JP3203424B2 - 工作機械の刃具装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の刃具装
置に関し、特に切粉除去を合理的となすものである。

【０００２】

【従来の技術】回転軸の先端にフライスカッタを固定
し、このカッタの先端面を除く周囲部分を密閉状に囲っ
た吸引用カバーを設けた工作機械の刃具装置として、例
えば特許第２５３５９６４号等が存在している。この刃
具装置は使用中、回転軸に交差する方向へ移動されるの
であり、この移動中に、フライスカッタがワークの被削
面を平面切削する。一方、吸引用カバー内の空気は別途
に用意した空気吸引装置により吸引されて他所に排除さ
れるのであり、この排除によりフライスカッタの周囲に
生成された空気流が、フライスカッタの切削により生じ
る切粉を連続的に他所へ排出するように作用する。

【０００３】上記のような刃具装置に於いては、ワーク
の被削面の凹凸の大きさとか一回切削当たりの切込量の
大きさとの関係から、一般に、粗加工や仕上加工等のよ
うな各加工段階毎に、フライスカッタの先端面と吸引用
カバーの先端面との前後方向距離を適当に異ならせたも
のが複数種類、用意されている。そして、これらの刃具
装置はワークの切削終了までの各加工段階毎に、その加
工段階用のものと交換装着するように使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように在来の
刃具装置では、ワークの各加工段階に応じて異なる構造
のものを用意しなければならないため不経済であり、ま
た切削中にその交換装着が必要となって、その取扱いの
手間を増大させると共に、切削精度の確保等に不利益を
及ぼすものとなっている。本発明は、上記問題点を解消
し得るものとした工作機械の刃具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】上記目的を達成するため
本発明では、請求項１に記載したように、回転軸の先端
に平面切削用の刃具を固定し、この刃具の先端面を除く
周囲部分を密閉状に囲った吸引用カバーを設けた工作機
械の刃具装置に於いて、前記吸引用カバーの先端開口縁
に対しこれをさらに先方へ延長した態様にスリーブを取
付けたものとなし、該スリーブは断面Ｌ字状に形成する
と共にその水平片先端が刃具側へ向うようにするほか、
該水平片を一定の傾斜角度で前後揺動可能の可変制限機
構に構成したものとなす。

【０００６】これによれば、スリーブはワークの被削面
の凹凸に接触したとき後方に退避して切削の障害をなす
ことから免れるようになるのであり、従ってスリーブの
先端面はその位置の変更調整を要することなく、粗加工
段階ではもとより、仕上加工段階でも被削面に十分に近
接し得るものとなる。そして、このようなスリーブの作
用が一つの刃具装置を粗加工段階と仕上加工段階の双方
に兼用できるものとなる。

【０００７】上記発明は次のように具体化するのがよ
い。即ち、請求項２に記載したように、スリーブがその
前後揺動範囲の前側規制位置にあるとき、スリーブの先
端面が刃具の先端面から前後方向の後側へ凡そ０．５〜
３ｍｍ程度離反した状態となる構成となす。このように
すれば、多くの実際の粗加工及び仕上加工の双方に於い
てそのまま便利に使用されるものとなる。

【０００８】また請求項３に記載したように、スリーブ
の前後揺動範囲の前側規制位置を変更調整可能となす。
これによれば、被削面の凹凸の平均大きさの異なる種々
のワークのそれぞれに対し、また種々の大きさの一回切
削当たり切込量に対し、スリーブが最適状態で作用する
ものとなる。

【０００９】また請求項４に記載したように、スリーブ
の水平片がその半径外方向へ向かうに伴って漸次に後退
するようなテーパ面にする。これによれば、スリーブの
水平片が被削面の凹凸に接触したとき、スリーブが凹凸
に引っ掛かり難くなると共にスリーブに作用する大きな
上向き力が円滑に得られるようになって、高品質の切削
を可能にする。

【００１０】さらに請求項５に記載したように、回転
軸、刃具、吸引用カバー、スリーブ及び可変制限構成を
独立した一体状構造体となし、この構造体が工作機械の
主軸に対し脱着される構成となす。これによれば、他の
刃具装置との交換を便利となし、また自動工具交換装置
による脱着を可能となす。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る刃具装置を備
えた工作機械の一部を示す側面視断面図、図２は前記刃
具装置の正面図、図３は前記刃具装置の作用説明図であ
る。

【００１２】先ず刃具装置について詳細に説明すると、
１は回転軸をなすアーバーであり、このアーバー１は平
行部１ａの先端面に断面が円形の突起部１ｂを、そして
平行部１ａの前端外周部に雄ネジ１ｃを形成され、また
平行部１ａの後端に第一鍔部１ｄを、この第一鍔部１ｄ
の後部に平行部１ｅを介在させて第二鍔部１ｆを、そし
てこの第二鍔部１ｆの後側にテーパシャンク１ｇを形成
され、さらにテーパシャンク１ｇの後端面に後方へ張り
出した状態のプルスタッド１ｈを形成されたものとなさ
れている。この際、１ｉは第二鍔部１ｆの前後方向中間
部に形成され断面が台形となされた環状溝部で、図示し
ない工具交換装置により把握される部位である。

【００１３】２は平面切削用刃具としてのフライスカッ
タで、段付円筒形となされたカッタ本体２ａを備え、こ
の本体２ａの先端面ａの外周部に周方向の一定間隔毎に
側面視四角形状のチップ３を前後向きに固定させると共
に、中心部に段付き状の内孔２ｂを形成されるほか、後
面にアーバー１の平行部１ａの先端面に固定された回り
止めキー４を嵌合される嵌合凹み２ｃを形成されたもの
となされている。この際、各チップ３は図３Ａ等に示す
ように、カッタ本体２ａ先端側の縁を正面側切刃３ａと
なされ、またカッタ本体２ａ外周側の縁を側面側切刃３
ｂとなされる。

【００１４】このフライスカッタ２はアーバー１の先端
に固定されており、その固定構造について説明すると、
カッタ本体２ａの内孔２ｂの最後部をアーバー１の突起
部１ｂに外嵌させると共に、アーバー１の先端面に固定
された回り止めキー４を嵌合凹み２ｃに内嵌させ、さら
にカッタ本体２ａの内孔２ｂの中間部に鍔付きのブッシ
ュ５を内嵌させ、このブッシュ５の内孔に固定ボルト６
を挿入して、このボルト６のネジ部をアーバー１の突起
部１ｂに形成された雌ネジに螺合させている。

【００１５】７ａ及び７ｂはアーバー１の平行部１ａに
外嵌された前後一対の玉軸受で、後側の玉軸受７ｂの内
輪の後端面を第一鍔部１ｄに係止されると共に、前側の
玉軸受７ａの内輪の前端面を平行部１ａの雄ネジ１ｃに
螺着されたナット体８にスペーサリング及び環状板部材
９を介して押圧されることにより、アーバー１に対する
前後位置を規制されている。なお、環状板部材９はナッ
ト体８の弛緩を規制するためのものである。

【００１６】１０は吸引用カバーで、前記フライスカッ
タ２の先端面ａを除く周囲部分を密閉状に包囲するため
の段付き形の円筒部１０ａと、この円筒部１０ａの周壁
の一部から横方へ張り出した状態となされ後方へ導かれ
た吸引通路部１０ｂとからなっている。

【００１７】上記円筒部１０ａは玉軸受７ａ、７ｂに外
嵌される内孔を有する基部ｂ１と、フライスカッタ２の
周囲を包囲する比較的大きな径の内孔を有する先部ｂ２
とを備えており、基部ｂ１の後面にはこれの内孔の内方
へ張り出して後側の玉軸受７ｂの外輪に対する吸引用カ
バー１０の前方変位を係止するものとした後側環状係止
板１１がボルト固定され、また基部ｂ１の内孔と先部ｂ
２の内孔の境となる段部には、前記ナット体８前面に対
する吸引用カバー１０の後方変位を係止するものとした
前側環状係止板１２がボルト固定されており、さらにこ
の環状係止板１２とカッタ本体２ａとの間を気体密状態
に保持するためのシール手段１３が設けてある。

【００１８】上記吸引通路部１０ｂは前記先部ｂ２の内
孔内の空間に連通した吸引通路ｃを備えたものとなされ
ており、この際、吸引通路ｃは先部ｂ２の内孔との連通
箇所ｃ１から横方へ導かれ、続いて後方へ導かれた後、
前記基部ｂ１の後端面を横方へ延長させた張出面部ｄに
開口されたものとなされる。この吸引通路ｃの後端には
接続用の口金筒１４が固定されていて、この口金筒１４
の後端縁に環状のシール部材１５が嵌着されている。

【００１９】また前記張出面部ｄ上で口金筒１４と後側
環状係止板１１との間箇所には吸引用カバー１０の回り
止め手段が形成されるのであって、即ち、張出面部ｄに
形成した案内孔ｅに摺動棒部材１６を嵌挿すると共に、
この摺動棒部材１６と案内孔ｅの底面との間に圧縮スプ
リング１７を配設し、且つ、摺動棒部材１６の先端に係
合板部材１６ａ及びキャップ部材１８をボルト固定し、
係合板部材１６ａの外方端を口金筒１４の外周面に形成
した縦溝ｆ内に係入させ、一方では係合板部材１６ａの
内方端を第二鍔部１ｆの環状溝１ｉと交差するように形
成した縦溝ｇ内に係入させた構成となされている。

【００２０】ここで、係合板部材１６ａの作用について
説明すると、これの自由状態では摺動棒部材１６は圧縮
スプリング１７の弾力で後方へ移動されるのであり、こ
の移動は縦溝ｆの後端と係合板部材１７の外方端との干
渉で規制され、この規制状態では係合板部材１６ａの内
方端が縦溝ｇの上端箇所に位置してアーバー１の回転を
規制する状態となるのであり、また摺動棒部材１６が他
物から前方への押圧力を付与されて一定距離だけ前方変
位されると、係合板部材１６ａの内方端が環状溝１ｇ内
に位置してアーバー１の回転を許容する状態となる。

【００２１】次に本発明に係る特徴的構成を説明する。
上記吸引用カバー１０の先端開口縁に、これをさらに先
方へ延長した態様とするフードとして断面Ｌ字状になし
たスリーブ１９を一定の傾斜角度で前後揺動可能となる
ように装着するのであって、具体的には、前記吸引用カ
バー１０の先端開口縁に環状の案内溝ｈを形成し、この
案内溝ｈ内に断面Ｌ字状スリーブ１９の垂直片をその水
平片が刃具側へ向うようにして挿入すると共に、前後揺
動可能にする可変制限機構２０は次の如く構成する。

【００２２】即ち、可変制限機構２０は、前記先端開口
縁の外周面に雄ネジｉを形成してこれにナット体２１を
螺合させると共に、このナット体２１の前端面の周方向
の一定間隔位置にスリーブ１９中心へ向かう係止片２２
をネジ止めし、この係止片２２の先端をスリーブ１９の
垂直片外周面に形成した一定巾の環状制限溝ｊに係入さ
せたものとなす。而して、ナット体２１を雄ネジｉ上の
任意位置に移動させて固定させることを可能となすた
め、その肉厚部の周方向一定間隔位置に、先端が雄ネジ
ｉ表面に押圧される固定ネジ２３を螺装する。

【００２３】一方、スリーブ１９に対し前方への付勢力
を付与するための付勢手段を形成するのであり、このた
め、案内溝ｈ内に位置されるスリーブ１９の垂直片と案
内溝ｈ底面との間で案内溝ｈの周方向一定間隔位置とな
る箇所に圧縮スプリング２４を配設する。これら圧縮ス
プリング２４はその弾力でスリーブ１９の水平片を刃具
側へ向うように作用し、このスリーブ１９の自由状態で
は、雄ネジｉ上の特定位置に調整固定された状態のナッ
ト体２１に於ける全ての係止片２２に環状制限溝ｊの後
側壁ｋ１（図３参照）を押しつけて、スリーブ１９をそ
の揺動範囲の前側規制位置に保持させるように作用する
ものとなる。

【００２４】他方、上記スリーブ１９の水平片先端面ｍ
はその半径外方向へ向かうに伴って漸次に後退するよう
なテーパ面となすのであり、この際、このテーパ面とフ
ライスカッタ２との関係は、スリーブ１９がこれの前後
移動範囲の前側規制位置にあるとき、スリーブ１９の水
平片先端面ｍがフライスカッタ２の先端面ａから後側へ
凡そ０．５〜３ｍｍ程度離反した状態となるものとな
す。以上が刃具装置の構成であり、各構成要素は互いに
結合され、全体が独立した一体構造となされている。

【００２５】次に上記刃具装置が装着される主軸側部分
について図１を参照して説明すると、１００は主軸支持
部材であり、１０１は主軸支持部材１００に玉軸受１０
２ａ、１０２ｂを介して回転自在に支持された主軸、１
０３は主軸支持部材１００の先端面にボルト固定された
環状前面部材である。１０４は主軸１０１先端の細径部
に外嵌固定されて主軸１０１と環状前面部材１０３の間
隙を覆うものとした環状被覆部材であり、１０５は環状
前面部材１０３の前面にこの環状被覆部材１０４を避け
てボルト固定された張出支持部材である。

【００２６】張出支持部材１０５はこれの前面の主軸１
０１側に図２等に示すように主軸回転方向上で刃具装置
のキャップ部材１８を挟む関係の斜線位置に配置された
一対の前向き突起部ｎ１、ｎ２を有し、これら突起部ｎ
１、ｎ２よりも外方側で前記口金筒１４に対応した位置
に吸引口ｃ２を透設され、この吸引口ｃ２の後端に空気
吸引管１０６の一端を接続されたものとなされている。
なお、空気吸引管１０６の他端は図示しない空気吸引装
置に接続される。

【００２７】次に上記した工作機械の使用例及び作用に
ついて説明する。上記刃具装置は、その不使用時には、
例えば工具収納台等に一定姿勢となされて保管されるの
であり、この保管状態からこれを工作機械の使用位置に
取り付けるときは、図示しない工具交換装置に主軸１０
１の前方まで搬送させ、続いて図１に示すようにそのテ
ーパシャンク１ｇを主軸１０１中心孔に押し込ませる。

【００２８】次に図示しないドローイング機構にプルス
タッド１ｈを後方へ引張させるのであり、これによりア
ーバー１は主軸１０１に強固に結合され、刃具装置はそ
の使用位置に完全に固定された状態となる。この固定状
態では、口金筒１４の内孔と張出支持部材１０５の吸引
口ｃ２とが連通され、この連通状態は環状シール部材１
５を介して気体密に保持され、また吸引用カバー１０の
回り止め手段のキャップ部材１８が一対の前向き突起部
ｎ１、ｎ２間に嵌入し且つ前側への一定距離だけ圧縮ス
プリング１７の弾力に抗して押し込まれた状態となり、
これにより吸引用カバー１０の主軸１０１回りの位置が
固定されると共に、係合板部材１６ａの内方端が環状溝
１ｈ内に位置してアーバー１の主軸中心回りの回転を許
容するものとなる。なお、このように使用位置に取り付
けられた刃具装置を取り外して前記工具収納台に戻すと
きは上記の逆の動作が行われる。

【００２９】図１に示す状態に固定された刃具装置でワ
ークｗを切削する際は、例えば、次のように行う。即
ち、図示しない作業台にワークｗを固定し、図示しない
空気吸引装置を作動させると共に主軸１０１を回転させ
る。

【００３０】次に主軸１０１等を前方移動させてフライ
スカッタ２がワークの特定高さ位置を切削するようにそ
の前後方向の位置を図３Ａに示すように特定し、この
後、主軸１０１をこれと交差する方向ｕへ直線変位させ
る。これによりフライスカッタ２は図３Ｂに示すよう
に、その正面側切刃３ａと側面側切刃３ｂでワークｗを
連続的に平面切削しつつ進行し、この切削過程で連続的
に切粉ｗ１を生成するものとなる。

【００３１】一方では、図示しない空気吸引装置の真空
圧が空気吸引通路ｃや、フライスカッタ２と吸引用カバ
ー１０との間の切粉排出空間ｐに付与されるため、大気
がスリーブ１９の先端面ｍとワークｗの被削面ｓとの隙
間を通じて切粉排出空間ｐ内に勢い良く流入するのであ
り、この空気の流動がフライスカッタ２の生成する切粉
ｗ１を切粉排出空間ｐ、空気吸引通路ｃ及び空気吸引管
１０６を通じて連続的に他所へ排出するものとなる。

【００３２】ところで、スリーブ１９の環状制限溝ｊに
よる前後変位範囲の前側規制位置は粗加工段階の被削面
ｓの凹凸に対し比較的低く設定されているため、粗加工
中では、スリーブ１９の先端面ｍの主軸進行方向側部位
１９ａが未切削面ｓ１の凸部に接触する現象が生じるよ
うになるが、このとき未切削面ｓ１がスリーブ１９の先
端面ｍに押し上げ力を付与するため、スリーブ１９はそ
の主軸進行方向前端側部位１９ａを圧縮スプリング２４
の弾力に抗して押し上げられるようになり、そして一方
では図３ｃに示すように、スリーブ１９の主軸進行方向
後端部位１９ｂが既切削面ｓ２に接触することなく依然
としてその前後変位範囲の前側規制位置にあるようにな
って、スリーブ１９は多くの場合に後下がり状の傾斜退
避姿勢となって主軸と交叉する方向ｕへ移動するのであ
り、これによりスリーブ１９はワークｗの被削面ｓとの
距離を小さく維持したまま被削面ｓに引っ掛かることな
く主軸１０１や吸引用カバー１０等と共に移動するもの
となる。この際、スリーブ１９の先端面ｍと被削面ｓと
の距離が小さいことは大気の吸引用カバー１０内への流
入速度を大となして切粉ｗ１の排出能力を大きいものと
なす。またスリーブ１９の先端面ｍはその半径外方向へ
向かうに伴って漸次に後退するようなテーパ面となされ
ているため、スリーブ１９と前記凸部との接触状態での
相対移動が円滑に行われるようになり、それらの引っ掛
かりは一層確実に回避される。

【００３３】そして仕上加工中では、ワークｗの被削面
ｓの凹凸や一回切削当たりの切込量の大きさが小さいた
め、スリーブ１９は一般に被削面ｓに接触しない状態
で、主軸１０１や吸引用カバー１０と共に前進移動する
ようになるが、前記したようにスリーブ１９の環状制限
溝ｊによる前後変位範囲の前側規制位置が被削面ｓに対
し比較的低く設定されているため、スリーブ１９はこの
切削中にも、ワークｗの被削面ｓとの距離を小さく維持
されるのである。なお、被削面ｓにたまたま意図しない
大きな凸部が存在するとき等には、スリーブ１９は粗加
工のときに準じて傾斜退避姿勢となるように作動するの
であり、従ってこの場合も、ワークｗの被削面との距離
は可及的に小さく維持され、吸引カバー１０内への大気
の流入速度が大となって、切粉の排出能力は大きいもの
となる。

【００３４】スリーブ１９の環状制限溝ｊによる前後変
位範囲の前端規制位置はワークｗの被削面ｓの凹凸の程
度に応じて或いはフライスカッタ２の一回当たりの切込
量に応じて適当に変更する必要があるが、この変更に於
いては、固定ネジ２３を操作してナット体２１の雄ネジ
ｉ上の前後位置を変化させる。

【００３５】なお、上記実施例に於いて、スリーブ１９
の通路断面は真円形に限るものではなく、任意な形状と
なして差し支えないのであり、また付勢手段としてのス
プリング２４に代えて、板バネや折り曲げ線状バネとな
しても、或いは流体圧等を利用した押圧手段となしても
よい。またフライスカッタ２に代えて他の平面切削用刃
具としてのミーリングカッタやエンドミルカッタ等を使
用することも差し支えない。

【００３６】

【発明の効果】以上のように構成した本発明によれば、
粗加工段階或いは仕上加工段階の何れに使用しても切粉
を効率的に吸引排除することが可能となり、これにより
各加工段階毎に異なる構造のものを用意する必要がなく
なって経済的となり、また加工段階を移行する際の切削
用具の交換装着が不必要となるため、取扱いの手間が軽
減されて作業能率が飛躍的に向上すると共に交換装着に
起因した精度低下を生じないものとなる。また切削中、
スリーブをワークの未切削箇所と切削済み箇所との間に
渡って揺動可能の傾斜状に接触させて、フードの先端面
とワークの被削面との隙間を少なくなし、これにより例
えば粗加工段階での切粉回収率を凡そ９５％程度に向上
させることが可能となる。

【００３７】請求項２によれば、通常行われる粗加工及
び仕上加工の多くのものに使用できるものとなり、使い
勝手の良いものとなる。

【００３８】請求項３によれば、被削面の凹凸の平均大
きさが異なる種々のワークの何れに対しても、また一回
切削当たりの切込量の大きさが種々異なる広範囲の加工
に対しても最適状態の切粉吸引機能を発揮させることの
できるものとなる。

【００３９】請求項４によれば、スリーブの先端面に被
削面の凹凸等が接触することによりフードに作用する大
きな上向き力が円滑に得られるため、スリーブの退避作
動が確実に行われると共にスリーブの先端面が被削面の
凹凸に引っ掛かり難くなり、またスリーブのワークに対
する移動時にこれらの接触による振動が殆どないものと
なって、高品質の切削が行えるようになる。

【００４０】請求項５によれば他の刃具装置との交換使
用に適応するものとなり、また自動工具交換装置による
脱着構造の形成に寄与するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る刃具装置を備えた工作機械の一部
を示す側面視断面図である。

【図２】前記刃具装置の正面図である。

【図３】前記刃具装置の作用説明図で、Ａは加工開始直
前を示し、Ｂは加工中のスリーブの主軸進行方向前端側
部位の周辺を示し、Ｃは加工中のスリーブの主軸進行方
向後端側部位の周辺を示している。

【符号の説明】

１ アーバー（回転軸） ２ フライスカッタ（刃具） １０ 吸引用カバー １９ スリーブ（フード） ２４ スプリング（付勢手段） １０１ 主軸 ａ フライスカッタの先端面 ｍ スリーブの先端面

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の先端に平面切削用の刃具を固定
   し、この刃具の先端面を除く周囲部分を密閉状に囲った
   吸引用カバーを設けた工作機械の刃具装置に於いて、前
   記吸引用カバーの先端開口縁に対しこれをさらに先方へ
   延長した態様にスリーブを取付けたものとなし、該スリ
   ーブは断面Ｌ字状に形成すると共にその水平片先端が刃
   具側へ向うようにするほか、該水平片を一定の傾斜角度
   で前後揺動可能の可変制限に構成したことを特徴とする
   工作機械の刃具装置。
2. 【請求項２】 スリーブがその前後揺動範囲の前側規制
   位置にあるとき、スリーブの先端面が刃具の先端面から
   前後方向の後側へ凡そ０．５〜３ｍｍ程度離反した状態
   となることを特徴とする請求項１記載の工作機械の刃具
   装置。
3. 【請求項３】 スリーブの前後揺動範囲の前側規制位置
   を変更調整可能となしたことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の工作機械の刃具装置。
4. 【請求項４】 スリーブの水平片がその半径外方向へ向
   かうに伴って漸次に後退するようなテーパ面となしてあ
   ることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の工作
   機械の刃具装置。
5. 【請求項５】 回転軸、刃具、吸引用カバー、スリーブ
   及び可変制限機構を独立した一体状構造体となし、この
   構造体が工作機械の主軸に対し脱着される構成であるこ
   とを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の工作機械
   の刃具装置。