さ れると共に内周面前部をテーパ孔２０ａとなされ、内周面後部には雌ネジ２０ｂ を形成されており、また先部外周にはテーパ孔２０ａに嵌入されたコレット２１ を押し込むための締結ナット２２の螺合される図示しない雄ネジを形成されてい る。刃具保持筒部材２０の雌ネジ２０ｂには雄ネジとなされた一対の刃具ストッ パ２３ａ、２３ｂが螺合されると共にこれらストッパ２３ａ、２３ｂの間には対 向端部をスリットｓ、ｓに係合された回り止め部材２４が位置させてある。

【００２０】 ２５はコレット２１内に位置された刃具で、後端を刃具ストッパ２３ａの前端 に当接され後方変位を規制されている。この刃具２５は締結ナット２２が締め付 けられてコレット２１がテーパ孔２０ａの奥側へ変位することにより刃具保持筒 部材２０に締結状に固定されるものであり、また刃具２５の固定位置は刃具スト ッパ２３ａを緩めた後に他の刃具ストッパ２３ｂの位置を適当に変位させ、再び 刃具ストッパ２３ａを締め付けることにより前後へ変位されるものであり、この 際、回り止め部材２４は刃具ストッパ２３ａの締め付け時に他方の刃具ストッパ ２３ｂが共に回るのを阻止する上で寄与する。また刃具保持筒部材２０、刃具ス トッパ２３ｂ、回り止め部材２４、刃具ストッパ２３ａ及び刃具２５のそれぞれ の中心部の各軸方向個所には通路孔ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５が形成してあ る。

【００２１】 スピンドル軸１１の孔ｂの内方にはこの孔ｂの径より細い直状の切削液供給管 ２６がスピンドル軸１１と同心に設けてある。この供給管２６の後端部は後部ケ ースフレーム５ａの起立壁部６に設けられた孔６ｂ内に位置され、結合部材２７ やシール部材２８などを介して起立壁部６に支持されると共に密閉室８内に連通 されている。

【００２２】 切削液供給管２６の後端部の支持構造を図４を参照してさらに詳細に説明する と、切削液供給管２６の後端部２６ａを結合部材２７に前後方向ｆ１、ｆ２の摺 動変位自在に挿通させると共に後端部２６ａ周面に切欠ｋを形成したものとなし てある。切欠ｋには結合部材２７にボルト固定された係合片２９の先端が係合さ せてあり、この係合により、切削液供給管２６の前後方向変位を一定範囲内に制 限すると同時に切削液供給管２６の回転変位をも規制している。また結合部材２ ７前方直近の切削液供給管２６部位には止め輪３０を嵌着し、この止め輪３０と 結合部材２７前面との間の切削液供給管２６部分に圧縮スプリング３１を外嵌状 に装着している。さらに結合部材２７の後面側には内孔２７ａを形成し、この内 孔２７ａ内に切削液供給管２６の外周面と内孔２７ａの周面とを液密状に閉塞す るためのシール部材２８が装着してある。

【００２３】 切削液供給管２６の前端部は図４に示すように細径部２６ｂとなされており、 この細径部２６ｂは径大部ｂ２後端ｄと刃具保持部材２０の後端面２０ｃとの間 に存在した中空部Ｔ内に位置されると共に径大部ｂ２周面に回転自在に支持させ るためのローラベアリングｒを外嵌されている。この際、切削液供給管２６の前 端部は、圧縮スプリング３１の弾力により、刃具保持筒部材２０の後壁に形成さ れた通路孔ｃ１の始端周壁の後端面（刃具保持筒部材２０の後端面２０ｃ）に密 状に圧接されるものとなす。

【００２４】 そして切削液供給管２６の前端面にはこれの周壁の内方から外方へ及ぶものと した切削液通路溝ｍ１が形成してあり、また切削液供給管２６の外周面と通路ｂ 後部の周面との間には図３に示すようにこれらの隙間を閉塞するためのシール手 段３２が設けてある。

【００２５】 各スピンドル軸１１は図１に示すようにヘッドフレーム４に装設された主軸駆 動モータ３３で駆動されるようになされるのであって、具体的には次のようにな されている。 即ち、主軸駆動モータ３３の出力軸に結合された原動軸３４を、前部及び後部 ケースフレーム５ａ、５ｂで囲まれた潤滑油空間Ｊの内方個所に一定位置での回 転自在に設け、この原動軸３４の先部に原動歯車３５を形成する。一方では潤滑 油空間Ｊ内に於いて、各スピンドル軸１１の後端部に従動歯車３６を固定し、こ の従動歯車３６と原動歯車３５とを複数の中間歯車３７からなる歯車列で連動連 結させる。なお、潤滑油空間Ｊ内の潤滑必要箇所はこれの内方に蓄えた潤滑油に より潤滑されるものとなす。

【００２６】 このように構成した多軸スピンドルヘッド３の前方にはベッド１と一定相対配 置となした被加工物固定台３８が設けてある。このさい、被加工物固定台３８の 被加工物支持面３８ａの周囲には包囲枠部材３９が固定されている。

【００２７】 ４０は前後方向ｆ１、ｆ２の伸縮可能に装着されたカバー装置で、被処理物加 工時は包囲枠部材３９に密状に接して被加工物ｗや多軸スピンドルヘッド３の前 部を下方側のみ開放された状態に包囲するものとなしてある。

【００２８】 ４１は切屑や切削液を案内するためのホッパー形案内路でカバー装置４０の下 面側を被うように配設してあり、また４２はホッパー形案内路４１から落下した 切削液などを適当個所へ案内するための案内面装置である。

【００２９】 図３中、４３は霧状の切削液を生成するための切削液霧化装置で、圧縮空気供 給管４４、フィルター４３ａ、圧力調整装置４３ｂ、霧化装置４３ｃ及び切削液 送出管４５とを備えている。切削液送出管４５は管路４６を介して供給路６ａと 連通されており、管路４６途中には図示しない制御装置により適時に開閉作動さ れる電磁弁４７が設けてある。

【００３０】 次に上記の如く構成した本実施例品の使用例及びその作動を説明する。 移動台２を図１の位置から後方ｆ２へ移動させ、被加工物固定台３８の被加工 物支持面３８ａに被加工物ｗを固定させる。 そして主軸駆動モータ３３を作動させる。これにより、このモータ３３の回転 は歯車３５、３７、３６を介して各スピンドル軸１１に伝達され、各スピンドル 軸１１は軸受１５、１６に案内されて円滑に回転する。この回転中、切削液供給 管２６は係合片２９と切欠ｋによる係止作用により非回転状態に保持される。

【００３１】 一方では適時に電磁弁４７が開放作動される。これにより、圧縮空気供給管４ ４から供給される圧縮空気が霧化装置４３ｃ内を流動し、霧化装置４３ｃは霧吹 き原理で霧状の切削液を生成する。

【００３２】 この霧状の切削液は供給路６ａを経て密閉室８内に達し、密閉室８内から各切 削液供給管２６内へ供給され、これの内方を前方ｆ１へ向け流動するものとなる 。この切削液供給管２６内を流動している霧状の切削液は、切削液供給管２６が 回転するものでないため、スピンドル軸１１が回転してもその回転による遠心力 の作用を全く受けないのであり、従って切削液供給管２６内で遠心力による液化 現象を生じず、またその構成成分の比重の差による成分分離現象を生じることも なく均等に分布された状態を保持される。

【００３３】 この切削液は切削液供給管２６の前端から通路孔ｃ１に達した後、他の通路孔 ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５を経て刃具２５先端から比較的均等な分布状態で噴出さ れるのである。また切削液供給管２６の先端部内を通過する霧状切削液の一部は 、極微量ではあるが、切削液通路溝ｍ１を経て切削液供給管２６外方の中空部Ｔ 内へ流出する。

【００３４】 この状態の下で、移動台２を前方ｆ１へ移動させるのであり、この移動が一定 大きさに達すると、刃具２５が被加工物ｗに達し、これを加工するものとなる。 この加工中にも、刃具２５の先端から霧状の切削液が噴出されるため、たとえ刃 具２５が被加工物ｗの深部を加工する状態となっても所要個所が効果的に潤滑さ れるものとなる。

【００３５】 上記加工中には、非回転状態の切削液供給管２６の前端面は中空部Ｔの前端面 ２０ｃに対しスピンドル軸１１の回転速度と同一速度で相対回転するものとなる が、この相対回転は切削液通路溝ｍ１を通過する霧状切削液により潤滑されるた め、大きな摩擦抵抗を発生するものとならない。また切削液供給管２６の前端面 と中空部Ｔの前端面２０ｃとの間から切削液供給管２６内を流れる霧状切削液が 流出しようとするが、切削液供給管２６の前端面と中空部Ｔの前端面２０ｃとの 圧接がこの流出を効果的に阻止するものとなる。

【００３６】 切削液供給管２６外方の中空部Ｔ内に流出した霧状切削液は、切削液供給管２ ６と孔ｂとの隙間を通じて潤滑油空間Ｊ内へ流入しようとするが、この流入はシ ール部材３２により阻止されるのであり、また刃具保持筒部材２０と径大部ｂ１ 周面との隙間から大気側へ流出するがその量は極めて少ないものである。

【００３７】 上記実施例に於いて、切削液通路溝ｍ１は切削液供給管２６の前端面に設ける ことに代えて、この前端面が圧接される中空部Ｔの前端面２０ｃに設けてもよい のであり、またシール部材３２は、切削液供給管２６外方の中空部Ｔ内に流出す る霧状切削液が極めて少ないときには省略しても差し支えないものである。

【００３８】

【考案の効果】

以上の如く構成した本考案によれば、切削液供給管内の霧状切削液が中空部Ｔ 内に多量に流出するのを阻止されることから、霧状切削液が部品間隙間を経て大 気へ多量に流出したり潤滑油空間内へ過度に流入したりする従来の現象が抑制さ れるものとなり、切削液の浪費や潤滑油空間Ｊ内の潤滑油の変質等を防止できる のである。また筒部材２９の内孔を通過する霧状切削液はその通路の急拡大や遠 心力の影響を低減されて液状化を抑制されるのであり、これにより霧状切削液の 噴出開始及び停止指令に対する応答性が向上すると共に刃具２５先端から霧状切 削液が安定的に噴出するものとなる。

【００３９】 請求項３によれば、押圧手段が簡易に形成されるものとなり、請求項４によれ ば、切削液供給管２６の前端と通路孔ｃ１の始端とを簡易に連通させることがで きる。

【００４０】 請求項５によれば、切削液供給管の前端面と前記通路孔の始端周壁の後端面と の相対回転が切削液通路溝を通過する霧状切削液により効果的に潤滑されるもの となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る工作機械のスピンドル
軸装置を示す側面視断面図である。

【図２】図１のｘーｘ部を示す図である。

【図３】前記スピンドル軸装置を示す側面視断面図であ
る。

【図４】前記スピンドル軸装置の一部を示し、Ａは断面
図で、Ｂは後方から見た図である。

【符号の説明】

１１ スピンドル軸（工作回転軸） ２０ｃ 通路孔ｃ１の始端周壁の後端面（中空部Ｔの前
端面） ２５ 刃具 ２６ 切削液供給管 ３１ 圧縮スプリング（弾性部材、押圧手段） Ｔ 中空部 ｃ１ 通路孔 ｍ１ 切削液通路溝

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸やスピンドル軸等の工作回転軸内の
   回転中心部に切削液供給管を非回転状態に設け、この切
   削液供給管の前端を工作回転軸前部の中空部に開口さ
   せ、この中空部の前端面から、工作回転軸先部に固定さ
   れた刃具の基端部まで及ぶものとした比較的小径の通路
   孔を設けた工作機械に於いて、前記切削液供給管を工作
   回転軸回転中心方向の一定範囲内の前後変位自在となす
   と共にこの切削液供給管を前方へ付勢するための押圧手
   段を設け、この切削液供給管の前端面を押圧手段の付勢
   力で前記通路孔の始端周壁後端面に圧接させたことを特
   徴とする工作機械の工作回転軸装置。
2. 【請求項２】 主軸やスピンドル軸等の工作回転軸を複
   数備え、各工作回転軸内の回転中心部に切削液供給管を
   非回転状態に設け、この切削液供給管の前端を工作回転
   軸前部の中空部に開口させ、この中空部の前端面から、
   工作回転軸先部に固定された刃具の基端部まで及ぶもの
   とした比較的小径の通路孔を設けた工作機械に於いて、
   前記切削液供給管を工作回転軸回転中心方向の一定範囲
   内の前後変位自在となすと共にこの切削液供給管を前方
   へ付勢するための押圧手段を設け、この切削液供給管の
   前端面を押圧手段の付勢力で前記通路孔の始端周壁後端
   面に圧接させたことを特徴とする工作機械の工作回転軸
   装置。
3. 【請求項３】 押圧手段がスプリングであることを特徴
   とする請求項１記載の工作機械の工作回転軸装置。
4. 【請求項４】 通路孔の始端周壁後端面が中空部の前端
   面であることを特徴とする請求項１又は２記載の工作機
   械の工作回転軸装置。
5. 【請求項５】 切削液供給管の前端面と前記通路孔の始
   端周壁後端面との相対回転を円滑となすための切削液通
   路溝を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載
   の工作機械の工作回転軸装置。