JP3166021U - 小径研削砥石工具 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却媒体（クーラント液他）の供給効率の改善による研削砥石の冷却効果と研削屑排出性を向上させ研削精度・研削効率を飛躍的に改善させた小径研削砥石工具を提供する。【解決手段】軸筒６の先端部６Ｃに多数の小孔を設け、上記先端部に浸透性のある研削砥石ＨＤを嵌着させ、上記軸筒の基端側に主軸との連結部６Ａを設け、上記連結部から軸筒内の通路と小孔を介して研削砥石の内周面に高圧の冷却媒体（クーラント液他）ＨＫを供給させる構成とした小径研削砥石工具１００である。【選択図】図１

Description

本考案は、各種機器に使用されているユニット部材の小径深穴や長身シリンダの小径加工後の研削を合理的に実施する為の小径研削砥石工具に係わり、特に、冷却媒体（クーラント液他）の供給と研削屑排出性を向上させることで、研削精度・研削効率を飛躍的に改善させた小径研削砥石工具に関するものである。

従来、ユニット部材の深穴や長身シリンダの内径加工及び研削を行う深穴加工手段として、ガンドリル、ガンリーマ、ＢＴＡ（Ｂｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｒｅｐａｎｉｎｇ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）方式による深穴加工が提供されている。その詳細は、図７に示すように、加工物Ｗの深穴Ｈに対して、ボーリングバーＢの外周根元から高圧切削液ＨＫを深穴内刃具Ｃの先端に供給冷却し、切削された切粉１とともにボーリングバー内孔Ｂ１を通って高圧切削液ＨＫ´となって、外部へ排出するものである。しかしながら、切削された切粉１が連続したカール形状や破片が大きいとボーリングバー内孔を軽快に通過出来ず切粉詰まりを引き起こすことが確認されている．

別の深穴切削法や深穴研削法には、図８（ａ）（ｂ）に示すものが提供されている。深穴切削法は、図８（ａ）のように、加工物Ｗの深穴ＨをアーバーＡの先端のチップＣにより切削加工すると、切粉１の排出性やチップの冷却性が悪い為、深穴ＨとアーバーＡとの隙間Ｇからクーラント液ＨＫを圧入する方法が取られている。または、アーバーＡの中心孔Ａ１からクーラント液ＨＫを圧入してチップＣを冷却し、切粉とともにボーリングバー外周を通って外部へ排出するものである。他方、深穴研削法は、図８（ｂ）に示すように、加工物Ｗの深穴ＨをアーバーＡの先端の研削砥石Ｋにより研削加工すると、研削粉の排出性や砥石の冷却性が悪い為、深穴ＨとアーバーＡとの隙間Ｇからクーラント液ＨＫを圧入する方法が取られている。または、アーバーＡの中心孔Ａ１からクーラント液ＨＫを圧入して研削砥石Ｋを冷却し、研削屑１´とともにアーバー外周を通って外部へ排出するものである。しかしながら、切削された切粉１が連続したカール形状や破片が大きいとボーリングバーの外周面と穴の隙間を軽快に通過出来ず切粉詰まりを引き起こす事が確認されている。これは、研削加工においても、同様の問題として残存する。

上記研削技術は、特許文献にも見られる。例えば、軸付砥石は、取付軸の剛性および固有振動数が高くて高速研削が可能とする。その構成は、取付軸が、窒化珪素、ＭＭＣ合金、シリコンを１５％以上含有するハイシリコンアルミニウム合金の何れかの材質から構成されたものであることから、研削精度を維持する程度に高剛性が得られるとともに、かつ比重が低いために共振周波数が高く研削加工中に共振が発生しない取付軸が得られるので、たとえば小径穴の内周面に対して高精度且つ高速研削が可能となる。また、たとえ研削加工中の過負荷或いは高回転により回転破壊が発生しても、取付軸が折損するので、その取付軸が固定された研削盤の回転軸を曲げることがない。さらに、取付軸の比重が小さく、折損しても取付軸の運動エネルギが小さいので、研削盤を傷つけることが抑制できるものである（例えば、特許文献１参照。）。

更に、研削砥石は、加工部分及び砥石に確実に切削液を供給でき、製作が容易で、しかも既存の研削砥石にも適用が可能なものである。その構成は、回転駆動される砥石台金の底部周囲に、砥石の研削部が周方向に隙間を有して複数形成され、砥石台金の底部中央に凹部を形成すると共に、凹部に底側から底蓋部材を被せて、砥石台金の下部に、隙間に内側から切削液を送る切削液通路を、凹部と底蓋部材とによって形成れたものである（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００１−１２１４２８号公報 特開平１１−１０５４７号公報

上記特開２００１−１２１４２８号公報の軸付砥石は、取付軸の剛性および固有振動数が高くて高速研削が可能であるももの、小穴研削加工において、砥石や研削面へのクーラント液の供給が満足に出来ず、研削精度や研削効率を低下させるという問題が残存している。

上記特開平１１−１０５４７号公報の研削砥石は、加工部分及び砥石に確実に切削液を供給できるものの、砥石は、リング状突片でしかも大径であるから、小径砥石に適用できない上に、研削能率も悪いという問題が残存している。

本考案は、上記研削装置に見られる各種問題点に鑑みてなされたもので、特に、小径深穴研削において、冷却媒体（クーラント液他）の供給効率と研削屑排出性を向上させるべく、特別な新規技術を盛り込むことにより、冷却媒体（クーラント液他）の供給効率の改善による研削砥石の冷却効果と研削屑排出性を向上させ研削精度・研削効率を飛躍的に改善させた小径研削砥石工具を提供する。

上記目的を達成するべく本考案の請求項１に小径研削砥石工具は、加工機の主軸端に連結される小径研削砥石工具であって、上記小径研削砥石工具は、軸筒の先端部に多数の小孔を設け、上記先端部に浸透性のある研削砥石を嵌着させ、上記軸筒の基端側に主軸との連結部を設け、上記連結部から軸筒内の通路と小孔を介して研削砥石の内周面に高圧の冷却媒体（クーラント液他）を供給する構成とした、ことを特徴とする。

本考案の請求項２による小径研削砥石工具は、請求項１記載の小径研削砥石工具において、上記小径研削砥石工具の軸筒の連結部とアーバーの先端部とを連結一体化し、上記アーバーの軸芯部に軸芯方向に貫通する通路と、アーバーの外周面には主軸との連結部側へ通路から傾斜開口する多数の排出孔と、を構成したことを特徴とする。

本考案の請求項３による小径研削砥石工具は、請求項２記載の小径研削砥石工具において、上記アーバーの外周面に設けた多数の排出孔に閉塞筒を嵌合して閉塞する構成としたことを特徴とする。

本考案の請求項４による小径研削砥石工具は、請求項１乃至３記載の小径研削砥石工具において、上記小径研削砥石工具の通路は冷却媒体（クーラント液他）を供給する高圧供給部と繋がれ、排出孔からワーク穴に排出される研削屑混じりの冷却媒体を吸引排出する吸引手段をアーバーの外周空間の排出路に繋いだことを特徴とする。

本考案の請求項５による小径研削砥石工具は、請求項４記載の小径研削砥石工具において、上記高圧供給部に冷却媒体（クーラント液他）の圧力調整手段と流量調節手段とを備えたことを特徴とする。

本考案の請求項６による小径研削砥石工具は、請求項５記載の小径研削砥石工具において、上記高圧供給部から通路に供給される冷却媒体の供給圧力は、１ＭＰから２０ＭＰａ前後の高圧に調節されることを特徴とする。

本考案の請求項１乃至６の小径研削砥石工具によると、以下の効果が得られる。
（１）加工機の主軸端に連結される小径研削砥石工具は、多数の小孔を設たけ軸筒の先端部に浸透性のある研削砥石を嵌着させ、上記軸筒の基端側が主軸の連結部に装着され、上記連結部から軸筒内の通路と小孔を介して研削砥石の内周面から外周面に高圧の冷却媒体（クーラント液他）が供給できるから、小径の研削砥石の外周面及びワークの研削面に対して冷却媒体（クーラント液他）が確実に行き届き、小径で深穴内の研削砥石の冷却効果と深穴内での研削屑排出効果とが発揮できる。
（２）砥石を保持する軸筒の連結部とアーバーの先端部とを連結一体化し、上記アーバーの軸芯部に軸芯方向に貫通する通路と、アーバーの外周面には主軸との連結部側へ通路から傾斜開口する多数の排出孔とを構成したから、小径で深穴内の研削砥石に冷却媒体（クーラント液他）が効率良く供給でき、深穴内の研削砥石の冷却効果が発揮でき、且つ、深穴内においてアーバー内の通路から外周面に傾斜開口する多数の排出孔から穴内に一部噴出する冷却媒体（クーラント液他）により研削屑混じり冷却媒体（クーラント液他）を積極的に吸引排出する作用効果が発揮できる。
（３）小径研削砥石工具において、アーバーの外周面に設けた多数の排出孔に閉塞筒を嵌合して閉塞できるから、研削砥石の外周面となるワーク研削面への冷却媒体（クーラント液他）が多量に且つ、調節可能に供給でき、適正な冷却作用が発揮できる。
（４）小径研削砥石工具のクーラント通路に冷却媒体（クーラント液他）の高圧供給部が繋がれ、排出孔からワーク内穴に排出される研削屑混じりの冷却媒体（クーラント液他）を吸引排出する吸引手段がアーバーの外周空間の排出路に配置したから、深穴の研削面への冷却媒体（クーラント液他）の供給能率と研削屑の排出性が向上できて研削精度・研削効率を飛躍的に改善できる小径研削砥石工具が提供できる。
更に、冷却媒体（クーラント液他）の供給圧力は、高圧供給部に備える圧力調整手段と流量調節手段により、適正値に調節できる。
更に、冷却媒体（クーラント液他）の供給圧力は、１ＭＰから２０ＭＰａ前後の高圧に調節されるから、研削屑が微細に粉砕されて冷却媒体（クーラント液他）と混じり合い飛躍的に能率良く排出できる。

本考案の実施の形態を示し、加工機と小径研削砥石工具の正面図である。 本考案の第１及び２の実施の形態を示し、小径研削砥石工具の側断面図である。 本考案の実施の形態を示し、高圧供給部からの高圧冷却媒体による研削屑粉砕の写真図である。 本考案の第１の実施の形態を示し、高圧供給部に備える流量調節手段の断面図である。 本考案の第３の実施の形態を示し、小径研削砥石工具の側断面図である。 本考案の第４の実施の形態を示し、小径研削砥石工具の製造工程図である。 従来例の実施の形態を示し、ＢＴＡ方式による深穴加工の断面図である。 従来例の実施の形態を示し、深穴切削と深穴研削の断面図である。

以下、図１乃至図６を参照して本考案の各実施の形態を順次に説明する。

本考案の第１の実施の形態となる小径研削砥石工具１００は、図１にその外観及び全体構成を示す。小径研削砥石工具１００は、汎用機となる安価な工作機械（ボール盤、フライス盤、マシニングセンター等）の加工機Ｍに、一般的な継手形状となるＢＴテーパー、ＨＳＫ等により着脱可能に装着して使用される。その構成は、加工機Ｍにおいて、主軸頭２内に支持された主軸３の先端テーパー穴３Ａには、小径研削砥石工具１００のアーバー（短身の場合は、軸筒と云う）６の連結部（軸端テーパー）６Ａを着脱可能に装着している。上記加工機Ｍの反主軸側には、チャック４を備え、長身なワーク（ユニット部材の深穴や長身シリンダ）Ｗを把持し、内径加工及び研削を合理的に実施する為の小径研削砥石工具を成している。

上記小径研削砥石工具１００のアーバー６の軸端テーパー６Ａには、高圧供給部２０Ｈから１ＭＰから２０ＭＰａ前後の高圧冷却媒体（クーラント液、圧力空気、低温圧力気体、窒素ガス他がその対象として使用される）ＨＫが供給されている。この冷却媒体（クーラント液他）の供給圧力ＨＰは、圧力調整手段２０Ｐと流量調節手段（図４の微調整オリフィス機構で、本体２０の吐出口２０Ａに設けた調節ネジ筒２０Ｂにより微調節される）２０Ｌにより適正値に調節される。上記小径研削砥石工具１００は、図２（ａ）に示す第１の実施の形態のようにその基本的な要素により構成されている。即ち、小径研削砥石工具１００は、軸筒６の開口先端に止栓体６Ｇで閉塞し、先端部６Ｃに多数の小孔Ｉを設け、上記先端部に冷却媒体（クーラント液他）ＨＫの浸透性のある研削砥石ＨＤを嵌着させ、上記軸筒６の基端側に主軸３との連結部６Ａを設け、上記連結部から軸筒内の通路６Ｂと小孔Ｉを介して研削砥石ＨＤの内周面に高圧の冷却媒体（クーラント液他）ＨＫを供給させる構成としたものである。上記研削砥石ＨＤは、砥片（砥粉）を焼結して砥石内部に僅かな空間を形成して冷却媒体（クーラント液他）が通過・浸透する特性を持たせたものである。

図２（ｂ）に示す第２の実施の形態となる小径研削砥石工具２００は、図２（ａ）に示す第１の実施の形態の小径研削砥石工具１００において、軸筒６を長身としたもので、軸筒６の連結部６Ａとアーバー６´の先端部６Ｃ´とを連結一体化し、上記アーバー６´の軸芯部に軸芯方向Ｏに貫通するクーラント通路６Ｂと、アーバーの外周面６Ｄ´には主軸３との連結部６Ａ側へ通路６Ｂから傾斜開口する多数の排出孔ｈとを構成したものである。また、上記アーバー６´の先端部６Ｃ´の開口部には、閉塞板６Ｆで密閉されている。上記小径研削砥石工具２００の研削砥石ＨＤで深穴研削されたワークＷの深穴Ｗ１の開口隙間Ｇには、上記小径研削砥石工具２００の排出孔ｈから排出された研削屑混じりの冷却媒体（クーラント液他）ＨＫが流動していて、積極的に吸引排出する吸引手段２０Ｋが上記連結部側の排出路に配置している。

上記高圧供給部２０Ｈから１ＭＰから２０ＭＰａ前後の高圧冷却媒体（クーラント液他）ＨＫを、研削砥石とこの研削された研削片Ｃ１に噴射すると、図３に示すように、７ＭＰａ前後の高圧では粉が比較的大きな粒状を呈するが、１ＭＰから２０ＭＰａの高圧とすると、粉は、微細な粉状を呈することを確認した。これにより、ワークの内径研削した深穴（内周面）Ｗ１からの研削屑片Ｃ１が微細に粉砕処理され、研削砥石の耐摩耗性と研削屑排出性を向上させて研削精度・研削効率を飛躍的に改善できる小径研削砥石上具１００，２００としたものである。

上記小径研削砥石工具１００，２００は、上記の様に構成されており、以下のように作用する。図１と図２に示すように、小径研削砥石工具１００，２００によると、アーバーの先端に備える研削砥石により、ワークＷの内径研削をするに際して、アーバー６の軸芯部に軸芯方向Ｏに貫通する通路６Ｂに、高圧供給部２０Ｈからの冷却媒体（クーラント液他）ＨＫの供給圧力ＨＰが供給され、研削砥石ＨＤでの砥石外周Ｎと研削面の冷却後は、上記通路から連結部６Ａ側へ傾斜させたアーバー６の外周面６Ｄ´に貫通開口する多数の排出孔ｈから噴出する冷却媒体（クーラント液他）が研削屑混合の冷却媒体（クーラント液他）ＨＫ´を誘導すると共に吸引手段２０Ｋにより積極的に吸引排出される。

これにより、研削砥石ＨＤの研削外周Ｎに高圧冷却媒体（クーラント液他）ＨＫが通路６Ｂから供給されると、研削砥石の研削外周ＮとワークＷの研削点の冷却効果と研削屑粉砕作用とが行われる。更に、研削砥石での冷却後の高圧冷却媒体（クーラント液他）ＨＫは、上記通路６Ｂから連結部側へ傾斜させたアーバー６´の外周面６Ｄ´に貫通開口する多数の排出孔ｈからワークＷの内周面Ｗ１との隙間Ｇを通過して研削屑混合の冷却媒体（クーラント液他）ＨＫ´が吸引手段２０Ｋにより効率良く吸引排出される。この結果、深穴の研削面への冷却媒体（クーラント液他）の供給能率と研削屑排出性を向上させて研削精度・研削効率を飛躍的に改善される。更に、冷却媒体（クーラント液他）の供給圧力ＨＰは、高圧供給部２０Ｈに備える圧力調整手段２０Ｐと流量調節手段２０Ｌにより、適正値に調節される。

しかして、本考案の第１及び２実施の形態の小径研削砥石工具１００，２００によると、下記の効果が得られる。
（１）加工機の主軸端に連結される小径研削砥石工具は、多数の小孔を設たけ軸筒の先端部に浸透性のある研削砥石を嵌着させ、上記軸筒の基端側が主軸の連結部に装着され、上記連結部から軸筒内の通路と小孔を介して研削砥石の内周面から外周面に高圧の冷却媒体（クーラント液他）が供給できるから、小径の研削砥石の外周面及びワークの研削面に対して冷却媒体（クーラント液他）が行き届き、小径で深穴内の研削砥石の冷却効果と深穴内での研削屑排出効果とが発揮できる。
（２）砥石を保持する軸筒の連結部とアーバーの先端部とを連結一体化し、上記アーバーの軸芯部に軸芯方向に貫通する通路と、アーバーの外周面には主軸との連結部側へ通路から傾斜開口する多数の排出孔とを構成したから、小径で深穴内の研削砥石に冷却媒体（クーラント液他）が効率良く供給でき、深穴内の研削砥石の冷却効果が発揮でき、且つ、深穴内においてアーバー内の通路から外周面に傾斜開口する多数の排出孔から穴内に一部噴出する冷却媒体（クーラント液他）により研削屑混じりの冷却媒体（クーラント液他）ＨＫ´を積極的に排出する作用効果が発揮できる。
（３）小径研削砥石工具の通路に冷却媒体（クーラント液他）の高圧供給部が繋がれ、排出孔からワーク内穴に排出される研削屑混じりの冷却媒体（クーラント液他）ＨＫ´を吸引排出する吸引手段がアーバーの外周空間の排出路に配置したから、深穴の研削面への冷却媒体（クーラント液他）ＨＫの供給能率と研削屑の排出性が向上できて研削精度・研削効率を飛躍的に改善できる小径研削砥石工具が提供できる。
更に、冷却媒体（クーラント液他）ＨＫの供給圧力ＨＰは、高圧供給部に備える圧力調整手段と流量調節手段により、適正値に調節できる。
更に、冷却媒体（クーラント液他）ＨＫの供給圧力ＨＰは、１ＭＰから２０ＭＰａ前後の高圧に調節されるから、研削屑が微細に粉砕されて冷却媒体（クーラント液他）ＨＫ´と混じり合い飛躍的に能率良く排出できる。

本考案の第３の実施の形態となる小径研削砥石工具３００は、図５に示すように、上記小径研削砥石工具２００において、上記アーバー６´の外周面６Ｄ´に設けた多数の排出孔ｈに閉塞筒７を嵌合させて閉塞する構成としたものである。その他の構成は、第２の実施の形態となる小径研削砥石工具２００と同一に付き、同一符号を附して説明を省略する。

本考案の第３の実施の形態となる小径研削砥石工具３００は、上記のように構成されており、以下のように作用する。図５に示すように、小径研削砥石工具３００によると、アーバーの外周面に設けた多数の排出孔に閉塞筒を嵌合して閉塞される。これにより、研削砥石の外周面となるワーク研削面への冷却媒体（クーラント液他）ＨＫが多量に且つ、調節可能に供給され、適正な冷却作用が得られる。その他の作用は、上記小径研削砥石工具２００と同一の効果が得られるので、説明を省略する。

しかして、本考案の第３実施の形態の小径研削砥石工具３００によると、下記の効果が得られる。小径研削砥石工具において、アーバーの外周面に設けた多数の排出孔に閉塞筒を嵌合して閉塞できるから、研削砥石の外周面となるワーク研削面への冷却媒体（クーラント液他）ＨＫが多量に且つ、調節可能に供給でき、適正な冷却作用が発揮できる。その他の効果は、上記小径研削砥石工具２００と同一の効果が得られるので、説明を省略する。

上記小径研削砥石工具１００，２００，３００の製造工程を図に説明する。その工程は、（１）先ず、パイプ（軸筒）材料Ｐを所定長さに切断する。（２）続いて、パイプ（軸筒）６の先端に小孔Ｉを開ける。（３）パイプ（軸筒）６の先端部に浸透性のある研削砥石ＨＤの内径を挿入して焼き嵌めする。（４）パイプ（軸筒）６の先端に止栓ネジ６Ｇを嵌め込み密閉する。以上の製造工程により、安価・簡潔に小径研削砥石工具１００，２００，３０が生産される。

本考案は、そのワークの対象物を長身な深穴の内径加工の実施例で説明したものであるが、様々なワークを対象とした小径研削砥石工具としての適用が可能である。

２ 主軸頭
３ 主軸
３Ａ テーパー穴
４ チャック
６ 軸筒
６´ アーバー
６Ａ 連結部（軸端テーパー）
６Ｃ，６Ｃ´ 先端部
６Ｂ 通路
６Ｄ´ 外周面止
６Ｇ 止栓体
６Ｆ 閉塞板
７ 閉塞筒
２０ 本体
２０Ａ 吐出口
２０Ｂ 調節ネジ筒
２０Ｈ 高圧供給部
２０Ｐ 圧力調整手段
２０Ｋ 吸引手段
２０Ｌ 流量調節手段
１００ 小径研削砥石工具
２００ 小径研削砥石工具
３００ 小径研削砥石工具
Ｃ１ 研削屑片
ＨＤ 研削砥石
Ｇ 隙間
ｈ 排出孔
ＨＫ 高圧冷却媒体（クーラント液他）
Ｏ 軸芯方向
Ｍ 加工機
ＨＰ 冷却媒体（クーラント液他）の供給圧力
Ｗ ワーク
Ｗ１ 深穴の内周面

Claims (6)

1. 加工機の主軸端に連結される小径研削砥石工具であって、上記小径研削砥石工具は、軸筒の先端部に多数の小孔を設け、上記先端部に浸透性のある研削砥石を嵌着させ、上記軸筒の基端側に主軸との連結部を設け、上記連結部から軸筒内の通路と小孔を介して研削砥石の外周外縁面に高圧の冷却媒体（クーラント液他）を供給する構成とした、ことを特徴とする小径研削砥石工具。
2. 上記小径研削砥石工具の軸筒の連結部とアーバーの先端部とを連結一体化し、上記アーバーの軸芯部に軸芯方向に貫通する通路と、アーバーの外周面には主軸との連結部側へ通路から傾斜開口する多数の排出孔と、を構成したことを特徴とする請求項１記載の小径研削砥石工具。
3. 上記アーバーの外周面に設けた多数の排出孔に閉塞筒を嵌合して閉塞する構成としたことを特徴とする請求項２記載の小径研削砥石工具。
4. 上記小径研削砥石工具の通路は冷却媒体（クーラント液他）を供給する高圧供給部と繋がれ、排出孔からワーク穴に排出される研削屑混じりの冷却媒体（クーラント液他）を吸引排出する吸引手段をアーバーの外周空間の排出路に繋いだことを特徴とする請求項１乃至３記載の小径研削砥石工具。
5. 上記高圧供給部に冷却媒体（クーラント液他）の圧力調整手段と流量調節手段とを備えたことを特徴とする請求項４記載の小径研削砥石工具。
6. 上記高圧供給部から通路に供給される冷却媒体（クーラント液他）の供給圧力は、１ＭＰａから２０ＭＰａ前後の高圧に調節されることを特徴とする請求項５記載の小径研削砥石工具。

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