JP3142968U - 主軸装置の切削屑排出構造 - Google Patents

Abstract

【課題】切削排出効果を向上できる主軸装置の切削屑排出構造を提供する。
【解決手段】主軸３に形成された工具ホルダを支持するためのテーパ穴３ａに複数の空気通路７を開口させ、該空気通路７から空気を吹き出すことにより、前記テーパ穴３ａと工具ホルダとの間に切削屑が噛み込むのを防止するようにした主軸装置の切削屑排出構造において、前記空気通路７の空気をテーパ穴３ａ内に吐出する吐出部７ａは、主軸軸線Ａ方向に見たとき該主軸軸線Ａを通る直線Ｂからオフセットされた位置に、かつ該直線Ｂと平行に形成されており、さらに主軸軸線Ａと直角方向に見たとき、該主軸軸線Ａに直交する直線ｄに対して反工具ホルダ側に傾斜するように形成されている。
【選択図】図２

Description

本考案は、テーパ穴と工具ホルダとの間に切削屑が噛み込むのを防止する主軸装置の切削屑排出構造に関する。

テーパ穴と工具ホルダとの間に切削屑が噛み込むのを防止する構造として、従来、例えば特許文献１に記載されたものがある。この例では、主軸の工具ホルダを支持するテーパ穴に吐出孔を開口させており、該吐出孔は、これの軸線が主軸軸線を通る直線に対してオフセットするように形成されている。
特開平７−２１４４５４号公報

しかしながら前記従来構造では、前記吐出孔は、主軸軸線と直角方向に見たとき、その軸線が主軸軸線と直交する方向に形成されている。そのためテーパ穴のテーパ面を基準に見たとき吐出孔は工具ホルダの反対側に傾斜しており、そのため、空気は反工具ホルダ側に向けて吐出されることとなり、吐出された空気がテーパ穴の奥の方で反転して工具側に向かうこととなる。この反転によるエネルギロスにより流速が低下し、その結果、十分な切削屑排出効果が得られないといった問題があった。

本考案は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、切削排出効果を向上できる主軸装置の切削屑排出構造を提供することを課題としている。

請求項１の考案は、主軸に形成された工具ホルダを支持するためのテーパ穴に複数の空気通路を開口させ、該空気通路から空気を吹き出すことにより、前記テーパ穴と工具ホルダとの間に切削屑が噛み込むのを防止するようにした主軸装置の切削屑排出構造において、前記空気通路の空気をテーパ穴内に吐出する吐出部は、主軸軸線方向に見たとき該主軸軸線を通る直線からオフセットされた位置に、かつ該直線と平行に形成されており、さらに主軸軸線と直角方向に見たとき、該主軸軸線に直交する直線に対して反刃具側に傾斜するように形成されていることを特徴としている。

請求項２の考案は、請求項１に記載の主軸装置の切削屑排出構造において、前記吐出部は、主軸軸線と直角方向に見たとき、該吐出部の軸線と前記テーパ穴の母線とのなす角度が９０°未満となるように形成されていることを特徴としている。

請求項１の考案によれば、前記空気通路の吐出部を、主軸軸線方向に見たとき該主軸軸線からオフセットされた位置に配置し、さらに主軸軸線と直角方向に見たとき、該主軸軸線に直交する直線に対して反工具ホルダ側に傾斜するように形成したので、テーパ穴内表面における流速のばらつきを改善でき、また吐出された空気を反転させることなく工具ホルダ側に流すことができ、切削屑の排出効果を向上できる。

請求項２の考案によれば、吐出部を、これの軸線とテーパ穴の母線とのなす角度が９０°未満となるように形成したので、前記吐出された空気の反転をより確実に回避でき、それだけさらに切削屑排出効果を高めることができる。

以下、本考案の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１〜図３は、本考案の一実施形態に係る主軸装置の切削屑排出構造を説明するための図である。

図において、１は主軸装置である。この主軸装置１は、コラム等に軸方向に移動可能に支持される主軸頭２と、該主軸頭２内に挿入配置された主軸３とを有する。該主軸３は軸方向に間隔を開けて配置された複数の軸受４を介して前記主軸頭２より回転自在に支持されている。なお、２ａは主軸頭２の先端部に設けられた端面板であり、前記軸受４の位置を規定している。

前記主軸３の先端部３ｃには、工具ホルダ６を固定支持するテーパ穴３ａが形成され、また該主軸３には、テーパ穴３ａに連続するドローバー挿入孔３ｂが同軸をなすように形成されている。このドローバー挿入孔３ｂにはドローバー５が進退可能に挿入されている。

前記テーパ 穴３ａ内には、工具ホルダ６が着脱可能に装着されている。この工具ホルダ６は、前記テーパ穴３ａに嵌合するテーパ部６ａと、該テーパ部６ａに続いて一体形成され、工具交換アームにより把持される把持部６ｂと、該把持部６ｂに固定された刃具６ｃとを有する。

前記工具ホルダ６の前記テーパ部６ａの後端部には係止片６ｄが形成されており、前記ドローバー５の先端部には係止爪５ａが形成されている。前記工具ホルダ６は、係止爪５ａを前記係止片６ｄに係止させ、前記ドローバー５を図示しない皿ばねで後方に強く引っ張ることにより、前記テーパ穴３ａ内に強固に固定されている。

そして前記テーパ穴３ａには、２組の空気通路７が開口している。該各空気通路７は、前記主軸３の先端部３ｃに形成され、空気をテーパ穴３ａ内に所定の方向に向けて吐出する吐出部７ａと、前記端面板２ａに形成され、前記吐出部７ａに空気を供給する供給部７ｂとからなる。なお、該供給部７ｂには空気供給源が接続されている。

前記供給部７ｂは、主軸軸線Ａ方向に見たとき（図３の状態）及び該主軸軸線Ａと直角の方向に見たとき（図２の状態）の何れにおいても、その軸線ｃが主軸軸線Ａと直交するように形成されている。

一方、前記吐出部７ａは、主軸軸線Ａ方向に見たとき、該主軸軸線Ａを通る直線Ｂに対してｂだけオフセットされた位置に、かつ該吐出部７ａの軸線ａが前記直線Ｂと平行をなすように形成されている。さらに該吐出部７ａは、主軸軸線Ａと直角方向に見たとき、該主軸軸線Ａに直交する直線ｄに対してその軸線ａが反刃具６ｃ側に傾斜するように形成されている。

ここで前記オフセット量ｂは、前記一対の吐出部７ａ，７ａから吐出された空気が互いに衝突することがないように、かつ前記空気がテーパ穴７ａの内表面に沿って流れるように設定される。これにより吐出された空気同士の衝突による流速の低下が回避される。

一方前記吐出部７ａを傾斜させる場合の角度については、該吐出部７ａの軸線ａと前記テーパ穴３ａの母線３ａ′とのなす角度θが９０°未満に設定される。なお、このθは吐出部７ａの穴あけ加工が現実に可能の範囲に限定されるのは勿論である。また前記吐出部７ａの軸線ａと前記主軸軸線Ａとのなす角度θ′は前記角度θより小さくなる。吐出された空気はテーパ穴３ａの奥側に流れることなくそのまま開口側に流れる。従って一旦テーパ穴の奥側に流れ、ここで反転することによるエネルギロスが回避される。

本実施形態の主軸装置１における工具ホルダ６の交換では、該主軸装置１が工具交換位置に移動すると、図示しない工具交換アームが工具ホルダ６を把持し、駆動機構がドローバー５を前進させる。これによりドローバー５の係止爪５ａと工具ホルダ６の係止片６ｄとの係止が解除され、続いて工具交換アームが工具ホルダを下方に引き抜く。そして工具交換アームが１８０°回転し、上昇することにより次工程の工具ホルダが前記テーパ穴３ａ内に挿入され、これを前記ドローバー５が引っ張ることにより、工具交換動作が完了する。

この工具交換動作においては、前記空気供給源からの空気が空気通路７を通ってテーパ穴３ａ内に吐出されている。これにより前記工具ホルダ６のテーパ部６ａとテーパ穴３ａとの間に切削屑が進入するのを防止し、両者の間に切削屑が噛み込まれるのを防止する。

そして本実施形態では、前記吐出部７ａを、主軸軸線Ａ方向に見たとき、該主軸軸線Ａからｂだけオフセットされた位置に、かつ該吐出部７ａの軸線ａが前記直線Ｂと平行をなすように形成したので、吐出された空気同士の衝突による流速の低下を回避でき、また工具交換動作の終盤において前記テーパ穴３ａとテーパ部６ａで形成される環状の空間に満遍なく流速の速い空気の流れを形成できる。

また吐出部７ａを、該吐出部７ａの軸線ａと前記テーパ穴３ａの母線３ａ′とのなす角度θが９０°未満となるように傾斜させたので、吐出された空気はテーパ穴３ａの奥側に流れることなくそのまま開口側に流れ、従って空気流の反転によるエネルギロスが回避される。

このように工具交換動作において、前記空気供給源からの空気をテーパ穴３ａ内に吹き込んだときのテーパ穴内表面における流速のばらつきを小さくでき、また吐出された空気をテーパ穴３ａの奥側で反転させることなくそのまま開口側に流すことができるので、工具ホルダ６のテーパ部６ａとテーパ穴３ａとの間に切削屑が進入するのを防止でき、その結果、両者の間に切削屑が噛み込まれるのを防止できる。

なお、前記実施形態では、空気通路７を２組設けた場合を説明したが、本考案の空気通路は２組に限定されるものではなく、３組以上設けても勿論構わない。

ここで、図４は、本考案におけるテーパ穴内表面における流速のばらつきの改善効果を確認するために行った実験の結果を示す。

本考案例では、吐出部の傾斜角度、オフセット量、空気通路の個数を最適化したことにより、傾斜角度を０°、オフセット量を０ｍｍ、穴個数を２個とした比較例に比べて約１．５倍の高い平均流速が得られており、かつ比較例に比べてばらつきが１／３に改善されている。

本考案の一実施形態に係る主軸装置を示す断面側面図である。 前記主軸装置の要部の断面側面図である。 前記主軸装置の要部の断面正面図（図２のIII-III線断面図）である。 本考案の効果を確認するために行った実験結果を示す図である。

符号の説明

１ 主軸装置
３ 主軸
３ａ テーパ穴
３ａ′ テーパ穴の母線
６ 工具ホルダ
６ｃ 刃具
７ 空気通路
７ａ 吐出部
Ａ 主軸軸線
Ｂ 主軸軸線を通る直線
ｂ オフセット
ａ 吐出部の軸線
ｄ 主軸軸線と直交する直線
θ 吐出部の軸線とテーパ穴の母線とのなす角度

Claims (2)

1. 主軸に形成された工具ホルダを支持するためのテーパ穴に複数の空気通路を開口させ、該空気通路から空気を吹き出すことにより、前記テーパ穴と工具ホルダとの間に切削屑が噛み込むのを防止するようにした主軸装置の切削屑排出構造において、
   前記空気通路の、空気を前記テーパ穴内に吐出する吐出部は、主軸軸線方向に見たとき該主軸軸線を通る直線からオフセットされた位置に、かつ該直線と平行に形成されており、さらに主軸軸線と直角方向に見たとき、該主軸軸線に直交する直線に対して反刃具側に傾斜するように形成されている
   ことを特徴とする主軸装置の切削屑排出構造。
2. 請求項１に記載の主軸装置の切削屑排出構造において、
   前記吐出部は、主軸軸線と直角方向に見たとき、該吐出部の軸線と前記テーパ穴の母線とのなす角度が９０°未満となるように形成されている
   ことを特徴とする主軸装置の切削屑排出構造。

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