JP6363040B2 - 切屑排出工具及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、旋盤、ボール盤、中ぐり盤、複合加工機、マシニングセンタ等の加工機に用いて好適な切屑排出工具及び方法に関する。

加工物にドリルやエンドミル等の切削工具で孔開け加工した後、加工孔の内周に溝加工したり、他の部品との組立て等の後工程を行なう等の前に、加工孔の中に残留する切屑を排出する必要がある。一般に、そのような切屑は、エアや油等の流体圧によって加工孔から押し出される。

特許文献１には、高圧エアを用いた加工孔からの切屑の排出効果を高めるために、加工物に振動を与えて切屑の塊を壊した後、加工物を振動させながら高圧エアを吹付けるものが記載されている。

特開平6-210253号公報

しかしながら、加工孔の中に残留する切屑は、加工孔の内周に付着して排出しずらいことが多く、特に加工孔が盲孔であるときには、その孔の底部に工具の先端によって切屑が押し固められるおそれもある。

従って、従来の方法では、加工孔の中に残留した切屑を簡易に排出することに困難がある。

本発明の課題は、加工孔の中に残留した切屑を簡易に排出することにある。

請求項１に係る発明は、加工物に形成された加工孔の内部に残留した切屑の塊を排出する切屑排出工具において、加工機に取付けられる取付部における上記加工孔に臨む端面に線材の基端部が支持され、該線材が該基端部の側から先端部に渡る中心軸の周囲にてらせん状に巻き回されて構成され、該先端部の側から該加工孔の中に挿入可能にされるとともに、該加工孔の中にたまっている絡み合い状の切屑の塊にその挿入過程で該先端部の側から突き刺さってねじ込み可能にされるコイル状体を有し、切屑の塊にねじ込まれたコイル状体が該切屑の塊とともに加工孔から引き抜き可能にされるようにしたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記コイル状体の先端部が尖り状をなすようにしたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の切屑排出工具を用いた切屑排出方法であって、コイル状体を先端部の側から加工孔の中に挿入するとともに、切屑の塊に対し正転させて該切屑の塊に螺入させる工程と、切屑の塊に螺入させたコイル状体を該切屑の塊とともに加工孔から引き抜く工程と、加工孔から引き抜いたコイル状体から切屑の塊を除去する工程とを有してなるようにしたものである。

請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において更に、前記コイル状体から切屑の塊を除去する工程で、加工孔から引き抜いたコイル状体を逆転させて該コイル状体から切屑の塊を除去するようにしたものである。

（請求項１）
(a)切屑排出工具のコイル状体を加工孔の中で絡み合っている切屑の塊に該加工孔の中への挿入過程でスムースに突き刺してねじ込む（螺入する）ことができ、コイル状体がねじ込まれた切屑の塊を押し固めない形態で加工孔の中からコイル状体とともに一挙に引き出すものになり、加工孔の中に残留した切屑を簡易に排出することができる。

（請求項２）
(b)コイル状体の先端部が尖り状をなすことにより、コイル状体の先端部を加工孔の中で絡み合っている切屑の塊にスムースに突き刺して確実にねじ込み開始できる。加工孔に挿入されたコイル状体の先端部が上記切屑の塊に突き刺さらずに該切屑の塊を加工孔の奥（盲孔であれば底部）に押し固めるおそれがない。

（請求項３）
(c)コイル状体を先端部の側から加工孔の中に挿入するとともに、切屑に対し正転させることにより、コイル状体を加工孔の中で絡み合っている切屑の塊に簡易にねじ込みできる。

（請求項４）
(d)加工孔から引き抜かれたコイル状体にねじ込まれている切屑の塊に対し、該コイル状体を逆転させることにより、切屑の塊に作用する慣性力が該塊をコイル状体に対する反ねじ込み方向に回転させる力として作用する。これにより、切屑の塊はコイル状体に対して反ねじ込み方向に相対回転し、コイル状体から簡易に除去できる。

図１は加工機の一例を示す模式図である。 図２は切屑排出工具の一例を示す模式図である。 図３は切屑排出工程の前半を示し、（Ａ）は加工孔に残留した切屑を示す模式断面図、（Ｂ）はコイル状体を切屑へ螺入させる工程を示す模式断面図である。 図４は切屑排出工程の後半を示し、（Ａ）はコイル状体による切屑の引き抜き工程を示す模式断面図、（Ｂ）はコイル状体からの切屑の除去工程を示す模式断面図である。

図１は、本発明の切屑排出工具１０が用いられる加工機の一例としてのターレット旋盤１００を示す。

ターレット旋盤１００は、基台１０１に主軸１０２とセンター１０３を有するともに、２つの移動テーブル１０４、１０５を有している。一方の移動テーブル１０４は、基台１０１上で、移動制御モータ１０４Ｍの作動によって、主軸１０２とセンター１０３の軸方向に沿う前後方向に移動できる。他方の移動テーブル１０５は、移動テーブル１０４上で、移動制御モータ１０５Ｍ（不図示）の作動によって、移動テーブル１０４の移動方向に直交する左右方向に移動できる。

ターレット旋盤１００は、移動テーブル１０５上に刃物割出し台１０６を設置し、刃物割出し台１０６の出力軸にターレットヘッド（回転盤）１０７を取付けている。刃物割出し台１０６は、回転制御モータ１０７Ｍによってターレットヘッド１０７を一定の回転角度間隔で間欠回転するともに、ターレットヘッド１０７の周縁部の複数位置に設けた各ホルダ１０７Ａのそれぞれに各種の工具１１０（例えばドリル１１１、内径加工用バイト１１２、溝加工用バイト１１３等）を着脱自在に取付けている。ターレットヘッド１０７に取付けられている適宜の工具１１０が、主軸１０２のチャック１０２Ａに固定した加工物１に対する加工位置に位置付けられ、該加工物１に適宜の加工を施す。

以下、ターレット旋盤１００による加工手順の一例について説明する。
i. ターレットヘッド１０７に取付けてあるドリル１１１を加工物１に対する加工位置に位置付ける。ターレットヘッド１０７に取付けられたドリル１１１は不図示の駆動モータによって回転操作可能にされている。

主軸１０２の回転によって加工物１を回転させるとともに、加工物１の中心軸に同軸配置したドリル１１１を回転させ、かつこのドリル１１１を移動テーブル１０４の移動によって前進させる。これにより、ドリル１１１によって、加工物１の中心軸上に加工孔２（本実施例では盲孔）を形成する。

ii. ターレットヘッド１０７に取付けてある内径加工用バイト１１２を加工物１の加工孔２に対する加工位置に位置付ける（図１）。

主軸１０２の回転によって加工物１を回転させるとともに、内径加工用バイト１１２を移動テーブル１０４の移動によって加工孔２の内周面に沿う軸方向の全域に渡って前後進させつつ、内径加工用バイト１１２を移動テーブル１０５の移動によって加工孔２の内周面に対する半径方向に送り、内径加工用バイト１１２の切刃が加工孔２の内周面に及ぼす切込み深さを調整する。これにより、内径加工用バイト１１２によって、加工孔２の内周面を仕上げ加工する。

iii. ターレットヘッド１０７に取付けてある溝加工用バイト１１３を加工物１の加工孔２に対する加工位置に位置付ける。

主軸１０２の回転によって加工物１を回転させるとともに、溝加工用バイト１１３を移動テーブル１０４の移動によって加工孔２の内周面に沿う軸方向の溝形成範囲に渡って前後進させつつ、溝加工用バイト１１３を移動テーブル１０５の移動によって加工孔２の内周の溝形成面に対する半径方向に送り、溝加工用バイト１１３の切刃が加工孔２の内周の溝形成面に及ぼす切込み深さを調整する。これにより、溝加工用バイト１１３によって、加工孔２の内周の溝形成面に適宜深さの溝を加工する。

しかるに、上述iiの内径加工用バイト１１２による仕上げ加工段階では、内径加工用バイト１１２の切刃が加工孔２の内周面に及ぼす切込み深さが小さい等により、加工孔２の内部にカール状に連続した切屑３を生じ、この切屑３が加工孔２の中で絡み合い、絡み合い状の塊３Ａ（図３参照）を形成する。特に、加工孔２が盲孔であるとき、切屑３は加工孔２の中にたまって絡み合い易く、絡み合って大きく成長した塊３Ａが加工孔２の内周に付着して残留し易い。加工孔２の中に残留する切屑３は、上述iiiの溝加工用バイト１１３による溝加工を阻害するものになるから、本実施例では、この切屑３を切屑排出工具１０によって加工孔２の中から排出するものである。

切屑排出工具１０は、図２に示す如く、ターレットヘッド１０７の周縁部のホルダ１０７Ａに着脱自在に取付けられる取付部１１にコイル状体１２を支持して備える。コイル状体１０には、線材１３からなり、線材１３の基端部１３Ｊをコイル状体１２に植設等して支持し、線材１３の基端部１３Ｊの側から先端部１３Ｋに渡って螺旋状に巻き回される。コイル状体１２は、螺旋の向きを例えば右螺旋（右ねじの方向）とするものとされ、右回りの正転によって紙面の表に相対した先端部１３Ｋを紙面の裏の方向にねじ込み可能にする。尚、コイル状体１２の螺旋の向きが左螺旋であれば、左回りが正転になる。

コイル状体１２は、線材１３を円形断面からなる丸棒状とするものの他、四角形断面からなる平板状等、いかなる断面形態からなるものとしても良い。このとき、線材１３の先端部１３Ｋは、図２に示す如くの尖り状をなすものとすることができる。

コイル状体１２は、基端部１３Ｊの側から先端部１３Ｋに渡る外径Ｄを、加工孔２の中に挿入できるサイズの範囲内で、図２（Ａ）に示す如くの先細りテーパ状としている。但し、コイル状体１２は、上述の外径Ｄを、加工孔２の中に挿入できるサイズであれば、図２（Ｂ）に示す如くのストレート状、又は先太りテーパ状等のいかなる形態にしても良い。

コイル状体１２は、基端部１３Ｊの側から先端部１３Ｋに渡る中心軸Ｌを直線状にしている。但し、コイル状体１２は、上述の中心軸Ｌを、湾曲状、波打ち状等のいかなる形態にしても良い。

コイル状体１２の先端部１３Ｋは、中心軸Ｌの周囲にて巻き回される螺旋曲線の一部に形成されても良く（図２（Ａ）参照）、或いは螺旋曲線につながってその中心軸Ｌと同軸をなすものにて形成されても良い（図２（Ｂ）参照）。

コイル状体１２は、先端部１３Ｋの側から加工物１に形成された加工孔２の中に挿入されるとともに、加工孔２の中に形成されて残留している切屑３の塊３Ａに対して正転されるときに該塊３Ａに螺入可能にされる。そして、切屑３の塊３Ａに螺入されたコイル状体１２が該切屑３とともに、加工孔２から引き抜き可能にされ、結果として、加工孔２に残留した切屑３を排出可能にする。

以下、ターレット旋盤１００において、切屑排出工具１０を用いた切屑排出方法について説明する。

(1)ターレット旋盤１００において前述iiの内径加工用バイト１１２を用いた仕上げ加工段階で、加工孔２の内部に生じた切屑３（塊３Ａ）が図３（Ａ）に示す如くに加工孔２の中に残留する。

(2)ターレット旋盤１００のターレットヘッド１０７に取付けてある切屑排出工具１０を、加工物１の加工孔２と同軸をなす切屑排出位置（但し、切屑排出工具１０は切屑排出位置において、加工物２の加工孔２と同軸をなすことなく、偏心配置されていても良い）に位置付ける。ターレットヘッド１０７に取付けられた切屑排出工具１０（コイル状体１２）は、不図示の駆動モータによって正転又は逆転方向に回転操作可能にされている。

切屑排出工具１０のコイル状体１２を移動テーブル１０４の移動によって前進（Ｆ方向）させ、先端部１３Ｋの側から加工孔２の中に挿入するとともに、該コイル状体１２を加工孔２の中の切屑３に対し正転（Ｎ1方向）させて該切屑３の塊３Ａに螺入させる（図３（Ｂ））。

このとき、主軸１０２のチャック１０２Ａに固定されている加工物１は、静止状態にある（但し、加工物１は切屑排出工具１０のコイル状体１２の回転に対する逆方向に回転されても良い）。或いは、切屑排出工具１０のコイル状体１２は正転させずに回転停止し、主軸１０２のチャック１０２Ａに固定されている加工物１を逆転させても良い。

(3)切屑排出工具１０のコイル状体１２を移動テーブル１０４の移動によって交替（Ｒ方向）させ、切屑３の塊３Ａに螺入させたコイル状体１２を該切屑３とともに加工孔２から引き抜く（図４（Ａ））。このとき、切屑排出工具１０のコイル状体１２は正転しつつ後退させても良いし、回転停止状態で後退させても良い。

(4)加工孔２から引き抜いたコイル状体１２から切屑３を除去する。このとき、加工孔２から引き抜いたコイル状体１２を、切屑３に対し逆転（Ｎ2方向）させることにより、切屑３の塊３Ａをコイル状体１２から簡易に除去できる（図４（Ｂ））。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)切屑排出工具１０のコイル状体１２を加工孔２の中で絡み合っている切屑３の塊３Ａにねじ込むことができ、コイル状体１２がねじ込まれた切屑３の塊３Ａを加工孔２の中からコイル状体１２とともに一挙に引き出すものになり、加工孔２の中に残留した切屑３を簡易に排出することができる。

(b)コイル状体１２の先端部１３Ｋが尖り状をなすことにより、コイル状体１２の先端部１３Ｋを加工孔２の中で絡み合っている切屑３の塊３Ａにスムースに突き刺して確実にねじ込み開始できる。加工孔２に挿入されたコイル状体１２の先端部１３Ｋが上記切屑３の塊３Ａに突き刺さらずに該切屑３の塊３Ａを加工孔２の奥（盲孔であれば底部）に押し固めるおそれがない。

(c)コイル状体１２を先端部１３Ｋの側から加工孔２の中に挿入するとともに、切屑３に対し正転させることにより、コイル状体１２を加工孔２の中で絡み合っている切屑３の塊３Ａに簡易にねじ込みできる。

(d)加工孔２から引き抜かれたコイル状体１２にねじ込まれている切屑３の塊３Ａに対し、該コイル状体１２を逆転させることにより、切屑３の塊３Ａに作用する慣性力が該塊３Ａをコイル状体１２に対する反ねじ込み方向に回転させる力として作用する。これにより、切屑３の塊３Ａはコイル状体１２に対して反ねじ込み方向に相対回転し、コイル状体１２から簡易に除去できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明の切屑排出工具は、ターレットヘッド１０７のホルダ１０７Ａに取付けられて用いられるものに限らず、単軸ヘッド又はＡＴＣ（工具交換装置）に取付けて用いられるものでも良い。

また、本発明の切屑排出工具及び方法は、いかなる材質からなる加工物にも適用でき、鉄系、非鉄系、樹脂系、ゴム系、木質系の加工物に広く適用できる。

本発明によれば、加工孔の中に残留した切屑を簡易に排出することができる。

１ 加工物
２ 加工孔
３ 切屑
３Ａ 塊
１０ 切屑排出工具
１２ コイル状体
１３ 線材
１３Ｊ 基端部
１３Ｋ 先端部

Claims (4)

1. 加工物に形成された加工孔の内部に残留した切屑の塊を排出する切屑排出工具において、
   加工機に取付けられる取付部における上記加工孔に臨む端面に線材の基端部が支持され、該線材が該基端部の側から先端部に渡る中心軸の周囲にてらせん状に巻き回されて構成され、該先端部の側から該加工孔の中に挿入可能にされるとともに、該加工孔の中にたまっている絡み合い状の切屑の塊にその挿入過程で該先端部の側から突き刺さってねじ込み可能にされるコイル状体を有し、
   切屑の塊にねじ込まれたコイル状体が該切屑の塊とともに加工孔から引き抜き可能にされることを特徴とする切屑排出工具。
2. 前記コイル状体の先端部が尖り状をなす請求項１に記載の切屑排出工具。
3. 請求項１又は２に記載の切屑排出工具を用いた切屑排出方法であって、
   コイル状体を先端部の側から加工孔の中に挿入するとともに、切屑の塊に対し正転させて該切屑の塊に螺入させる工程と、
   切屑の塊に螺入させたコイル状体を該切屑の塊とともに加工孔から引き抜く工程と、
   加工孔から引き抜いたコイル状体から切屑の塊を除去する工程とを有してなる切屑排出方法。
4. 前記コイル状体から切屑の塊を除去する工程で、加工孔から引き抜いたコイル状体を逆転させて該コイル状体から切屑の塊を除去する請求項３に記載の切屑排出方法。

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