JP6054765B2 - 切屑除去方法並びに切屑除去ノズルおよび切屑除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、切屑除去方法並びに切屑除去ノズルおよび切屑除去装置に関する。

ワークをドリルやエンドミルなどの切削工具で穴開け加工した後、他の部品との組み立て等の後工程の前に、切削穴の中に残留する切屑を除去しなければならない場合が多い。一般に、そのような切屑は、エアや油等の流体圧によって切削穴から押し出される。

特許文献１には、高圧エアによる切屑の排出効果を高めるために、ワークに振動を与えて切屑の塊を壊した後、ワークを振動させながら高圧エアを吹き付ける技術が記載されている。

また、特許文献２には、外周にらせん溝が形成されたノズルを切削穴に挿入し、切削穴の奥に流体を噴出し、ノズルの回転によってらせん溝に沿って流体を切屑と共に排出する装置が記載されている。

しかしながら、ワークの中には、ドリル穴のような細長い切削穴が複数交差して形成されるものもある。そのようなワークにおいて、流体圧によって一つの切削穴から切屑を押し出そうとすると、他の切削穴に切屑が移動し、複数の切削穴の間で行ったり来たりする結果となりやすい。

特開平６−２１０２５３号公報 特開昭６３−１４４１１５号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、互いに交差するように形成された複数の切削穴の内部に残留する切屑を除去できる切屑除去方法並びに切屑除去ノズルおよび切屑除去装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明によれば、互いに交差するように形成された第１切削穴および第２切削穴の内部に残留する切屑を除去する切屑除去方法は、
前記第１切削穴の中に接触させずに挿入できる細長い本体と、前記本体の内部に形成され、前記本体の後端部に開口する第１供給口、および、前記本体の先端部に前方へ向けて開口する第１噴射口を有する第１流路と、前記本体の内部に前記第１流路から独立して形成され、前記本体の後端部に開口する第２供給口、および、前記本体の先端部に前記本体の長手方向と直角な方向に開口する第２噴射口を有する第２流路とを備える切屑除去ノズルを使用し、前記第１供給口および前記第２供給口に流体を供給する流体供給工程と、前記第１切削穴の内部において、前記第１噴射口および前記第２噴射口から前記流体を噴射させながら、前記切屑除去ノズルを前記第１切削穴に対して前記本体の長手方向に相対移動させる切屑除去工程とを含み、前記切屑除去工程は、前記第２噴射口が、前記第２切削穴の深さに達したとき、前記第２噴射口を前記第２切削穴に向け、前記切屑除去ノズルの位置を一定時間以上保持して、前記第２噴射口から前記第２切削穴に前記流体を噴射する第２噴射口位置保持工程を更に含む方法とする。

また、本発明は、前記切屑除去方法に用いる前記切屑除去ノズル、および、前記切屑除去ノズルを回転自在に保持し、前記第１供給口および前記第２供給口に流体を供給し、前記切屑除去ノズルを前記本体の長手方向に移動させられる切屑除去装置をも提供する。

また、本発明に係る前記切屑除去ノズルは、前記本体の外側に、前記流体を後方に排出するためのらせん状の溝が形成されていてもよい。

また、本発明に係る前記切屑除去ノズルは、回転させながら長手方向に相対移動させてもよい。

本発明によれば、切屑除去ノズルの第１噴射口および第２噴射口から噴射される流体によって第１切削穴の切屑を排出するだけでなく、切屑除去ノズルの径方向に開口する第２噴射口から噴射される流体によって第２切削穴の切屑を排出することもできる。特に、本発明では、第１流路と第２流路とを独立して設けたので、第１噴射口から噴射される流体の流量と第２噴射口から噴射される流体の流量とが互いに影響を受けないため、第１切削穴および第２切削穴の両方の切屑を残さずに排出できる。

本発明の第１実施形態に係る切屑除去ノズルを模式的に表す側面図である。 図１の係る切屑除去ノズルを備える切屑除去装置の概略斜視図である。 図２の切屑除去装置による切屑除去の最初の行程を示す断面図である。 図２の切屑除去装置による切屑除去の次の行程を示す断面図である。 図２の切屑除去装置による切屑除去の次の行程を示す断面図である。 図２の切屑除去装置による切屑除去の次の行程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る切屑除去ノズルを模式的に表す側面図である。 図７の切屑除去ノズルの断面を模式的に表す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る切屑除去ノズルを模式的に表す側面図である。 図９の切屑除去ノズルの断面を模式的に表す断面図である。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の第１実施形態の切屑除去ノズル１を模式的に示す。切屑除去ノズル１は、細長い円柱状の本体２に、本体２の長手方向（軸方向）に互いに独立して延伸する第１流路３および第２流路４を形成したものである。

本体２は、先端（図では下端）がなめらかに面取りされている。第１流路３は、本体２の後端面（図では上端）に開口する第１供給口５から先端面に開口する第１噴射口６まで一直線に延伸するように形成されている。第２流路４は、本体２の後端面に開口する第２供給口７から本体２の長手方向に延伸し、本体２の先端部の側面に長手方向に直交する方向（軸直角方向）に開口する第２噴射口８を形成するように屈曲している。

切屑除去ノズル１は、例えば、図２に示すような切屑除去装置９に取り付けて使用される。この切屑除去装置９は、切屑除去ノズル１の後端部を取り囲むように気密に保持するチャック１０を備え、垂直方向に移動可能な駆動部１１と、工作物（以下、ワークという。）Ｗを保持し、垂直な軸周りに回転可能であり、駆動部１１に向かう水平方向およびそれに直交する水平方向に移動できるターンテーブル１２とを有する。

チャック１０の内部には、切屑除去ノズル１の第１供給口５および第２供給口７に洗浄流体を供給するための流路（不図示）が設けられている。切屑除去装置９は、駆動部１１内に設けた不図示のモータによって、保持する切屑除去ノズル１の長手方向の中心軸周りに、チャック１０を自在に回転することも、所望の回転位置に停止させることもできる。

このように、切屑除去装置９によって切屑除去ノズル１をワークＷに相対して移動および位置決め自在としている。

この例では、直方体に形成されたワークＷには、互いに他の何れかと交差するドリル穴（切削穴）が３本形成されている。具体的には、ワークＷのチャック１０に正対する面（正面）に開口し、ワークＷの内部に水平に延伸し、ワークＷの反対面（背面）には終端が貫通しない第１切削穴Ｈ１と、ワークＷの側面から水平に延伸し、第１切削穴Ｈ１の中程に終端が接続された第２切削穴Ｈ２と、ワークＷの両側面に開口するように水平に延伸し、第１切削穴Ｈ１の終端を通過する第３切削穴Ｈ３とが形成されている。

図３乃至６に、切屑除去装置９を使用した、本発明の屑除去方法の実施例を順番に示す。切屑除去ノズル１は、第１切削穴Ｈ１よりも小さい径を有し、第１切削穴Ｈ１に接触しないように挿入できるものを選択しなければならない。

先ず、流体供給工程として、不図示の供給装置によりチャック１０に洗浄流体を加圧して供給し、チャック１０が保持する切屑除去ノズル１の第１供給口５および第２供給口７に洗浄流体を導入する。すると、切屑除去ノズル１の第１噴射口６および第２噴射口８からは、洗浄流体が勢いよく噴出する。

ここで、互いに独立して延伸する細長い第１流路３および第２流路４は、それぞれ、一定の流路抵抗を有しているので、第１流路３を通過する洗浄流体の流量と、第２流路４を通過する洗浄流体の流量とは、互いに大きな影響を及ぼし合わない。このため、第１噴射口６および第２噴射口８からそれぞれ噴出する洗浄流体の流量および流速が安定する。

次に、切屑除去工程として、切屑除去ノズル１から洗浄流体が噴出している状態で、ターンテーブル１２をチャック１０に相対して移動させる。例えば、ターンテーブル１２をチャック１０に向かって移動させることにより、第１切削穴Ｈ１に、切屑除去ノズル１を挿入する。洗浄流体は、一定の噴射角で広がるので、第１噴射口６から噴射された洗浄流体は、第１切削穴Ｈ１の内壁に衝突し、付着している切屑を第１切削穴Ｈ１の奥に向かって押し流す。

さらに、切屑除去工程においては、切屑除去ノズル１を第１切削穴Ｈ１の奥に挿入し、第２噴射口８が第２切削穴Ｈ２の深さ（切屑除去ノズル１を挿入した開口からの距離）に位置するように、ターンテーブル１２を停止し、図４に示すように、第２噴射口８が第２切削穴Ｈ２に正対するようにチャック１０を回転位置決めする。この状態で、第２噴射口８から噴射された洗浄流体は、第２切削穴Ｈ２の内壁に衝突し、付着している切屑を第２切削穴Ｈ２に沿ってワークＷの外部に押し流す。切屑除去工程は、切屑除去ノズル１を一定時間以上この状態に保持する第２噴射口位置保持工程を有していることにより、第２切削穴Ｈ２の内部の切屑を完全にワークＷの外部に排出することができる。

その後、ターンテーブル１２を再度移動して切屑除去ノズル１を第１切削穴Ｈ１のさらに奥に挿入し、第２噴射口８が第３切削穴Ｈ３の中心の深さに位置するように、ターンテーブル１２を再び停止し、図５に示すように、第２噴射口８が第３切削穴Ｈ３の片側に一定時間、正対するようにチャック１０を回転位置決めする。これによって、第１切削穴Ｈ１から見て第３切削穴Ｈ３の片側の切屑を洗浄流体で洗い流す（第２噴射口位置保持工程に相当）。

そして、図６に示すように、第２噴射口８を第３切削穴Ｈ３の反対側に正対させるように、チャック１０を回転位置決めし、第３切削穴Ｈ３の残りの部分に残留する切屑を洗浄流体で洗い流す（第２噴射口位置保持工程に相当）。以上の行程により、第１切削穴Ｈ１、第２切削穴Ｈ２および第３切削穴Ｈ３の切屑をすべてワークＷの外に排出できる。

任意に、ターンテーブル１２の移動によって切屑除去ノズル１を第１切削穴Ｈ１の中で相対移動させている最中に、チャック１０を回転してもよい。これにより、第２噴射口８から噴射される洗浄流体が、第１切削穴Ｈ１の内壁全体を走査するように吹き付けられる。

切屑除去ノズル１の挿入時の回転によって、特に有利には、第２切削穴Ｈ２および第３切削穴Ｈ３の第１切削穴Ｈ１に対する開口部のチャック１０側のエッジに、第２噴射口８から噴射される洗浄流体が吹き付けられる。これにより、第２噴射口８を第２切削穴Ｈ２または第３切削穴Ｈ３に正対させたときに洗浄流体の噴射角の外側に位置することになる部分に残留している切屑を、あらかじめ、第１切削穴Ｈ１から遠ざけるように移動させる。尚、チャック１０と反対側のエッジ付近の切屑は、第１噴射口６から吹き付けられる洗浄流体によって、第１切削穴Ｈ１から第２切削穴Ｈ２または第３切削穴Ｈ３の中に押し込まれる。これにより、第２切削穴Ｈ２および第３切削穴Ｈ３の第１切削穴Ｈ１に対する開口部に、切屑が取り残されることが防止される。

図７に、本発明の第２実施形態に係る切屑除去ノズル２１を模式的に示す。以降の実施形態において、先に説明した実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。また、図８は、切屑除去ノズル２１の第２噴射口８における軸直角方向の断面を模式的に示す断面図である。この切屑除去ノズル２１も、図２に示すような切屑除去装置９に取り付けて使用される。

図示するように、本実施形態の切屑除去ノズル２１は、外周に、らせん状の溝２２が形成されている。この溝は、好ましくは二重螺旋状とされて、第１噴射口６および第２噴射口８から噴射した洗浄流体を、切屑除去ノズル２１の回転力によってチャック１０側に移動させて、ワークＷの外部にスムーズに排出する。

したがって、この切屑除去ノズル２１は、第１切削穴Ｈ１の深部が直接または他の切削穴（図３では第３切削穴Ｈ３）を介してワークＷの外側に開放していない場合にも、第１切削穴Ｈ１の深部に残留している切屑を第１切削穴Ｈ１のチャック１０側の開口から、洗浄流体と共に排出できる。

さらに、図９に、本発明の第３実施形態に係る切屑除去ノズル３１を模式的に示す。また、図１０は、切屑除去ノズル３１の第２噴射口８における軸直角方向の断面を模式的に示す断面図である。この切屑除去ノズル３１も、図２に示すような切屑除去装置９に取り付けて使用される。

本実施形態の切屑除去ノズル３１は、らせん状の溝３２の底部の断面形状が概略円弧状をなしている。また、本実施形態において、溝３２は二重螺旋状とされており、第１流路３および第２流路４は、切屑除去ノズル３１の本体２の内部を、溝３２と同じピッチの互いの距離を一定に保つ２本のらせん状（二重螺旋状）に延伸している。よって、第１噴射口６は、第１流路３のらせん形状に沿って、軸方向からわずかに傾斜した方向（斜め前方）に向かって開口している。

このように、第１流路３および第２流路４をらせん状に形成すると、第１流路３および第２流路４が溝３２と干渉し難いので、第１流路３および第２流路４、並びに、溝３２の断面積を大きくして、洗浄流体の流量を大きくできる。

また、切屑除去ノズル３１の先端は、稜線が形成される部分で概略ドリルと同様の角度を有し、先端が面取りされた錐状である。これにより、ドリルによって形成された奥が開放されていない行き止まりの第１切削穴Ｈ１の最深部との隙間を小さくして、第１切削穴Ｈ１からの溝３２を介した洗浄流体の排出を容易にする。

尚、上記説明において、第１切削穴Ｈ１は、切屑除去ノズル１，２１，３１が挿入される切削穴を意図する。一方、第１切削穴Ｈ１と交差する他の切削穴の名称に冠した番号は、便宜的なものであって、第１切削穴Ｈ１と交差する位置や順番を特定することを意図しない。よって、特許請求の範囲において、第２切削穴は、上記実施形態の第３切削穴Ｈ３および他の可能な第１切削穴Ｈ１と交差する切削穴を包含するものと解釈される。

また、上記実施形態においては、駆動部１１に設けられたチャック１０に対してターンテーブル１２側を移動させることで、切屑除去ノズル１，２１，３１を第１切削穴Ｈ１に相対して切屑除去ノズル本体２の長手方向に移動させる切屑除去装置９を例示したが、本発明はこれに限らない。本発明の切屑除去装置は、切屑除去ノズル１，２１，３１を第１切削穴Ｈ１に対して切屑除去ノズル本体２の長手方向に相対移動することができればよい。例えば、チャック１０の設けられた駆動部１１側を切屑除去ノズル本体２の長手方向に移動可能とし、ターンテーブル１２に対してこの駆動部１１側を移動させるものであってもよい。上記のような相対移動をさせる切屑除去装置として、切屑除去ノズル本体２の長手方向が水平方向を向くように切屑除去ノズル１，２１，３１を取り付けるものが好ましい。そのような切屑除去装置を用いることにより、切屑除去ノズル本体を上下方向に向ける装置と比べて、切屑除去工程における切屑除去能率、特には第１切削穴の先端が非貫通のワークに対する切屑除去能率を高めることができる。

１，２１，３１…切屑除去ノズル
２…本体
３…第１流路
４…第２流路
５…第１供給口
６…第１噴射口
７…第２供給口
８…第２噴射口
９…切屑除去装置
１０…チャック
３２…溝
Ｈ１…第１切削穴
Ｈ２…第２切削穴
Ｈ３…第３切削穴
Ｗ…ワーク

Claims (5)

1. 互いに交差するように形成された第１切削穴および第２切削穴の内部に残留する切屑を除去する切屑除去方法であって、
   前記第１切削穴の中に接触させずに挿入できる細長い本体と、前記本体の内部に形成され、前記本体の後端部に開口する第１供給口、および、前記本体の先端部に前方へ向けて開口する第１噴射口を有する第１流路と、前記本体の内部に前記第１流路から独立して形成され、前記本体の後端部に開口する第２供給口、および、前記本体の先端部に前記本体の長手方向と直角な方向に開口する第２噴射口を有する第２流路とを備える切屑除去ノズルを使用し、
   前記第１供給口および前記第２供給口に流体を供給する流体供給工程と、
   前記第１切削穴の内部において、前記第１噴射口および前記第２噴射口から前記流体を噴射させながら、前記切屑除去ノズルを前記第１切削穴に対して前記本体の長手方向に相対移動させる切屑除去工程とを含み、
   前記切屑除去工程は、前記第２噴射口が、前記第２切削穴の深さに達したとき、前記第２噴射口を前記第２切削穴に向け、前記切屑除去ノズルの位置を一定時間以上保持して、前記第２噴射口から前記第２切削穴に前記流体を噴射する第２噴射口位置保持工程を更に含むことを特徴とする切屑除去方法。
2. 前記切屑除去工程は、前記切削除去ノズルを回転させながら長手方向に相対移動させることを特徴とする請求項１に記載の切屑除去方法。
3. 前記切屑除去ノズルは、前記本体の外側に、前記流体を後方に排出するためのらせん状の溝が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の切屑除去方法。
4. 細長い本体と、前記本体の内部に形成され、前記本体の後端部に開口する第１供給口、および、前記本体の先端部に前方へ向けて開口する第１噴射口を有する第１流路と、前記本体の内部に前記第１流路から独立して形成され、前記本体の後端部に開口する第２供給口、および、前記本体の先端部に前記本体の長手方向と直角な方向に開口する第２噴射口を有する第２流路とを備える切屑除去ノズルであって、
   前記切屑除去ノズルは、前記本体の外側に二重螺旋状の溝が形成されており、
   前記第１流路及び前記第２流路は、前記本体の内部を、前記溝と同じピッチの二重螺旋状に延伸していることを特徴とする切屑除去ノズル。
5. 細長い本体と、前記本体の内部に形成され、前記本体の後端部に開口する第１供給口、および、前記本体の先端部に前方へ向けて開口する第１噴射口を有する第１流路と、前記本体の内部に前記第１流路から独立して形成され、前記本体の後端部に開口する第２供給口、および、前記本体の先端部に前記本体の長手方向と直角な方向に開口する第２噴射口を有する第２流路とを備える切屑除去ノズルを使用し、工作物の互いに交差するように形成された第１切削穴および第２切削穴の内部に残留する切屑を除去する切削屑除去装置であって、
   前記切屑除去ノズルの後端部を取り囲むように気密に保持するチャックと、
   前記チャックの内部に設けられた流路を介して、前記第１供給口および前記第２供給口に洗浄流体を供給する供給装置とを備え、
   前記切屑除去ノズルを前記第１切削穴に相対して位置決め自在であるとともに、前記第１切削穴に挿入して前記第１切削穴に対して前記本体の長手方向に相対移動させ、前記第２噴射口が前記第２切削穴の深さに位置するように停止し、前記第２噴射口が前記第２切削穴に正対するように前記チャックを回転位置決めする構成であることを特徴とする切屑除去装置。

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