JP6232636B2 - 旋盤のクーラント供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＮＣ旋盤等のタレット（回転する刃物台）の各工具ステーションへ取り付けられる刃具へクーラントを供給する技術であって、クーラントを高圧で供給し、切り屑を細かく分断すると共に刃具とワークの冷却を行い、加工効率を向上させることができるようにした旋盤のクーラント供給装置に関するものである。

ＮＣ旋盤等のタレットを有する工作機械においては、刃具の先端へ向けてクーラントを供給し、加工することで刃先面及びワークの冷却と、切り屑の排出とを行うようにしている。従来のクーラントの供給方式としては、特許文献１及び特許文献２に記載された技術が公知である。

特許文献１に記載された技術は、刃具支持手段としての多層構造でＸ軸及びＺ軸方向にスライドするクロススライドを、スピンドルキャリアに装着された各主軸の周りに複数配置している。そして、この各クロススライドを通じて刃具及びワークにクーラントを供給するために、クーラント供給源側から各クロススライドへ個別に配管を設けると共に、クロススライドに供給流路を多数穿設し、これらを連通接続している。そして、刃具側に取り付けられた配管の先端から刃先面へ向けてクーラントを吐出するようにしている。

また特許文献２に記載された技術は、タレットの外周側面に形成された工具ステーションに対して、タレットの中心軸を貫通してクーラントパイプを配設し、タレットの前面で径方向パイプを介して、タレットの前面に放射状に設けられた多数の流入ポートのうちの選択された流入ポートへクーラントを分配供給するようにしている。流入ポートへ供給されたクーラントは、タレット内の供給流路を介して各工具ステーションに取り付けられた工具の吐出口へ送られ、刃先面へ向けて吐出されるようになっている。

更に、従来にあっては、図２乃至図４に示すタレット式旋盤のクーラント供給装置が公知である。この旋盤は、図２の鎖線で示すように、ベッド上にＺ軸方向に対して移動自在に配設されたスライドテーブル１を有し、このスライドテーブル１に対してＸ軸方向に移動自在な刃物台本体２が取り付けられている。刃物台本体２にはタレットバー３を介してタレット４が取り付けられている。

タレット４は、タレットバー３との間でカップリング結合をしており、前進及び後退することで結合したり、結合を解除したりできるようになっている。結合を解除した場合は、タレット自体が旋回自由になり、工具割出位置の決定がなされる。タレット４の外周側面又は前面には工具ステーションが設けられており、ドリル５Ａや中ぐり刃５Ｂ、ワークの外周面や端面を研削するチップ５Ｃ等が取り付けられている。チップ５Ｃは、専用のホルダー６により、タレット４の工具ステーションの一つに固定されている。

また、タレット４の背面側には、図３に示すように、各工具ステーションに対応したクーラントの流入ポート７が穿設されている。この流入ポート７は、図４に示すように、タレット４内に設けられたクーラント供給流路８を介して各刃具又はホルダー６のクーラント吐出口６Ａへ連通するようになされている。

一方、刃物台本体２には、ピストン９及びそのホルダー１０が取り付けられている。ピストン９は、背面側をスプリング１１により突出方向へ付勢されており、刃物台本体２のクーラント流路２Ａからホルダー１０の側面に設けられた流入ポート１０Ａへ流入したクーラントは、ピストン９の周側面から軸方向流路へ流入し、タレット４の流入ポート７へ流れるようになっている。

なお、図４に示す、従来のピストン９と流入ポート７の寸法関係は、ピストン９の軸方向の流路の内径とタレット４の流入ポート７の内径とは共に１２ｍｍであり、ピストン９の先端側の外径寸法は２２ｍｍに設定されている。

ところで、図２において、符号１２は主軸台、１３は主軸台１２のチャック、１４はチャック１３に把持されたワーク、１５は心押し台、１６はクーラントの供給ポンプ、１７はクーラントの供給タンクである。

この図２乃至図４に示す従来技術において、クーラントは供給ポンプ１６によりタンク１７から汲み上げられ刃物台本体２の内部を通ってホルダー１０の流入ポート１０Ａへ流入し、ピストン９内を通ってタレット４の流入ポート７へ供給される。そして、流路８及びチップホルダー６の流路６Ｂを通って、吐出口６Ａから噴射され、チップ５Ｃとワーク１４とが接触する切削面へ供給され、切り屑の排出とチップ５Ｃ及びワークの冷却を行うようにしている。

特開平８−１９７３１１号公報 特開平６−３１５８４号公報

ところが、特許文献１に示す技術にあっては、主軸に対応して設けられた複数の各クロススライドに対して、クーラント供給源側から配管を設けたり、各クロススライドのＺ軸方向及びＸ軸方向の動きに対してクーラントを供給できるようにポート接続したりしなければならず、クーラントの供給装置の構成が複雑となる欠点があった。

またこのようなクーラントの供給装置では、クーラントの供給圧力を高圧にすると、各ポートの接続部でクーラントが大量に漏れ出て飛散するので、７ＭＰ以下の３ＭＰａまでの供給圧でしかクーラントを供給することができなかった。そのため、切り屑がスパイラル状に連続し、工具に巻き付いてワークの切削面を疵付けたり、工具を損傷させる等の欠点があった。また切り屑が山のように堆積して自動チップコンベアーが切り屑を運ばないので、その処理に困るという問題もあった。なお、切り屑の分断は、クーラントの供給圧力と供給方向で決定される。

特許文献２に示す技術にあっては、タレットの中心軸側から径方向パイプで、選択した工具ステーションの流入ポートへクーラントを分配供給できるので、クーラントの供給装置の構成は比較的簡単である。ところが、クーラントの供給圧力を高くした場合は、径方向パイプが水圧の反力により流入ポートから離れる方向へ押し戻され、その隙間からクーラントが飛散して大量に漏れ出るという欠点があった。そのため、この場合も３ＭＰａ程度の圧力でしか供給できず、前記特許文献１と同様の欠点があった。

更に、図２乃至図４に示す従来技術にあっては、図４に示すように、刃物台本体２からホルダー１０へ流入するクーラントの圧力が、ピストン９の後端側フランジの端面９Ａに作用し、ピストン９をスプリング１１の付勢力に抗して退入させようとする方向に働くようになる。そのため、クーラントの供給圧力は、ピストン９を退入させようとする力が少なくともスプリング１１の付勢力よりも小さいものでなければならず、やはり特許文献１及び特許文献２の技術と同様に、３ＭＰａ程度の低い供給圧力でなければならなかった。

従って、図２乃至図４に示す従来技術の場合も特許文献１及び２と同様に、切り屑がスパイラル状に連続し、工具に巻き付いてワークの切削面を疵付けたり、工具を損傷させる等の欠点と、切り屑が山のように堆積してその処理に困るという問題とがあった。

本発明は、従来の前記問題点に鑑みてこれを改良除去したものであって、クーラントの供給圧力がピストンを突出させる方向へ作用させるようにし、ピストンとタレットの流入ポートとの間のシール性を高め、７ＭＰａ以上の高圧でクーラントを供給できるようにした旋盤のクーラント供給装置を提供せんとするものである。

前記課題を解決するために、本発明に係る一の態様の旋盤のクーラント供給装置は、刃物台本体へ取り付けたピストンホルダー内のシリンダー室にピストンを突出退入自在に装着し、ピストンをタレットの背面側に設けたクーラントの流入ポートへ接合させてクーラントを工具側へ供給するようにした旋盤において、前記ピストンは、先端側の小径筒状部と後端側の大径筒状部とを有し、前記シリンダー室の前面壁と前記大径筒状部との間に、前記ピストンを退入方向へ付勢するスプリングが配設され、前記シリンダー室の内壁面に、前記ピストンの後退位置を規制するストッパーリングが装着されており、前記タレットは、クーラントが流入する流入ポートと、該流入ポートと前記工具側の流路との間に介在し、該流入ポート及び該工具側の流路よりも大きいクーラント流路とを有し、刃物台本体側からピストンホルダー内へ供給されるクーラントの圧力がピストンの後端面側に作用するように、ピストンホルダーの流入ポートとピストンの位置関係を設定したことを特徴とする。

このように、クーラントの供給圧力がピストンの後端面側に作用するようにしたから、供給圧力を高める程にピストンが強い力でタレット背面の流入ポートへ押し付けられ、シール性が向上するようになる。そのため、７ＭＰａ以上の供給圧力にした場合であってもクーラントの漏れ出る量は少なくなる。

また、この旋盤のクーラント供給装置は、ピストンの中心にはその後端面から前端面に至るクーラント流路が貫通して形成されている。

また、本発明に係る一の態様の旋盤のクーラント供給装置の改造方法は、刃物台本体へ取り付けたピストンホルダー内のシリンダー室にピストンを突出退入自在に装着し、ピストンをタレット背面側に設けたクーラントの流入ポートへ接合させてクーラントを工具側へ供給するようにした旋盤において、タレット背面側のクーラント流入口にアダプターピースを嵌合装着し、かつ、刃物台本体側に請求項１に記載のピストン、ピストンホルダー、スプリング、ストッパ−リングを装着することで、既存のＮＣ旋盤に対して７ＭＰａ以上の高圧でクーラントを供給可能とする。

本発明にあっては、クーラントの供給圧力でピストンを突出動作させ、タレットの流入ポートに強い力で圧接するようにしたから、クーラントの供給圧力を７ＭＰａ以上に設定することが可能である。そのため、高圧のクーラントにより、工具刃先の熱を低減させると共に、工具摩滅を著しく低減することができ、これにより高速度の工具送り(フィード)が実現できるという利点がある。しかも、高圧のクーラントにより、切り屑を細かく分断することができ、その排出もスムーズになり、結果として切り屑が工具に巻き付いてワークの切削面を疵付けたり、工具を損傷させる等のことはない。また細かく分断された切り屑のため、容器内の形状に応じて収容されるようになり、その処理は極めて容易となる。それに加えて、チップ自動コンベアを有効に活用することができるという利点もある。

本発明の一実施の形態に係るタレット型旋盤のクーラント供給接続部を示す部分縦断面図である。 従来のタレット型旋盤の全体構成を示す概略図である。 従来のタレット型旋盤のタレットを背面側から見た図面である。 従来のタレット型旋盤のクーラント供給接続部を示す部分縦断面図である。

以下に、本発明の構成を図１に示す一実施の形態に基づいて説明すると次の通りである。なお、図２乃至図４に示す従来の場合と同一符号は、同一部材である。この実施の形態では、従来のタレット型旋盤に対して、ピストン２０とピストンホルダー２１とを新規な構造のものと交換し、タレット背面側の流入ポート７に小径化に対応するアダプターピース２２を配設するようにしている。

ピストンホルダー２１には、ピストン２０が軸方向へ突出退入自在に装着されるシリンダー室２３が設けられている。このシリンダー室２３は径方向の流路２４を介して刃物台本体２のクーラント吐出口２Ａに連通接続されている。ピストンホルダー２１のシリンダー室２３に嵌合装着されるピストン２０は、先端の小径筒状部２５と後端側の大径筒状部２６とを有し、シリンダー室２３の前面壁と大径筒状部２６との間に復帰用のスプリング２７が配設されて、常時は退入方向へ付勢されている。

またシリンダー室２３の内壁面にはストッパーリング２８が装着されており、ピストン２０の後退位置を規制するようにしている。ピストン２０の中心軸方向位置には、前後端面側へ貫通するクーラントの流路２９が穿設されている。また大径筒状部２６の外周面には、クーラントがシリンダー室２３から漏れ出るのを防止するためのＯリング２９が装着されている。

ここにおいて、寸法関係の一例を示すと、ピストン２０の流路２９の直径は４ｍｍ、小径筒状部２５の外径は８ｍｍ、大径筒状部２６の外径は１３ｍｍ、タレット４側の流入ポート７に装着されたアダプターピース２２の流路の直径は４ｍｍである。

次に、このように構成されたピストン２０及びピストンホルダー２１の動作態様を説明する。先ず、タレット４による工具割出位置が決定されて、選択された刃具によるワーク１４の切削が開始されるに際し、クーラントの供給が開始される。クーラントの供給は、図２に示す供給ポンプ１６をＯＮ動作させることにより行われる。タンク１７から汲み上げられたクーラントは、刃物台本体２の供給流路を経てその吐出口２Ａからピストンホルダー２１の径方向流路２４へ流入し、シリンダー室２３へ供給される。

シリンダー室２３内におけるクーラントの供給圧力は、ピストン２０の後端面２０Ａへ作用し、ピストン２０を突出方向（図１の左方向）へ付勢する。そのため、クーラントの供給圧力を上げれば上げる程にピストン２０は、その供給圧力に付勢されてより強く突出動作し、タレット４の背面側に設けられた流入ポート７のアダプターピース２２の端面へ小径筒状部２５の端面が強い力で面接合するようになる。そのため、７ＭＰａ以上の高圧でクーラントを供給した場合であっても、ピストン２０とタレット４側のアダプターピース２２との間からクーラントが大量に漏れ出るということはなくなり、高圧のクーラント供給が可能となる。

このように７ＭＰａ以上の高圧でクーラントを供給すると、図１に示すように、チップ５Ｃがワーク１４を切削する部位へ直接高圧のクーラントが供給されるようになり、切り屑を細かく分断することができる。そのため、従来のように切り屑がスパイラル状に連続してチップ５Ｃに巻き付いてワーク１４の切削された面を疵付けたり、工具を損傷させる等のことがなく、切り屑の排出もスムーズになる。それに加えて、切り屑は細かく分断された状態で排出されるので、どのような形状のトレイであっても、そのトレイの収容部の形状に応じて収容されるようになり、従来のスパイラル状の切り屑のように嵩高くならないので、その取扱いも容易である。

また切削する部位へ直接高圧のクーラントを供給するので、チップ５Ｃ及びワーク１４並びに切り屑の冷却効果に優れており、これらの発熱が抑えられるので、その分だけ切削速度を上げることができ、優れた加工効率が得られる。実験によれば、従来、３ＭＰａで研削していた場合に比較して７ＭＰａで研削すると、３０〜５０％の加工効率の向上が得られた。また冷却効果に優れるので、チップ５Ｃ（刃具）の長寿命化も可能となる。

加工が終了し、ポンプ１６をＯＦＦ動作させてクーラントの供給を停止させると、ピストン２０を押し出す力がなくなり、ピストン２０はスプリング２７の付勢力により、退入復帰するようになる。

ところで、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例えば、ピストン２０の各部の大きさ寸法や形状等は適宜の変更が可能である。また本発明は、従来のタレット型旋盤のピストンとピストンホルダーとを交換変更することで、構成することができるという利点もある。当然に、あらたに設計開発して製造することも可能である。

２…刃物台本体
３…タレットバー
４…タレット
５Ｃ…チップ
６…チップホルダー
７…タレットのクーラント流入ポート
８…タレット内のクーラント流路
２０…ピストン
２０Ａ…ピストン後端面
２１…ピストンホルダー
２２…アダプターピース
２３…シリンダー室
２５…ピストンの小径筒状部
２６…ピストンの大径筒状部
２９…軸方向の流路

Claims (2)

1. 刃物台本体へ取り付けたピストンホルダー内のシリンダー室にピストンを突出退入自在に装着し、ピストンをタレットの背面側に設けたクーラントの流入ポートへ接合させてクーラントを工具側へ供給するようにした旋盤において、
   前記ピストンは、先端側の小径筒状部と後端側の大径筒状部とを有し、
   前記シリンダー室の前面壁と前記大径筒状部との間に、前記ピストンを退入方向へ付勢するスプリングが配設され、
   前記シリンダー室の内壁面に、前記ピストンの後退位置を規制するストッパーリングが装着されており、
   前記タレットは、クーラントが流入する流入ポートと、該流入ポートと前記工具側の流路との間に介在し、該流入ポート及び該工具側の流路よりも大きいクーラント流路とを有し、
   刃物台本体側からピストンホルダー内へ供給されるクーラントの圧力がピストンの後端面側に作用するように、ピストンホルダーの流入ポートとピストンの位置関係を設定したことを特徴とする旋盤のクーラント供給装置。
2. ピストンの中心にはその後端面から前端面に至るクーラント流路が貫通して形成されている請求項１に記載の旋盤のクーラント供給装置。

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