JP3961836B2

JP3961836B2 - Method and apparatus for supplying mist to tool

Info

Publication number: JP3961836B2
Application number: JP2002004959A
Authority: JP
Inventors: 賢二加藤; 繁鈴木; 一紀坂井; 裕幸遊佐
Original assignee: Kuroda Precision Industries Ltd; KYB Corp
Current assignee: Kuroda Precision Industries Ltd; KYB Corp
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: JP2003205437A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸に装着される工具ホルダの工具にミストを供給するための工具へのミスト供給方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、工作機械による加工では、被加工物や工具の冷却および潤滑、または切り屑の除去等のために、加工部に切削液を多量に供給している。
しかしながら、このように切削液を多量に供給する場合には、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工具寿命の低下、あるいは、切削液の過多による工具の微細切り込み加工時の滑り摩擦等の問題がある。
【０００３】
また、加工時に多量の切削液が切り屑に付着するため、切り屑の処理や再利用の際に、付着した切削液を分離するための処理に多大なコストが必要になるという問題がある。
そこで、近年、これ等の問題を解決するため、極微量の切削液をミスト状にして、工具を通して加工部へ供給することが行われている。
【０００４】
従来、このような工具へのミスト供給方法として、例えば、工作機械の外部で液体と気体とを混合して発生させたミストを、主軸後端のロータリジョイントを介して、主軸の中心に形成される貫通穴に供給し、工具ホルダの中心に形成される貫通穴から工具に供給する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の工具へのミスト供給方法では、主軸を高速で回転させると、主軸の貫通穴を通過するミストの液体成分が、遠心力の作用により貫通穴の内周に付着し、必要量のミストを工具に供給することが困難になるという問題があった。
【０００６】
すなわち、例えば、深穴ドリル加工やアルミニウム材の切削等では、実験的に、毎時５０ｃｃ以上の油を加工部に供給する必要があるが、主軸の回転数が増大すると、急激にミストが薄くなり、必要な量の油を工具の先端に供給することが困難になり、また、主軸の回転を停止すると溜まっていた油が一度に排出され油が無駄になる。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、主軸の回転数が増大した場合にも必要量のミストを工具に確実に供給することができる工具へのミスト供給方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の工具へのミスト供給方法は、工作機械の主軸の先端に装着される工具ホルダに保持される工具に、液体と気体とを混合したミストを供給するための工具へのミスト供給方法において、前記工具ホルダの外周から前記工具ホルダ内に前記液体または気体を供給するとともに、前記工具ホルダの後端から前記工具ホルダ内に前記気体または液体を供給し、前記工具ホルダ内において前記液体と気体とを混合してミストを発生させ前記工具に噴出し、前記工具ホルダの交換直後に、前記工具ホルダに供給する前記液体の量を通常加工時より増大することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の工具へのミスト供給装置は、請求項１記載の工具へのミスト供給方法に用いられる装置において、前記工具ホルダの内部に着脱自在に配置され、供給された前記液体と気体とを混合して前記工具に噴出するミスト発生手段と、前記工具ホルダの外周に前記工具ホルダの回転により回転しないように装着され、前記液体または気体を前記ミスト発生手段に供給するための外部案内手段と、前記主軸および工具ホルダに形成され前記気体または液体を前記ミスト発生手段に供給するための内部案内手段とを有し、前記主軸が配置される主軸頭に、前記外部案内手段が着脱可能に連結され、前記外部案内手段に前記液体または気体を供給するための連結手段を配置されていることを特徴とする。
【００１１】
（作用）
請求項１の工具へのミスト供給方法では、工作機械の主軸の先端に装着される工具ホルダの外周から工具ホルダ内に液体または気体が供給され、工具ホルダの後端から工具ホルダ内に気体または液体が供給される。
そして、工具ホルダ内において液体と気体とが混合されミストが発生され、発生したミストが工具に噴出される。
また、工具ホルダに供給される液体の量が、工具ホルダの交換直後において、通常加工時より増大される。
【００１２】
請求項２の工具へのミスト供給装置では、外部案内手段を介して工作機械の主軸の先端に装着される工具ホルダの外周から工具ホルダ内に液体または気体が供給され、また、内部案内手段を介して工具ホルダの後端から工具ホルダ内に気体または液体が供給される。
そして、工具ホルダ内に配置されるミスト発生手段により、工具ホルダ内において液体と気体とが混合されミストが発生され、発生したミストが工具に噴出される。
また、主軸が配置される主軸頭に、工具ホルダの外部案内手段に液体または気体を供給するための連結手段が配置される。
そして、主軸に工具ホルダが装着されると、工具ホルダの外部案内手段が連結手段に連結され、連結手段から外部案内手段に液体または気体が供給される。
また、ミスト発生手段が、工具ホルダに着脱自在に配置され、交換可能とされる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態について説明する。
図１は、本発明の工具へのミスト供給装置の一実施形態を示している。
図において符号１１は、マシニングセンタ等の工作機械の主軸を示している。
この主軸１１は、工作機械の主軸頭１３に回転自在に配置されている。
【００１６】
主軸１１の先端には、テーパ穴１１ａが形成され、このテーパ穴１１ａに工具ホルダ１５のテーパシャンク部１５ａが装着されている。
この工具ホルダ１５は、ＡＴＣ（自動工具交換装置）により交換可能とされ、主軸１１側の外周にＡＴＣ用の把持部１５ｂが形成されている。
工具ホルダ１５の先端には、テーパ穴１５ｃが形成され、このテーパ穴１５ｃには、テーパコレット１７が装着されている。
【００１７】
テーパコレット１７には、例えば、ドリルからなる工具１９の後端が挿入されている。
工具１９は、工具ホルダ１５の先端に螺合される締付ナット２１により、テーパコレット１７を介して工具ホルダ１５に固定されている。
工具ホルダ１５のテーパ穴１５ｃの内側には、油，切削液等の液体と、空気等の気体とを混合して工具１９に噴出するミスト発生手段２３が配置されている。
【００１８】
このミスト発生手段２３は、円柱状のノズル部材２５を有している。
ノズル部材２５は、工具ホルダ１５の中心軸上にテーパ穴１５ｃに連続して形成される穴部１５ｄに収容されている。
この穴部１５ｄは、工具ホルダ１５の把持部１５ｂの前側に形成される小径部１５ｅ内に形成されている。
【００１９】
この穴部１５ｄは、工具ホルダ１５の中心軸上に形成される連通穴１５ｆおよび連通穴１５ｈを介して工具ホルダ１５の後端に開口されている。
そして、主軸１１のテーパ穴１１ａの底面に開口される連通穴１１ｂに、図示しない穴付プルボルトを介して連通されている。
連通穴１１ｂは、主軸１１の中心軸に沿って形成されており、主軸１１の後端に連結される図示しないロータリジョイントを介して、周知の方法により圧縮空気が連通穴１１ｂに供給される。
【００２０】
工具ホルダ１５の連通穴１５ｆの穴部１５ｄ側には、雌螺子部１５ｉが形成され、この雌螺子部１５ｉには、ノズル部材２５の後端に形成される雄螺子部２５ａが着脱自在に螺合されている。
ノズル部材２５の中心軸に沿って断面円形状の軸長方向穴２５ｂが貫通形成されている。
【００２１】
また、ノズル部材２５の外周には、径方向穴２５ｃが貫通形成され、軸長方向穴２５ｂに連通されている。
ノズル部材２５の外周には、径方向穴２５ｃの両側となる位置にＯリング２７が配置されている。
工具ホルダ１５の小径部１５ｅには、ノズル部材２５の径方向穴２５ｃに重なる位置に径方向穴１５ｊが形成されている。
【００２２】
そして、工具ホルダ１５の外周には、液体をミスト発生手段２３に供給するための外部案内手段２９が配置されている。
この外部案内手段２９は、工具ホルダ１５の回転により回転しないように、工具ホルダ１５に装着される円筒状の筒状部材３１を有している。
【００２３】
この筒状部材３１は、工具ホルダ１５の小径部１５ｅの外周に、ベアリング３３を介して装着されている。
このベアリング３３は、筒状部材３１の両側に配置されており、ベアリング３３の間には、ベアリング抑え３５、および、バネ３７を用いた圧力バランス型のメカニカルシール３９が配置されている。
【００２４】
筒状部材３１の外側には、連結部材４１を介してハウジング４３が連結されている。
連結部材４１には、小径部１５ｅの径方向穴１５ｊに重なる位置に径方向穴４１ａが形成されている。
連結部材４１は、図２に示すように、ボルト４５により筒状部材３１に連結されている。
【００２５】
ハウジング４３内には、位置決めピン４７が収容されている。
この位置決めピン４７は、工具ホルダ１５の軸長方向と平行に配置されている。
位置決めピン４７には、回り止め部材４９が配置されている。
この回り止め部材４９は、バネ部材５１により工具ホルダ１５の把持部１５ｂ側に付勢され、主軸１１に工具ホルダ１５が装着されない状態では、把持部１５ｂ側に形成される溝部１５ｋに嵌合され、位置決めピン４７が所定の角度位置に位置決めされている。
【００２６】
位置決めピン４７の先端には、小径穴４７ａが形成され、この小径穴４７ａは、位置決めピン４７に形成される軸長方向穴４７ｂおよび径方向穴４７ｃを介して、連結部材４１の径方向穴４１ａに連通されている。
位置決めピン４７の小径穴４７ａの先端には、ボール５３とバネ５５とからなるチェックバルブ５７が配置されている。
【００２７】
位置決めピン４７の軸長方向穴４７ｂ内には、ボール５３の位置を規制するボール規制ロッド５８が配置され、その先端の小径部５８ａが、小径穴４７ａに挿入されている。
そして、主軸１１が配置される主軸頭１３には、外部案内手段２９に液体を供給するための連結手段５９が配置されている。
【００２８】
この連結手段５９は、位置決めブロック６１を有している。
この位置決めブロック６１は、主軸頭１３の端面に固定されている。
この位置決めブロック６１には、凹部６１ａが形成されており、この凹部６１ａに位置決めピン４７の先端が嵌合可能とされている。
そして、凹部６１ａの底面には、位置決めピン４７のチェックバルブ５７に対応する位置にチェックバルブ６３が配置されている。
【００２９】
すなわち、位置決めブロック６１には、図３に示すように、凹部６１ａの底面６１ｂに垂直に開口する小径穴６１ｃが形成され、この小径穴６１ｃの先端にボール６５とバネ６７とからなるチェックバルブ６３が配置されている。
そして、位置決めブロック６１への位置決めピン４７の嵌合により、位置決めピン４７側のチェックバルブ５７のボール５３と位置決めブロック６１側のチェックバルブ６３のボール６５が相互に押圧され、これにより位置決めピン４７側および位置決めブロック６１側のチェックバルブ５７，６３が同時に開とされる。
【００３０】
位置決めブロック６１の小径穴６１ｃ内には、ボール６５の位置を規制するボール規制ロッド６８が配置され、その先端部が、小径穴６１ｃに挿入されている。
位置決めブロック６１には、凹部６１ａの底面に平行に連通穴６１ｄが形成されている。
この連通穴６１ｄの先端は小径穴６１ｃに連通され、開口端には、パイプ接続用の雌螺子部６１ｅが形成されている。
【００３１】
この雌螺子部６１ｅには、液体を供給するための液体供給装置のパイプが接続される。
図４は、液体供給装置の一例を示すもので、この液体供給装置では、タンク６９内に収容される液体Ｅが、プランジャポンプ７１により、パイプ７３を介して位置決めブロック６１に供給される。
【００３２】
また、プランジャポンプ７１は、圧力源７４からの圧縮空気を電磁弁７５により制御することにより作動される。
上述した工具へのミスト供給装置では、工具１９へのミストの供給が以下述べるようにして行われる。
先ず、ＡＴＣにより工具ホルダ１５の交換が行われ、主軸１１のテーパ穴１１ａに工具ホルダ１５のテーパシャンク部１５ａが挿入されると、位置決めブロック６１の凹部６１ａに位置決めピン４７の先端が嵌合され、これにより、位置決めピン４７側のチェックバルブ５７および位置決めブロック６１側のチェックバルブ６３が開とされる。
【００３３】
同時に、位置決めピン４７は、主軸軸線の先端方向にスライドし、回り止め部材４９が溝部１５ｋから外れ、工具ホルダ１５は回転可能となる。
次に、プランジャポンプ７１が作動され、タンク６９内の液体が、パイプ７３，位置決めブロック６１，位置決めピン４７，連結部材４１，筒状部材３１を通り、工具ホルダ１５の小径部１５ｅに形成される径方向穴１５ｊおよびノズル部材２５に形成される径方向穴２５ｃを通り、ノズル部材２５の軸長方向穴２５ｂに供給される。
【００３４】
そして、工具ホルダ１５の交換直後には、工具ホルダ１５を交換した時に生ずるミストの一時的な濃度低下を防止するため、工具ホルダ１５に供給する液体の量が通常加工時より増大するようにプランジャポンプ７１の作動回数が増大される。
一方、同時に、主軸１１の後端に配置される図示しないロータリジョイントに圧縮空気からなる気体が供給され、気体は、主軸１１の連通穴１１ｂを通った後、図示しない穴付プルボルトの中心穴を経由して、工具ホルダ１５の連通穴１５ｈおよび連通穴１５ｆを通り、ノズル部材２５の軸長方向穴２５ｂに供給される。
【００３５】
この連通穴部分で内部案内手段を構成している。
この軸長方向穴２５ｂに供給された気体は、ノズル部材２５の径方向穴２５ｃから供給される液体をミスト化し、工具１９の後端に向けて噴出する。
噴出したミストは、工具１９に形成されるミスト穴１９ａを通り、加工部位に直接供給される。
【００３６】
上述した工具へのミスト供給方法では、工具ホルダ１５の外周から工具ホルダ１５内に液体を供給し、工具ホルダ１５の後端から工具ホルダ１５内に気体を供給して、工具ホルダ１５内において液体と気体とを混合してミストを発生させ工具１９に噴出するようにしたので、発生したミストが、主軸１１の回転にともなう遠心力の影響を大きく受ける前に工具１９に供給されることになり、主軸１１の回転数が増大した場合にも必要量のミストを工具１９に確実に供給することができる。
【００３７】
そして、工具ホルダ１５内においてミストを発生させるため、発生したミストを工具１９に迅速に供給することが可能になり、応答性を向上することができる。
また、上述した工具へのミスト供給方法では、工具ホルダ１５の交換直後に、工具ホルダ１５に供給する液体の量を通常加工時より増大するようにしたので、工具ホルダ１５を交換した時に生ずるミストの一時的な濃度低下を容易，確実に防止することができる。
【００３８】
そして、工具ホルダ１５をＡＴＣで交換した直後は、ミストの応答性を上げるために、液体が一定時間、大量に供給され、ミストの濃度が保たれた後には、液体の供給量が減少されるため、必要以上の液体の供給を制限することができる。なお、この場合、液体の供給量は、プランジャポンプ７１の場合には、作動回数で制御され、回転型ポンプの場合には、回転速度で制御される。
【００３９】
そして、上述した工具へのミスト供給装置では、外部案内手段２９を介して工具ホルダ１５の外周から工具ホルダ１５内に液体を供給し、内部案内手段を介して工具ホルダ１５の後端から工具ホルダ１５内に気体を供給し、工具ホルダ１５内に配置されるミスト発生手段２３により、工具ホルダ１５内において液体と気体とを混合してミストを発生させ工具１９に噴出するようにしたので、発生したミストが、主軸１１の回転にともなう遠心力の影響を大きく受ける前に工具１９に供給されることになり、主軸１１の回転数が増大した場合にも必要量のミストを工具１９に確実に供給することができる。
【００４０】
そして、工具ホルダ１５内においてミストを発生させるため、発生したミストを工具１９に迅速に供給することが可能になり、応答性を向上することができる。
また、上述した工具へのミスト供給装置では、主軸１１が配置される主軸頭１３に、外部案内手段２９が着脱可能に連結される連結手段５９を配置したので、交換された工具ホルダ１５の外部案内手段２９に、液体を容易，確実に供給することができる。
【００４１】
さらに、上述した工具へのミスト供給装置では、ミスト発生手段２３を、工具ホルダ１５に着脱自在に配置したので、工具ホルダ１５に装着される工具１９に対応してミスト発生手段２３を最適なものに交換することができる。
すなわち、工具１９に形成されるミスト穴１９ａの大きさに対応して、最適な絞り径を有するノズル部材２５を装着することにより最適なミスト流量を得ることができる。
【００４２】
また、工具ホルダ１５からノズル部材２５を取り外すことによりノズル部材２５の修理を容易に行うことができる。
そして、工具ホルダ１５を取り外すことによりノズル部材２５の修理が可能になるため、他の工具ホルダ１５を主軸１１に装着し、機械を稼働した状態で修理が可能になる。
【００４３】
また、上述した工具へのミスト供給装置では、位置決めピン４７側および位置決めブロック６１側のチェックバルブ５７，６３を同時に開とするようにしたので、工具ホルダ１５をＡＴＣ用にした場合に、液体の通路に気泡が混入することを有効に防止することができる。
さらに、上述した工具へのミスト供給装置では、工具ホルダ１５と筒状部材３１とのシールに、圧力バランス型のメカニカルシール３９を使用したので、従来のリップ型のシールに比較して発熱を低減することができる。
【００４４】
なお、上述した工具へのミスト供給装置において、ノズル部材２５の軸長方向穴２５ｂの径を、工具１９との接続部まで出来るだけ細く、かつ、一定に保つことにより、ミストが通り易くなり、また、遠心力の影響による溜まりがなくなるため、応答性をより向上することができる。
また、上述した工具へのミスト供給装置において、ノズル部材２５の軸長方向穴２５ｂの工具１９側に、ミストの圧力により開となるチェックバルブを配置することにより、ＡＴＣによる工具ホルダ１５の交換時に工具ホルダ１５の内部の液体が流出することを有効に防止することができる。
【００４５】
さらに、上述した工具へのミスト供給装置において、ノズル部材２５の先端とテーパコレット１７の後端との間に、シール部材として、例えば、ゴム製のリング部材を配置することにより、ノズル部材２５で発生したミストを工具１９の後端に確実に導くことができる。
なお、上述した実施形態では、本発明をマシニングセンタに適用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、各種の工作機械に広く適用することができる。
【００４６】
それと共に、工具ホルダ１５のシャンク形状と穴の構成は、プルボルトによる連結手段についても、これに限定されず、例えば、ＨＳＫシャンクと呼ばれているショートテーパシャンクとクランプロッドとの組み合わせによる構成など、従来公知の手段を適宜置き換えて採用することができる。
【００４７】
また、上述した実施形態では、工具ホルダ１５の外周から液体を供給し、工具ホルダ１５の後端から気体を供給した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、工具ホルダ１５の外周から気体を供給し、工具ホルダ１５の後端から液体を供給するようにしても良い。
そして、この場合には、工具ホルダ１５と主軸１１との液体経路の接点にチェックバルブを設け液体の流出を防止するのが望ましい。
【００４８】
さらに、上述した実施形態では、主軸頭１３に固定される連結手段５９を介して外部案内手段２９に液体を供給した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、工具ホルダ１５の交換を殆ど行わないような工作機械では、外部案内手段２９に直接パイプ等を接続して液体を供給するようにしても良い。
【００４９】
また、上述した実施形態では、プランジャポンプ７１の作動回数を制御することにより工具ホルダ１５の交換直後に液体の量を増大した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、別途、一定容積のプランジャポンプを設け、工具ホルダ１５の交換直後にこのプランジャポンプを１回だけ作動するようにしても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の工具へのミスト供給方法では、工具ホルダの外周から工具ホルダ内に液体または気体を供給し、工具ホルダの後端から工具ホルダ内に気体または液体を供給して、工具ホルダ内において液体と気体とを混合してミストを発生させ工具に噴出するようにしたので、発生したミストが、主軸の回転にともなう遠心力の影響を大きく受ける前に工具に供給されることになり、主軸の回転数が増大した場合にも必要量のミストを工具に確実に供給することができる。
また、工具ホルダの交換直後に、工具ホルダに供給する液体の量を通常加工時より増大するようにしたので、工具ホルダを交換した時に生ずるミストの一時的な濃度低下を容易，確実に防止することができる。
【００５１】
請求項２の工具へのミスト供給装置では、外部案内手段を介して工具ホルダの外周から工具ホルダ内に液体または気体を供給し、内部案内手段を介して工具ホルダの後端から工具ホルダ内に気体または液体を供給し、工具ホルダ内に配置されるミスト発生手段により、工具ホルダ内において液体と気体とを混合してミストを発生させ工具に噴出するようにしたので、発生したミストが、主軸の回転にともなう遠心力の影響を大きく受ける前に工具に供給されることになり、主軸の回転数が増大した場合にも必要量のミストを工具に確実に供給することができる。
また、主軸が配置される主軸頭に、外部案内手段が着脱可能に連結される連結手段を配置したので、交換された工具ホルダの外部案内手段に、液体または気体を容易，確実に供給することができる。
また、ミスト発生手段を、工具ホルダに着脱自在に配置したので、工具ホルダに装着される工具に対応してミスト発生手段を最適なものに交換することができる。
また、工具ホルダからミスト発生手段を取り外すことによりミスト発生手段の修理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工具へのミスト供給装置の一実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図２】図１の外部案内手段を示す側面図である。
【図３】図１の位置決めブロックを示す断面図である。
【図４】図１の位置決めブロックに液体を供給する液体供給装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１１主軸
１３主軸頭
１５工具ホルダ
１９工具
２３ミスト発生手段
２５ノズル部材
２９外部案内手段
３１筒状部材
５９連結手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mist supply method and apparatus for a tool for supplying mist to a tool of a tool holder mounted on a spindle of a machine tool.
[0002]
[Prior art]
In general, in machining by a machine tool, a large amount of cutting fluid is supplied to a machining portion in order to cool and lubricate a workpiece or tool, or to remove chips.
However, when supplying a large amount of cutting fluid in this way, environmental pollution and adverse effects on human health, large costs associated with waste oil treatment of cutting fluid, reduction of tool life due to overcooling of the workpiece, or There is a problem such as sliding friction at the time of fine cutting of the tool due to excessive cutting fluid.
[0003]
In addition, since a large amount of cutting fluid adheres to the chips at the time of processing, there is a problem that a great amount of cost is required for the processing for separating the attached cutting fluid when processing and reusing the chips.
Therefore, in recent years, in order to solve these problems, an extremely small amount of cutting fluid is made into a mist form and supplied to a processing portion through a tool.
[0004]
Conventionally, as a method for supplying mist to such a tool, for example, a mist generated by mixing liquid and gas outside the machine tool is formed at the center of the main shaft via a rotary joint at the rear end of the main shaft. There is known a method of supplying to a tool from a through hole formed at the center of a tool holder.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a mist supply method to the conventional tool, when the main shaft is rotated at high speed, the liquid component of the mist that passes through the through hole of the main shaft adheres to the inner periphery of the through hole by the action of centrifugal force, There is a problem that it is difficult to supply a necessary amount of mist to the tool.
[0006]
That is, for example, in deep hole drilling or cutting of aluminum material, it is necessary to supply 50 cc / hour or more of oil to the processing part experimentally. However, as the number of rotations of the spindle increases, the mist rapidly decreases. Therefore, it becomes difficult to supply a necessary amount of oil to the tip of the tool, and when the rotation of the spindle is stopped, the accumulated oil is discharged at a time, and the oil is wasted.
[0007]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and a method for supplying a mist to a tool capable of reliably supplying a necessary amount of mist to a tool even when the number of rotations of a spindle increases. An object is to provide an apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for supplying mist to a tool according to claim 1 is a method for supplying mist to a tool for supplying a mist obtained by mixing a liquid and a gas to a tool held by a tool holder attached to the tip of a spindle of a machine tool. The liquid or gas is supplied into the tool holder from the outer periphery of the tool holder, and the gas or liquid is supplied into the tool holder from the rear end of the tool holder. A mist is generated by mixing with gas and ejected to the tool. Immediately after replacement of the tool holder, the amount of the liquid supplied to the tool holder is increased from that during normal machining .
[0009]
The device for supplying mist to a tool according to claim 2 is the device used in the method for supplying mist to a tool according to claim 1 , wherein the mist supply device is detachably disposed inside the tool holder, and the supplied liquid and gas are supplied. Mist generating means for mixing and ejecting to the tool, and external guide means mounted on the outer periphery of the tool holder so as not to rotate by rotation of the tool holder, and for supplying the liquid or gas to the mist generating means An internal guide means formed on the spindle and tool holder for supplying the gas or liquid to the mist generating means, and the external guide means is detachably connected to the spindle head on which the spindle is disposed And connecting means for supplying the liquid or gas to the external guide means.
[0011]
(Function)
In the mist supply method to the tool according to claim 1, liquid or gas is supplied into the tool holder from the outer periphery of the tool holder attached to the tip of the spindle of the machine tool, and gas or gas is supplied into the tool holder from the rear end of the tool holder. Liquid is supplied.
Then, liquid and gas are mixed in the tool holder to generate mist, and the generated mist is ejected to the tool.
Further, the amount of liquid supplied to the tool holder is increased from that during normal machining immediately after replacement of the tool holder.
[0012]
In the mist supply device for a tool according to claim 2 , liquid or gas is supplied into the tool holder from the outer periphery of the tool holder attached to the tip of the spindle of the machine tool via the external guide means, and the internal guide means Gas or liquid is supplied into the tool holder from the rear end of the tool holder.
Then, the mist generating means arranged in the tool holder mixes liquid and gas in the tool holder to generate mist, and the generated mist is ejected to the tool.
Moreover, the connection means for supplying a liquid or gas to the external guide means of a tool holder is arrange | positioned at the spindle head where a spindle is arrange | positioned.
When the tool holder is mounted on the spindle, the external guide means of the tool holder is connected to the connection means, and liquid or gas is supplied from the connection means to the external guide means.
Further, the mist generating means is detachably disposed on the tool holder and can be exchanged.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described in detail.
FIG. 1 shows an embodiment of a mist supply device for a tool of the present invention.
In the figure, reference numeral 11 denotes a spindle of a machine tool such as a machining center.
This spindle 11 is rotatably arranged on a spindle head 13 of the machine tool.
[0016]
A tapered hole 11a is formed at the tip of the main shaft 11, and a tapered shank portion 15a of the tool holder 15 is attached to the tapered hole 11a.
The tool holder 15 can be replaced by an ATC (automatic tool changer), and an ATC gripping portion 15b is formed on the outer periphery on the main shaft 11 side.
A tapered hole 15c is formed at the tip of the tool holder 15, and a tapered collet 17 is attached to the tapered hole 15c.
[0017]
For example, a rear end of a tool 19 made of a drill is inserted into the taper collet 17.
The tool 19 is fixed to the tool holder 15 via a taper collet 17 by a tightening nut 21 that is screwed onto the tip of the tool holder 15.
Inside the tapered hole 15 c of the tool holder 15, a mist generating means 23 that mixes a liquid such as oil or cutting fluid and a gas such as air and jets it to the tool 19 is disposed.
[0018]
The mist generating means 23 has a cylindrical nozzle member 25.
The nozzle member 25 is accommodated in a hole 15d formed continuously on the central axis of the tool holder 15 and the tapered hole 15c.
The hole portion 15d is formed in a small diameter portion 15e formed on the front side of the grip portion 15b of the tool holder 15.
[0019]
The hole 15d is opened at the rear end of the tool holder 15 through a communication hole 15f and a communication hole 15h formed on the central axis of the tool holder 15.
And it connects with the communicating hole 11b opened by the bottom face of the taper hole 11a of the main axis | shaft 11 via the pull bolt with a hole which is not shown in figure.
The communication hole 11b is formed along the central axis of the main shaft 11, and compressed air is supplied to the communication hole 11b by a known method through a rotary joint (not shown) connected to the rear end of the main shaft 11.
[0020]
A female screw portion 15i is formed on the hole portion 15d side of the communication hole 15f of the tool holder 15, and a male screw portion 25a formed at the rear end of the nozzle member 25 is detachably screwed into the female screw portion 15i. Are combined.
An axial length direction hole 25 b having a circular cross section is formed through the central axis of the nozzle member 25.
[0021]
In addition, a radial hole 25c is formed through the outer periphery of the nozzle member 25 and communicates with the axial length direction hole 25b.
On the outer periphery of the nozzle member 25, O-rings 27 are arranged at positions on both sides of the radial hole 25c.
A radial hole 15 j is formed in the small diameter portion 15 e of the tool holder 15 at a position overlapping the radial hole 25 c of the nozzle member 25.
[0022]
An outer guide means 29 for supplying the liquid to the mist generating means 23 is disposed on the outer periphery of the tool holder 15.
The external guide means 29 has a cylindrical tubular member 31 mounted on the tool holder 15 so as not to rotate due to the rotation of the tool holder 15.
[0023]
The cylindrical member 31 is attached to the outer periphery of the small diameter portion 15 e of the tool holder 15 via a bearing 33.
The bearings 33 are disposed on both sides of the cylindrical member 31, and a bearing balance 35 and a pressure balance type mechanical seal 39 using a spring 37 are disposed between the bearings 33.
[0024]
A housing 43 is connected to the outside of the cylindrical member 31 via a connecting member 41.
In the connecting member 41, a radial hole 41a is formed at a position overlapping the radial hole 15j of the small diameter portion 15e.
As shown in FIG. 2, the connecting member 41 is connected to the cylindrical member 31 by a bolt 45.
[0025]
A positioning pin 47 is accommodated in the housing 43.
The positioning pin 47 is disposed in parallel with the axial direction of the tool holder 15.
An anti-rotation member 49 is disposed on the positioning pin 47.
The anti-rotation member 49 is urged by the spring member 51 toward the holding portion 15b of the tool holder 15 and is fitted into a groove 15k formed on the holding portion 15b side when the tool holder 15 is not attached to the main shaft 11. The positioning pin 47 is positioned at a predetermined angular position.
[0026]
A small-diameter hole 47a is formed at the tip of the positioning pin 47, and the small-diameter hole 47a is connected to the radial hole 41a of the connecting member 41 via an axial length direction hole 47b and a radial direction hole 47c formed in the positioning pin 47. It is communicated to.
A check valve 57 including a ball 53 and a spring 55 is disposed at the tip of the small diameter hole 47 a of the positioning pin 47.
[0027]
A ball restricting rod 58 for restricting the position of the ball 53 is disposed in the axial length direction hole 47b of the positioning pin 47, and a small diameter portion 58a at the tip thereof is inserted into the small diameter hole 47a.
A connecting means 59 for supplying a liquid to the external guide means 29 is arranged on the spindle head 13 where the spindle 11 is arranged.
[0028]
The connecting means 59 has a positioning block 61.
The positioning block 61 is fixed to the end surface of the spindle head 13.
The positioning block 61 is formed with a recess 61a, and the tip of the positioning pin 47 can be fitted into the recess 61a.
A check valve 63 is disposed on the bottom surface of the recess 61 a at a position corresponding to the check valve 57 of the positioning pin 47.
[0029]
That is, as shown in FIG. 3, the positioning block 61 has a small-diameter hole 61c that opens perpendicularly to the bottom surface 61b of the recess 61a, and a check valve 63 comprising a ball 65 and a spring 67 at the tip of the small-diameter hole 61c. Is arranged.
Then, by fitting the positioning pin 47 to the positioning block 61, the ball 53 of the check valve 57 on the positioning pin 47 side and the ball 65 of the check valve 63 on the positioning block 61 side are pressed against each other, and thereby the positioning pin 47 side And the check valves 57 and 63 on the positioning block 61 side are simultaneously opened.
[0030]
A ball restricting rod 68 for restricting the position of the ball 65 is disposed in the small diameter hole 61c of the positioning block 61, and a tip portion thereof is inserted into the small diameter hole 61c.
In the positioning block 61, a communication hole 61d is formed in parallel to the bottom surface of the recess 61a.
The front end of the communication hole 61d is communicated with the small diameter hole 61c, and a female screw part 61e for pipe connection is formed at the open end.
[0031]
A pipe of a liquid supply device for supplying liquid is connected to the female screw portion 61e.
FIG. 4 shows an example of the liquid supply device. In this liquid supply device, the liquid E stored in the tank 69 is supplied to the positioning block 61 via the pipe 73 by the plunger pump 71.
[0032]
The plunger pump 71 is operated by controlling the compressed air from the pressure source 74 by the electromagnetic valve 75.
In the mist supply device for the tool described above, the mist is supplied to the tool 19 as described below.
First, the tool holder 15 is replaced by the ATC, and when the tapered shank portion 15a of the tool holder 15 is inserted into the tapered hole 11a of the spindle 11, the tip of the positioning pin 47 is fitted into the concave portion 61a of the positioning block 61. Thereby, the check valve 57 on the positioning pin 47 side and the check valve 63 on the positioning block 61 side are opened.
[0033]
At the same time, the positioning pin 47 slides in the distal direction of the spindle axis, the anti-rotation member 49 comes off from the groove 15k, and the tool holder 15 can be rotated.
Next, the plunger pump 71 is operated, and the liquid in the tank 69 passes through the pipe 73, the positioning block 61, the positioning pin 47, the connecting member 41, and the cylindrical member 31, and is formed in the small diameter portion 15e of the tool holder 15. The gas passes through the radial hole 15 j and the radial hole 25 c formed in the nozzle member 25, and is supplied to the axial length direction hole 25 b of the nozzle member 25.
[0034]
Then, immediately after the tool holder 15 is replaced, the plunger is set so that the amount of liquid supplied to the tool holder 15 is increased compared to that during normal processing in order to prevent a temporary decrease in the concentration of mist that occurs when the tool holder 15 is replaced. The number of operations of the pump 71 is increased.
On the other hand, simultaneously, a gas made of compressed air is supplied to a rotary joint (not shown) disposed at the rear end of the main shaft 11, and the gas passes through the communication hole 11 b of the main shaft 11 and then passes through the center hole of a pull bolt with a hole (not shown). Via, it passes through the communication hole 15h and the communication hole 15f of the tool holder 15, and is supplied to the axial length direction hole 25b of the nozzle member 25.
[0035]
This communication hole portion constitutes internal guide means.
The gas supplied to the axial length direction hole 25 b mists the liquid supplied from the radial direction hole 25 c of the nozzle member 25 and jets toward the rear end of the tool 19.
The ejected mist passes through a mist hole 19a formed in the tool 19 and is directly supplied to the processing site.
[0036]
In the above-described method for supplying mist to the tool, liquid is supplied into the tool holder 15 from the outer periphery of the tool holder 15, and gas is supplied into the tool holder 15 from the rear end of the tool holder 15. And gas are mixed to generate mist and ejected to the tool 19, so that the generated mist is supplied to the tool 19 before being greatly affected by the centrifugal force caused by the rotation of the spindle 11. Even when the rotational speed of the main shaft 11 increases, a necessary amount of mist can be reliably supplied to the tool 19.
[0037]
And since mist is generated in the tool holder 15, it becomes possible to supply the generated mist to the tool 19 quickly, and responsiveness can be improved.
Further, in the above-described method for supplying mist to the tool, immediately after the tool holder 15 is replaced, the amount of liquid supplied to the tool holder 15 is increased from that during normal machining. Can be prevented easily and reliably.
[0038]
Immediately after exchanging the tool holder 15 with the ATC, a large amount of liquid is supplied for a certain period of time in order to increase the mist response, and after the concentration of the mist is maintained, the supply amount of the liquid is reduced. For this reason, supply of more liquid than necessary can be restricted. In this case, the supply amount of the liquid is controlled by the number of operations in the case of the plunger pump 71, and is controlled by the rotational speed in the case of the rotary pump.
[0039]
In the mist supply device for the tool described above, liquid is supplied into the tool holder 15 from the outer periphery of the tool holder 15 via the external guide means 29, and from the rear end of the tool holder 15 via the internal guide means. The gas is supplied into the tool holder 15, and the mist generating means 23 arranged in the tool holder 15 mixes the liquid and the gas in the tool holder 15 to generate the mist and eject it to the tool 19. The mist thus supplied is supplied to the tool 19 before being greatly affected by the centrifugal force caused by the rotation of the main shaft 11, and even when the number of rotations of the main shaft 11 is increased, the necessary amount of mist is reliably supplied to the tool 19. Can be supplied.
[0040]
And since mist is generated in the tool holder 15, it becomes possible to supply the generated mist to the tool 19 quickly, and responsiveness can be improved.
Further, in the mist supply device for the tool described above, since the connecting means 59 to which the external guide means 29 is detachably connected is arranged on the spindle head 13 where the spindle 11 is arranged, the outside of the replaced tool holder 15 is arranged. The liquid can be supplied to the guide means 29 easily and reliably.
[0041]
Further, in the above-described mist supply device for a tool, the mist generating means 23 is detachably disposed on the tool holder 15, so that the mist generating means 23 is optimal for the tool 19 mounted on the tool holder 15. Can be replaced.
That is, an optimum mist flow rate can be obtained by mounting the nozzle member 25 having an optimum throttle diameter corresponding to the size of the mist hole 19a formed in the tool 19.
[0042]
Further, the nozzle member 25 can be easily repaired by removing the nozzle member 25 from the tool holder 15.
Since the nozzle member 25 can be repaired by removing the tool holder 15, the other tool holder 15 is mounted on the main shaft 11 and repair is possible with the machine operating.
[0043]
Further, in the above-described mist supply device to the tool, the check valves 57 and 63 on the positioning pin 47 side and the positioning block 61 side are opened at the same time. Therefore, when the tool holder 15 is used for ATC, It is possible to effectively prevent bubbles from entering the passage.
Furthermore, in the mist supply device for the tool described above, the pressure balance type mechanical seal 39 is used for the seal between the tool holder 15 and the cylindrical member 31, so that heat generation is reduced as compared with the conventional lip type seal. can do.
[0044]
In the mist supply device for the tool described above, the diameter of the axial length direction hole 25b of the nozzle member 25 is kept as thin as possible up to the connection portion with the tool 19, and the mist can be easily passed. In addition, since there is no accumulation due to the influence of centrifugal force, the responsiveness can be further improved.
In the above-described mist supply device for a tool, a check valve that is opened by the mist pressure is arranged on the tool 19 side of the axial length direction hole 25b of the nozzle member 25, so that the tool holder 15 can be replaced by the ATC. It is possible to effectively prevent the liquid inside the tool holder 15 from flowing out.
[0045]
Further, in the above-described mist supply device for a tool, by placing, for example, a rubber ring member as a seal member between the front end of the nozzle member 25 and the rear end of the taper collet 17, the nozzle member 25 The generated mist can be reliably guided to the rear end of the tool 19.
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a machining center has been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and can be widely applied to various machine tools.
[0046]
At the same time, the configuration of the shank shape and the hole of the tool holder 15 is not limited to the connection means by the pull bolt, for example, a configuration by a combination of a short taper shank called a HSK shank and a clamp rod, etc. Conventionally known means can be appropriately replaced and employed.
[0047]
Moreover, in embodiment mentioned above, although the liquid was supplied from the outer periphery of the tool holder 15 and gas was supplied from the rear end of the tool holder 15, this invention is not limited to this embodiment, Gas may be supplied from the outer periphery of the tool holder 15 and liquid may be supplied from the rear end of the tool holder 15.
In this case, it is desirable to provide a check valve at the contact point of the liquid path between the tool holder 15 and the main shaft 11 to prevent the liquid from flowing out.
[0048]
Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the liquid is supplied to the external guide means 29 via the connecting means 59 fixed to the spindle head 13 has been described, but the present invention is not limited to such an embodiment. In a machine tool in which the tool holder 15 is hardly changed, a liquid may be supplied by connecting a pipe or the like directly to the external guide means 29.
[0049]
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the example which increased the quantity of the liquid immediately after replacement | exchange of the tool holder 15 by controlling the frequency | count of operation of the plunger pump 71, this invention is not limited to this embodiment. Alternatively, a plunger pump having a fixed volume may be provided separately, and this plunger pump may be operated only once immediately after the tool holder 15 is replaced.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, in the method for supplying mist to the tool according to claim 1, liquid or gas is supplied into the tool holder from the outer periphery of the tool holder, and gas or liquid is supplied into the tool holder from the rear end of the tool holder. In the tool holder, liquid and gas are mixed to generate mist and ejected to the tool, so that the generated mist is supplied to the tool before it is greatly affected by the centrifugal force caused by the rotation of the spindle. Thus, even when the rotational speed of the main shaft increases, the necessary amount of mist can be reliably supplied to the tool.
Also, immediately after the tool holder is replaced, the amount of liquid supplied to the tool holder is increased from that during normal machining, so that it is possible to easily and reliably prevent a temporary decrease in mist concentration that occurs when the tool holder is replaced. be able to.
[0051]
In the mist supply device for a tool according to claim 2 , liquid or gas is supplied from the outer periphery of the tool holder into the tool holder through the external guide means, and from the rear end of the tool holder into the tool holder through the internal guide means. Since gas or liquid is supplied and the mist generating means arranged in the tool holder mixes the liquid and gas in the tool holder to generate mist and eject it to the tool, the generated mist is The tool is supplied to the tool before it is greatly affected by the centrifugal force accompanying the rotation of the shaft, and the necessary amount of mist can be reliably supplied to the tool even when the rotation speed of the main shaft increases.
Further, since the connecting means for detachably connecting the external guide means is arranged at the spindle head where the spindle is arranged, liquid or gas can be easily and reliably supplied to the external guide means of the replaced tool holder. Can do.
Further, since the mist generating means is detachably disposed on the tool holder, the mist generating means can be replaced with an optimum one corresponding to the tool mounted on the tool holder.
Further, the mist generating means can be easily repaired by removing the mist generating means from the tool holder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of an embodiment of a mist supply device for a tool of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing the external guide means of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the positioning block of FIG. 1;
4 is a circuit diagram showing a liquid supply device that supplies liquid to the positioning block of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
11 Spindle 13 Spindle head 15 Tool holder 19 Tool 23 Mist generating means 25 Nozzle member 29 External guide means 31 Cylindrical member 59 Connecting means

Claims

In a mist supply method to a tool for supplying a mist mixed with liquid and gas to a tool held by a tool holder attached to the tip of a spindle of a machine tool,
The liquid or gas is supplied into the tool holder from the outer periphery of the tool holder, and the gas or liquid is supplied into the tool holder from the rear end of the tool holder. To generate mist, and spray to the tool ,
A method for supplying mist to a tool, wherein the amount of the liquid supplied to the tool holder is increased from that during normal machining immediately after replacement of the tool holder .

In the apparatus used for the mist supply method to the tool according to claim 1 ,
Mist generating means that is detachably disposed inside the tool holder, mixes the supplied liquid and gas, and jets the mixed liquid to the tool;
An external guide means mounted on the outer periphery of the tool holder so as not to rotate by rotation of the tool holder, and for supplying the liquid or gas to the mist generating means;
Internal guide means formed on the spindle and tool holder for supplying the gas or liquid to the mist generating means,
The external guide means is detachably connected to the spindle head on which the spindle is arranged, and connection means for supplying the liquid or gas to the external guide means is arranged. Mist supply device.