JP6562788B2

JP6562788B2 - クーラント用ノズル

Info

Publication number: JP6562788B2
Application number: JP2015178182A
Authority: JP
Inventors: 良太金井
Original assignee: 有限会社金井精密
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2019-08-21
Anticipated expiration: 2035-09-10
Also published as: JP2017052057A

Description

本発明は、工作機械を用いてワークを切削加工あるいは研削加工をする際に、回転するワークに向けてクーラントを吐出するためのクーラント用ノズルに関するものである。

切削加工あるいは研削加工では、主軸を中心に回転されるワークは、バイト等の工具が押し当てられて加工される。また通常、ワークには、この加工に際して発生する熱や切削粉を除去するためにクーラントが供給される。ワークから熱や切削粉を十分に除去できないと、加工品の仕上がりが悪くなる、あるいは工具寿命が短くなる、といった問題が発生してしまう。したがって、ワークへ効果的にクーラントを供給することは、加工における重要な要素である。

このため、クーラントを吐出するためのノズルにも工夫をこらしたものが提案されている。たとえば特許文献１には、ノズル内に内蔵する整流器により噴射流を整流する高圧クーラントノズル装置が開示されている。この高圧クーラントノズル装置は、ワークの切削点に安定した高圧クーラントを供給することを狙ったものである。

特開平７−６０５９８号公報

しかしながら、ワークが高速回転しているため、たとえクーラントが切削点まで安定して届けられたとしても、ワーク表面の所定の範囲にクーラントが当たる時間は僅かである。また、ワーク表面に供給されたクーラントは、高速回転によって、すぐにワークから飛散してしまう。こうした理由もあり、高速回転するワークの表面全体に、多くのクーラントを行き渡らせることは困難である。

このような点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、ワークの表面全体に、より多くのクーラントを行き渡らせるためのクーラント用ノズルを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本実施形態に係るクーラント用ノズルは、ノズル本体を備えており、このノズル本体は、軸線方向に延びる環状の第１壁面を有している。また、このノズル本体は、第１の壁面の先端側の縁に囲まれた範囲を覆い、開口領域である分岐口が軸線に対する周方向に並んで複数形成された分岐面を有している。また、このノズル本体は、分岐面より先端側に位置し、それぞれの分岐口に対応する開口領域である吐出口が周方向に並んで複数形成された吐出面を有している。さらに、このノズル本体は、対応する分岐口の周囲と吐出口の周囲とを繋ぐ複数の環状の第２壁面を有している。なお、軸線方向から見て、吐出口の中心と軸線とを結ぶ線分は、この吐出口に対応する分岐口の中心と軸線とを結ぶ線分に対して、周方向の一方である第１周方向にずれている。そして、第２壁面は、吐出面付近で先端側が第１周方向側に傾いている。このクーラント用ノズルは、ノズル本体の第１壁面で囲まれた流路の根元側から流入するクーラントを、第２壁面で囲まれた複数の流路へ分岐させて、各吐出口から吐出するものである。

この各分岐口の中心は、吐出口の中心よりも軸線から離れていることが好ましい。

この第２壁面は、断面が一定の直径サイズで真っ直ぐに形成されていてもよい。

また、ノズル本体を周方向に回転可能に支持する支持体と、この支持体に固定された回転モータと、ノズル本体の外周に沿って環状に形成された入力部と、回転モータの回転出力を入力部に伝達する伝達機構と、をさらに備えるクーラント用ノズルにしてもよい。このクーラント用ノズルは、伝達機構を介し伝達された回転モータの回転出力によりノズル本体が支持体に対して第１周方向に回転可能なものである。

他に、ノズル本体を周方向に回転可能に支持する支持体と、軸線方向に対して斜めに交差するように第１壁面から内側に張り出す第３壁面と、をさらに備えるクーラント用ノズルにしてもよい。この第３壁面は、軸線方向から見て、根元側の稜線が先端側の稜線に対し第１周方向にずれている。このクーラント用ノズルは、ノズル本体に流入するクーラントが第３壁面を押す力により、ノズル本体が支持体に対して第１周方向に回転可能なものである。

本発明に係るクーラント用ノズルは、各吐出口の中心が対応する分岐口の中心に対して第１周方向にずれており（吐出口が対応する分岐口に対して周方向にねじれて位置しており）、各吐出口から第１周方向に傾けてクーラントを吐出する。第１周方向と同方向に回転するワークの主軸とこのクーラント用ノズルの軸線とをあわせてクーラントを吐出すると、ワークには全周に亘り第１周方向に傾いた方向からクーラントが供給される。この供給されるクーラントは、第１周方向のスピードをもってワークに到達するため、このクーラントに対してワークの相対速度が落ちることになる。よって、ワーク表面の所定の範囲には、より長い時間クーラントが供給される。したがって、ワークの表面全体に、より多くのクーラントをより行き渡らせることが可能なクーラント用のノズルが提供される。

クーラント用ノズルが使われるＮＣ旋盤の部分斜視図および加工中の部分側面図である。第１実施形態のクーラント用ノズルの外観斜視図および先端側から見た正面図である。第１実施形態のクーラント用ノズルによるクーラントの吐出状態およびワークへのクーラントの供給状態の模式図である。第１実施形態のクーラント用ノズルにおける分岐面および吐出面の変形例を、先端側から見た正面図である。第２実施形態のクーラント用ノズルの側面図である。第３実施形態のクーラント用ノズルの側面図およびＩ−Ｉ部分断面図である。

以下に、図面を参照して本発明の一実施形態であるクーラント用ノズルを説明するが、本発明は、これらの実施形態に限定されるわけではない。

＜全体概要＞
図１は、本実施形態のクーラント用ノズル１０が使われるＮＣ旋盤１を説明するための図であり、（ａ）はＮＣ旋盤１の部分斜視図、（ｂ）は加工中の部分側面図である。以下に図１を参照して被切削物であるワークＷのＮＣ旋盤１による加工について説明する。なお、加工前のワークＷは、円柱状または円筒状のステンレスや真鍮といった長尺の金属製部材である。

図１（ａ）に示すように、ＮＣ旋盤１には、水平面に設置されるベーステーブル２が備えられている。ベーステーブル２には、主軸Ｌ０に沿ってワークＷを保持するチャック３が備えられており、チャック３は、ワークＷを保持して主軸Ｌ０を中心に周方向に回転可能である。ワークＷは、加工される際に一端がチャック３から突出して保持され、加工回転方向Ｒ０に回転される。

また、ベーステーブル２には、ワークＷを保持して主軸方向ＺにワークＷを送るワーク送り機構４が備えられている。ワークＷは、連動するワーク送り機構４およびチャック３により、主軸方向Ｚおよび加工回転方向Ｒ０に移動および回転されて加工される。

また、ベーステーブル２には、水平面上で主軸Ｌ０に対して直角方向をなすＸ方向に移動可能なＸテーブル５が備えられている。Ｘテーブル５には、垂直面上で主軸Ｌ０に対して直角方向をなすＹ方向に移動可能なＹテーブル６が備えられている。したがって、Ｙテーブル６は、ベーステーブル２に対してＸ方向およびＹ方向に移動可能である。

Ｙテーブル６には、先端に刃先が形成された複数のバイト７が、バイトホルダ６ａによって下向きに固定されている。また、ドリル等の複数のツール８が、ツールホルダ６ｂによって主軸Ｌ０対して平行に固定されている。

ワークＷの加工は、Ｘテーブル５およびＹテーブル６を移動させることで複数のバイト７またはツール８の中から選択された工具によって行なわれる。図１（ｂ）は、バイト７が選択されての加工中の様子を示しており、加工回転方向Ｒ０に高速で回転するワークＷは、上方からバイト７の先端があてられて削られていく。ワークＷは、切削粉が付着し、またバイト７との摩擦熱で高温になる。これら切削粉や熱は、加工後の仕上がりを悪くする要因ともなり、また、工具寿命を短くしてしまう要因ともなる。したがって通常、切削粉や熱を除去するために、ワークＷにはクーラントＣが供給される。クーラントＣは、油性切削油や水溶性切削油といったものであり、供給部３０から供給されて供給部３０の先端に接着接合されたクーラント用ノズル１０から吐出される。供給部３０は、蛇腹式の樹脂製のパイプで所望の位置に移動させることができ、また所望の方向に向けることができる。

なお、本実施形態の供給部３０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すようにチャック３から離れた位置からクーラントを供給するための供給ホースであり、より具体的には蛇腹式の樹脂チューブであるが、金属製や樹脂製のパイプ等であってもよい。また、本実施形態のクーラント用ノズル１０は供給部３０に接着接合されているが、ネジでの接合やコレットチャック式の接合等であってもよい。また、供給部３０の先端にすでに形成されているノズルに接合するものであってもよい。

また上記では、本実施形態のクーラント用ノズル１０が使われる装置として３軸タイプのＮＣ旋盤を説明したが、このクーラント用ノズル１０は、他の工作機械にも使うことができることはもちろんである。たとえば、汎用旋盤や円筒研削盤といった工作機械や、３軸よりも多軸の工作機械にも使うことができる。

＜第１実施形態のノズル＞
＜＜構成＞＞
図２は、第１実施形態のクーラント用ノズル１０を、内部を透過して示した図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は先端側から見た正面図である。以下に図２を参照し、第１実施形態のクーラント用ノズル１０の構成について説明する。

図２（ａ）に示すように、第１実施形態のクーラント用ノズル１０は、軸線Ｌ１を中心に軸線Ｌ１に沿って延びる長尺な金属製のノズル本体１１からなる。ノズル本体１１は、根元側の集合流路部１２と先端側の分岐流路部１３とからなる。

集合流路部１２は、内壁である環状の第１壁面１４を含み、略円筒形状をしている。集合流路部１２は、外形部分の中央に段差が形成されており、根元側が比較的細い第１集合流路部１２ａ、先端側が比較的太い第２集合流路部１２ｂとなっている。第１集合流路部１２ａは、供給部３０の内径に嵌り込み接着接合される。

分岐流路部１３は、先端側にいくほど外径寸法が小さくなる略円柱形状をしており、根本側の面である分岐面１５が集合流路部１２の第１壁面１４の端部を完全覆い、集合流路部１２と一体になっている。また、分岐流路部１３は、根本側の面である分岐面１５から先端側の面である吐出面１８にかけて、中央にて貫通する中央貫通孔２２、および周囲にて貫通する第２壁面２１で囲われた複数の周囲貫通孔２３が形成されている。本実施形態では、周囲貫通孔２３は、中央貫通孔２２を８方向から囲うように、周方向に均等に整列されている。

中央貫通孔２２は、分岐面１５側の端部である分岐面開口１６から吐出面１８側の端部である吐出面開口１９にかけて、断面直径寸法が徐々に小さくなるように形成されている。また、周囲貫通孔２３は、断面直径寸法が一定で、直線的に、軸線Ｌ１に対して傾きをもって形成されている。

この周囲貫通孔２３の傾きについて、図２（ｂ）を参照し、説明する。図２（ｂ）は先端側から見た図であるが、最も先端側の吐出面１８は、中央が中央貫通孔２２の一端であり、円形の開口領域である吐出面開口１９となっている。また、吐出面開口１９の周囲は、周囲貫通孔２３の吐出面１８側の端であり、周方向に等間隔で整列した円形の開口領域である吐出口２０となっている。また、図２（ｂ）には、周囲貫通孔２３の分岐面１５側の端である周方向に等間隔で整列した分岐口１７が破線で表されている。そして、対応する吐出口２０と分岐口１７とをつなぐ第２壁面２１が破線で表されている。

図２（ｂ）に示すように、対応関係にある吐出口２０と分岐口１７とは、面積中心の位置が異なっている。さらに詳しく説明すると、吐出口２０の面積中心と軸線Ｌ１との距離は第１距離Ｄ１であり、分岐口１７の面積中心と軸線Ｌ１との距離は、第１距離Ｄ１より長い第２距離Ｄ２である。つまり、吐出口２０が形成されている範囲は、分岐口１７が形成されている範囲よりも狭い。これにより、周囲貫通孔２３は、先端側が内側を向くように傾いている。また、吐出口２０の面積中心と軸線Ｌ１とを結ぶ線分の第１線分Ｆ１は、分岐口１７の面積中心と軸線Ｌ１とを結ぶ線分の第２線分Ｆ２に対し、周方向の一方である第１周方向Ｒ１側に回転している。つまり、複数の周囲貫通孔２３は、先端側の端部の吐出口２０が対応する根本側の端部の分岐口１７に対して周方向にねじれて位置するように形成されている。これにより、周囲貫通孔２３は、先端側が第１周方向Ｒ１側を向くように傾いている。

なお、第１実施形態のノズル本体１１は金属製であるが、樹脂製であってもよい。また、第１実施形態のノズル本体１１は１部品で形成されているが、複数部品を組み合わせて形成してもよい。また第１実施形態の第２壁面２１で囲われた周囲貫通孔２３は直線的に形成されているが、曲線的に形成してもよい。この際、周囲貫通孔２３は、分岐面１５付近において、先端側が第１周方向Ｒ１側を向くように形成する。

＜＜使用形態＞＞
図３は、第１実施形態のクーラント用ノズル１０で吐出されたクーラントＣの状態を模式的に示した図であり、（ａ）はクーラント用ノズル１０における吐出状態、（ｂ）はワークＷへの供給状態、である。以下に図３を参照して第１実施形態のクーラント用ノズル１０の使用形態を説明する。

図２（ａ）も適宜参照しながら説明すると、前述したように構成されたクーラント用ノズル１０は、第１壁面１４、分岐面１５、中央貫通孔２２を形成する壁面、および周囲貫通孔２３を形成する第２壁面２１で囲われた流路が内部に形成されている。この流路に供給部３０から圧力が加えられて供給されたクーラントＣは、分岐面１５で中央貫通孔２２を通る経路と周囲貫通孔２３を通る経路とに分岐し、吐出面１８の吐出面開口１９および吐出口２０から吐出される。なお、中央貫通孔２２を通る経路からの吐出は従来のものと同様であるため、説明を省略する。

周囲貫通孔２３は、先端側が内側を向くように、かつ第１周方向Ｒ１側を向くように傾いて形成されている。このため、図３（ａ）で示すように、各吐出口２０から吐出されるクーラントＣは、流れの中心が軸線Ｌ１に平行な方向Ｌ２に向かわず、内側に向かうように、かつ第１周方向Ｒ１側に向かうように、傾いて吐出される。

このクーラント用ノズル１０を用い、加工回転方向Ｒ０で回転している加工中のワークＷにむけてクーラントＣを供給する。この際、図３（ａ）で示すように、主軸Ｌ０と軸線Ｌ１とをほぼ一致させるようにクーラント用ノズル１０の位置決めをする。これにより、ワークＷには全周に亘りクーラントが均等に供給される。なお、加工回転方向Ｒ０と第１回転方向Ｒ１とは一致している。

図３（ｂ）に示すように、クーラント用ノズル１０の各吐出口２０から傾いて吐出されたクーラントＣは、ワークＷに全周に亘り半径方向に対して斜めから到達する。つまり、各吐出口２０から吐出されたクーラントＣは、第１周方向Ｒ１方向のスピード成分Ｓ１をもってワークＷに到達する。加工回転方向Ｒ０と第１回転方向Ｒ１とは一致しているため、クーラントＣに対するワークＷ表面の相対速度は、遅くなっていることになる。したがって、クーラントＣがワークＷ表面と接している時間が長くなり、ワークＷの表面全体には、より多くのクーラントＣが行き渡ることになる。また、クーラントＣとワークＷとの衝突エネルギーが小さくなるため、ミスト化してしまうクーラントＣの割合が半径方向に供給する場合よりも減る。なお、本実施形態では、クーラントＣは、各吐出口２０から内側を向くように吐出されている。これにより、ワークＷには、外周側からクーラントＣが届くようになっており、より多くのクーラントＣが表面に供給されるようになっている。

＜＜変形例＞＞
図４は、第１実施形態のクーラント用ノズルにおける分岐面および吐出面の変形例を先端側からみた正面図であり、（ａ）は断面形状が長孔形状の第１変形例、（ｂ）は断面形状が扇形状の第２変形例である。

図４（ａ）に示す第１変形例のクーラント用ノズル１１０は、第１実施形態のクーラント用ノズル１０に対して、ノズル本体１１１の分岐流路部１１３における周囲貫通孔１２３の形状が異なる。それ以外の部分は同様である。このため以下では、同様の部分を省略して周囲貫通孔１２３を中心に説明をする。

第１変形例のクーラント用ノズル１１０は、中央貫通孔２２を４方向から囲うように、周方向に均等に整列された周囲貫通孔１２３が形成されている。周囲貫通孔１２３の吐出面１１８側の端は、吐出面開口１９を４方向から囲い、長孔形状の開口領域である吐出口１２０となっている。また、図４(ａ)に破線で示すように、周囲貫通孔１２３の分岐面側の端は、周方向に整列された、長孔形状の開口領域である分岐口１１７となっている。そして、対応する吐出口１２０と分岐口１１７とは、第２壁面１２１で繋がっている。

対応関係にある吐出口１２０と分岐口１１７とは、面積中心の位置が異なっている。吐出口１２０の面積中心と軸線Ｌ１との距離は、第１距離Ｄ１１であり、分岐口１１７の面積中心と軸線Ｌ１との距離は、第１距離Ｄ１１より長い第２距離Ｄ１２である。言い換えると周囲貫通孔１２３は、先端側が内側を向くように傾いている。また、吐出口１２０の面積中心と軸線Ｌ１とを結ぶ線分の第１線分Ｆ１１は、分岐口１１７の面積中心と軸線Ｌ１とを結ぶ線分の第２線分Ｆ１２に対し、周方向の一方である第１周方向Ｒ１側に回転している。言い換えると周囲貫通孔１２３は、先端側が第１周方向Ｒ１側を向くように傾いている。

図４（ｂ）に示す第２変形例のクーラント用ノズル２１０は、第１実施形態のクーラント用ノズル１０に対して、ノズル本体２１１の分岐流路部２１３における周囲貫通孔２２３の形状が異なる。また、第１実施形態のクーラント用ノズル１０に形成されていた中央貫通孔２２が無い。それ以外の部分は同様である。このため以下では、同様の部分を省略して周囲貫通孔２２３を中心に説明をする。

第２変形例のクーラント用ノズル２１０は、軸線Ｌ１を４方向から囲うように、周方向に均等に整列された周囲貫通孔２２３が形成されている。周囲貫通孔２２３の吐出面２１８側の端は、吐出面２１８のほとんどの範囲を占めて軸線Ｌ１を４方向から囲い、扇型状の開口領域である吐出口２２０となっている。また、図４(ａ)に破線で示すように、周囲貫通孔２２３の分岐面側の端は、周方向に整列された、扇型状の開口領域である分岐口２１７となっている。そして、対応する吐出口２２０と分岐口２１７とは、第２壁面２２１で繋がっている。

分岐口２１７は、吐出口２２０を拡大した形状をしており、分岐面のほとんどの範囲を占めている。周囲貫通孔２２３は、先端に行くにつれて断面形状が徐々に小さくなっている。

対応関係にある吐出口２２０と分岐口２１７とは、面積中心の位置が異なっている。吐出口２２０の面積中心と軸線Ｌ１との距離は、第１距離Ｄ２１であり、分岐口２１７の面積中心と軸線Ｌ１との距離は、第１距離Ｄ２１より長い第２距離Ｄ２２である。言い換えると周囲貫通孔２２３は、先端側が内側を向くように傾いている。また、吐出口２２０の面積中心と軸線Ｌ１とを結ぶ線分の第１線分Ｆ２１は、分岐口２１７の面積中心と軸線Ｌ１とを結ぶ線分の第２線分Ｆ２２に対し、周方向の一方である第１周方向Ｒ１側に回転している。言い換えると周囲貫通孔２２３は、先端側が第１周方向Ｒ１側を向くように傾いている。

上記変形例のように、本発明を適用したクーラント用ノズルは、第１壁面で囲まれた周囲貫通孔の断面形状が円形に限らない。また、第１壁面で囲まれた周囲貫通孔の断面形状が徐々に変化するものであってもよい。また、中央貫通孔は、有っても無くてもよい。また、吐出面における吐出口の面積割合および分岐面における分岐口の面積割合を限定するものでもない。

＜第２実施形態のノズル＞
＜＜構成＞＞
図５は、第２実施形態のクーラント用ノズル３１０の側面図である。以下に図５を参照し、第２実施形態のクーラント用ノズル３１０の構成について説明する。

第２実施形態のクーラント用ノズル３１０は、周囲の一部にギア溝が形成された点だけが第１実施形態のノズル本体１１と異なるノズル本体３１１を備えている。ノズル本体３１１は、根元側が支持体２４に回転軸受２５を介して固定されている。

ノズル本体３１１は、根元側に集合流路部３１２を備えている。この集合流路部３１２は、外形部分中央に段差が形成されており、根元側が比較的細い第１集合流路部３１２ａ、先端側が比較的太い第２集合流路部３１２ｂとなっている。第２集合流路部３１２ｂの外周面には環状の入力部２６であるギア溝が形成されている。ノズル本体３１１については、入力部２６が形成されている以外は第１実施形態のノズル本体１１と同様であるため、他の説明を省略する。

支持体２４は、略直方体形状をしており、軸線Ｌ１に沿って貫通する支持体流路２４ａ（孔）が形成されている。支持体流路２４ａは、根元側に供給部３０が嵌り込んで接着接合されており、供給部３０からクーラントＣが供給される。

回転軸受２５は、全体的に円筒状のベアリングであり、支持体側の固定部２５ａとノズル本体側の回転部２５ｂとからなる。回転軸受２５の内径面である軸受内面２５ｃに囲まれた領域は流路を形成し、クーランＣを流すことが可能である。回転軸受２５は、回転部２５ｂが固定部２５ａに対して軸線Ｌ１を中心に回転可能であるが、その摺動部分からクーラントＣが漏れない構造になっている。回転軸受２５は、固定部２５ａが支持体２４の支持体流路２４ａの先端側と軸受内面２５ｃの開口部とが繋がるように支持体２４に固定されている。また、回転部２５ｂの軸受内面２５ｃの開口部には、ノズル本体３１１の第１集合流路部３１２ａが嵌め込まれて固定されている。これによりノズル本体３１１は、支持体２４に対して軸線Ｌ１を中心に回転可能となっている。また、支持体２４、回転軸受２５、およびノズル本体３１１の内部領域が繋がり、支持体２４に供給されたクーラントＣは、ノズル本体３１１の吐出面３１８まで導かれる。

さらに、クーラント用ノズル３１０は、支持体２４の側面に回転モータ２７が備えられている。回転モータ２７の出力回転軸２７ａには、モータギア２８ａが固定されている。モータギア２８ａとノズル本体３１１の入力部２６との間には、中間ギア２８ｂ、２８ｃ等を含む伝達機構２８（モータギア２８ａを含む）が配置されている。回転モータ２７および伝達機構２８は、保護カバー（不図示）で囲われている。回転モータ２７の出力回転軸２７ａの回転は、伝達機構２８を介してノズル本体３１１の入力部２６に伝達される。これにより、ノズル本体３１１は、回転モータ２７の回転力により、支持体２４に対して回転するようになっている。

なお、本実施形態では、ノズル本体３１１の入力部２６としてギア溝が形成され、伝達機構２８としてギア列２８ａ、２８ｂ、２８ｃが構成されて、回転モータ２７の出力回転軸２７ａ回転をノズル本体３１１に伝達しているが、これに限るものではない。たとえば、ノズル本体３１１の入力部２６として外周に溝を形成し、伝達機構を回転モータ２７の出力回転軸２７ａに固定したプーリーと、このプーリーとノズル本体とを繋ぐベルトで構成してもよい。また、本実施形態では回転モータ２７が支持体２４の側面に固定されているが、これに限らない。たとえば、支持体２４の内部に回転モータ２７を設置してよい。

＜＜使用形態＞＞
第２実施形態のクーラント用ノズル３１０と第１実施形態のクーラント用ノズル１０とは、使用形態において多くが共通するため、以下では図３も参照して使用形態を説明する。なお、以下の説明における３桁の符号については、図３では下２桁が対応する。

第２実施形態のクーラント用ノズル３１０を用いて加工回転方向Ｒ０で回転している加工中のワークＷにむけてクーラントＣを供給する際も、主軸Ｌ０に軸線Ｌ１をほぼ一致させるようにクーラント用ノズル３１０の位置決めをする。供給部３０から圧力が加えられて供給されたクーラントＣは、第１実施形態と同様で内側に向かうように、かつ第１周方向Ｒ１側に向かうように、傾いて吐出される。さらに回転モータ２７を駆動させて、ノズル本体３１１を第１周方向に回転させる。

クーラント用ノズル３１０から吐出されたクーラントＣは、ワークＷに全周に亘り半径方向に対して斜めから到達する。つまり、吐出面３１８の各吐出口から吐出されたクーラントＣは、第１周方向Ｒ１方向のスピード成分をもってワークＷに到達する。加工回転方向Ｒ０と第１回転方向Ｒ１とは一致しているため、クーラントＣに対するワークＷ表面の相対速度は、遅くなっていることになる。さらに、ノズル本体３１１を加工回転方向Ｒ０と一致する第１周方向Ｒ１に回転させている。これにより、クーラントＣに対するワークＷ表面の相対速度は、ノズル本体３１１を回転させない場合よりもさらに遅くなっている。したがって、クーラントＣがワークＷ表面と接している時間がさらに長くなり、ワークＷの表面全体には、さらに多くのクーラントＣが行き渡ることになる。また、クーラントＣとワークＷとの衝突エネルギーがさらに小さくなるため、ミスト化してしまうクーラントＣの割合がノズル本体３１１を回転させない場合よりもさらに減る。

＜第３実施形態のノズル＞
＜＜構成＞＞
図６は、第３実施形態のクーラント用ノズル４１０を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は内側の部分のＩ−Ｉ断面図である。以下に図６を参照し、第３実施形態のクーラント用ノズル４１０の構成について説明する。

図６（ａ）に示すように、第３実施形態のクーラント用ノズル４１０は、一部の内部形状だけが第１実施形態のノズル本体１１と異なるノズル本体４１１を備えている。ノズル本体４１１は、根元側が支持体２４に回転軸受２５を介して固定されている。なお、支持体２４および回転軸受２５は、第２実施形態のクーラント用ノズル３１０と同様であるため、説明を省略する。また、支持体２４に回転軸受２５を介したノズル本体の固定の仕方も第２実施形態のクーラント用ノズル３１０と同様であるため、説明を省略する。

ノズル本体４１１は、根元側に集合流路部４１２を備えている。この集合流路部４１２は、内壁である環状の第１壁面４１４、および第１壁面４１４から内側に張り出す複数の羽部２９を有している。ノズル本体４１１については、第１壁面４１４から内側に張り出す羽部２９を有する以外は第１実施形態のノズル本体１１と同様であるため、同様の部分の説明を省略し、羽部２９を中心に説明する。

ノズル本体４１１の羽部２９は、図６（ａ）に示すように平面板状で軸線Ｌ１に対して傾いて延び、図６（ｂ）に示すように第１壁面４１４の周囲を４等分した位置から、それぞれ内側に向かって張り出し、分岐流路部１３に向けて傾く斜面が形成されている。各羽部２９は、軸線Ｌ１方向に根元側から見た場合に一方の面である第３壁面２９ａが見えるように、先端側の稜線２９ｃに対して根元側の稜線２９ｂが第１周方向Ｒ１にずれるように傾いている。これにより、ノズル本体４１１は、内部にクーラントＣが流れた際に第３壁面２９ａがクーラントＣに押されて、支持体２４に対して第１周方向Ｒ１に回転するようになっている。

なお、本実施形態ではノズル本体４１１の羽部２９が平面板状に形成されているが、これに限らない。たとえば、羽部２９が曲面状であってもブロック状であっても良い。また、羽部２９の大きさ、傾きの角度、数についてはとくに限定するものではないが、内部を流れるクーラントＣからノズル本体４１１を回転させるだけの力を得ることができるように設定する。

＜＜使用形態＞＞
第３実施形態のクーラント用ノズル４１０と第１実施形態のクーラント用ノズル１０とは、使用形態において多くが共通するため、以下では図３も参照して使用形態を説明する。なお、以下の説明における３桁の符号については、図３では下２桁が対応する。

第３実施形態のクーラント用ノズル４１０を用い、加工回転方向Ｒ０で回転している加工中のワークＷにむけてクーラントＣを供給する際も、主軸Ｌ０に軸線Ｌ１をほぼ一致させるようにクーラント用ノズル４１０の位置決めをする。供給部３０から圧力が加えられて供給されたクーラントＣは、第１実施形態と同様で内側に向かうように、かつ第１周方向Ｒ１側に向かうように、傾いて吐出される。さらに、クーラントＣの流れを受けてノズル本体４１１が第１周方向に回転する。

第１実施形態と同様、吐出面４１８の各吐出口から吐出されたクーラントＣは、第１周方向Ｒ１方向のスピード成分をもってワークＷに到達する。加工回転方向Ｒ０と第１回転方向Ｒ１とは一致しているため、クーラントＣに対するワークＷ表面の相対速度は、遅くなっていることになる。さらに、ノズル本体４１１は、加工回転方向Ｒ０と一致する第１周方向Ｒ１に回転している。これにより、クーラントＣに対するワークＷ表面の相対速度は、ノズル本体４１１が回転しない場合よりもさらに遅くなっている。したがって、クーラントＣがワークＷ表面と接している時間がさらに長くなり、ワークＷの表面全体には、さらに多くのクーラントＣが行き渡ることになる。また、クーラントＣとワークＷとの衝突エネルギーがさらに小さくなるため、ミスト化してしまうクーラントＣの割合が、ノズル本体４１１が回転しない場合よりもさらに減る。

１０、１１０、２１０、３１０、４１０‥クーラント用ノズル
１１、１１１、２１１、３１１、４１１‥ノズル本体
１４、４１４‥第１壁面
１５、４１５‥分岐面
１７、１１７、２１７、４１７‥分岐口
１８、１１８、２１８、３１８、４１８‥吐出面
２０、１２０、２２０‥吐出口
２１、１２１、２２１‥第２壁面
２４‥支持体
２６‥入力部
２７‥回転モータ
２８‥伝達機構
２９ａ‥第３壁面
２９ｂ‥根元側の稜線
２９ｃ‥先端側の稜線
Ｌ１‥軸線
Ｒ０‥加工回転方向
Ｒ１‥第１周方向
Ｗ‥ワーク
Ｃ‥クーラント
Ｆ１、Ｆ１１、Ｆ２１‥第１線分
Ｆ２、Ｆ１２、Ｆ２２‥第２線分

Claims

旋盤加工装置において、回転可能なチャックに保持されるワークに対して、前記チャックから離れた位置からクーラントを供給するための供給ホースのクーラント出口に取り付けられ、先端から前記ワークに対して前記クーラントを吐出するクーラント用ノズルであって、
前記供給ホースに直接的または間接的に接続される環状の集合流路部と、
前記集合流路部に繋がると共に、前記集合流路部の中心軸上において前記集合流路部の環内の空間から前記先端まで貫通する中央貫通孔、及び、前記中央貫通孔の周囲外側において前記集合流路部の環内の空間から前記先端まで貫通する複数の周囲貫通孔を有する分岐流路部と、を備え、
前記複数の周囲貫通孔は、前記先端を前記ワークに向けた向きにおいて、前記先端の吐出口が対応する前記集合流路部側端の分岐口に対して、前記チャックが回転する方向にねじれて位置するよう形成されているクーラント用ノズル。
前記周囲貫通孔は、前記吐出口の面積中心と前記中心軸との距離が前記分岐口の面積中心と前記中心軸との距離よりも短くなるよう形成されている請求項１に記載のクーラント用ノズル。
前記複数の周囲貫通孔の各周囲貫通孔は、直線的に形成されている請求項１または請求項２に記載のクーラント用ノズル。
前記中央貫通孔は、前記集合流路部側から前記先端側にいくに従って断面直径寸法が小さくなるよう形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクーラント用ノズル。
前記供給ホースと前記集合流路部との間に接続され、当該集合流路部を周方向に回転可能に支持する支持体と、
前記支持体に固定された回転モータと、
前記集合流路部の外側に形成された入力部と、
前記回転モータの回転出力を前記入力部に伝達する伝達機構と、をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクーラント用ノズル。