JP5202142B2 - 空気軸受けを備えた加工機械 - Google Patents

Description

本発明は、加工機械の主軸を空気軸受けにより支持する空気軸受けを備えた加工機械に関する。

精密加工に使用されるＮＣやマシニングセンタ等の主軸は、空気軸受けにより支持されているものが多い。空気軸受けは圧縮空気によって軸が浮上した状態で回転する非接触軸受けで、転がり軸受けよりも摩擦が小さく極めて高い回転精度（３０〜１００ナノメータ）と高速回転（毎分１万〜１０万回転）を実現することができる。

しかしながら、空気軸受けに供給した圧縮空気を積極的に逃がす箇所を特に指定していない構造の加工機械においては、空気軸受け内の圧縮空気が主軸のバイト取付部のコレットの隙間や側方等から大気中に漏出すると減圧してその温度が前記加工室の温度（例えば、２５℃）よりも低下する。そして、この温度が低下した、漏れた空気（以下「漏れエア」という）が被削体に触れると当該被削体の温度が低下して温度差を生じることとなり、クラックの発生の要因となる。

また、例えば加工の途中で被削体を放置した場合、空気軸受けの構造上この放置時間中であっても空気軸受けに圧縮空気を供給し続けなければならない。しかしながら、一般的にこの放置時間中は室温と略同じ温度の切削油の供給が停止してしまう。そのため、このように切削油の供給が停止した場合に上述したクラックの発生が特に懸念される。

そして、空気軸受けを利用した加工機械として空気軸受けに送る圧縮空気を別に設けた温度調節器で制御し、加工空間（マシンの筐体内）を空調する温度調節システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２５５４９４号公報（３−４頁、図１）

空気軸受けは、構造上軸受けから外部へ圧縮空気の漏れが発生するため、圧縮空気を積極的に逃がす箇所を指定していない構造の主軸ではバイト取付部のコレットの隙間や主軸の側方等から圧縮空気が漏出するようなものもあり、被加工部材（以下「被削体」という）によっては不都合を生じる場合がある。

具体的には、空気軸受けを必要とするような精密加工機械は、ガラスやシリコン（Ｓｉ）、セラミックといった脆性材料を加工することが多い。脆性材料は金属に比較して熱膨張係数が小さく、弾性変形領域が金属に比較して小さいため被削体自体の温度差、例えば上面と下面での温度差により、容易にクラックによる割れが発生する。このため、このような精密加工機械は室温を管理された加工室に設置されており、主軸に取付けられたバイト、バイトの先端と被削体との切削部に供給する切削油、空気軸受けに供給する圧縮空気、被削体の温度等も上記温度に管理されている。

また、特許文献１に記載されているシステムは、エア温調設備を加工空間と別体で設けるために現実的ではない。具体的には、コンプレッサで圧縮した空気を温度調節機で温度制御して配管を介して機械の空気軸受けや機械内に多数配置された吐出口から吐出させる。機械のカバー内のエリア（加工空間）を温度制御した圧縮空気により恒温室とし、カバーの隙間等から漏れた圧縮空気によりパテーション内を充満させて恒温室とし、更にパテーションから漏れた空気によりカバー内のエリア（加工空間）内を充満させて通常レベルの恒温室を順次形成する。このように温度制御した圧縮空気を加工エリアに直接吐出させることで機械及び加工エリアを温度変動幅が小さい温度としている。このためシステムの構成が複雑であり、設備費も高くなる等現実的ではない。

本発明の目的は、簡単な構成で加工機械の主軸を支持する空気軸受けからの漏れエアに起因する被削体のクラックの発生を防止するようにした空気軸受けを備えた加工機械を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明に係る空気軸受けを備えた加工機械は、
前記切削油タンクは、第１の温度調節手段を有し前記切削油の温度が該第1の温度調節手段を介して前記加工機械が設置されている加工室の室温よりも高い前記所定の温度に調節されかつ前記配管の一部が収容されている第１の切削油タンクと、第２の温度調節手段を有し前記第１の切削油タンクから供給される前記切削油を該第２の温度調節手段によって前記室温と略同じ温度となるように調節して前記切削部に供給する第２の切削油タンクからなることを特徴としている。

加工機械の主軸を支持する空気軸受けにコンプレッサから圧縮空気を供給する。また、この主軸に取付けられた切削工具と被削体の切削部にポンプで切削油タンクから切削油を供給する。切削油は、切削油タンク内において温度調節手段により所定の温度に調節されており、圧縮空気を空気軸受けに供給する配管の一部を切削油タンク内に収容し切削油に浸漬させてコンプレッサから空気軸受けに供給する圧縮空気の温度を所定の温度に調節する。
これにより、空気軸受けに供給した圧縮空気が外部に漏出して減圧した漏れエアの温度の低下を抑えることが可能となり、漏れエアに起因する被切削体の温度低下に起因するクラックの発生を防止することが可能となる。そして、漏れエアの温度の低下を抑えることにより特にシリコンウエハ等の脆性部材のクラックの発生を有効に防止することが可能である。
また、切削油タンクを第１の切削油タンクと第２の切削油タンクにより形成し、第１の切削油タンク内の切削油の温度を第１の温度調節手段により加工機械が設置されている加工室の室温よりも高い所定温度に調節する。第２の切削油タンクは、第１の切削油タンクから供給される切削油の温度を第２の温度調節手段により室温と略同じ温度となるように調節してからこの切削油を加工機械の切削部に供給する。

コンプレッサから加工機械の空気軸受けに供給する圧縮空気の配管の一部を第１の切削油タンク内に収容して室温よりも高い所定温度の圧縮空気を空気軸受けに供給することにより、空気軸受けから外部に漏出した漏れエアの温度を室温よりも低下することを抑えることが可能となる。これにより、漏れエアによる被削体の温度が室温よりも低下することを抑えることができる。

また、第１の切削油タンクから供給される室温よりも高い切削油を第２の切削油タンクにおいて第２の温度調節手段により室温に調節して加工機械に供給することにより、被削体の切削部に供給する切削油と空気軸受けからの漏れエアの温度を室温と略同じ温度にすることが可能となり、被削体のクラックの発生を防止することができる。

また、本発明の請求項２に係る空気軸受けを備えた加工機械は、請求項１に記載の空気軸受けを備えた加工機械において、
前記所定の温度は、前記空気軸受けから外部に漏出する漏れエアの温度が前記室温と略同じ温度になるように調節されていることを特徴としている。

コンプレッサから空気軸受けに供給する圧縮空気の温度を、室温よりも高く設定し、空気軸受けから外部に漏出する漏れエアの温度が室温と略同じ温度になるように調節することにより、被削体の切削部に供給する切削油の温度と漏れエアの温度を室温と略同じ温度にすることが可能となり望ましい。漏れエアは空気軸受けから常時発生しており、被削体への切削油の供給が長時間に亘り停止した状態にあり、漏れエアが被削体に触れる（かかる）状態が長時間に亘り続いた場合でも被削体の温度を室温と略同じ温度に保持することが可能となり、被削体のクラックの発生を防止することが可能となる。

また、本発明の請求項３に係る空気軸受けを備えた加工機械は、請求項１に記載の空気軸受けを備えた加工機械において、
前記第１の温度調節手段は、前記第１の切削油タンク内に設置されかつ切削油に浸漬されたヒータであることを特徴としている。

第１の切削油タンク内に切削油に浸漬させてヒータを設置することにより、効率的に切削油を所定の温度に調節することが可能である。これにより、ヒータの小型化及び省電力化を図ることが可能である。

また、本発明の請求項４に係る空気軸受けを備えた加工機械は、請求項１に記載の空気軸受けを備えた加工機械において、
前記第２の温度調節手段は、前記第１の切削油タンクから供給される切削油の温度を前記室温と略同じ温度なるように調節するクーラであることを特徴としている。

第１の切削油タンクから第２の切削油タンクに供給される切削油は室温よりも高い温度とされている。この第２の切削油タンクに供給された切削油の温度をクーラにより室温と略同じ温度になるように調節する。そして、この略室温に調節された切削油を切削部に供給する。これにより、被削体の切削部に供給する切削油の温度を室温と略同じ温度にすることが可能となり、被削体を加工する際にクラックの発生を抑えることができる。

また、本発明の請求項５に係る空気軸受けを備えた加工機械は、請求項１に記載の空気軸受けを備えた加工機械において、
前記配管の前記第１の切削油タンクに収容されている部分は、銅管を複数回巻回して形成されかつ前記第１の切削油タンクの切削油に浸漬されていることを特徴としている。

空気軸受けに圧縮空気を供給する配管の第１の切削油タンクに収容されている部分を、熱伝導率の大きい銅管を複数回巻回して形成しかつ切削油に浸漬することにより、空気軸受けに供給する圧縮空気を切削油の温度、即ち所定の温度に容易に調節することができる。空気軸受けからの漏れエアは微少量であるため、銅管を複数回巻回した簡単な構成の熱交換器で十分であり、簡単且つ安価に形成することができる。

本発明によると、空気軸受けを備えた加工機械においてコンプレッサから空気軸受けに供給する圧縮空気の配管の一部を所定の温度に調節された切削油タンク内に収容して空気軸受けに送る圧縮空気を所定の温度に調節することにより、空気軸受けからの漏れエアの温度が室温よりも低下することを抑えることが可能となり、漏れエアに起因する被削体のクラックの発生を有効に防止することができる。これにより、被削体の歩留まりの向上が図られる。また、空気軸受けに供給する圧縮空気の温度調節設備を別体で設ける必要がなく、切削液と漏れエアの温度をあえて同じになるような特別な制御も不要となり構成が簡単かつ安価となる。

以下、本発明の一実施形態に係る空気軸受けを備えた加工機械について図面に基づいて説明する。図１は空気軸受けを備えた加工機械の設備の概略構成を示し、加工機械１、加工機械1の切削部に切削油を供給する切削油供給系２、加工機械1の空気軸受けに圧縮空気を供給する圧縮空気供給系３により構成されている。

加工機械1は、加工室内に設置されており、図２に示すよう主軸１１は、主軸上部１２と主軸下部１３からなり、主軸ホルダ１４に空気軸受け１５により垂直に僅かに浮いた状態で回転自在に支持されている。主軸上部１２を支持する主軸ホルダ１４の上部１４ａには空気軸受け１５の下方位置に当該空気軸受け１５に圧縮空気を供給するための圧縮空気供給口１４ｃが設けられている。また、圧縮空気供給口１４ｃの下方位置に空気軸受け１５から主軸上部１２に沿って下方に漏れた圧縮空気を主軸ホルダ１４の上部１４ａの側方に漏出（放出）させるための小孔１４ｄが周方向に複数、例えば２箇所設けられている。

主軸下部１３は、中心に軸方向に切削油を供給するための孔（油路）１３ａが貫通して形成されており、外周面の略中央位置に全周に亘り環状をなして凹溝１３ｂが形成されている。そして、凹溝１３ｂの底面の上部及び下部に中心の孔１３ａに連通する小孔１３ｃが周方向に沿って複数形成されている。この主軸下部１３の上端面はＯリング１６を介して図示しないボルトにより主軸上部１２の下端面に固定されて一体とされている。

また、主軸ホルダ１４の下部１４ｂには主軸下部１３の凹溝１３ｂの略中央に連通して切削油を供給するための切削油供給口１４ｅが周方向に複数、例えば２箇所設けられている。そして、主軸下部１３の凹溝１３ｂの上方位置及び下方位置と主軸ホルダ１４の下部１４ｂとの間にもＯリング１７が装着されている。

そして、主軸下部１３の下端にコレット１８を介して切削工具、例えば被削を円柱状に切り抜くためのコア加工用バイト１９が装着されている。このコア加工用バイト１９の中心にも軸方向に沿って孔（油路）１９ａが貫通形成されており、主軸下部１３の孔（油路）１３ａに連通している。そして、図１に示すようにコア加工用バイト１９の下方に加工台５が配置されており、当該加工台５に被削体６が載置固定されている。また、加工台５は、ケース７内に収容されており、コア加工用バイト１９の孔（油路）１９ａから被削体６の切削部に供給された切削油を回収するようにしている。

この加工機械１は、図示しない回転するヘッドに複数の主軸ホルダが設けられており、各主軸ホルダに夫々所定の切削工具が取付けられており、作業工程に従ってヘッドが回転して必要な切削工具により加工台５に載置固定されている被削体６に加工を施すようになっている。本実施形態においては切削工具として、例えば被削体６の上面の所定位置に揉み付け（円錐状の窪み）加工を行うための揉み付け用バイト（カウンタシンクドリル）、揉み付けにより形成した窪み（揉み付け）の外側の被削体６を円柱状に切り抜くためのコア加工用バイト（コアドリル）、揉み付けの中心位置に貫通孔を開ける貫通穴ドリル等がある。尚、揉み付け用バイト、貫通穴ドリルには油路は設けられていない。

図１に戻り切削油供給系２は、沈澱槽２１、切削油タンク２２、濾過機２５、温度調節手段としてのヒータ２６、クーラ２７、及び切削油タンク２２内の切削油を加工機械１に送出するポンプ２８等により構成されている。沈澱槽２１は、加工機械１のケース７に接続されており、切削加工後における切削液を回収して混入している切粉を沈澱させて粒子の大きな切粉を取り除く。

切削油タンク２２は、第１の切削油タンク２３と第２の切削油タンク２４からなり、第１の切削油タンク２３は沈澱槽２１に接続されている。この第１の切削油タンク２３は、沈澱槽２１から導入した切削油を濾過機２５により更に微細な切粉の粒子を取り除いて第２の切削油タンク２４に送り出す。第１の切削油タンク２３内には温度調節手段としてのヒータ２６が切削油に浸漬された状態で配置されており、当該第１の切削油タンク内の切削油の温度を所定の温度に設定している。この所定の温度は、加工機械１が設置されている加工室の室温（例えば、２５℃）よりも僅かに高い温度、例えば２８℃に設定されている。

第１の切削油タンク２３において微細な切粉の粒子が除去された切削油は、第２の切削油タンク２４に導入される。この第２の切削油タンク２４に導入された切削油は、温度調節手段としてのクーラ２７により室温（２５℃）と同じ温度に調節される。

そして、室温に調節された切削油が配管（油路）２９を通してポンプ２８により主軸ホルダ１４の切削油供給口１４ｅに送出される。主軸ホルダ１４の切削油供給口１４ｅに送出された切削油は、図２に示す主軸下部１３の環状の凹溝１３ｂから小孔１３ｃを通して中心の孔（油路）１３ａに供給され、更にコア加工用バイト１９の中心の孔（油路）１９ａを通して先端部から被削体６の切削部に供給される。

圧縮空気供給系３は、空気軸受け１５に圧縮空気を供給するための圧縮空気を製造するコンプレッサ３１、コンプレッサ３１で製造された圧縮空気を貯溜するレシーバタンク３２、レシーバタンク３２と主軸ホルダ１４の上部１４ａの圧縮空気供給口１４ｃとを接続する配管３３等により構成されている。

配管３３は、途中の一部分が熱伝導性の良好な、例えば銅管を円形に複数回巻回されてコイル状に形成された簡単な熱交換器３３ａとされており、第１の切削油タンク２３内に収容されて切削油に浸漬されている。これにより、レシーバタンク３２から配管３３を通して空気軸受け１５に供給する圧縮空気の温度を第１の切削油タンク２３内の切削油の温度と同じ温度（２８℃）に調節している。尚、配管３３の熱交換器３３ａは、本実施形態の形態に限らず、螺旋状、渦巻き状等の様々な形態が考えられる。

このように、空気軸受け１５に供給する圧縮空気の温度を室温（２５℃）よりも僅かに高い温度（２８℃）に調節することにより、空気軸受け１５から主軸ホルダ上部１４ａの小孔１４ｄを通して大気中に漏れ出し減圧して低下したときの漏れエアの温度が室温（２５℃）と略同じ温度になるようにしている。これにより、空気軸受け１５からの漏れエアに起因する被削体６の温度の影響を大幅に抑えることが可能となる。

尚、空気軸受け１５からの漏れエアは微少量であるため、これに伴い空気軸受け１５への圧縮空気の補充量も微少量であり、配管３３の熱交換器３３ａは上述したような簡単な構成で十分である。また、この熱交換器３３ａは、主軸ホルダ１４の圧縮空気供給口１４ｃに近い場所に位置していることが配管途中における温度の低下を抑える上で好ましい。

加工機械１の加工台５に載置固定されている被削体６は、図３に示すように脆性部材、例えばシリコンウエハ４１と、シリコンウエハ４１の上面４１ａに樹脂等のワックスで貼着固定された保護部材としての硼珪酸ガラス４２からなる。シリコンウエハ４１の上面４１ａは鏡面処理を施されて鏡面化されており、硼珪酸ガラス４２は、加工時にシリコンウエハ４１の上面４１ａを保護している。硼珪酸ガラス４２としては、例えばパイレックス（登録商標）ガラスがある。

また、シリコンウエハ４１の下面４１ｂは、樹脂などのワックスで基板４３の上面に貼着されている。基板４３としては、例えば通常の青板ガラスが使用されている（以下「青板ガラス４３」という）。そして、この青板ガラス４３が加工台５に載置されて樹脂等のワックスで固定されている。

因みに、シリコンウエハ４１は熱膨張率２.４×１０^−６／℃、板厚７ｍｍ、硼珪酸ガラス４２はパイレックス（登録商標）ガラスを使用した場合、熱膨張率３.３×１０^−６／℃、板厚０.５ｍｍ、基板４３としての青板ガラスは熱膨張率８.７×１０^−６／℃、板厚７ｍｍである。従って、シリコンウエハ４１の熱膨張率とパイレックス（登録商標）ガラスの熱膨張率が近似しており、硼珪酸ガラス４２としてパイレックス（登録商標）ガラスを使用することにより、これらを上述したようにワックスで貼着した場合に熱応力に起因する両者の歪みを少なくすることができる。

続いて以下に本実施形態の作用を説明する。被削体６を加工する際に硼珪酸ガラス４２やシリコンウエハ４１にクラックを発生させないためには、被削体６の切削部に供給する切削油の温度と加工機械１の空気軸受け１５からの漏れエアの温度が同じであることが最も望ましい。

また、前述したようにシリコンウエハ４１の熱膨張率とパイレックス（登録商標）ガラスの熱膨張率が近似しているが、シリコンウエハ４１の熱膨張率の方がパイレックス（登録商標）ガラスの熱膨張率よりも僅かに小さい。このため、パイレックス（登録商標）ガラスを使用した硼珪酸ガラス４２は、シリコンウエハ４１に貼着した状態において熱膨張率の差により大きな引張り力が常時全方向に作用しており、温度が室温よりも僅かに（数度〜１０℃程度）低下した場合クラックが発生するおそれがある。

従って、被削体６の硼珪酸ガラス４２の表面に室温よりも低い温度の漏れエアが触れて硼珪酸ガラス４２の温度が低下すれば、温度差により硼珪酸ガラス４２に容易にクラックが発生する。逆に漏れエアの温度が室温よりも高いと加工後に被削体６の硼珪酸ガラス４２の上面に残った切削油が蒸発し、その気化熱により硼珪酸ガラス４２の温度が低下してクラックを生じさせる。つまり、漏れエアの温度が室温と略同じ温度であることが望ましいことになる。

加工機械１は、構造上空気軸受け１５に常時圧縮空気が供給されており、主軸１１が垂直方向に僅かに浮いた状態で回転可能に支持されている。即ち、空気軸受け１５には加工機械１の作業が終了して停止しているときにおいても圧縮空気が供給され続けている。従って、空気軸受け１５に供給している圧縮空気の一部が主軸ホルダ１４の小孔１４ｄから常時漏れエアとして大気中に放出されている。

被削体６の切削部に供給する切削油の温度は室温（２５℃）に調節されており、空気軸受け１５からの漏れエアの温度は略室温（２５℃）に調節されている。また、加工台５に載置固定された被削体６の温度は室温（２５℃）になっている。従って、被削体６の硼珪酸ガラス４２は、空気軸受け１５からの漏れエアによる温度の影響を受けることがない。

加工機械１は、先ず、図示しない揉み付け用バイトにより硼珪酸ガラス４２の上面所定位置に順次揉み付けを行う。この揉み付けは、揉み付け用バイトの先端（被削体６の加工部）に側方から切削油を供給しながら行う。揉み付けは、図４に示すように硼珪酸ガラス４２を貫いてシリコンウエハ４１の上部に至る円錐状の窪み４２ａをなしている（以下「揉み付け穴４２ａ」という）。そして、この揉み付けは、図４に示すように被削体６の全面に一回の作業で行う。

次いで、図２に示すコア加工用ドリル１９によりこれらの揉み付け穴４２ａの外側を硼珪酸ガラス４２の上面からシリコンウエハ４１を貫通して青板ガラス４３の上面に至るまで円柱状に切り抜いて（コア抜きして）、図５に示すように円柱体４４を形成する。このコア抜き加工は、図１に示す第２の切削油タンク２４からポンプ２８によりコア加工用ドリル１９の孔（油路）１９ａを通して先端部から被削体６の切削部に供給しながら行う。

次いで、貫通穴ドリルにより、各円柱体４４の中心位置、即ち揉み付け穴４２ａの中心位置に図５に示すようにシリコンウエハ４１を貫通して青板ガラス４３の上面に至るまで小孔４４ａを穿設する。この貫通穴ドリルによる穴開けは、貫通穴用ドリルの先端（被削体６の加工部）に側方から切削油を供給しながら行う。尚、図５において図面の煩雑を避けるために揉み付け穴４２ａと円柱体４４の小孔４４ａは同径に描いてある。

このようにして、図５に示すように被削体６の全面に複数の円筒部材４５を形成する。これにより、被削体６の切削加工が終了する。円筒部材４５は、円筒状の形状のシリコン、即ちシリコンチューブと環状の硼珪酸ガラスとにより形成されている。そして、加工後の被削体６は、複数の円筒部材４５と、これらの各円筒部材４５をそれぞれ収容する蜂の巣状をなす枠部６’とに分離される。そして、被削体６に上述した複数の加工が順次行われて円筒部材４５の製造が終了する場合には被削体６にクラックが発生することはない。

尚、円筒部材４５の加工作業は、切削工具の磨耗を少なくするために一回に複数個ずつ所定の時間をおいて行っている。例えば、円柱体４４を順次１０個形成した後、これらの円柱体４４に順次小孔４４ａを穿設して円筒部材４５を１０個形成する。このような作業を順次繰り返して行う。このように切削工具を休ませながら交互に使用することにより工具の寿命を長くすることができる。

ところで、被削体６に揉み付け穴４２ａを形成した後次の円筒部材の加工（円柱体４４の加工、小孔４４ａの加工）まで長い空き時間がある場合、例えば揉み付け加工が無人の夜中に終了して加工機械１が停止し、翌日の作業開始まで停止したままの状態になっているような場合が有り得る。加工機械１は、揉み付け加工が終了して停止すると被削体６への切削油の供給も停止される。切削油の供給が停止すると、被削体６の硼珪酸ガラス４２の上面に僅かながら残っている切削油が気化して被削体６から気化熱を奪うこととなり、被削体６の温度が低下する。

一方、空気軸受け１５からの漏れエアは、図２に示すように被削体６の上方において主軸ホルダ１４の側方に漏出されるが、大気中で循環して被削体６に接触する（かかる）ようになる。漏れエアの温度は、室温（２５℃）と略同じ温度となるように調節されており、被削体６の上面の揉み付けした硼珪酸ガラス４２に長時間に亘り接触した場合でも硼珪酸ガラス４２の温度の低下を抑えることができる。そして、切削油の気化による被削体６の温度低下を抑えることができ、被削体６を室温と略同じ温度に保持することが可能となる。

即ち、被削体６の揉み付け加工が終了した後加工機械１が停止したままの状態が長時間に亘り続いた場合でも、空気軸受け１５からの漏れエアにより被削体６の温度が室温と略同じ温度となった状態を保持することが可能となる。これにより、被削体６の揉み付け加工を施した硼珪酸ガラス４２にクラックが発生することを防止することが可能となる。

そして、上述したように加工された被削体６は、青板ガラス４３と共に加工台５から取り外され、各円筒部材４５と蜂の巣状をなす枠部６’が青板ガラス４３から分離される。そして、最終的に円筒部材４５から保護部材としての環状の硼珪酸ガラス４２が取り除かれてシリコンチューブが形成される。

以上説明したように本発明によれば、空気軸受けを備えた加工機械においてコンプレッサから空気軸受けに圧縮空気を供給する配管の一部を切削油タンク内に収容し、この拙作油タンク内で所定の温度に調節された切削油に浸漬して空気軸受けに送る圧縮空気を所定の温度に調節することにより、空気軸受けからの漏れエアの温度が室温よりも低下することを抑えることが可能となり、漏れエアに起因する被削体のクラックの発生を有効に防止することが可能となる。これにより、被削体の歩留まりの向上が図られる。また、空気軸受けに供給する圧縮空気の温度調節設備を別体で設ける必要がなく、切削油と漏れエアの温度をあえて同じになるような特別な制御も不要となり構成が簡単かつ安価である。

また、切削油タンクを第１の切削油タンクと第２の切削油タンクにより形成し、第１の切削油タンク内の切削油の温度を第１の温度調節手段により加工室の室温よりも高い所定温度に調節する。第２の切削油タンクは、第１の切削油タンクから供給される切削油を第２の温度調節手段により室温と略同じ温度となるように調節して加工機械の切削部に供給する。

そして、コンプレッサから加工機械の空気軸受けに供給する圧縮空気の配管の一部を第１の切削油タンク内に収容して室温よりも高い所定温度の圧縮空気を空気軸受けに供給することにより、空気軸受けからの漏れエアの温度を室温よりも低下することを抑えることが可能となる。これにより、漏れエアによる被削体の温度が室温よりも低下することを抑えることが可能である。

また、第１の切削油タンクから供給される室温よりも高い切削油を第２の切削油タンクにおいて第２の温度調節手段により室温と略同じ温度となるように調節して加工機械に供給することにより、被削体の切削部に供給する切削油と空気軸受けからの漏れエアの温度を室温と略同じ温度に調節することが可能となり、被削体のクラックの発生を防止することが可能である。

また、コンプレッサから空気軸受けに供給する圧縮空気の温度を室温よりも高く設定し、空気軸受けから外部に漏出する漏れエアの温度が室温と略同じ温度になるように調節することにより、被削体の切削部に供給する切削油の温度と漏れエアの温度を略室温にすることが可能となり望ましい。また、漏れエアは空気軸受けから常時発生しており、被削体への切削油の供給が長時間に亘り停止した状態にあり、この間被削体が漏れエアに触れる状態が続いた場合でも被削体のクラックの発生を防止することが可能となる。

また、第１の切削油タンク内に切削油に浸漬させてヒータを設置することにより、効率的に切削油を所定の温度に調節することが可能である。これにより、ヒータの小型化及び省電力化を図ることが可能である。

また、第１の切削油タンクから第２の切削油タンクに供給される切削油の温度をクーラにより室温に調節し、この室温に調節された切削油を加工機械に供給する。これにより、被削体の切削部に供給する切削油の温度を室温と同じ温度にすることが可能となり、被削体を加工する上で望ましい。

また、空気軸受けに圧縮空気を供給する配管の切削油タンクに収容されている部分を、熱伝導率の大きい銅管を円形に複数回巻回して形成しかつ切削油に浸漬することにより、空気軸受けに供給する圧縮空気を切削油の温度に容易に調節することができる。空気軸受けからの漏れエアは微少量であるため、銅管を円形に複数回巻回した簡単な構成の熱交換器で十分であり、簡単且つ安価に形成することができる。

本発明の一実施形態に係る空気軸受けを備えた加工機械の設備の概略構成図である。 図１に示した空気軸受けを備えた加工機械の要部断面図である。 図1に示した空気軸受けを備えた加工機械により加工を施す被削体の一例を示す側面図である。 図３に示した被削体の上面に揉み付け加工を施した後の上面図である。 図４に示した揉み付け加工を施した被削体に円筒部材を形成する加工を施した上面図である。

符号の説明

１ 加工機械
２ 切削油供給系
３ 圧縮空気供給系
５ 加工台
６ 被削体
６’ 蜂の巣状をなす枠部
７ ケース
１１ 主軸
１２ 主軸上部
１３ 主軸下部
１３ａ 孔（油路）
１３ｂ 環状の凹溝
１３ｃ 小孔
１４ 主軸ホルダ
１４ａ 上部
１４ｂ 下部
１４ｃ 圧縮空気供給口
１４ｄ 小孔
１４ｅ 切削油供給口
１５ 空気軸受け
１６，１７ Ｏリング
１８ コレット
１９ コア加工用バイト
１９ａ 孔（油路）
２１ 沈澱槽
２２ 切削油タンク
２３ 第１の切削油タンク
２４ 第２の切削油タンク
２５ 濾過機
２６ ヒータ（第１の温度調節手段）
２７ クーラ（第２の温度調節手段）
２８ ポンプ
２９ 配管
３１ コンプレッサ
３２ レシーバタンク
３３ 配管
３３ａ 熱交換器
４１ シリコンウエハ
４１ａ 上面
４１ｂ 下面
４２ 硼珪酸ガラス
４２ａ 揉み付け穴（円錐状の窪み）
４３ 青板ガラス（基板）
４４ 円柱体
４４ａ 小孔
４５ 円筒部材

Claims (5)

1. 加工機械の主軸をコンプレッサから供給される圧縮空気により回転自在に支持する空気軸受けと、
   前記主軸に取り付けられた切削工具と被削体の切削部に供給する切削油を貯溜する切削油タンクと、
   前記切削油タンク内の切削油の温度を所定の温度に調節する温度調節手段と、
   前記切削油タンク内の切削油を前記切削部に送出するポンプと、
   前記コンプレッサで製造した圧縮空気を前記空気軸受けに供給する配管を備え、
   前記配管は、その一部が前記切削油タンク内に収容されて前記コンプレッサから前記空気軸受けに送る前記圧縮空気を前記所定の温度に調節することを特徴とする空気軸受けを備えた加工機械であって、
   前記切削油タンクは、第１の温度調節手段を有し前記切削油の温度が該第１の温度調節手段を介して前記加工機械が設置されている加工室の室温よりも高い前記所定の温度に調節されかつ前記配管の一部が収容されている第１の切削油タンクと、第２の温度調節手段を有し前記第１の切削油タンクから供給される前記切削油を該第２の温度調節手段によって前記室温と略同じ温度となるように調節して前記切削部に供給する第２の切削油タンクからなることを特徴とする空気軸受けを備えた加工機械。
2. 前記所定の温度は、前記空気軸受けから外部に漏出する漏れエアの温度が前記室温と略同じ温度になるように調節されていることを特徴とする、請求項１に記載の空気軸受けを備えた加工機械。
3. 前記第１の温度調節手段は、前記第１の切削油タンク内に設置されかつ切削油に浸漬されたヒータであることを特徴とする、請求項１に記載の空気軸受けを備えた加工機械。
4. 前記第２の温度調節手段は、前記第１の切削油タンクから供給される切削油の温度を前記室温と略同じ温度になるように調節するクーラであることを特徴とする、請求項１に記載の空気軸受けを備えた加工機械。
5. 前記配管の前記第１の切削油タンクに収容されている部分は、銅管を複数回巻回して形成されかつ前記第１の切削油タンクの切削油に浸漬されていることを特徴とする、請求項１に記載の空気軸受けを備えた加工機械。

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