JP3261578B2 - 工作機械の主軸装置 - Google Patents

工作機械の主軸装置

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JP3261578B2
JP3261578B2 JP19623199A JP19623199A JP3261578B2 JP 3261578 B2 JP3261578 B2 JP 3261578B2 JP 19623199 A JP19623199 A JP 19623199A JP 19623199 A JP19623199 A JP 19623199A JP 3261578 B2 JP3261578 B2 JP 3261578B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、霧状切削液を刃具
先端から噴出させるものとした工作機械の主軸装置に関
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】本出願人は、既に、ドライ切削を行うため
の工作機械を実施しており、その主軸装置は例えば図３
に示すようなものとなされている。即ち、２は主軸、１
０はキャニスタ、１１は鋼球、１２はクランプロッド、
１３は仮クランプ用リング部材、１４はバネ受けリング
体、１５は圧縮スプリング、１６は前後向き案内棒部
材、１７は気液通路、１８は切削液霧化手段、１０３は
切削液噴口部材、２２は皿バネである。前記切削液霧化
手段１８は霧化ノズル２３と圧縮空気供給弁体２４と圧
縮スプリング１９からなる。そして３１は工具ホルダの
プルスタッドである。このような構造に於いて、圧縮空
気供給弁体２４の中心孔、前後向き案内棒部材１６の中
心孔前部、及び、切削液噴口部材１０３の内孔が主軸内
霧状切削液通路１００をなし、またプルスタッド３１の
中心孔がホルダ内霧状切削液通路１０２をなす。
【０００４】上記主軸装置は次のように作動するのであ
って、即ち、主軸２内の霧化ノズル２３の出口から主軸
内霧状切削液通路１００内へ霧状切削液を噴射され、こ
のように噴射された霧状切削液が切削液噴口部材１０３
から比較的大きな径のキャニスタ１０内孔内に流入し、
次にホルダ内霧状切削液通路１０２及び、工具ホルダに
固定された刃具中心部に形成された霧状切削液通路を経
て刃具先端から大気側へ流出するものとなる。この種の
工作機械によれば、刃具がワークの深い箇所を切削する
状態となっても刃具の加工部は刃具先端から噴出する霧
状切削液により効果的に潤滑され、合理的な切削が行え
るのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した在
来の工作機械では、霧状切削液が切削液噴口部材１０３
から比較的大きな径のキャニスタ内孔内へ流入したさい
に周辺部品間の隙間を経て大気へ流出し、切削液が浪費
されるのである。また、キャニスタ内孔が比較的大きな
径となされていることは、この内孔内で霧状切削液が液
状化される現象が生じるのであり、この液状化がワーク
の加工箇所への切削液の安定的供給を阻害したり、刃具
先端からの霧状切削液噴出の開始及び停止の指令に対す
る応答性を損ねる原因をなすのである。本発明は斯かる
問題点に対処し得るものとした工作機械の主軸装置を提
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、本発明の主軸装置では、主軸の先端部にクランプ手
段を介して工具ホルダのプルスタッドを機械的な脱着可
能に固定させた工作機械に於いて、主軸の中心部に形成
された主軸内霧状切削液通路を前方へ延長した態様の延
長通路部材を作成し、この延長通路部材を介して、前記
主軸内霧状切削液通路と、工具ホルダの中心部に形成さ
れたホルダ内霧状切削液通路とを連通させる。
【０００７】これによれば、主軸内霧状切削液通路、ホ
ルダ内霧状切削液通路及び延長通路のそれぞれの径が大
きく異ならないものとなり、またこれら通路が密状に連
通されるものとなる。従って、これら通路を通過する霧
状切削液は通路径の急変による液状化を生じなくなって
工具ホルダの刃具先端から安定的に噴出されるものとな
り、また前記の各通路は密状に接続されるため、部品間
の隙間を通じて大気へ無駄に流出するのを阻止される。
また主軸側に延長通路を形成したことが従来の工具ホル
ダ側の構造をそのまま使用し得るものとなす。
【０００８】上記発明は具体的には次のようになす。即
ち、前後向き案内棒部材のプルスタッド寄りとなる中心
孔の先端部に抜き止めリング部材を取付け、該抜き止め
リング部材を介して延長通路部材を工具ホルダの前後方
向へ摺動変位自在とする。延長通路部材は筒体でスプリ
ングにより前方へ付勢された状態となしてあって、先端
部が抜き止めリング部材から突出する。これによれば延
長通路部材とプルスタッドに於ける切削液通路との接続
が主軸の回転中にスプリング力により密状に保持され
る。
【０００９】延長通路部材の後端部には鍔部を設け、摺
動変位するさいに抜き止めリング部材から抜け出したり
することがないようにする。
【００１０】延長通路部材の先端はスプリング力の付勢
で抜き止めリング部材から常時前方へ突出した状態とな
っている。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例に係る工
作機械の主軸装置を示す側面視断面図、図２は前記主軸
装置の要部を示す拡大側面図であり、以下これらの図を
参照して説明する。
【００１２】１は工作機械の主軸支持フレームであり、
２は主軸であって軸受３を介して回転自在に支持されて
いる。４は軸受３や主軸２の前後方向ｆの変位を規制す
るためのリング部材で、主軸支持フレーム１の前端面に
ボルト固定されている。主軸支持フレーム１と主軸２と
の間や軸受３、３間にはスペーサ５、６、７、８を介装
している。
【００１３】上記主軸２の中心部にはクランプ手段ＫＲ
が形成されるのであって、具体的には次のようになされ
ている。即ち、主軸２の中心部に形成された内孔２ａの
前端部はテーパ嵌合孔９となされる。そして内孔２ａの
内方にはキャニスタ１０を挿入してこれの前端部を段部
ｋに支持させる等して固定状態となしてある。このキャ
ニスタ１０は円筒状となされていて、前部周壁には鋼球
１１を主軸半径方向の変位可能に且つキャニスタ１０内
方へ脱落しないように案内するものとした円孔１０ａを
形成され、また周壁の長さ途中に逃がし孔１０ｂを透設
されている。
【００１４】またキャニスタ１０の外周囲には主軸２の
内孔２ａに案内されるクランプロッド１２を前後方向ｆ
への摺動変位自在に外嵌させてある。このクランプロッ
ド１２の前端には鋼球１１を主軸半径内方向へ押し込む
ためのテーパ面１２ａが形成され、またクランプロッド
１２の内孔内には仮クランプ用リング部材１３がキャニ
スタ１０に外嵌された状態に内挿されると共にバネ受け
リング体１４がキャニスタ１０の後端に支持された状態
に内挿されている。この際、１５は仮クランプ用リング
部材１３とバネ受けリング体１４との間に装着された圧
縮スプリングである。
【００１５】上記クランプ手段ＫＲの中心部には前後向
き案内棒部材１６が配置してあり、これの前部はバネ受
けリング体１４の内孔に内嵌されて固定状態となされて
いる。この前後向き案内棒部材１６の中心孔に後側から
順に気液通路１７、切削液霧化手段１８、圧縮スプリン
グ１９及び延長通路部材２０が内挿されると共に前端に
抜止めリング部材２１が固嵌されている。また前後向き
案内棒部材１６には皿バネ２２が多層状に外挿してあっ
て、クランプロッド１２を後方ｆ１へ弾圧するものとな
されている。
【００１６】この際、気液通路１７は前後向き案内棒部
材１６の中心孔と同心に管部材を設け、この管部材の内
孔を切削液通路となされ、管部材の外方で中心孔の内方
を圧縮空気通路となされる。切削液霧化手段１８は霧化
ノズル２３と圧縮空気供給弁体２４とからなり、圧縮ス
プリング１９は圧縮空気供給弁体２４を後方の霧化ノズ
ル２３の側ｆ１へ向け押圧すると同時に延長通路部材２
０を前方のプルスタッド側ｆ２へ向け押圧するものとな
す。延長通路部材２０は後端に鍔部を有する筒体となさ
れ、抜け止めリング部材２１の中心孔で前後方向の摺動
変位自在に案内され、前記鍔部が抜け止めリング部材２
１に係止されることにより前方ｆ２への抜け出しを規制
されるものとなる。
【００１７】２５は先端に刃具２６を固定された工具ホ
ルダであり、ホルダ本体部２７、ホルダ把持部２８及び
テーパ嵌入軸部２９からなる。ホルダ本体部２７には中
心孔２７ａが形成してあって、この中心孔２７ａの前部
と後部に雌ネジが形成されており、前部の雌ネジには刃
具ストッパ３０を螺合させ、後部の雌ネジにはプルスタ
ッド３１を螺着している。また刃具２６は中心部に霧状
切削液通路２６ａを形成されたものとなされており、ホ
ルダ本体部２７の中心孔２７ａの前方から挿入され、後
端を刃具ストッパ３０に係止され、ホルダ本体部２７の
前部に装設された締結具３２で締結された状態となされ
ている。刃具ストッパ２６の中心孔とプルスタッド３１
の各中心孔とはこれらの前後変位を許容するものとした
連通管３３で結合されている。
【００１８】ホルダ把持部２８は図示しない自動工具交
換装置により把持されるものとなされおり、またテーパ
嵌入軸部２９は外周面であるテーパ雄面Ｓを主軸２のテ
ーパ嵌合孔９内に嵌入されるものとなされている。
【００１９】そして、テーパ雄面Ｓがテーパ嵌合孔９に
内嵌され且つプルスタッド３１がクランプ手段ＫＲにク
ランプされた図１に示すようなクランプ状態では、延長
通路部材２０の先端が圧縮スプリング１９の弾力で前方
ｆ２へ押圧されてプルスタッド３１の後端面に略密状に
圧接された状態に保持される構成となす。
【００２０】このような構造に於いて、圧縮空気供給弁
体２４の中心孔、前後向き案内棒部材１６の中心孔前
部、及び、延長通路部材２０後部の内孔が主軸内霧状切
削液通路１００をなし、また延長通路部材２０前部の内
孔が延長通路１０１をなし、さらにプルスタッド３１の
中心孔、連通管３３の内孔、刃具ストッパ３０の内孔が
ホルダ内霧状切削液通路１０２をなしている。なお、図
中ｍはゴム質シール部材である。
【００２１】上記した本実施例の主軸装置に於いて、図
１に示すように主軸２側にクランプされた工具ホルダ２
５を脱着する際は、先ず図示しないドローバーを前方ｆ
２へ変位させる。これにより、クランプロッド１２が前
方ｆ２へ変位されてそのテーパ面１２ａが鋼球１１から
離れるのであり、この作動に関連して仮クランプ部材１
３が圧縮スプリング１５の弾力で前方ｆ２へ移動され、
その前端テーパ面で鋼球１１を主軸半径内方向へ軽く押
圧する。これにより工具ホルダ２５はクランプ状態を解
除された状態になると同時に、仮クランプ部材１３によ
り自然的な脱落を防止される状態の下で抜き取り可能に
なる。
【００２２】この状態の下で図示しない自動工具交換装
置がホルダ把持部２８を把持して工具ホルダ２５を前方
ｆ２へ引き抜き、次に使用される工具ホルダ２５のテー
パ嵌合軸部２９を主軸２のテーパ嵌合孔９に前方から嵌
入させる。
【００２３】この後、図示しないドローバーを皿バネ２
２の弾力で後方ｆ１へ変位させるようになしてクランプ
ロッド１２を後方ｆ１へ変位させる。これに関連して、
クランプロッド１２のテーパ面１２ａが鋼球１１に係合
してこれを主軸半径内方向へ変位させ、プルスタッド３
１の後端膨大部の係止斜面に押し付ける。これにより、
プルスタッド３１は鋼球１１で後方へ押圧され、テーパ
嵌合軸部２９のテーパ雄面ｓはテーパ嵌合孔９に圧接さ
れ、工具ホルダ２５はクランプ手段ＫＲによりクランプ
される。
【００２４】工具ホルダ２５がクランプされた状態に於
ける主軸２の回転中、刃具２６の先端から霧状切削液を
噴出させるときは、主軸２内の気液通路１７に主軸２の
外方から圧縮空気と切削液のそれぞれを別々に適当圧で
供給するのであり、この際の各部の作動は次のように行
われる。
【００２５】即ち、気液通路１７は切削液と圧縮空気を
霧化ノズル２３に供給し、霧化ノズル２３はこれらを混
合攪拌しつつ圧縮空気供給弁体２４の内孔である主軸内
霧状切削液通路１００内へ噴射して霧状切削液となし、
主軸内霧状切削液通路１００はこの霧状切削液を、延長
通路部材２０の内孔からなる延長通路１０１内へ送り込
む。
【００２６】次いでプルスタッド３１、連通管３３及び
刃具ストッパ３０で形成されたホルダ内霧状切削液通路
１０２が延長通路１０１内に送り込まれた霧状切削液を
刃具２６内の霧状切削液通路２６ａに送り込み、これに
より霧状切削液は刃具２６の先端から噴出されるものと
なる。
【００２７】この際、延長通路１０１とホルダ内霧状切
削液通路１０２とは略密状に連通された状態となるた
め、霧状切削液は延長通路１０１外方の大きな径の空間
（キャニスタ１０の内孔）内に多量に流出するのを抑制
され、部品間の隙間から大気へ無駄に飛散するのを防止
される。また主軸内霧状切削液通路１００、延長通路１
０１及びホルダ内霧状切削液通路１０２はこれらの径が
その長手方向で大きく変化しないものとなるため、霧状
切削液は通路の急拡大や急縮小に起因した液状化を阻止
され、刃具２６の先端から安定的に噴出されるものとな
る。
【００２８】
【発明の効果】以上の如く構成した本発明によれば、主
軸内霧状切削液通路、ホルダ内霧状切削液通路及び延長
通路のそれぞれの径がその長手方向で大きく異ならない
ものとなり、またこれら通路が密状に連通されるため、
これら通路を通過する霧状切削液が通路径の急変による
液状化を生じなくなり、工具ホルダの刃具先端から霧状
切削液を噴出させる指令に対する応答性良く、しかも安
定的に噴出させることができ、また霧状切削液が部品間
の隙間を通じて大気へ流出するのを抑制して、霧状切削
液の浪費を防止することができる。また本発明による延
長通路部材の構成は、従来の工具ホルダの構造をそのま
ま使用することができる。
【００２９】また、従来の主軸側の構造も殆どそのまま
で、一部の簡単な改良のみで良く、安価且つ簡便な使用
が図られる上で著効がある。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る工作機械の主軸装置を
示す側面視断面図である。
【図２】前記主軸装置の要部を示す拡大側面図である。
【図３】従来の工作機械の主軸装置の一部を示す側面視
断面図である。
【符号の説明】
２ 主軸 １６ 前後向き案内棒部材 １９ スプリング ２５ 工具ホルダ ３１ プルスタッド １００ 主軸内霧状切削液通路 １０１ 延長通路 １０２ ホルダ内霧状切削液通路 ＫＲ クランプ手段 ｆ 前後方向 ｆ２ 前方
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−8103（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−66437（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−249669（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−257870（ＪＰ，Ａ) 特開2000−210836（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−130144（ＪＰ，Ｕ) 特許2695906（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23Q 11/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主軸の先端部にクランプ手段を介して工
    具ホルダのプルスタッドを機械的な脱着可能に固定させ
    る工作機械に於いて、クランプ手段の中心部に前後向き
    案内棒部材を配置し、該前後向き案内棒部材はプルスタ
    ッド寄りとなるその中心孔の先端部に抜き止めリング部
    材を取付け、該抜き止めリング部材を介してその先端部
    が突出する筒体となした延長通路部材を摺動可能に嵌入
    させ、且つ該延長通路部材の後端部には抜け止めリング
    部材と係合して抜け出し摺動を阻止する鍔部を形成した
    ものとなし、以上により前後向き案内棒部材の中心孔内
    に対しその後側から順に気液通路、霧化ノズル及び圧縮
    空気供給弁体とからなる切削液霧化手段、並びに圧縮ス
    プリングと延長通路部材を備えたものとなし、このさい
    圧縮スプリングの弾撥力で圧縮空気供給弁体を霧化ノズ
    ル側へ押圧すると同時に、延長通路部材をその筒体先端
    が抜き止めリング部材の先端部より常時突出されるよう
    にプルスタッド側の前方へ向け押圧されているものとな
    し、延長通路部材とプルスタッドの切削液通路が連通さ
    れる構成を特徴とした工作機械の主軸装置。
JP19623199A 1999-07-09 1999-07-09 工作機械の主軸装置 Expired - Lifetime JP3261578B2 (ja)

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