JP3717577B2 - Machine tool cooling dust collector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の冷却集塵装置に係り、特にカッタを冷却すると共に切粉を吸引排出する工作機械の冷却集塵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
工作機械の冷却集塵装置は、これまで種々のタイプのものが提案されている。
例えば、スピンドルに主軸を介して装着されたカッタを冷却すると共に切粉を外部に吸引排出することができるこの工作機械の冷却集塵装置が知られている。
この種の工作機械の冷却集塵装置は、主軸とカッタとを取囲むようにスピンドルの下端に取付けられた冷却集塵ハウジングと、この冷却集塵ハウジングに形成され、外部の加圧冷気供給部に接続される冷気取入れ部と第1及び第2の冷気吐出部とを連通する複数の冷気流通路と、冷却集塵ハウジングに形成され、外部の切粉吸引装置に接続される排出口と冷却集塵ハウジングの内部空間とを連通する切粉排出路と、冷却集塵ハウジングの下端から垂下し下端にスリットが形成された可撓性フードとを具備し、第1の冷気吐出部はカッタの軸部に向けて加圧冷気を噴射し、また、第2の冷気吐出部は、斜め下方向かつカッタの刃部の外周の接線方向に向けて加圧冷気を噴射して、切粉をカッタから離脱させると共に切削孔や溝から浮き上がらせて、これらの切粉を外部の切粉吸引装置によって吸引排出する。可撓性フードは、カッタに向けて噴射された加圧冷気及び切粉が冷却集塵ハウジングの外部に流出することを防止して、効率的に排出口に導く。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の従来の工作機械の冷却集塵装置は、加圧冷気及び切粉が冷却集塵ハウジング外部へ流出することを可撓性フードのみによって防止しているので、切削条件などによっては、切粉の吸引排出またはカッタの冷却を充分には行うことができないといった問題を有する。
【0004】
そこで、本出願人は、このような従来の工作機械の冷却集塵装置の問題を解決した冷却集塵装置に関する発明を特開平7−156038号に開示している。この先願に係る工作機械の冷却集塵装置は、主軸とカッタとを取囲むようにスピンドルの下端に取付けられた冷却集塵ハウジングと、冷却集塵ハウジングの比較的上部に設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるエアーカーテン用冷気取入れ部と、冷却集塵ハウジングの下端に設けられ、エアーカーテン用冷気取入れ部からのエアーカーテン用冷気を下方に向けて噴出してカッタを取囲むエアーカーテンを形成するエアーカーテン用冷気吐出口と、冷却集塵ハウジングに形成され、エアーカーテン用冷気取入れ部とエアーカーテン用冷気吐出口とを連通するエアーカーテン用冷気流通路と、冷却集塵ハウジングに設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるカッタ冷却用冷気取入れ部と、冷却集塵ハウジングの比較的下部に設けられ、カッタ冷却用冷気取入れ部からの冷気を斜め下方かつカッタの刃部の外周の接線方向に向けて噴出するカッタ冷却用冷気吐出口と、冷却集塵ハウジングに設けられ、冷却集塵ハウジング内部から切粉を吸引排出するために外部の切粉吸引装置に接続される切粉排出部と、エアーカーテン用冷気吐出口よりも外側に垂下された可撓性のフードとを具備するものである。このエアーカーテン用冷気吐出口は冷却集塵ハウジングの下端の全周に沿ってほぼ等間隔に配置された複数個のエアーカーテン用吐出孔から構成される。
【0005】
カッタ冷却用冷気吐出口から噴出したカッタ冷却用冷気は、斜め下方向かつカッタの刃部の外周の接線方向に流れてカッタの刃部に衝突し、それを冷却すると共に、切削孔や切削溝から切粉を巻き上げて切粉を切削孔や切削溝の外に排出する。
【0006】
エアーカーテン用冷気は、エアーカーテン用冷気取入れ部から流入し、冷却集塵ハウジングに形成されたエアーカーテン用冷気流通路を通って、エアーカーテン用冷気吐出口から下方に噴出して、エアーカーテンを作る。また、このエアーカーテン用冷気は、エアーカーテン用冷気流通路を通過する間に冷却集塵ハウジングを直接に冷却し、エアーカーテン用冷気吐出口から噴出しエアーカーテンを形成する。このエアーカーテンは、カッタ周囲と冷却集塵ハウジングとを遮断し、これによって切粉の飛散を防止すると共に、切粉を巻込んで切粉排出部から外部に排出される。
【0007】
エアーカーテン用冷気は、等間隔に穿孔された複数個のエアーカーテン用吐出孔から吐出されるため、隣接するエアーカーテン用吐出孔の間の下方には、エアーカーテンの不存在領域が発生し、このエアーカーテンの不存在領域を介して、外部の暖かい空気が冷却集塵ハウジングの中央部に流入するおそれがある。そこで、可撓性フードは、エアーカーテンの不存在領域の外側を囲って外部の暖かい空気が流入することを防止している。
【0008】
ところが、この先願に係る工作機械の冷却集塵装置は、可撓性フードで被覆しなければならず、構造が複雑かつ大形化するといった問題に加えて、可撓性フードの存在によって、外部からカッタによる切削状態を観察することができず、切削作業の大きな制約となるといった問題も存在する。
【0009】
そこで、本発明の目的は、カッタを十分に冷却することができ、かつ切削孔や切削溝内の切粉を確実に排出することができると共に、冷却集塵ハウジングの内部を外部から遮蔽する可撓性フードを必要としない工作機械の冷却集塵装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、
スピンドルに主軸を介して装着されたカッタを冷却すると共に切粉を外部に吸引排出する工作機械の冷却集塵装置において、
上記主軸と上記カッタとを取囲むように上記スピンドルの下端に取付けられた冷却集塵ハウジングと、
上記冷却集塵ハウジングの上部に設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるエアーカーテン用冷気取入れ部と、
上記冷却集塵ハウジングの下端部に設けられ、上記エアーカーテン用冷気取入れ部からのエアーカーテン用冷気を下方に向けて噴出して上記カッタを取囲むエアーカーテンを形成するエアーカーテン用冷気吐出口と、
上記冷却集塵ハウジングに形成され、上記エアーカーテン用冷気取入れ部と上記エアーカーテン用冷気吐出口とを連通するエアーカーテン用冷気流通路と、
上記冷却集塵ハウジングに設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるカッタ冷却用冷気取入れ部と、
上記冷却集塵ハウジングの下部に設けられ、上記カッタ冷却用冷気取入れ部からの冷気を斜め下方かつ上記カッタの刃部の外周の接線方向に向けて噴出するカッタ冷却用冷気吐出口と、
上記冷却集塵ハウジングに設けられ、上記冷却集塵ハウジング内部から切粉を吸引排出するために外部の切粉吸引装置に接続される切粉排出部と、
を具備し、
上記エアーカーテン用冷気吐出口は、
上記冷却集塵ハウジングの下面に開口し、上記カッタを取囲むようにほぼ等角度で穿孔された複数のエアーカーテン用吐出孔と、隣接する上記エアーカーテン用吐出孔を接続するように上記冷却集塵ハウジングの下面に開口したスリットとを有し、
上記スリットの幅は上記エアーカーテン用吐出孔の口径よりも小さく、
上記エアーカーテン用吐出孔と上記スリットとから上記エアーカーテン用冷気が噴出するように構成されていることを特徴とするものである。
【0011】
カッタ冷却用冷気吐出口から噴出したカッタ冷却用冷気は、斜め下方向かつカッタの刃部の外周の接線方向に流れてカッタの刃部に衝突し、それを冷却すると共に、切削孔や切削溝から切粉を巻き上げて切粉を切削孔や切削溝の外に排出する。
【0012】
エアーカーテン用冷気は、エアーカーテン用冷気取入れ部から流入し、冷却集塵ハウジングに形成されたエアーカーテン用冷気流通路を通って、複数のエアーカーテン用吐出孔とこれらを接続するスリットとから下方に噴出して、エアーカーテンを作る。こうして、エアーカーテンは、エアーカーテン用冷気流通路を通過する間に冷却集塵ハウジングを直接に冷却すると共に、エアーカーテン用吐出孔とスリットとから下方に噴出して切粉の飛散を防止し、切粉を巻込んで切粉排出部から外部に排出される。
【0013】
また、エアーカーテンは冷却集塵ハウジングの下端の全周に沿って連続して形成されるため、冷却集塵ハウジングの内部と外部とを完全に遮断することができ、可撓性フードの設置が必要でなくなる。
【0014】
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記複数のエアーカーテン用吐出孔は互いに同一半径の円形状であり、上記スリットは上記円形状のエアーカーテン用吐出孔の中心部を接続することを特徴とするものである。
【0015】
請求項3に記載された発明は、請求項1に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記複数のエアーカーテン用吐出孔は互いに同一半径の円形状であり、上記スリットは、その幅が上記エアーカーテン用吐出孔の半径にほぼ等しく、かつ上記エアーカーテン用吐出孔の半円部分を接続し、この接続によって上記複数のエアーカーテン用吐出孔の形状は半円形状となることを特徴とするものである。
【0016】
請求項4に記載された発明は、請求項1に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記カッタ冷却用冷気吐出口は、互いに約20°〜約80°離間した少なくとも二個のカッタ冷却用吐出孔から構成され、上記吐出孔の各々は上記冷気を上記カッタの回転方向に対して逆の方向から上記カッタの刃部外周の接線方向に向けて噴出すると共に、上記冷気の一部を上記カッタの軸部に向けて噴出することを特徴とするものである。
【0017】
請求項5に記載された発明は、請求項1に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記エアーカーテン用冷気流通路が、複数に分流して、上記エアーカーテン用冷気が上記複数のエアーカーテン用吐出孔および上記複数のスリットからほぼ等しい圧力で噴出するように構成されていることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による工作機械の冷却集塵装置の実施例を図1乃至図24を参照して説明する。
図1乃至図3は、本発明の一実施例の工作機械の冷却集塵装置のほぼ全体構成を一部断面で示した正面図であり、図4は一部断面で示した側面図である。これらの図において、N/Cルーター等の切断及び切削加工機のスピンドル1にはカッタ回転主軸2が取付けられ、この回転主軸2にはコレット3によってカッタ4が固着されている。
【0019】
スピンドル1にはヘッド取付部材5がボルト6によって固着され、このヘッド取付部材5の構造の詳細が図5に示されている。ヘッド取付部材5には上部冷却ハウジング7が取付られ、この上部冷却ハウジング7の詳細構造が図6に示されている。上部冷却ハウジング7には中間冷却ハウジング8が取付られ、この中間冷却ハウジング8の詳細構造が図7に示されている。上部冷却ハウジング7と中間冷却ハウジング8との内部には内側冷却ハウジング9が取付けられ、この内側冷却ハウジング9の詳細構造が図8及び図9に示されている。中間冷却ハウジング8には下部冷却ハウジング10が取付けられ、この下部冷却ハウジング10の詳細構造が図10及び図11に示されている。以上のヘッド取付部材5と上部冷却ハウジング7と中間冷却ハウジング8と内側冷却ハウジング9と下部冷却ハウジング10とは、カッタ回転主軸2とカッタ4とを取囲む冷却集塵ハウジングを構成する。
【0020】
上部冷却ハウジング7にはエアーカーテン用冷気取入れ部13が取付けられ、このエアーカーテン用冷気取入れ部13は図12に示したように貫通孔13aを有し、この貫通孔13aは、一端が外部の加圧冷気供給部100に接続され、他端が冷却集塵ハウジングの壁内に穿設されたエアーカーテン用冷気流通路14に接続されている。このエアーカーテン用冷気流通路14は図1に示したように、上部冷却ハウジング7を貫通する流路14aと、上部冷却ハウジング7及び中間冷却ハウジング8と内側冷却ハウジング9との間隙に形成された流路14bと、下部冷却ハウジング10に穿設された流路14cとから構成される。この流路14bは図8及び図9に示したように、その流路の中間部分が内側冷却ハウジング9の外周面に形成された種々の形状の複数の凸部9aによって、複数の小流路に分割されている。
【0021】
また、流路14cは、図10に明示したように下部冷却ハウジング10を貫通する。詳述すると、図10及び図11において下部冷却ハウジング10は上面に円周方向に等間隔に穿孔された複数、図示例では12個の入口孔11と下面に刻設されたエアーカーテン用冷気吐出口15とを有し、流路14cは入口孔11とエアーカーテン用冷気吐出口15とを連通している。エアーカーテン用冷気吐出口15は、図11に示したように複数、図示例では12個の円形のエアーカーテン用冷気吐出孔15aと同数のスリット15bとから構成される。エアーカーテン用冷気吐出孔15aは円周上に互いに等角度間隔に配置され、スリット15bは上述の円周上に形成され、隣接するエアーカーテン用冷気吐出孔15aを互いに接続している。こうして、エアーカーテン用冷気吐出口15は、下部冷却ハウジング10の下面の全周にわたって連続的に刻設されている。
【0022】
また、図11に示したように、スリット15bは、その幅dがエアーカーテン用冷気吐出孔15aの直径よりも小さく選定され、各エアーカーテン用冷気吐出孔15aの中心を接続している。
【0023】
また、中間冷却ハウジング8には図1及び図12に示したように、切粉排出部を構成する集塵アタッチメント16が取付けられ、この集塵アタッチメント16の切粉排出孔16aは、一端が中間冷却ハウジング8及び内側冷却ハウジング9を貫通する切粉排出用の貫通孔17に接続され、他端が図示を省略した外部のバキューム式切粉吸引装置に接続される。
【0024】
図1に示したように下部冷却ハウジング10の下面にはカッタ冷却用冷気吐出リング18が取付けられている。このカッタ冷却用冷気吐出リング18の詳細構造が図13に示されている。このカッタ冷却用冷気吐出リング18には、互いに20°〜80°離間した2本のカッタ冷却用冷気吐出孔18a、18bが斜め方向に穿孔されている。
【0025】
下部冷却ハウジング10には図4に示したようにカッタ冷却用冷気取入れ部19が取付けられ、このカッタ冷却用冷気取入れ部19は図14及び図15に拡大して示したように、下部冷却ハウジング10に取付けられた冷気取入れアタッチメント20と、ブラケット21、22、23と、一対の冷気ホース24A、24Bとから構成される。この冷気ホース24Aは一端でカッタ冷却用冷気流路25Aを介してカッタ冷却用冷気吐出リング18のカッタ冷却用冷気吐出孔18aに連通し、他端で加圧冷気供給部100に連通している。同様に、冷気ホース24Bも一端でカッタ冷却用冷気流路25Bを介してカッタ冷却用冷気吐出リング18のカッタ冷却用冷気吐出孔18bに連通し、他端で加圧冷気供給部100に連通している。こうして、加圧冷気供給部100からの加圧冷気は、一対の冷気ホース24A、24Bと一対のカッタ冷却用冷気流路25A、25Bとを介してカッタ冷却用冷気吐出孔18a、18bから噴出される。
【0026】
なお、冷気取入れアタッチメント20の詳細は図16に示され、ブラケット21の詳細は図17に示され、ブラケット22、23の詳細は図18に示されている。
図19及び図20は、カッタ冷却用冷気吐出リング18の2本のカッタ冷却用冷気吐出孔18a,18bの取付け位置とこれらからのカッタ冷却用冷気26の噴射方向を示したもので、各カッタ冷却用冷気吐出孔18a,18bは、図13に示したように垂直線に対して約30°〜約60°だけ傾斜しており、上述のように互いに20°〜80°離間しており、カッタ冷却用冷気26を斜め下方に、具体的には切削中のカッタ4の軸部4aからカッタ刃部4bの先端までの範囲に向けて、かつカッタ4の回転方向Tと逆向きにカッタ4の刃部4bの外周の接線方向に噴射する。
【0027】
また、カッタ4に対するカッタ冷却用冷気吐出孔18a,18bの取付位置は次のように定められている。即ち、各カッタ冷却用冷気吐出孔18a,18bは、図20に示したように、カッタ4の中心から互いに20°〜80°離れた方向に延びた半径方向線Lからカッタ4の回転方向Tの反対方向に、ほぼカッタ4の半径分だけずれた方向にカッタ冷却用冷気を噴射するように、穿孔されている。
【0028】
図21は図12及び図15にブロックで示した外部の加圧冷気供給部100の構成要素を示したもので、コンプレッサ101とアフタクーラ102とエアータンク103とメインフィルタ104とによって、塵を除去した6kg/立方cmの工場エアーを作る。この工場エアーは、二つに分流された後に、夫々エアードライヤー105、105によって水分を除去されると同時に10°Cに冷却された後に、レギュレータ/ドレーン106、106によって油分を除去され、次いでエコルバー(冷却器)107、107によって−7°Cに冷却される。このようにして作られた−7°Cの加圧冷気が、エアーカーテン用冷気取入れ部13及びカッタ冷却用冷気取入れ部19に夫々供給される。
【0029】
次にこの実施例の作用を説明する。
図1は切削中の工作機械の冷却集塵装置の全体の構成を示し、図3は切削が終了しカッタを被切削材から取り出している時の工作機械の冷却集塵装置の全体構成を示している。
【0030】
図1及び図4において、図示を省略した外部の切粉吸引装置を駆動して、集塵アタッチメント16を介して冷却集塵ハウジング内をバキューム吸引すると同時に、加圧冷気供給部100から加圧冷気をエアーカーテン用冷気取入れ部13及びカッタ冷却用冷気取入れ部19に供給する。この状態で、カッタ4は補助材27の上に載置固定された被切削材28を切削し、切削孔または切削溝29を穿設する。
【0031】
エアーカーテン用冷気取入れ部13に流入したエアーカーテン用冷気30は、冷却集塵ハウジングの壁内のエアーカーテン用冷気流通路14を流通しながら冷却集塵ハウジング自体を冷却した後に、下部冷却ハウジング10のエアーカーテン用冷気吐出口15から、具体的には図11に示した下部冷却ハウジング10の下面に形成されたエアーカーテン用冷気吐出孔15aとスリット15bとから流出してエアーカーテン31を形成し、カッタ4の周囲を外気から遮断する。この際、エアーカーテン用冷気30は、図22に示したように内側冷却ハウジング9内で複数に分流し、これによって一様な圧力となって図23に示したように複数のエアーカーテン用冷気吐出孔15aと複数のスリット15bから互いにほぼ等しい圧力で噴出する。
【0032】
カッタ冷却用冷気取入れ部19に流入したカッタ冷却用冷気26は、図19に示したようにカッタ冷却用冷気流路25A、25Bを通って、カッタ冷却用冷気吐出リング18のカッタ冷却用冷気吐出孔18a,18bからほぼ斜め30°〜60°下方に流出する。このカッタ冷却用冷気26の一部は、カッタ4の軸部4aに衝突してそれを冷却して、カッタ駆動部からカッタ4の刃部4bに伝達される伝導熱を冷却し、カッタ駆動部からの伝導熱に起因するカッタ4の発熱を防止する。また、カッタ冷却用冷気26の残部は、カッタ4の刃部4bに衝突してそれを冷却すると共に、切削孔又は切削溝29のバリを除去する。
【0033】
カッタ冷却用冷気吐出孔18a,18bからのカッタ冷却用冷気26は、図13及び図20に示したように、互いに20°〜80°離れているため、そのうちの少なくとも一つが必ず切削孔又は切削溝29内に進入して、内部の切粉を浮上がらせて外部に流出させると共に、更に、カッタ4の回転方向Tと逆向きにカッタ4の外周の接線方向に進むため、カッタ刃部4bに巻き付いた切粉をそこから確実に剥離する。このような切削孔又は切削溝29内の切粉の排出及びカッタ刃部4bからの切粉の剥離作用は、図3に示したように切削加工が終了し、カッタ4が被切削材28から離れる時に効果的に行われる。
【0034】
カッタの軸部4a及び刃部4bを夫々冷却した冷気26は、図1及び図3において矢印32で示したように切粉と共に切粉排出用の貫通孔17及び切粉排出孔16aを通って外部の切粉吸引装置に吸引される。
【0035】
この冷気の吸引に伴い、図1に示したようにエアーカーテン用冷気吐出口15から噴出されたエアーカーテン流れ31も、被切削材28に衝突した後にカッタ冷却用冷気26と同様に貫通孔17及び切粉排出孔16aを介して吸引排出される。このエアーカーテン流31の吸引排出は、切粉排出用の貫通孔17への切粉の排出を助長すると同時に、冷却集塵ハウジング内部を冷却する。このように、エアーカーテン用冷気30によって、冷却集塵ハウジング自体及びその内部のカッタ4が夫々冷却される。
【0036】
なお、図23に示したように複数のエアーカーテン用冷気吐出孔15aからはエアーカーテン流31aが噴出されるが、これらのエアーカーテン用冷気吐出孔15aは所定の間隔で配置されているため、隣接するエアーカーテン用冷気吐出孔15aから噴出されるエアーカーテン流31aの間に、空隙部分33が残存する。この空隙部分33には、スリット15bからエアーカーテン流31bが噴出される。こうして、下部冷却ハウジング10の下面からはその全周にわたって連続的に、即ち実質的に隙間なくエアーカーテン流31a、31bが噴出されて、カッター4の周囲と外部とを完全に隔離する。このエアーカーテン流31a、31bは、切粉が外部に漏出することを阻止すると共に、外部の暖かい空気が冷却集塵ハウジングの中央部に流入することを防止している。こうして、本実施例では、本出願人の先願に係る工作機械の冷却集塵装置には設置されていた可撓性フードを不要とすることができる。
【0037】
図24は上述した実施例の変形例を示したもので、下部冷却ハウジング10の下面に形成されたエアーカーテン用冷気吐出口15は、円周上に等角度間隔に配置された12個のエアーカーテン用吐出孔15aと、隣接するエアーカーテン用吐出孔15aを接続するように円周上に刻設されたスリット15bとから構成される。12個のエアーカーテン用吐出孔15aは互いに同一半径の円形状であり、スリット15bの幅dはエアーカーテン用吐出孔15aの半径にほぼ等しい。更に、スリット15bはエアーカーテン用吐出孔15aの形状が実質的に半円形状となるようにエアーカーテン用吐出孔15aの半円部分を接続している。
【0038】
このように、スリット15bの幅dをエアーカーテン用吐出孔15aの半径にほぼ等しく選定することによって、エアーカーテン流31bの吐出流力と厚みが増大する。
【0039】
なお、被切削材としては、金属や複合材や木材や石材など任意の材料を使用することができる。
カッタ冷却用冷気吐出リング18の冷気吐出孔18a、18bの個数や穿孔位置や方向などは、被切削材の材料や厚さや切削孔または切削溝の大きさなどの種々の切削条件に応じて決定されるものである。従って、種々の切削条件に対応したカッタ冷却用冷気吐出リング18を複数個用意しておき、切削条件に適したカッタ冷却用冷気吐出リング18を使用する必要がある。しかしながら、切削条件が変わった場合にも、単にカッタ冷却用冷気吐出リング18を交換するだけでよく、その他の部材を変更または交換する必要はほとんどない。上述の実施例では、カッタ冷却用冷気26とエアーカーテン用冷気30は、圧力及び温度が互いに等しく定めた。しかしながら、本発明はこれに限らず両冷気26、30の圧力または温度を異ならせることもできる。
【0040】
また、カッタ冷却用冷気26及びエアーカーテン用冷気30の圧力及び温度は、切削条件等に応じて決定され、温度については常温温度乃至−15°Cの範囲が好ましく、5°C〜−15°Cが一層好ましい。特に、5°C以下の温度の冷気は、従来の室温の場合に比べて、カッタ寿命を大幅、例えば約6倍も長くすることができる。更に、冷却集塵ハウジングの構成部材5、7、8、9、10などの内側の断熱効果を助長するためには、各構成部材の合せ面にシリコンゴム接着剤。の断熱接着材を塗布することが望ましい。
【0041】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、カッタ冷却用冷気は、カッタ冷却用冷気吐出口から斜め下方かつカッタの刃部の外周の接線方向に向けて噴出されるため、カッタを被切削材から露出している部分についてはもちろんのこと被切削材中に存する部分についても冷却することができ、かつ切削孔や切削溝内の切粉を確実に排出することができる。また、エアーカーテン用冷気は、複数のエアーカーテン用吐出孔とこれらを互いに接続するスリットとから下方に噴射されエアーカーテンを形成するため、このエアーカーテンは全周囲にわたって隙間なく連続する。従って、可撓性フードを必要とするなく、エアーカーテンのみでカッタの周囲を外気から完全に遮断しそこを冷却することができる。更に、エアーカーテン用冷気はエアーカーテンの形成後に、切粉を伴って切粉排出部から排出され切粉の排出を助長する。
【0042】
また、エアーカーテン用冷気流通路を冷却集塵ハウジングに形成したので、エアーカーテン用冷気がこのエアーカーテン用冷気流通路を流通する際に冷却集塵ハウジングを冷却することができ、カッタの冷却を助長することができる。更に、カッタが充分に冷却されるため、カッタの摩耗が小さくなりカッタ寿命が大幅に延びると共に、切粉が一般に小さくなりその排出が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による工作機械の冷却集塵装置の実施例において被切削材の切削中の状態を一部断面で示した正面図。
【図2】実施例を一部断面で示した正面図。
【図3】実施例において切削終了時点の状態を一部断面で示した正面図。
【図4】実施例を一部断面で示した側面図。
【図5】実施例のヘッド取付部材を示した平面図と部分断面図。
【図6】実施例の上部冷却ハウジングを示した部分断面図と底面図。
【図7】実施例の中間冷却ハウジングを示した部分断面図と底面図。
【図8】実施例の内側冷却ハウジングを示した平面図と部分断面図。
【図9】実施例の内側冷却ハウジングを示した展開図。
【図10】実施例の下部冷却ハウジングを示した平面図と部分断面図。
【図11】実施例の下部冷却ハウジングを示した底面図。
【図12】実施例のエアーカーテン用冷気取入れ部と切粉排出部を夫々示した断面図。
【図13】実施例のカッタ冷却用冷気吐出リングを示した部分断面図及び底面図。
【図14】実施例のカッタ冷却用冷気取入れ部を示した平面図。
【図15】実施例のカッタ冷却用冷気取入れ部を示した部分断面図。
【図16】実施例のカッタ冷却用冷気取入れ部を構成する冷気取入アタッチメントを示した平面図及び正面図。
【図17】実施例のカッタ冷却用冷気取入れ部を構成するブラケットを示した平面図及び正面図。
【図18】実施例のカッタ冷却用冷気取入れ部を構成するブラケットを示した正面図及び底面図。
【図19】実施例のカッタ冷却用冷気吐出リングから吐出されるカッタ冷却用冷気とカッタとの関係を示した部分断面図。
【図20】図19の線A−A矢視の平面図。
【図21】実施例の加圧冷気供給部の構成を示したブロック図。
【図22】実施例の内側冷却ハウジングを流通するエアーカーテン用冷気の様子を示した説明図。
【図23】実施例のエアーカーテン用冷気吐出口から吐出されるエアーカーテン用冷気を示した説明図。
【図24】実施例の下部冷却ハウジングの変形例を示した底面図。
【符号の説明】
1 スピンドル
2 カッタ回転主軸
4 カッタ
4a カッタ軸部
4b カッタ刃部
5、7、8、9、10 冷却集塵ハウジング
13 エアーカーテン用冷気取入れ部
14 エアーカーテン用冷気流通路
15 エアーカーテン用冷気吐出口
15a エアーカーテン用冷気吐出孔
15b スリット
16 切粉排出部
18a,18b カッタ冷却用冷気吐出口
19 カッタ冷却用冷気取入れ部
26 カッタ冷却用冷気
30 エアーカーテン用冷気
31 エアーカーテン
100 加圧冷気供給部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling dust collecting device for a machine tool, and more particularly to a cooling dust collecting device for a machine tool that cools a cutter and sucks and discharges chips.
[0002]
[Prior art]
Various types of cooling dust collecting devices for machine tools have been proposed so far.
For example, there is known a cooling dust collecting apparatus for a machine tool capable of cooling a cutter mounted on a spindle via a main shaft and sucking and discharging chips to the outside.
This type of machine tool cooling dust collecting apparatus includes a cooling dust collecting housing attached to a lower end of a spindle so as to surround a main shaft and a cutter, and an external pressurized cold air supply unit formed in the cooling dust collecting housing. A plurality of cold air flow passages communicating with the cold air intake portion connected to the first and second cold air discharge portions, a discharge port formed in the cooling dust collecting housing and connected to an external chip suction device, and cooling A chip discharge passage communicating with the internal space of the dust collection housing; and a flexible hood which is suspended from the lower end of the cooling dust collection housing and has a slit formed at the lower end thereof. Pressurized cold air is sprayed toward the shaft, and the second cool air discharge section sprays pressurized cold air obliquely downward and in a tangential direction of the outer periphery of the cutter blade to cut the chips. And lift from the cutting hole or groove. And suction and discharge these cuttings by an external chip suction device. The flexible hood prevents the pressurized cold air and chips injected toward the cutter from flowing out of the cooling dust collecting housing, and efficiently guides them to the discharge port.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional cooling dust collecting device for machine tools prevents the pressurized cold air and chips from flowing out of the cooling dust collecting housing only by the flexible hood. There is a problem that it is not possible to sufficiently discharge chips and cool the cutter.
[0004]
In view of this, the present applicant has disclosed an invention relating to a cooling dust collecting apparatus that solves the problems of such a conventional cooling dust collecting apparatus for machine tools in Japanese Patent Laid-Open No. 7-156038. The cooling and dust collecting device for a machine tool according to the prior application is provided with a cooling and dust collecting housing attached to the lower end of the spindle so as to surround the spindle and the cutter, and a relatively upper portion of the cooling and dust collecting housing. Air curtain cool air intake section connected to the compressed air supply section and the lower end of the cooling dust collection housing, air curtain cool air from the air curtain cool air intake section is jetted downward to surround the cutter The air curtain cold air outlet that forms the air curtain, the air curtain cold air passage that is formed in the cooling dust collecting housing and communicates with the air curtain cold air inlet and the air curtain cold air outlet, and the cooling dust collecting housing Is provided at a relatively lower portion of the cooling dust collecting housing, and a cold air intake portion for cutter cooling connected to an external pressurized cold air supply portion, Cutter cooling cool air discharge port that ejects cool air from the cool air intake for cooling the cutter diagonally downward and in the tangential direction of the outer periphery of the cutter blade, and provided in the cooling dust collecting housing. A chip discharging unit connected to an external chip sucking device for sucking and discharging chips and a flexible hood suspended outward from the cold air discharge port for the air curtain are provided. The air curtain cool air discharge port is composed of a plurality of air curtain discharge holes arranged at almost equal intervals along the entire circumference of the lower end of the cooling dust collecting housing.
[0005]
The cooling air blown out from the cooling air discharge port for the cutter cooling flows obliquely downward and in the tangential direction of the outer periphery of the cutter blade, collides with the cutter blade, cools it, and cuts holes and grooves. Then, the chips are rolled up and discharged out of the cutting holes and grooves.
[0006]
The air curtain cool air flows in from the air curtain cool air intake, passes through the air curtain cool air flow passage formed in the cooling dust collecting housing, and is jetted downward from the air curtain cool air discharge port to open the air curtain. create. The air curtain cool air directly cools the cooling dust collecting housing while passing through the air curtain cool air flow passage, and blows out from the air curtain cool air discharge port to form an air curtain. This air curtain shuts off the periphery of the cutter and the cooling dust collecting housing, thereby preventing the scattering of the chips, and entraining the chips and discharging them from the chip discharging portion to the outside.
[0007]
Since the air curtain cool air is discharged from a plurality of air curtain discharge holes perforated at equal intervals, an air curtain non-existence region occurs below the adjacent air curtain discharge holes, There is a possibility that warm air outside may flow into the central portion of the cooling dust collection housing through the air curtain non-existence region. Therefore, the flexible hood prevents the outside warm air from flowing in surrounding the outside of the air curtain non-existing region.
[0008]
However, the cooling dust collecting device for a machine tool according to the prior application must be covered with a flexible hood, and in addition to the problem that the structure is complicated and large, the presence of the flexible hood causes an external Therefore, there is a problem that the cutting state by the cutter cannot be observed, which is a great restriction on the cutting work.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to sufficiently cool the cutter, to surely discharge chips in the cutting hole and the cutting groove, and to shield the inside of the cooling dust collecting housing from the outside. It is an object of the present invention to provide a cooling dust collecting device for a machine tool that does not require a flexible hood.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention described in claim 1
In a cooling dust collecting device for machine tools that cools a cutter mounted on a spindle via a main shaft and sucks and discharges chips to the outside.
A cooling and dust collecting housing attached to the lower end of the spindle so as to surround the spindle and the cutter;
Cooling dust collection housingTop ofA cold air intake section for an air curtain connected to an external pressurized cold air supply section,
Of the cooling dust collection housingBottomA cold air discharge port for the air curtain that blows out the air curtain cold air from the air curtain cold air intake portion downward and forms an air curtain surrounding the cutter;
A cold airflow passage for the air curtain formed in the cooling dust collecting housing and communicating the cold air intake part for the air curtain and the cold air discharge port for the air curtain;
A cool air intake section for cutting the cutter, provided in the cooling dust collecting housing and connected to an external pressurized cold air supply section;
Cooling dust collection housingBottom ofA cooling air discharge port for cooling the cutter, which jets the cold air from the cooling air intake portion for cutting the cutter obliquely downward and in a tangential direction of the outer periphery of the blade portion of the cutter;
A chip discharging unit provided in the cooling dust collecting housing and connected to an external chip suction device for sucking and discharging chips from the cooling dust collecting housing;,
Comprising
The air curtain cold air outlet is
Of the cooling dust collection housingOpen on the lower surface and surround the cutterA plurality of air curtain discharge holes perforated at substantially equal angles;Opened on the lower surface of the cooling dust collecting housing so as to connect the adjacent air curtain discharge holesWith slitHave
The width of the slit is smaller than the diameter of the air curtain discharge hole,
The air curtain cool air is ejected from the air curtain discharge hole and the slit.It is characterized by this.
[0011]
The cooling air blown out from the cooling air discharge port for the cutter cooling flows obliquely downward and in the tangential direction of the outer periphery of the cutter blade, collides with the cutter blade, cools it, and cuts holes and grooves. Then, the chips are rolled up and discharged out of the cutting holes and grooves.
[0012]
The air curtain cool air flows in from the air curtain cool air intake, passes through the air curtain cool air flow passage formed in the cooling dust collecting housing, and is lowered from the plurality of air curtain discharge holes and the slits connecting them. Spout to make an air curtain. In this way, the air curtain directly cools the cooling dust collecting housing while passing through the air curtain cold air passage, and also blows downward from the air curtain discharge hole and slit to prevent the scattering of chips, Chips are taken in and discharged from the chip discharge part to the outside.
[0013]
Also, since the air curtain is formed continuously along the entire circumference of the lower end of the cooling dust collection housing, the inside and outside of the cooling dust collection housing can be completely blocked, and the flexible hood can be installed. No longer needed.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the cooling dust collecting device for a machine tool according to the first aspect, the plurality of air curtain discharge holes are circular with the same radius, and the slit is the circular shape. The center part of the discharge hole for air curtains is connected.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the cooling dust collecting apparatus for a machine tool according to the first aspect, the plurality of air curtain discharge holes are circular with the same radius, and the slit has a width thereof. It is substantially equal to the radius of the air curtain discharge hole, and a semicircular portion of the air curtain discharge hole is connected, and the shape of the plurality of air curtain discharge holes is formed by this connection.Is semicircularIt is characterized by becoming.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the cooling dust collecting apparatus for a machine tool according to the first aspect, wherein the cool air discharge ports for the cutter cooling are at least two cutter cooling units separated from each other by about 20 ° to about 80 °. Each of the discharge holes ejects the cold air from a direction opposite to the rotation direction of the cutter toward a tangential direction of the outer periphery of the cutter blade and a part of the cold air. It ejects toward the shaft part of the cutter.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the cooling dust collecting apparatus for a machine tool according to the first aspect, the air curtain cold air flow passage is divided into a plurality of air curtains, and the air curtain cold air is the plurality of air It is characterized by being ejected at substantially equal pressure from the curtain discharge hole and the plurality of slits.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a machine tool cooling dust collecting apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 to FIG. 3 are front views showing a substantially entire configuration of a cooling dust collecting apparatus for a machine tool according to an embodiment of the present invention in a partial cross section, and FIG. 4 is a side view showing a partial cross section. . In these drawings, a
[0019]
A
[0020]
An air curtain cold
[0021]
Moreover, the
[0022]
As shown in FIG. 11, the width d of the
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 12, the
[0024]
As shown in FIG. 1, a cool
[0025]
As shown in FIG. 4, the
[0026]
The details of the cold
19 and 20 show the mounting positions of the two cutter cooling cold air discharge holes 18a and 18b of the cutter cooling cold
[0027]
The attachment positions of the cutter cooling cold air discharge holes 18a and 18b with respect to the cutter 4 are determined as follows. That is, as shown in FIG. 20, each cutter cooling cold
[0028]
FIG. 21 shows the components of the external pressurized cold
[0029]
Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 1 shows an overall configuration of a cooling dust collecting apparatus for a machine tool during cutting, and FIG. 3 shows an entire configuration of a cooling dust collecting apparatus for a machine tool when cutting is finished and a cutter is taken out from a workpiece. ing.
[0030]
In FIG. 1 and FIG. 4, an external chip suction device (not shown) is driven to vacuum the inside of the cooling dust collection housing via the
[0031]
The air curtain
[0032]
Cutter cooling
[0033]
As shown in FIGS. 13 and 20, the cutter cooling
[0034]
The
[0035]
As the cold air is sucked, the
[0036]
As shown in FIG. 23, the air curtain flow 31a is ejected from the plurality of air curtain cool air discharge holes 15a, but these air curtain cool air discharge holes 15a are arranged at predetermined intervals. A
[0037]
FIG. 24 shows a modification of the above-described embodiment. The air curtain cold
[0038]
As described above, by selecting the width d of the
[0039]
As a material to be cut, any material such as a metal, a composite material, wood, or stone can be used.
The number of the cold air discharge holes 18a and 18b of the cold
[0040]
The pressure and temperature of the cooling
[0041]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the cooling air for the cutter cooling is ejected obliquely downward from the cooling air discharge port for the cutter cooling and toward the tangential direction of the outer periphery of the cutter blade. It is possible to cool not only the portion exposed from the cutting material but also the portion existing in the material to be cut, and reliably discharge chips in the cutting hole and the cutting groove. The air curtain cool air is sprayed downward from a plurality of air curtain discharge holes and slits connecting them to each other to form an air curtain. Therefore, the air curtain is continuous without any gaps. Therefore, without the need for a flexible hood, the surroundings of the cutter can be completely shielded from the outside air by only the air curtain and can be cooled. Furthermore, after the air curtain is formed, the air curtain cool air is discharged from the chip discharge portion together with the chips, and promotes the discharge of the chips.
[0042]
In addition, since the air curtain cold airflow passage is formed in the cooling dust collecting housing, when the air curtain cold air flows through the air curtain cold airflow passage, the cooling dust collecting housing can be cooled and the cutter can be cooled. Can be encouraged. Further, since the cutter is sufficiently cooled, the wear of the cutter is reduced, the cutter life is greatly extended, and the chips are generally reduced, and the discharge thereof is facilitated.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a front view partially showing a state of a workpiece being cut in an embodiment of a cooling dust collecting device for a machine tool according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a partial cross section of the embodiment.
FIG. 3 is a front view partially showing a state at the end of cutting in the embodiment.
FIG. 4 is a side view showing a partial cross section of the embodiment.
FIGS. 5A and 5B are a plan view and a partial cross-sectional view showing the head mounting member of the embodiment. FIGS.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view and a bottom view showing an upper cooling housing of the embodiment.
FIGS. 7A and 7B are a partial cross-sectional view and a bottom view showing an intermediate cooling housing of the embodiment. FIGS.
FIG. 8 is a plan view and a partial cross-sectional view showing an inner cooling housing of the embodiment.
FIG. 9 is a developed view showing the inner cooling housing of the embodiment.
FIG. 10 is a plan view and a partial cross-sectional view showing a lower cooling housing of the embodiment.
FIG. 11 is a bottom view showing a lower cooling housing of the embodiment.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an air curtain cold air intake section and a chip discharge section according to the embodiment.
FIGS. 13A and 13B are a partial cross-sectional view and a bottom view showing a cool air discharge ring for cutter cooling according to an embodiment. FIGS.
FIG. 14 is a plan view showing a cutter cooling cold air intake portion of the embodiment.
FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a cold air intake part for cutter cooling according to an embodiment.
FIGS. 16A and 16B are a plan view and a front view showing a cold air intake attachment that constitutes the cold air intake portion for cutter cooling of the embodiment. FIGS.
FIGS. 17A and 17B are a plan view and a front view showing a bracket that constitutes a cooler air intake section for cutter cooling according to the embodiment.
FIGS. 18A and 18B are a front view and a bottom view showing a bracket constituting a cool air intake part for cutter cooling according to an embodiment. FIGS.
FIG. 19 is a partial cross-sectional view showing the relationship between the cutter cooling cold air discharged from the cutter cooling cold air discharge ring of the embodiment and the cutter.
20 is a plan view taken along line AA in FIG. 19;
FIG. 21 is a block diagram illustrating a configuration of a pressurized cold air supply unit according to the embodiment.
FIG. 22 is an explanatory view showing a state of the air curtain cooling air flowing through the inner cooling housing of the embodiment.
FIG. 23 is an explanatory diagram showing the air curtain cold air discharged from the air curtain cold air discharge port of the example.
FIG. 24 is a bottom view showing a modification of the lower cooling housing of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 spindle
2 Cutter rotation spindle
4 Cutter
4a Cutter shaft
4b Cutter blade
5, 7, 8, 9, 10 Cooling dust collection housing
13 Cooling air intake for air curtain
14 Cooling air passage for air curtain
15 Cooling air outlet for air curtain
15a Cooling air discharge hole for air curtain
15b slit
16 Chip discharge part
18a, 18b Chill cooling outlet
19 Cooling air intake for cutter cooling
26 Chill cooling air
30 Cold air for air curtain
31 Air curtain
100 Pressurized cold air supply unit
Claims (5)
上記主軸と上記カッタとを取囲むように上記スピンドルの下端に取付けられた冷却集塵ハウジングと、
上記冷却集塵ハウジングの上部に設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるエアーカーテン用冷気取入れ部と、
上記冷却集塵ハウジングの下端部に設けられ、上記エアーカーテン用冷気取入れ部からのエアーカーテン用冷気を下方に向けて噴出して上記カッタを取囲むエアーカーテンを形成するエアーカーテン用冷気吐出口と、
上記冷却集塵ハウジングに形成され、上記エアーカーテン用冷気取入れ部と上記エアーカーテン用冷気吐出口とを連通するエアーカーテン用冷気流通路と、
上記冷却集塵ハウジングに設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるカッタ冷却用冷気取入れ部と、
上記冷却集塵ハウジングの下部に設けられ、上記カッタ冷却用冷気取入れ部からの冷気を斜め下方かつ上記カッタの刃部の外周の接線方向に向けて噴出するカッタ冷却用冷気吐出口と、
上記冷却集塵ハウジングに設けられ、上記冷却集塵ハウジング内部から切粉を吸引排出するために外部の切粉吸引装置に接続される切粉排出部と、を具備し、
上記エアーカーテン用冷気吐出口は、
上記冷却集塵ハウジングの下面に開口し、上記カッタを取囲むようにほぼ等角度で穿孔された複数のエアーカーテン用吐出孔と、隣接する上記エアーカーテン用吐出孔を接続するように上記冷却集塵ハウジングの下面に開口したスリットとを有し、
上記スリットの幅は上記エアーカーテン用吐出孔の口径よりも小さく、
上記エアーカーテン用吐出孔および上記スリットから上記エアーカーテン用冷気が噴出するように構成されている
ことを特徴とする工作機械の冷却集塵装置。In a cooling dust collecting device for machine tools that cools a cutter mounted on a spindle via a main shaft and sucks and discharges chips to the outside.
A cooling and dust collecting housing attached to the lower end of the spindle so as to surround the spindle and the cutter;
Provided on the upper portion of the cooling dust collecting housing, a cold air intake section for air curtain to be connected to an external pressurized圧冷air supply unit,
A cold air discharge port for an air curtain, which is provided at a lower end portion of the cooling dust collecting housing, and blows out the air curtain cold air from the air curtain cold air intake portion downward to form an air curtain surrounding the cutter; ,
A cold airflow passage for the air curtain formed in the cooling dust collecting housing and communicating the cold air intake part for the air curtain and the cold air discharge port for the air curtain;
A cool air intake section for cutting the cutter, provided in the cooling dust collecting housing and connected to an external pressurized cold air supply section;
A cooling air discharge port for cooling the cutter, which is provided at a lower portion of the cooling dust collecting housing , and blows out the cold air from the cooling air intake portion for cutting the cutter obliquely downward and in a tangential direction of the outer periphery of the blade portion of the cutter;
Provided in the cooling dust collecting housing, anda chip discharge portion connected to an external chip suction apparatus for sucking discharging cutting chips from inside the cooling dust collecting housing,
The air curtain cold air outlet is
The cooling dust collection opening is connected to a plurality of air curtain discharge holes that are opened at a lower surface of the cooling dust collection housing and are perforated at substantially the same angle so as to surround the cutter, and the adjacent air curtain discharge holes. A slit opened on the lower surface of the dust housing ,
The width of the slit is smaller than the diameter of the air curtain discharge hole,
The cooling and dust collecting apparatus for a machine tool, wherein the air curtain cooling air is ejected from the air curtain discharge hole and the slit .
上記スリットは上記円形状のエアーカーテン用吐出孔の中心部を接続することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の冷却集塵装置。The plurality of air curtain discharge holes are circular with the same radius,
The cooling dust collecting apparatus for a machine tool according to claim 1, wherein the slit connects a central portion of the circular air curtain discharge hole.
上記スリットは、その幅が上記エアーカーテン用吐出孔の半径にほぼ等しく、
かつ上記エアーカーテン用吐出孔の半円部分を接続し、
この接続によって上記複数のエアーカーテン用吐出孔の形状は半円形状となることを特徴とする請求項1に記載の工作機械の冷却集塵装置。The plurality of air curtain discharge holes are circular with the same radius,
The slit has a width substantially equal to the radius of the air curtain discharge hole,
And connect the semicircular part of the discharge hole for the air curtain,
2. The cooling dust collecting apparatus for a machine tool according to claim 1, wherein the plurality of air curtain discharge holes are semicircular due to this connection.
上記吐出孔の各々は上記冷気を上記カッタの回転方向に対して逆の方向から上記カッタの刃部外周の接線方向に向けて噴出すると共に、上記冷気の一部を上記カッタの軸部に向けて噴出することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の冷却集塵装置。The cutter cooling cold air discharge port includes at least two cutter cooling discharge holes spaced from each other by about 20 ° to about 80 °,
Each of the discharge holes ejects the cool air from a direction opposite to the rotation direction of the cutter toward a tangential direction of the cutter blade outer periphery, and a part of the cool air is directed to the shaft portion of the cutter. The machine tool cooling dust collecting apparatus according to claim 1, wherein the cooling dust collecting apparatus is discharged.
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