JP6605243B2

JP6605243B2 - 旋盤の内径加工切粉排出装置

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Publication number: JP6605243B2
Application number: JP2015138648A
Authority: JP
Inventors: 勝成鬼頭
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2019-11-13
Anticipated expiration: 2035-07-10
Also published as: JP2017019051A

Description

この発明は、旋盤の内径加工切粉排出装置に関する。

パイプ材の旋盤加工でワーク内径を加工する場合、貫通穴から排出される切粉がチャックの回転により振り回されて高速で飛び出し、機内カバーやドアの窓ガラスなどにダメージを与えるという問題があり、また、ワーク、チャックおよび爪に囲まれた狭い空間に切粉が溜まると、それを除去する手間が大きいという問題もあった。

そこで、旋盤の内径加工に際しては、発生した切粉を排出するため、加工工具に対向するように切粉ブローノズルを配置し、切粉ブローノズルから吹き出されるエアによって切粉を吹き飛ばすようになっている。

ここで、切粉ブローノズルを固定状に配置すると、排出効果が十分でないことから、特許文献１に示されている旋盤の内径加工切粉排出装置には、切粉ブローノズルを駆動装置を使用して制御しながら移動させることが開示されている。

実公平８−８０５４号公報

特許文献１のものでは、切粉ブローノズルを移動させることで、切粉排出効果は向上するが、切粉ブローノズルを移動させるための装置が複雑で大型となるという問題があった。

この発明の目的は、切粉ブローノズルを移動させることを可能とするとともに、そのための装置を簡単化かつ小型化した旋盤の内径加工切粉排出装置を提供することにある。

この発明による旋盤の内径加工切粉排出装置は、主軸台、主軸台に回転可能に設けられた主軸、主軸に設けられたチャックおよび加工工具を有し、チャックでワークを保持して、加工工具によってワークの内径を加工する旋盤において、内径加工によって生じた切粉を排出する装置であって、加工工具の刃先方向に向けて付勢されて加工工具に当接し、加工工具の移動に伴って長手方向に移動する切粉ブローノズルと、切粉ブローノズルに切粉を吹き飛ばすための気体または液体を供給するブロー供給パイプとを備えていることを特徴とするものである。

切粉ブローノズルを付勢する手段としては、圧縮コイルバネなどのバネを使用すればよく、また、バネに代えて、切粉ブロー圧力などの流体圧力を使用してもよい。したがって、切粉ブローノズルを駆動装置を使用して制御しながら移動させる必要はない。

この発明の旋盤の内径加工切粉排出装置によると、切粉ブローノズルが加工工具の刃先方向に向けて付勢されて加工工具に当接し、加工工具の移動に伴って長手方向に移動するので、加工工具が長手方向に移動してワークの内径を加工する際、切粉ブローノズルのブロー穴は、ワーク加工時の加工工具の刃先を臨み、かつ、常時接近した位置に位置させることができる。したがって、切粉排出効果を高くすることができる。

切粉ブローノズルは、回転可能であってもよく、回転不可能であってもよい。例えば、ブロー供給パイプを支持するパイプ支持部材をさらに備えており、パイプ支持部材は、主軸台に固定されていることがあり（切粉ブローノズルは回転不可能）、ブロー供給パイプは、主軸と同期回転するように主軸と回転継手を介して接続されており、切粉ブローノズルは、ブロー供給パイプに対して長手方向移動可能に取り付けられていることがある（切粉ブローノズルは回転可能または回転不可能）。

前者のもの（ブロー供給パイプが主軸台に固定）は、装置を簡単な構成とすることができる。しかしながら、前者のものでは、装置が長くなるという問題があり、後者のもの（ブロー供給パイプが主軸と同期回転）は、この問題を解消することができる。

ブロー供給パイプが主軸と同期回転する場合、切粉ブローノズルは、主軸に設けられたノズル支持部材の内周に配されており、切粉ブローノズルおよびノズル支持部材のいずれか一方に、長手方向に伸びるガイド溝が、同他方に、該ガイド溝に長手方向移動可能に嵌まり合うガイド部が設けられていることがある。

このようにすると、切粉ブローノズルは、主軸に沿って摺動可能となり、切粉ブローノズルのブロー穴とワーク加工時の加工工具の刃先との長手位置を合わせることができ、切粉排出効果をより高めることができる。

ブロー供給パイプが主軸と同期回転する場合、ブロー供給パイプと切粉ブローノズルとの間に設けられた付勢手段支持部材をさらに備えており、付勢手段支持部材は、ブロー供給パイプと一体で回転するとともに、切粉ブローノズルに対して相対回転可能とされており、付勢手段支持部材内に切粉ブローノズルを付勢する付勢手段が配置されていることがある。

このようにすると、切粉ブローノズルは、主軸と同期回転するブロー供給パイプに対して、一体回転するものではなくなるので、加工工具と切粉ブローノズルとの接触端面における回転摩擦をなくすことができる。

付勢手段支持部材を備えているものにおいては、切粉ブローノズルの周方向所要位置に、加工工具の先端に当接して切粉ブローノズルのブロー穴と加工工具の刃先との位相を合わせる突出部が設けられていることがある。

突出部は、例えば、加工工具の刃先と係合するするように設けられる。このようにすると、切粉ブローノズルの突出部が加工工具に当接する際、切粉ブローノズルと加工工具とが位相合わせされることになり、切粉排出効果をより高めることができる。

この発明の旋盤の内径加工切粉排出装置によると、切粉ブローノズルが加工工具の刃先方向に向けて付勢されて加工工具に当接し、加工工具の移動に伴って長手方向に移動するので、加工工具が長手方向に移動してワークの内径を加工する際、切粉ブローノズルのブロー穴は、ワーク加工時の加工工具の刃先を臨み、かつ、常時接近した位置に位置させることができる。したがって、切粉ブローノズルから吐出された気体または液体は、内径加工で生じた切粉を確実に吹き飛ばすことができ、効果的な切粉排出が可能となる。ここで、切粉ブローノズルを付勢する手段としては、バネ、切粉ブロー圧力などを使用することができ、切粉ブローノズルを駆動装置を使用して制御しながら移動させる必要がないので、内径加工切粉排出装置を簡単化かつ小型化することができる。

図１は、この発明の旋盤の内径加工切粉排出装置の第１実施形態を示す縦断面図である。図２は、この発明の旋盤の内径加工切粉排出装置の第２実施形態を示す縦断面図である。図３は、この発明の旋盤の内径加工切粉排出装置の第３実施形態を示す縦断面図である。図４は、第３実施形態で使用される切粉ブローノズルの１例を示す斜視図である。

以下、図１を参照して、この発明の第１実施形態について説明する。以下の説明において、図１の右を前、同左を後というものとする。

図１に示すように、旋盤(1)は、中空状の主軸台(2)と、主軸台(2)に回転可能に支持された両端が開口した筒状の主軸(3)と、主軸(3)の先端部に設けられてワーク（被加工物）(W)の外周を保持するチャック(4)と、前側からワーク(W)内に進入してワーク(W)の内径を加工する加工工具(5)と、ワーク(W)の内径加工に伴って生じた切粉(C)を排出する内径加工切粉排出装置(10)とを備えている。

主軸(3)は、主軸台(2)に転がり軸受(6)を介して回転可能に支持されている。主軸台(2)には、主軸(3)を回転させるモータなどの主軸回転手段（図示略）が設けられている。

ワーク(W)は、円筒状であり、チャック(4)は、半径方向に移動自在でワーク(W)の後端部外周を保持する複数の爪(4a)を有している。

加工工具(5)は、棒状の工具本体(5a)と、工具本体(5a)の先端において側方に突出するように設けられた刃先(5b)とを有している。加工工具(5)は、主軸(3)の軸線方向（前後方向＝長手方向）および該軸線方向に対して直角方向に移動自在とされた刃物台（図示略）に取り付けられている。

この旋盤(1)によると、ワーク(W)は、前側から挿入されて、チャック(4)の爪(4a)によって、主軸(3)と同心となるように、その外周を保持される。主軸(3)は、主軸回転手段によって回転駆動され、前側からワーク(W)内に挿入された内径加工用の加工工具(5)によって、ワーク(W)の内径が加工される。加工工具(5)は、刃先(5b)に所定量の切り込みが与えられた状態で、ワーク(W)内を前後方向に移動し、これにより、ワーク(W)の内径が加工される。

内径加工切粉排出装置(10)は、内径加工によって生じた切粉(C)をエアで吹き飛ばすことで排出する切粉ブローノズル(11)と、切粉ブローノズル(11)にエアを供給する円筒状のブロー供給パイプ(12)と、切粉ブローノズル(11)を前方（加工工具(5)に当接する方向）に付勢する圧縮コイルバネ（付勢部材）(13)と、ブロー供給パイプ(12)を支持するパイプ支持部材(14)とを備えている。

切粉ブローノズル(11)は、加工工具(5)の先端に後側から対向するように設けられており、その後部がブロー供給パイプ(12)に移動可能に嵌められた円筒部(21)と、円筒部(21)の前端に一体に設けられた前壁(22)と、円筒部(21)の後端に設けられた後壁(23)とを有している。前壁(22)の中央には、前方に突出する円柱状の前方突出部(22a)が設けられている。また、前壁(22)には、前方突出部(22a)を囲むように複数（例えば３つまたは４つ）のブロー穴(24)が周方向に所定間隔で設けられている。ブロー穴(24)は、加工工具(5)の刃先(5b)位置（切粉発生位置）に対応するように設けられている。後壁(23)には、ブロー供給パイプ(12)が挿通されている貫通穴(23a)が設けられている。

ブロー供給パイプ(12)の外周には、キー（ガイド部）(25)が径方向外方に突出するように長手方向移動不可能に設けられている。切粉ブローノズル(11)の円筒部(21)の後部の内周には、キー(25)を前後方向（長手方向）移動可能に案内するキー溝（ガイド溝）(26)が形成されている。

ブロー供給パイプ(12)の前端部は、切粉ブローノズル(11)内にあり、圧縮コイルバネ(13)は、ブロー供給パイプ(12)の前端面と切粉ブローノズル(11)の前壁(22)後面とによって保持されている。これにより、切粉ブローノズル(11)は、その前方突出部(22a)が加工工具(5)の工具本体(5a)先端に押しつけられるように、圧縮コイルバネ(13)によって前方に付勢されている。

ブロー供給パイプ(12)は、図示省略したエア源に接続されており、後端からブロー供給パイプ(12)内に導入されたエアは、切粉ブローノズル(11)内において、圧縮コイルバネ(13)の配置空間を通り、その前壁(22)に設けられたブロー穴(24)から吐出される。

パイプ支持部材(14)は、水平部(27)および垂直部(28)からなるＬ字状に形成されて、その水平部(27)が主軸台(2)に固定され、その垂直部(28)に設けられた貫通穴(28a)にブロー供給パイプ(12)の後端部が嵌め入れられて支持されている。

この第１実施形態の内径加工切粉排出装置(10)によると、主軸台(2)に固定されているブロー供給パイプ(12)に対して、切粉ブローノズル(11)は前後方向移動可能な状態で、圧縮コイルバネ(13)によって前方に付勢されている。したがって、切粉ブローノズル(11)は、初期状態においては、後壁(23)がキー(25)と接触する位置で停止している。この状態で、加工工具(5)が後方に移動すると、切粉ブローノズル(11)は、加工工具(5)によって後方に押されて後方に移動する。圧縮コイルバネ(13)は、圧縮されて、前向きの弾性力が増加するが、加工工具(5)を後方に移動させる力は、圧縮コイルバネ(13)の弾性力（最大の弾性力）よりも大きく設定されており、加工工具(5)の後方への移動に伴って、切粉ブローノズル(11)も加工工具(5)と一体で後方へ移動する。したがって、切粉(C)を吹き飛ばすためのエアは常に刃先(5b)に位置し、適切な切粉(C)排出が可能となる。

なお、第１実施形態において、キー（ガイド部）(25)は、ブロー供給パイプ(12)に一体に設けられてもよい。また、ブロー供給パイプ(12)にキー溝（ガイド溝）を形成し、切粉ブローノズル(11)にキーまたはこれに相当するガイド部が形成されているようにしてもよい。

図２は、この発明の内径加工切粉排出装置(30)の第２実施形態を示している。旋盤(1)は、第１実施形態と同じ構成であり、以下では、同じ構成に同じ符号を付して、内径加工切粉排出装置(30)のみを説明する。

第２実施形態の内径加工切粉排出装置(30)は、内径加工によって生じた切粉(C)をエアで吹き飛ばすことで排出する切粉ブローノズル(31)と、切粉ブローノズル(31)にエアを供給する円筒状のブロー供給パイプ(32)と、切粉ブローノズル(31)を前方（加工工具(5)に当接する方向）に付勢する圧縮コイルバネ（付勢部材）(33)と、ブロー供給パイプ(32)を主軸(3)に一体回転可能に接続する回転継手(34)と、チャック(4)の内周側に設けられて切粉ブローノズル(31)を支持する円筒状のノズル支持部材(35)とを備えている。

切粉ブローノズル(31)は、加工工具(5)の先端に後側から対向するように設けられており、その後部がブロー供給パイプ(32)に移動可能に嵌められた円筒部(41)と、円筒部(41)の前端に一体に設けられた前壁(42)とを有している。前壁(42)の中央には、前方に突出する円柱状の前方突出部(42a)が設けられている。また、前壁(42)には、前方突出部(42a)を囲むように複数（例えば３つまたは４つ）のブロー穴(44)が周方向に所定間隔で設けられている。ブロー穴(44)は、加工工具(5)の刃先(5b)位置（切粉発生位置）に対応するように設けられている。

チャック(4)に固定されたノズル支持部材(35)の後部には、これを径方向に貫通する段付きの貫通穴(35a)が設けられており、この段付きの貫通穴(35a)に、キー（ガイド部）(45)がその小径の先端部がノズル支持部材(35)の内周から径方向内方に突出するように前後方向移動不可能に嵌め入れられている。切粉ブローノズル(31)の円筒部(41)の後部の外周には、キー(45)を前後方向（長手方向）移動可能に案内するキー溝（ガイド溝）(46)が形成されている。これにより、切粉ブローノズル(31)は、同期回転するとともに、ブロー供給パイプ(32)に対して長手方向移動可能とされている。

ブロー供給パイプ(32)の前端部は、切粉ブローノズル(31)内にあり、圧縮コイルバネ(33)は、ブロー供給パイプ(32)の前端面と切粉ブローノズル(31)の前壁(42)後面とによって保持されている。これにより、切粉ブローノズル(31)は、その前方突出部(42a)が加工工具(5)の工具本体(5a)先端に押しつけられるように、圧縮コイルバネ(33)によって前方に付勢されている。

ブロー供給パイプ(32)は、図示省略したエア源に回転継手(34)を介して接続されており、後端からブロー供給パイプ(32)内に導入されたエアは、切粉ブローノズル(31)内において、圧縮コイルバネ(33)の配置空間を通り、その前壁(42)に設けられたブロー穴(44)から吐出される。

なお、第２実施形態において、キー（ガイド部）(45)は、ノズル支持部材(35)に一体に設けられてもよい。また、切粉ブローノズル(31)にキー溝（ガイド溝）を形成し、ノズル支持部材(35)にキーまたはこれに相当するガイド部が形成されているようにしてもよい。

第２実施形態の内径加工切粉排出装置(30)によると、主軸(3)と一体で回転し前後方向には移動しないブロー供給パイプ(32)に対して、切粉ブローノズル(31)は前後方向移動可能な状態で、圧縮コイルバネ(33)によって前方に付勢されている。したがって、切粉ブローノズル(31)は、初期状態においては、キー(45)がキー溝(46)後端側と接触した位置で停止している。この状態で、加工工具(5)が後方に移動すると、切粉ブローノズル(31)は、加工工具(5)によって後方に押されて後方に移動する。圧縮コイルバネ(33)は、圧縮されて、前向きの弾性力が増加するが、加工工具(5)を後方に移動させる力は、圧縮コイルバネ(33)の弾性力（最大の弾性力）よりも大きく設定されており、加工工具(5)の後方への移動に伴って、切粉ブローノズル(31)も加工工具(5)と一体で後方へ移動する。したがって、切粉(C)を吹き飛ばすためのエアは常に刃先(5b)に位置し、適切な切粉(C)排出が可能となる。また、前方突出部(42a)のみが加工工具(5)と接触することで切粉ブローノズル(31)と加工工具(5)との相対回転による摩擦力を小さくすることができる。

第１実施形態のものは、内径加工切粉排出装置(10)を簡単な構成とすることができるものの、比較的大きなパイプ支持部材(14)が必要であり、特に油圧シリンダが取り付けられる場合に、内径加工切粉排出装置(10)が長くなるという問題があるのに対し、第２実施形態の内径加工切粉排出装置(30)では、この問題を解消することができる。

第３実施形態の内径加工切粉排出装置(50)は、図３に示すように、内径加工によって生じた切粉(C)をエアで吹き飛ばすことで排出する切粉ブローノズル(51)と、切粉ブローノズル(51)にエアを供給する円筒状のブロー供給パイプ(52)と、切粉ブローノズル(51)を前方（加工工具(5)に当接する方向）に付勢する圧縮コイルバネ（付勢部材）(53)と、ブロー供給パイプ(52)を主軸(3)に一体回転可能に接続する回転継手(54)と、チャック(4)の内周側に固定されて切粉ブローノズル(51)を支持する円筒状のノズル支持部材(55)と、ブロー供給パイプ(52)とノズル支持部材(55)との間に配された円筒状のバネ支持部材（付勢手段支持部材）(56)とを備えている。

切粉ブローノズル(51)は、加工工具(5)の先端に後側から対向するように設けられており、ノズル支持部材(55)にブッシュ（軸受）(57)を介して回転可能かつ前後方向移動可能に支持されている。切粉ブローノズル(51)は、円筒部(61)と、円筒部(61)の前端に一体に設けられた前壁(62)とを有している。前壁(62)には、複数（例えば３つまたは４つ）のブロー穴(64)が周方向に所定間隔で設けられている。ブロー穴(64)は、加工工具(5)の刃先(5b)位置（切粉発生位置）に対応するように設けられている。

ノズル支持部材(55)の前端部には、切粉ブローノズル(51)が摺動可能なようにシール部材(58)が設けられている。

バネ支持部材(56)は、フランジが設けられた前端部がノズル支持部材(55)の後面に当接し、後端部がブロー供給パイプ(52)の前端部に嵌め合わされている。

圧縮コイルバネ(53)は、バネ支持部材(56)内に配されて、バネ支持部材(56)の後端部近くに設けられたバネ受け面(56a)と切粉ブローノズル(51)の後端部に設けられたバネ受け部(63)との間に保持されている。これにより、切粉ブローノズル(51)は、その前端面が加工工具(5)の工具本体(5a)先端に押しつけられるように、圧縮コイルバネ(53)によって前方に付勢されている。

ブロー供給パイプ(52)は、図示省略したエア源に回転継手(54)を介して接続されており、後端からブロー供給パイプ(52)内に導入されたエアは、バネ支持部材(56)内および切粉ブローノズル(51)内を通り、切粉ブローノズル(51)の前壁(62)に設けられたブロー穴(64)から吐出される。

第３実施形態の内径加工切粉排出装置(50)によると、主軸(3)と一体で回転し前後方向には移動しないブロー供給パイプ(52)に対して、切粉ブローノズル(51)は前後方向移動可能な状態で、圧縮コイルバネ(53)によって前方に付勢されている。したがって、切粉ブローノズル(51)は、初期状態においては、バネ受け部(63)がノズル支持部材(55)の後壁と接触する位置で停止している。この状態で、加工工具(5)が後方に移動すると、切粉ブローノズル(51)は、加工工具(5)によって後方に押されて後方に移動する。圧縮コイルバネ(53)は、圧縮されて、前向きの弾性力が増加するが、加工工具(5)を後方に移動させる力は、圧縮コイルバネ(53)の弾性力（最大の弾性力）よりも大きく設定されており、加工工具(5)の後方への移動に伴って、切粉ブローノズル(51)も加工工具(5)と一体で後方へ移動する。したがって、切粉(C)を吹き飛ばすためのエアは常に刃先(5b)に位置し、適切な切粉(C)排出が可能となる。

第３実施形態の内径加工切粉排出装置(50)では、切粉ブローノズル(51)は、主軸(3)と同期回転し、加工工具(5)に押しつけられた場合に、その回転を停止する。したがって、図４に示すように、切粉ブローノズル(51)の周方向所要位置に、加工工具(5)の工具本体(5a)先端に当接して切粉ブローノズル(51)のブロー穴(64)と加工工具(5)の刃先(5b)との位相を合わせる突出部(65)が設けられていることで、第１実施形態と同様に、ブロー穴(64)と加工工具(5)の刃先(5b)との位相を確実に合わせることができる。突出部(65)は、例えば、加工工具(5)の本体(5a)と刃先(5b)とによって形成された凹所部分に嵌め入れられて刃先(5b)と係合するものとされる。

上記各実施形態において、付勢手段として、圧縮コイルバネ(13)(33)(53)を使用しているが、圧縮コイルバネ以外のバネを使用してもよく、切粉ブロー圧力などの流体圧力を使用して切粉ブローノズル(11)(31)(51)を付勢するようにしてもよい。また、切粉ブローノズル(11)(31)(51)からは、エアに代えて、エア以外の気体を吐出してもよく、切削液または適宜な液体を吐出してもよい。

なお、上記において、旋盤(1)は、要部のみを簡略化して示しているが、その全体構成は、種々の構成とすることができる。また、加工工具(5)についても特に限定されるものではなく、棒状素材を研削することで刃先を一体に形成した加工工具であってもよく、刃先を別部材（チップ）とした加工工具であってもよい。また、切粉ブローノズル(11)(31)(51)のブロー穴(22)(44)(64)は、複数に限らず１カ所でもよい。

(1)：旋盤
(2)：主軸台
(3)：主軸
(4)：チャック
(5)：加工工具
(5b)：刃先
(10)(30)(50)：内径加工切粉排出装置
(11)(31)(51)：切粉ブローノズル
(12)(32)(52)：ブロー供給パイプ
(13)(33)(53)：圧縮コイルバネ（付勢手段）
(14)：パイプ支持部材
(34)(54)：回転継手
(35)(55)：ノズル支持部材
(45)：キー（ガイド部）
(46)：キー溝（ガイド溝）
(56)：バネ支持部材（付勢手段支持部材）
(65)：突出部
(W)：ワーク
(C)：切粉

Claims

主軸台、主軸台に回転可能に設けられた主軸、主軸に設けられたチャックおよび加工工具を有し、チャックでワークを保持して、加工工具によってワークの内径を加工する旋盤において、内径加工によって生じた切粉を排出する装置であって、加工工具の刃先方向に向けて付勢されて加工工具に当接し、加工工具の移動に伴って長手方向に移動する切粉ブローノズルと、切粉ブローノズルに切粉を吹き飛ばすための気体または液体を供給するブロー供給パイプとを備えていることを特徴とする旋盤の内径加工切粉排出装置。
ブロー供給パイプを支持するパイプ支持部材をさらに備えており、パイプ支持部材は、主軸台に固定されていることを特徴とする請求項１の旋盤の内径加工切粉排出装置。
ブロー供給パイプは、主軸と同期回転するように主軸と回転継手を介して接続されており、切粉ブローノズルは、ブロー供給パイプに対して長手方向移動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１の旋盤の内径加工切粉排出装置。
切粉ブローノズルは、主軸に設けられたノズル支持部材の内周に配されており、切粉ブローノズルおよびノズル支持部材のいずれか一方に、長手方向に伸びるガイド溝が、同他方に、該ガイド溝に長手方向移動可能に嵌まり合うガイド部が設けられていることを特徴とする請求項３の旋盤の内径加工切粉排出装置。
ブロー供給パイプと切粉ブローノズルとの間に設けられた付勢手段支持部材をさらに備えており、付勢手段支持部材は、ブロー供給パイプと一体で回転するとともに、切粉ブローノズルに対して相対回転可能とされており、付勢手段支持部材内に切粉ブローノズルを付勢する付勢手段が配置されていることを特徴とする請求項３の旋盤の内径加工切粉排出装置。
切粉ブローノズルの周方向所要位置に、加工工具の先端に当接して切粉ブローノズルのブロー穴と加工工具の刃先との位相を合わせる突出部が設けられていることを特徴とする請求項５の旋盤の内径加工切粉排出装置。