JP3162200U - 加工工具 - Google Patents

Abstract

【課題】中心内部から外周面に低温の冷却気体や高圧冷却液を浸透噴出して加工点を直接冷却し、冷却気体や高圧冷却液が効率良く加工点に集中噴出誘導するようにした加工工具を提供する。【解決手段】通気性の良好な気泡状砥石１０Ａ又は台金部分に通気回路・通液回路を設けた電着砥石１０Ｂや研磨バフ１０Ｃ等の円盤状とした加工手段１０、上記加工手段の台金部分はこの回転軸中心側となる回転主軸２に係合するフランジ３に係合するカプラ４にあけた通孔４Ａから内部を浸透して外周縁部の加工点Ｐへ冷却気体Ｋ１を供給する冷気供給部材ＬＫに接続可能とする。【選択図】図１

Description

本考案は、研削砥石や研磨バフ等の加工工具に係わり、特に、加工工具（研削砥石や研磨バフ等）の中心内部から外周面に低温の冷却気体や高圧冷却液を浸透噴出して加工点を従来の外部から吹き掛ける方法から内部から直接冷却するものにおいて、冷却気体や高圧冷却液が効率良く加工点に集中噴出するようにした加工工具に関するものである。

近年、例えば、航空機による国際的な物流増大に対応する事と、対地球環境向上を図るための低燃費性の要求が高まり、航空機のジェットエンジンの軽量化と燃費改善が図られている。その具体的方策として、ジェットエンジンの２基化や小型化、更には、タービンブレードの薄肉化等で対応している。特に、タービンブレードの薄肉化には、高精度な研削技術が必須になっている。この従来の研削方法には、冷却水を研削ホイールの表面に噴射して表面の水冷と切粉・塵埃除去をするものが一般的に知られている。

そこで、研磨ホイールの研磨面に付着する研磨屑を高い原料除去率で除去するクリープ研削処理を達成させるべくした（高速研磨装置）が提供されている。その構成は、薄板切断加工機を対象とし、多孔性の研磨ホイールと、研磨ホイールを取付けると共に毎秒８０ｍにまで達する周速で研磨ホイールを回転させる機械と、高圧で噴出する冷却剤を実質的に加工点に先立つ研磨ホイールの周縁の照準点に方向付ける少なくとも１つのノズル手段を有する高圧冷却剤供給システムと、を備えた高速研磨装置である。上記ノズル手段は、冷却剤の噴射を、実質的に放射方向に研磨ホイールの周の照準点に方向付けるようになし、また、ノズル手段は、研磨ホイールの周の照準点を、加工点に約３０ｍｍから４０ｍｍ先立つ距離に向けられており、また、冷却剤ノズル手段は、加工点に対して相対的に冷却剤噴射照準点を再位置決めするために、機械のスピンドル軸周りに回転可能である（例えば、特許文献１参照。）。

更に、研削砥石に接するワークの研削点に低温冷風を吹き付ける気流冷却技術がある。具体的には、研削油剤を使用しないで、無公害で低温且つ高精度、高能率の冷風加工方法である。即ち、冷風温度−３０℃以下の乾き空気よりなる圧縮冷風を研削点（切削点）に吹き付け、無公害の微粒子状油剤Ａｃｃｕ−Ｌｕｂｅを砥石面に微量供給するか、若しくは固定潤滑処理した加工治具を使用して砥石研削若しくは刃具切削を行なうようにしたものである。また冷風研削装置は、除塵した圧縮乾燥空気の温度を−１℃以下に低減させる冷却手段と、該冷却手段により冷却された乾き空気を加工点に供給する冷風吹き付け部と、微粒子状の植物油等の無公害油を加工点に直接若しくは加工治具を介して加工点に間接的に供給する手段とを設けたものである。そして、冷風及び微粒子状植物油吹出し部と加工点周囲をエアカーテンにより外気より隔離することで、加工部を覆うエアカーテンによりそれを取り巻く外気より遮断隔絶することができ、ワークの着脱が容易に行える中で外気気温の影響を受ける事無く所要の冷風加工ができる。また加工屑の外部飛散を吸収するため、環境汚染を防止できるものである（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１１−２５４３２４号公報 特開平１０−８６０３６号公報

上記特開平１１−２５４３２４号公報は、研削ホイールの研削面に付着する研削屑を高い原料除去率で除去するクリープ研削処理を達成させるべくした（高速研磨装置）であり、冷却水・ク−ラントが砥石の高速回転に伴い形成される外周の空気層により跳ね飛ばされ、砥石の目詰まり除去とワーク冷却が十分にできない。重研削では、ワークの研削焼けが発生し易いという問題が解決されていない。更に、使用済みの冷却水・ク−ラントには、除去した切粉が混入しこの再利用には処理装置を必要とする等の問題点が残存する。更に、上記技術は、研削液体の為に研削屑がヘドロ状となり、その処理費用や研削液体の再利用に際して多くの問題点が残存している。

また、上記特開平１０−８６０３６号公報の冷風研削方法では、加工部を覆うエアカーテンによりそれを取り巻く外気より遮断隔絶することができ、ワークの着脱が容易に行える中で外気気温の影響を受ける事無く所要の冷風加工ができる。また加工屑の外部飛散を吸収するため、環境汚染を防止できる。しかし、エアカーテンでは加工部を外気から完全に遮断隔絶するとは困難であり、また、研削砥石やワーク等の加工部全体を覆わざるを得ず、エアカーテン生成装置が大型化する上に研削操作性が悪い等の多くの問題を有している。

本考案は、上記研削砥石及び研削液供給方法や冷風研削方法における各種問題点に鑑みてなされたもので、特に、加工工具（研削砥石や研磨バフ等）の中心内部から外周面に低温の冷却気体や高圧冷却液を浸透噴出して加工点を直接冷却するものにおいて、冷却気体や高圧冷却液が効率良く加工点に集中噴出誘導するようにした加工工具を提供するものである。

そして、冷却気体にあっては、低温０℃から−４０℃相当までの冷却気体を加工点に直接噴射することで、研削熱（摩擦熱）で体積膨張した冷却気体が砥石目詰まりを吹き飛ばし、更なる冷却効果と砥石目詰まりを改善し、砥石の刃先自生作用を促進する。更に、完全な乾式研削である為に研削屑がヘドロ状とならず、研削屑の処理が完全となって環境保全を図る。また、高圧冷却液（約２メガパスカル〜約７メガパスカル前後の超高圧）にあっては、体積比率３０００倍前後に膨張させて蒸気爆発させ、この効果で気化圧力を発生させ、砥石内に堆積する研削塵を吹き飛ばして砥石の目詰まり防止効果と砥石による冷却液のフィルター効果、ワークの研削焼け防止効果を相乗的に発揮させる。

上記目的を達成するべく本考案の請求項１による加工工具は、通気性の良好な気泡状砥石又は台金部分に通気回路・通液回路を設けた電着砥石や研磨バフ等の円盤状とした加工手段、上記加工手段の台金部分はこの回転軸中心側となる回転主軸に係合するフランジに係合するカプラにあけた通孔から内部を浸透して外周縁部の加工点へ冷却気体を供給する冷気供給部材に接続可能としたことを特徴とする。

本考案の請求項２の加工工具は、通気性の良好な気泡状砥石又は台金部分に通気回路・通液回路を設けた電着砥石や研磨バフ等の円盤状とした加工手段、上記加工手段の台金部分はこの回転軸中心側となる回転主軸に係合するフランジに係合するカプラにあけた通孔から内部を浸透して外周縁部の加工点へ高圧冷却液を供給する高圧冷却液供給部材に接続可能としたことを特徴とする。

本考案の請求項３の加工工具は、請求項１叉は２記載の加工工具において、上記加工手段台金部分は、回転主軸のテーパー部にフランジのテーパー穴を係合するとともに該フランジの外周面叉は端面に回転不能に面接触したカプラに冷気供給部材叉は高圧冷却液供給部材に接続したことを特徴とする。

本考案の請求項１による加工工具によると、通気性の良好な気泡状砥石又は台金部分に通気回路・通液回路を設けた電着砥石や研磨バフ等の円盤状とした加工手段であるから、加工手段の外周縁部から噴出する冷却気体をワークの被研削面となる加工点に誘導できる。これで、加工手段の軸中心から外縁部に向かい砥石内部を低温０℃から−４０℃相当の極冷却気体が浸透噴出し研削点を直接冷却する。また研削面の研磨バフのバフ磨きにも、同様な極冷却気体による効果が得られる。更に、完全な乾式研削である為に研削屑がヘドロ状とならず、研削屑の処理が完全となって環境保全が図れる。

また、請求項２による加工工具によると、通気性の良好な気泡状砥石又は台金部分に通気回路・通液回路を設けた電着砥石や研磨バフ等の円盤状とした加工手段であるから、加工手段の外周縁部から噴出する（約２メガパスカル〜約７メガパスカル前後の超高圧）の高圧冷却液をワークの被研削面となる加工点に誘導できる。これで、加工手段の軸中心から外縁部に向かい砥石内部を高圧冷却液が浸透噴出し研削点を直接冷却する。また研削面の研磨バフのバフ磨きにも、同様な高圧冷却液による効果が得られる。

また、請求項３による加工工具によると、回転主軸のテーパー部に係合したフランジの外周面叉は端面に回転不能に面接触したカプラに冷気供給部材叉は高庄冷却液供給部材からの高圧冷却液や冷却気体は、効率良く合理的にワーク加工点に供給できる。

本考案の実施の形態を示し、加工工具を備えた加工制御装置の側面図である。 本考案の実施の形態を示し、加工工具を備えた加工制御装置の展開断面図である。 本考案の実施の形態を示し、加工工具となる電着砥石や研磨バフ等の断面図である。

以下、図１乃至図３を参照して本考案の各実施の形態を順次に説明する。

本考案の実施の形態となる加工工具５０を備えた加工制御装置は、図１にその外観及び全体構成を示す。加工制御装置１００は、通気性の良好な気泡状砥石１０Ａ又は内径環となる台金部分１０Ｘに通気回路・通液回路Ｊを設けた電着砥石１０Ｂや研磨バフ１０Ｃ等の円盤状とした加工手段１０と、上記加工手段はこの回転輔１の中心側となる回転主軸２に係合するフランジ３に係合するカプラ４にあけた通孔４Ａから気泡状砥石１０Ａ又は台金部分１０Ｘに設けた通気回路・通液回路Ｊを介して電着砥石１０Ｂの内部を浸透して外周縁部の加工点Ｐへ冷却気体Ｋ１を供給する冷気供給部材ＬＫと、叉は高圧冷却液Ｋ２を供給する高圧冷却液供給部材ＨＫと、上記加工手段１０を包囲してこの外周縁部から噴出する冷却気体Ｋ１または高圧冷却液Ｋ２をワークＷの被研削面となる加工点Ｐに集中誘導する開口部２０Ｚを有する円筒カバー体２０と、を具備している。上記冷却気体Ｋ１は、低温０℃から−４０℃相当までの冷却気体を加工点に直接噴射される。また、上記高圧冷却液Ｋ２は、（約２メガパスカル〜約７メガパスカル前後の超高圧）の高圧冷却液を加工点に直接噴射する。

続いて、上記各部材の関連構成について、図２を含めて説明する。上記加工手段１０は、原動機Ｍ０で回転駆動する回転主軸２の先端テーパー部２Ａにフランジ３のテーパー孔３Ａを嵌着させ、これに係合するカプラ４に冷気供給部材ＬＫからの冷却気体Ｋ１叉は高圧冷却液供給部材ＨＫからの高圧冷却液Ｋ２を切換弁Ｖの切換制御より選択的に選別される。そして、冷却気体Ｋ１や高圧冷却液Ｋ２は、加工手段１０の内部を浸透して外周縁部の加工点Ｐへ噴出される。この冷却気体Ｋ１や高圧冷却液Ｋ２は、ワークＷの加工点Ｐに集中誘導されるようにカバー体２０により制御される。

上記カバー体２０の具体的な制御法は、図１に示すように、加工手段１０の外径寸法の大小を検出する外径隙間センサＳ１により所定の隙間ＸになるようにＮＣ制御装置２００からの制御信号ｅ１を受ける駆動部Ｄにより、カバー体２０の各円弧体２０Ａ〜２０Ｆを放射方向に外径寸法を縮小制御される。また、加工点Ｐの加工空間の大小を検出する開口量センサＳ２により開閉機構３０を伸縮させることで、各円弧体２０Ａ〜２０Ｆを扇状に重なり合って形成される開口部２０Ｚを任意角に開閉制御されるとともに、旋回機構によりその方向が自由に調節制御される。

上記カバー体２０の開閉制御と外径制御と開口部２０Ｚの方向制御は、外径隙間センサＳ１や開口量センサＳ２からの入力を制御部Ｃ１，Ｃ２を介して、ＮＣ制御装置２００に入力され、ワークＷ毎の加工プログラムや台金部分１０Ｘに通気回路・通液回路Ｊを設けた電着砥石１０Ａや研磨バフ１０Ｃ等の選別に基づき、最適なカバー体２０との外径隙間や加工点Ｐの最適開口量に制御されるべくＮＣ制御装置２００内にプログラムされたソフトウエアにより、ワークＷ毎の加工プログラムによる加工とともに運転制御される。

続いて、加工手段１０となる通気性の良好な気泡状砥石１０Ａ又は台金部分１０Ｘに通気回路・通液回路Ｊを設けた電着砥石１０Ｂや研磨バフ１０Ｃ等について、回転軸１の中心側となる回転主軸２に係合するフランジ３の取付け構成を、図２と図３（ａ）（ｂ）により説明する。上記加工手段１０は、加工制御装置１００において、回転主軸２のテーパー部２Ａにフランジ３のテーパー穴３Ａを係合するとともに、該フランジの中腹部３Ｂに気泡状砥石１０Ａ又は台金部分１０Ｘに通気回路・通液回路Ｊを設けた電着砥石１０Ｂや研磨バフ１０Ｃの台金部分１０Ｘが嵌め込まれてリングナットＲＮで嵌着されている。尚、上記台金部分１０Ｘは、多孔質の材質叉は周囲に通気回路・通液回路Ｊの小孔が開けられ、冷却気体Ｋ１や高圧冷却液Ｋ２が容易に外周側の気泡状砥石１０Ａ又は電着砥石１０Ｂや研磨バフ１０Ｃに浸透して外周縁部に露出するように構成されている。上記回転主軸２のテーパー部２Ａに嵌められたフランジ３は、その端部に開けたネジ穴Ｎ１にボルトＢを捻じ込んで固着される。上記フランジ３の外周面３Ｃ（タイプＢ）叉は端面３Ｄ（タイプＡ）に回転可能に面接触したカプラ４にあけた通孔４Ａから気泡状砥石１０Ａ又は電着砥石１０Ｂの内部を浸透して外周縁部の加工点Ｐへ冷却気体Ｋ１を供給する冷気供給部材ＬＫと、叉は高圧冷却液Ｋ２を供給する高圧冷却液供給部材ＨＫに接続されている。上記加工手段１０を包囲してこの外周縁部から噴出する冷却気体Ｋ１または高圧冷却液Ｋ２をワークＷの被研削面となる加工点Ｐに集中誘導する。

続いて、上記加工工具５０について、加工制御装置１００に冷却気体Ｋ１を使用した作用を説明する。図１に示すように、通気性の良好な気泡状砥石１０Ａ又は台金部分１０Ｘに通気回路・通液回路Ｊを設けた電着砥石１０Ｂや研磨バフ１０Ｃ等の円盤状とした加工手段１０をカバー体２０で包囲する。しかして、カバー体の開口部２０Ｚが加工手段の外周縁部から噴出する冷却気体Ｋ１をワークＷの被研削面となる加工点Ｐに理想的な状況の基に集中誘導できる。これで、加工手段の軸中心から外縁部に向かい砥石内部を低温０℃から−４０℃相当の極冷却気体Ｋ１が浸透噴出し研削の加工点Ｐを直接冷却するとともに研削熱で体積膨張した極冷却気体Ｋ１は砥石目詰まりを吹き飛ばしながら更なる冷却効果と砥石目詰まりを改善し砥石の刃先自生作用を促進する。また研削面の研磨バフ１０Ｃのバフ磨きにも、同様な極冷却気体Ｋ１による効果が得られる。更に、完全な乾式研削である為に研削屑がヘドロ状とならず、研削屑の処理が完全となって環境保全が図れる。

また、上記加工工具５０について、加工制御装置１００に高圧冷却液Ｋ２を使用した作用を説明する。図１に示すように、通気性の良好な気泡状砥石１０Ａ又は台金部分１０Ｘに通気回路・通液回路Ｊを設けた電着砥石１０Ｂや研磨バフ１０Ｃ等の円盤状とした加工手段１０をカバー体２０で包囲する。しかして、カバー体の開口部２０Ｚが加工手段の外周縁部から噴出する高圧冷却液Ｋ２をワークＷの被研削面となる加工点Ｐに理想的な状況の基に集中誘導できる。これで、加工手段の軸中心から外縁部に向かい砥石内部を高圧冷却液Ｋ２が浸透噴出し研削の加工点Ｐを直接冷却するとともに研削熱で体積膨張した高圧冷却液Ｋ２は砥石目詰まりを吹き飛ばしながら更なる冷却効果と砥石目詰まりを改善し砥石の刃先自生作用を促進する。また研削面の研磨バフのバフ磨きにも、同様な高圧冷却液による作用が得られる。

しかして、本考案の実施の形態の加工工具によると、下記の効果が得られる。
回転主軸のテーパー部に係合したフランジの外周面叉は端面に回転不能に面接触したカプラに冷気供給部材叉は高圧冷却液供給部材からの高圧冷却液やる冷却気体は、効率良く合理的にワーク加工点に供給できる。
また、加工工具によると、通気性の良好な気泡状砥石又は台金部分に通気回路・通液回路を設けた電着砥石や研磨バフ等の円盤状とした加工手段であるから、加工手段の外周縁部から噴出する冷却気体をワークの被研削面となる加工点に誘導できる。これで、加工手段の軸中心から外縁部に向かい砥石内部を低温０℃から−４０℃相当の極冷却気体が浸透噴出し研削点を直接冷却する。また研削面の研磨バフのバフ磨きにも、同様な極冷却気体による効果が得られる。更に、完全な乾式研削である為に研削屑がヘドロ状とならず、研削屑の処理が完全となって環境保全が図れる。

また、加工工具によると、通気性の良好な気泡状砥石又は台金部分に通気回路・通液回路を設けた電着砥石や研磨バフ等の円盤状とした加工手段であるから、加工手段の外周縁部から噴出する（約２メガパスカル〜約７メガパスカル前後の超高圧）の高圧冷却液をワークの被研削面となる加工点に誘導できる。これで、加工手段の軸中心から外縁部に向かい砥石内部を高圧冷却液が浸透噴出し研削点を直接冷却する。また研削面の研磨バフのバフ磨きにも、同様な高圧冷却液による効果が得られる。

本考案は、その対象物を通気性の良好な気泡状砥石又は台金部分に通気回路・通液回路を設けた電着砥石や研磨バフ等の円盤状とした加工工具を対象の実施例で説明したものであるが、様々な加工工具を対象としての適用が可能である。

１ 回転軸先端
２ 回転主軸
２Ａ テーパー部
３ フランジ
３Ａ テーパー穴
３Ｂ 中腹部
３Ｃ 外周面
３Ｄ 端面
４ カプラ
４Ａ 通孔
１０ 加工手段
１０Ａ 気泡状砥石
１０Ｂ 電着砥石
１０Ｃ 研磨バフ
２０ 円筒カバー体
２０Ａ〜２０Ｆ 円弧体
１０Ｘ 内径環（台金部分）
２０Ｚ 開口部
５０ 加工工具
１００ 加工制御装置
２００ ＮＣ制御装置
Ｃ１，Ｃ２ 制御部
Ｊ 通気回路・通液回路
ＬＫ 冷気供給部材
ＨＫ 高圧冷却液供給部材
Ｋ１ 冷却気体
Ｋ２ 高圧冷却液
Ｐ 加工点
Ｓ１ 外径隙間センサ
Ｓ２ 開口量センサ
Ｖ 切換弁
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. 通気性の良好な気泡状砥石又は台金部分に通気回路・通液回路を設けた電着砥石や他磨バフ等の円盤状とした加工手段、上記加工手段の台金部分はこの回転軸中心側となる回転主軸に係合するフランジに係合するカプラにあけた通孔から内部を浸透して外周縁部の加工点へ冷却気体を供給する冷気供給部材に接続可能としたことを特徴とする加工工具。
2. 通気性の良好な気泡状砥石又は台金部分に通気回路・通液回路を設けた電着砥石や研磨バフ等の円盤状とした加工手段、上記加工手段の台金部分はこの回転軸中心側となる回転主軸に係合するフランジに係合するカプラにあけた通孔から内部を浸透して外周縁部の加工点へ高圧冷却液を供給する高圧冷却液供給部材に接続可能としたことを特徴とする加工工具。
3. 上記加工手段台金部分は、回転主軸のテーパー部にフランジのテーパー穴を係合するとともに該フランジの外周面叉は端面に回転不能に面接触したカプラに冷気供給部材叉は高圧冷却液供給部材に接続したことを特徴とする請求項１叉は２記載の加工工具。

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