JP6601314B2 - クーラント供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、クーラント供給装置に関する。

旋盤加工機等により切削加工を行う際には、切削面に対してクーラントを供給することにより、工具の刃先を効果的に冷却すると共に切粉を排出除去していた。切粉の排出除去により、加工時間の短縮、工具寿命の延長及び加工精度の向上が図られる。下記特許文献１では、クーラントの適正量供給を目的として、ソレノイドコイルにより開閉するバルブを備えたインジェクタを用いている。

特開平１０−１２８６４２号公報

上記従来の技術では、切削箇所に適正量のクーラントを供給することが可能になっているものの、切削箇所に対するクーラントの供給圧については考慮されていない。切削箇所にクーラントを適正な供給圧で供給するためには、切削箇所に対するクーラントの衝撃圧を極力継続して維持する必要がある。しかしながら、切削箇所にクーラントが残留した状態であると、残留クーラントの緩衝効果によって衝撃圧が低減されてしまう。従って、クーラントを適正な供給圧で切削箇所に供給することと、切削箇所における緩衝効果を発揮するクーラントの除去とを交互に行う必要がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、切削箇所へのクーラントの供給圧を確保しつつ、連続的にクーラントを供給可能なクーラント供給装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るクーラント供給装置は、クーラントを加工対象物に向けて連続して噴射するインジェクタ（４１）と、前記インジェクタから連続して噴射されるクーラントの噴射先に配置され、前記クーラントを断続的に噴射する状態に変更する噴射状態変更部（４４）と、前記噴射状態変更部を通過して断続的に噴射されるクーラントの噴射先に配置される突起部（３２）と、を備え、前記突起部は、互いに離隔して一対設けられており、前記噴射状態変更部を通過して断続的に噴射されるクーラントの噴射先が、一対設けられた前記突起部の間になるように構成されており、前記突起部は、前記加工対象物を加工するチップ（３１）が前記加工対象物に当接する当接部分（３１１）に至るように設けられている。

本発明では、噴射状態変更部を設けているので、インジェクタが連続的にクーラントを噴射しても、断続的に噴射するクーラントとして加工対象物に向かわせることができる。クーラントの噴射先に突起部を設けることで、クーラントが衝突した際の衝撃圧を高めると共に、衝突後のクーラントの排出を促進させることができる。

尚、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載の発明が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。

本発明によれば、切削箇所へのクーラントの供給圧を確保しつつ、連続的にクーラントを供給可能なクーラント供給装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係るクーラント供給装置の構成を示す図である。 図２は、クーラントの衝突点圧力の変化を説明する図である。 図３は、クーラントの供給状況を説明する図である。 図４は、突起部に対するクーラントの供給方向を説明する図である。 図５は、クーラントが供給される方向から見た場合の突起部の状態を説明する図である。 図６は、突起部の湾曲について説明する図である。 図７は、噴射状態変更部を説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、本実施形態に係るクーラント供給装置２は、切削部３と、クーラント噴射部４と、を備えている。

切削部３は、チップ３１と、突起部３２とを有している。チップ３１は、回転する加工対象物Ｗに対して当接部分３１１を押し当てることで加工対象物Ｗを切削する。加工対象物Ｗを切削すると、切削屑Ｗａが発生する。

突起部３２は、チップ３１の先端部分に設けられている突起である。突起部３２は、当接部分３１１から立ち上がるように設けられている。切削屑Ｗａは、突起部３２に沿って加工対象物Ｗから離れる。

クーラント噴射部４は、インジェクタ４１と、ポンプ４２と、タンク４３と、噴射状態変更部４４と、回転軸４５と、モータ４６と、制御装置４７と、を有している。

インジェクタ４１は、クーラントＣＬを噴射孔から噴射するノズルである。ポンプ４２は、インジェクタ４１に向けて、クーラントＣＬを加圧して送り込んでいる。タンク４３は、クーラントＣＬを貯蔵するタンクである。

ポンプ４２を駆動すると、タンク４３に貯蔵されているクーラントＣＬがインジェクタ４１に向けて送り出され、インジェクタ４１の噴射孔から噴射される。

インジェクタ４１の噴射孔から噴射されたクーラントＣＬは、噴射状態変更部４４に向かって進む。噴射状態変更部４４は、本体部４４１を有している。

図７に示されるように、本体部４４１には、４つの通過穴４４２が形成されている。通過穴４４２が形成されていない部分は、遮断部分４４３として機能する。

本体部４４１は、回転軸４５によってモータ４６に繋がれている。モータ４６が回転すると、回転軸４５も回転するので、本体部４４１が回転軸４５を中心として回転する。

インジェクタ４１から噴射されたクーラントＣＬは、通過穴４４２及び遮断部分４４３に相当する位置に至る。モータ４６の駆動により本体部４４１が回転されると、クーラントＣＬの進行線上には通過穴４４２と遮断部分４４３とが交互に配置される。

クーラントＣＬは、通過穴４４２がその進行線上に配置された時のみ加工対象物Ｗへ向かって噴射される。従って、クーラントＣＬは、加工対象物Ｗに断続的に供給される。

制御装置４７は、ポンプ４２及びモータ４６の挙動を制御する装置である。制御装置４７から出力されるポンプ駆動信号に応じて、ポンプ４２の駆動及び停止が制御される。制御装置４７から出力されるモータ駆動信号に応じて、モータ４６の駆動・駆動速度及び停止が制御される。

本実施形態では、図２に示されるように、クーラントＣＬが加工対象物Ｗに衝突する衝突点圧力を脈動させている。具体的には、クーラントＣＬの加工対象物Ｗに対する衝突点圧力が４０ＭＰａ程度の高圧セクションＡと、クーラントＣＬの加工対象物Ｗに対する衝突点圧力がほぼゼロの低圧セクションＢとが交互に出現するようにしている。

図３の（Ａ）に示されるように、高圧セクションＡでは、加工対象物Ｗの固体面にクーラントＣＬの液滴を衝突させることで、衝撃圧を発生させクーラントＣＬを加工対象物Ｗに密着させている。

図３の（Ｂ）に示されるように、低圧セクションＢでは、加工対象物Ｗの固体面からクーラントＣＬを除去している。これは、クーラントＣＬが残存していると、固体面とクーラントＣＬの液滴との間に液体が残ってしまうため衝撃圧が十分に高まらないためである。

本実施形態では、図３の（Ｂ）に示されるような低圧セクションＢにおける残存するクーラントＣＬ除去のために、突起部３２を一対設けている。一対の突起部３２は、図４及び図５に示されるように、所定間隔をおいて設けられている。

クーラントＣＬは、一対の突起部３２の間に向けて噴射される。一対の突起部３２によってクーラントＣＬが広がることが抑制され、加工対象物Ｗの衝突部分での衝撃圧を十分に高めることができる。衝撃圧が十分に上昇した後、残存するクーラントＣＬは、一対の突起部３２の間から排出される。

図６に示されるように、突起部３２は、チップ３１の当接部分３１１から立ち上がるように設けられている。突起部３２は、チップ３１のすくい面側に設けられている。突起部３２は、当接部分３１１においてチップ３１と滑らかに繋がり、当接部分３１１から離れるに従ってチップ３１から立ち上がっている。

突起部３２の立ち上がり面３２１は、湾曲形状になっている。立ち上がり面３２１の湾曲半径Ｒは、切削屑Ｗａのカール半径に相当するように設定される。一対の突起部３２相互の間隔は、切削屑Ｗａの幅よりも狭くなるように設定されている。突起部３２は、チップ３１の硬度と同等以上になるように材料が選択される。

上記したように本実施形態に係るクーラント供給装置２は、クーラントＣＬを加工対象物Ｗに向けて連続して噴射するインジェクタ４１と、インジェクタ４１から連続して噴射されるクーラントＣＬの噴射先に配置され、クーラントＣＬを断続的に噴射する状態に変更する噴射状態変更部４４と、噴射状態変更部４４を通過して断続的に噴射されるクーラントＣＬの噴射先に配置される突起部３２と、を備えている。

本実施形態では、噴射状態変更部４４を設けているので、インジェクタ４１が連続的にクーラントＣＬを噴射しても、断続的に噴射するクーラントＣＬとして加工対象物Ｗに向かわせることができる。クーラントＣＬの噴射先に突起部３２を設けることで、クーラントＣＬが衝突した際の衝撃圧を高めると共に、衝突後のクーラントＣＬの排出を促進させることができる。

また本実施形態では、噴射状態変更部４４は、クーラントＣＬを通過させる通過穴４４２と、クーラントＣＬを遮断する遮断部分４４３とが交互に形成されており、通過穴４４２と遮断部分４４３とが、インジェクタ４１から連続して噴射されるクーラントＣＬの噴射先に交互に配置されるように構成されている。通過穴４４２と遮断部分４４３と交互に噴射先に配置するという簡便な構成で、クーラントＣＬの間欠供給を実現することができる。

また本実施形態では、噴射状態変更部４４は、円板状の本体部４４１を有しており、本体部４４１に、通過穴４４２が１つの配置円上に位置するように複数設けられ、本体部４４１は配置円の中心を回転中心として回転駆動されている。このように構成することで、本体部４４１の回転速度を変えると、クーラントＣＬの間欠供給状態を変更することができる。

また本実施形態では、インジェクタ４１の噴射孔の開口直径よりも、通過穴４４２の開口直径が長くなるように形成されている。インジェクタ４１の噴射孔よりも通過穴４４２を大きくすることで、クーラントＣＬの噴射状態を乱さずに間欠供給することができる。

また本実施形態では、突起部３２は、互いに離隔して一対設けられており、噴射状態変更部４４を通過して断続的に噴射されるクーラントＣＬの噴射先が、一対設けられた突起部３２の間になるように構成されている。突起部３２を一対設け、その間にクーラントＣＬを噴射することで、クーラントＣＬの衝撃圧の上昇と速やかな除去とを両立させることができる。

また本実施形態では、突起部３２は、加工対象物Ｗを加工するチップ３１が加工対象物Ｗに当接する当接部分３１１に至るように設けられている。加工対象物Ｗにチップ３１が当接するとその箇所から切削屑Ｗａが発生するので、突起部３２によって切削屑Ｗａを円滑に除去することができる。

また本実施形態では、突起部３２は、当接部分３１１から、チップ３１に対する立ち上がり量が増えるように設けられている。このように構成することで、切削屑Ｗａの除去を円滑に行うことができる。

また本実施形態では、突起部３２は、当接部分３１１から湾曲するように立ち上がって設けられている。このように構成することで、切削屑Ｗａの除去をより円滑に行うことができる。

また本実施形態では、一対設けられた突起部３２間の距離よりも、インジェクタ４１の噴射孔の開口直径が長くなるように形成されている。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

２：クーラント供給装置
３１：チップ
３２：突起部
４１：インジェクタ
４４：噴射状態変更部

Claims (7)

1. クーラント供給装置であって、
   クーラントを加工対象物に向けて連続して噴射するインジェクタ（４１）と、
   前記インジェクタから連続して噴射されるクーラントの噴射先に配置され、前記クーラントを断続的に噴射する状態に変更する噴射状態変更部（４４）と、
   前記噴射状態変更部を通過して断続的に噴射されるクーラントの噴射先に配置される突起部（３２）と、を備え、
   前記突起部は、互いに離隔して一対設けられており、
   前記噴射状態変更部を通過して断続的に噴射されるクーラントの噴射先が、一対設けられた前記突起部の間になるように構成されており、
   前記突起部は、前記加工対象物を加工するチップ（３１）が前記加工対象物に当接する当接部分（３１１）に至るように設けられている、クーラント供給装置。
2. 請求項１に記載のクーラント供給装置であって、
   前記噴射状態変更部は、前記クーラントを通過させる通過穴（４４２）と、前記クーラントを遮断する遮断部分（４４３）とが交互に形成されており、
   前記通過穴と前記遮断部分とが、前記インジェクタから連続して噴射されるクーラントの噴射先に交互に配置されるように構成されている、クーラント供給装置。
3. 請求項２に記載のクーラント供給装置であって、
   前記噴射状態変更部は、円板状の本体部（４４１）を有しており、
   前記本体部に、前記通過穴が１つの配置円上に位置するように複数設けられ、
   前記本体部は前記配置円の中心を回転中心として回転駆動される、クーラント供給装置。
4. 請求項２に記載のクーラント供給装置であって、
   前記インジェクタの噴射孔の開口直径よりも、前記通過穴の開口直径が長くなるように形成されている、クーラント供給装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のクーラント供給装置であって、
   前記突起部は、前記当接部分から、前記チップに対する立ち上がり量が増えるように設けられている、クーラント供給装置。
6. 請求項５に記載のクーラント供給装置であって、
   前記突起部は、前記当接部分から湾曲するように立ち上がって設けられている、クーラント供給装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のクーラント供給装置であって、
   一対設けられた前記突起部間の距離よりも、前記インジェクタの噴射孔の開口直径が長くなるように形成されている、クーラント供給装置。
   

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