JPH02100852A - 工作機械の主軸装着用アーバとそのアーバを用いた加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セラミックや高速度鋼などの難削材を加工す
るのに用いられろ、加工液供給機構を備えた工作機械の
主軸装着用アーバと、その主軸装着用アーバを使用して
難削材を高能率に加工するための加工方法に関するもの
である。

［従来技術］ 前記のような難削材の加工作業において必要不可欠なこ
とは、その加工箇所に確実に加工液を供給して工具の刃
先部を冷却して焼付きを防止し、同時に加工によって生
じる研削屑を加工液によって排出することである。

ところが、現在、そのような加工液の供給を満足させる
装置や方法は確立されていない。

従来、例えばコアドリル２４を用いた穿孔作業では第４
図（ａ）に示すように、また軸付砥石２５による溝入れ
加工作業では第４図（ｂ）に示すように、それぞれコア
ドリル２４又は軸付砥石２５を主軸装着用アーバ２３で
保持して回転させ、外部ノズル２１より加工液を被加工
物２２の加工箇所に供給しながら加工作業を行っている
。

その他の先行技術として、第５図に示すように、工作機
械のハウジング３２に穿設された加工液供給路１１’及
び回転継手１７を介して主軸装着用アーバ１゛内に加工
液を供給した後、主軸装着用アーバｌ″から工具７の加
工液流通路１５を通して工具７の先端より加工液を吐出
させる装置がある。なお、第５図中の符号８゛は主軸、
６゛はコレットである。

「発明が解決しようとする課Ｈ］ 上記した外部ノズル２１によってコアドリル２４や軸付
砥石２５の外側から加工液を供給する装置では、コアド
リル２４や軸付砥石２５の回転によって加工液が飛ばさ
れたり、発生する空気層によって加工液の供給が阻害さ
れたりするため、加工箇所に加工液を十分に供給するこ
とができなかった。

また、回転継手１７を備えた後者の装置では、回転しな
いハウジング３２の加工液供給路１１’から回転継手１
７を介して主軸装着用アーバ１″に加工液を供給するの
で、工具７の回転速度を上げると加工液が工具７へ十分
に供給されなくなるため、工具７の回転速度が制限され
るという問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
であり、工具の回転速度が制限されず、しかも穿孔工具
及び溝入れ工具などによる加工作業時にその加工箇所に
確実に加工液を供給できるようにした、主軸装着用アー
バを提供することを目的としており、併せてその主軸装
着用アーバを用いる場合の加工方法を提供することを目
的としている。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の、工作機械の主軸に
着脱自在に嵌合するテーパー部と、軸芯に加工液流通路
を存する工具を取り付けるためのコレットとを備えた主
軸装着用アーバは、前記主軸に前記テーパー部を嵌合し
た際に、該主軸に穿設された加工液供給路の先端部に嵌
入する突起部を、主軸装着用アーバ本体に形設し、該突
起部に受液口を開設し、その受液口から前記工具の加工
液流通路の入口に至る加工液供給路を、前記コレット及
び主軸装着用アーバ本体に穿設している。

また、前記主軸装着用アーバ本体内のコレットの梧端部
外周及びコレット内の工具との接触面にＯリングをそれ
ぞれ介装しておくことか望ましい。

本発明の加工方法は、前記主軸装着用アーバを使用し、
前記工具の先端部から大気圧以上に加圧した加工液を吐
出させながら加工するものである。

［作用］ Ｌ記の構成を有する本発明の主軸装着用アーバによれば
、主軸に主軸装着用アーバを取着した状態で主軸の加工
液供給路の先端部にアーバーの突起部が嵌入し、主軸の
加工液供給路から加工液か、主軸装着用アーバの受液口
及び加工液供給路を通った後、工具の加工液流通路の入
口へ導かれ、その加工液流通路を通って工具の先端から
加工液が被加工物の加工箇所に供給される。しかも、主
軸装着用アーバ及び工具は主軸と一体回転しているので
、その回転速度を上げても加工液は確実に工具の加工液
流通路に導かれる。

また、前記主軸装着用アーバ本体内のコレットの基端部
外周及びコレット内の工具との接触面にＯリングをそれ
ぞれ介装しておけば、加工液の漏れ及び加工液の吐出圧
の低下を防げる。

上記した本発明の加工方法によれば、被加工物の加工箇
所に加工液が確実かつ十分に供給され、加工精度及び工
具寿命が大幅に向上する。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した主軸装着用アーバの一実施例
を図面を参照して説明する。

第１図において、主軸台３１に略円筒形状をしノこハウ
ジング３２が嵌装され固定されている。ハウジング３２
の内径面には４つのアンギュラ玉軸受からなる軸受列３
６が配装されている。これらの軸受列３６により、主軸
８が回転自在にハウジング３２に支承されている。ハウ
ジング３２の前端部には環状板３９が配設され、主軸８
との間にラビリンスを構成して異物が内部に侵入するこ
とを阻止している。

主軸８の前端部には、後述する主軸装着用アーバｌのテ
ーパー部ｉｂが密着しテーパー嵌合するテーパー孔３３
が開設され、テーパー孔３３に連通する主軸８の内周面
３４にはコレット３５と一体になったドローパー（図示
せず）か軸方向に摺動自在に嵌挿されている。コレット
３５には複数のボール３７が環状に配置され、コレット
３５が図の上方に移動した時、複数のボール３７が工具
プルスタッド５を挾持して引き込み、クランプするよう
になっている。

前記コレット３５内には加工液供給路３８が穿設され、
その供給路３８は主軸８に穿設された第１の加工液供給
路１１に連通している。その加工液供給路１１の前端は
、主軸８の前端に開設された複数の加工液供給口４０に
連通している。これらの加工液供給口４０内には閉塞弁
の弁体として機能する複数個の球体１０が装填されてい
る。それらの球体ｌＯは、主軸装着用アーバ１が取り外
された時に、前記加工液供給口４０から加工液が流れ出
さないようにスプリング９によって加工液供給口４０内
の主軸先端給液口８ａのテーパー面に圧接され、給液口
８ａを閉塞する。

主軸装着用アーバｌの本体１ｃの基端（後端）には、前
記各球体ＩＯに対応して複数の突起部２ａが形設され、
各突起部２ａの端面には受液口２が前記加工液供給口４
０に臨ませて開設されている。

また、ホルダー本体１ｃには、前記受液口２から先端に
向は軸方向に第２の加工液供給路１２が穿設されている
。

そして、前記主軸８のテーパ孔３３に主軸装着用アーバ
ｌが取り付けられる際に、突起部２ａが加工液供給口４
０内に挿入されろと、突起部２ａが前記スプリング９の
付勢力に抗して各球体ｌＯを押し」二げ、加工液供給口
４０と第２の加工液供給路１２とが受液口２を介して連
通される。

主軸装着用アーバ１の内部には、前記第２の加工液供給
路１２と連通ずる第３の加工液供給路１３か半径方向に
穿設されている。更に、主軸装着用アーバ１の先端側に
設けた孔部にコレット６が嵌挿され、コレット６の内部
には第４の加工液供給路１４が前記第３の加工液供給路
１３に連通させて穿設されζいる。前記コレット６の内
には、砥石層７ａを先端に有する工具（ここではコアド
リル）７が保持され、主軸装着用アーバｌの締め付は部
１ａを回転させることにより、工具７をコレット６を介
して締め付け、固定する。

１１Ｔｉ記工具７の軸芯部には、加工液流通路１５が貫
通して穿設され、その流通路１５の一端は工具７の先端
に開口している。

前記コレット６には、主軸装着用アーバ１との接触部に
０リング３が、また工具７との接触部にＯリング４がそ
れぞれ介装されている。

次に、上記実施例について加工液の供給態様を説明する
。

コレット３５の加工液供給路３８から導かれた加工液は
、主軸８の第！の加工液供給路１１及び加工液供給口４
０を経て主軸装着用アーバｌに送られ、第２の加工供給
路１２、第３の加工液供給路１３及びコレット６内部の
第４の加工液供給路１４へと導かれ、また０リング３に
より漏出が阻止される。更に、第４の加工液供給路１４
から工具７の内部の加工液流通路１５へは、０リング４
により漏出が阻止された状態で導かれ、工具７の先端よ
り加工液が吐出し、被加工物の加工箇所に供給される。

ここで、上記実施例の装置の効果を確認するために、下
記の条件にて穿孔作業を実施した。

工具：φ１０ｍｍダイヤモンド・メタルボンド・コアド
リル、砥石層厚１　ｍｍ　（粒度１００、集中度１００
） 被研削材：炭化けい素 工具回転数：　４．００Ｏｒ、ｐ、ｍ ステップ送り量：　０．５＋＋＋＋＋＋　／　Ｃｙｃｌ
ｅ加工液　水溶性研削液 同時に、第４図（ａ）に示したような外部ノズル２１を
用いて、研削液（２２１２／ＬＩＩｉｎ、　）を被研削
材の研削箇所に供給しながら研削作業を行った。

そして、前記工具７の先端から吐出する研削液の吐出圧
をＯＭＰａ（加工液供給なし）にした場合と、２．５　
ＭＰａにした場合の両方で、工具７先端の砥石層７ａの
加工比（加工した深さ／摩耗した砥石高さ）について調
べた。

第２図はこの結果を示すしので、加工比と送り速度の関
係を示す特性図である。○印は研削液供給なしの場合を
示し、送り速度が２０ｍｍ／ｍｉｎの時には、砥石層７
ａの摩耗高さと研削した深さとか殆ど等しくなった。目
印は研削液を吐出圧２．５ＭＰａで吐出させた場合を示
し、送り速度が２０ｍｍ／ｍｉｎ、の時には、加工比が
約３００倍となり砥石層７ａの摩耗度が大幅に減少した
。

ところで、工具７の先）港より吐出させる研削液の吐出
圧は高い程良いと考えられるが、工具７の先端から吐出
する研削液の吐出圧をいろいろと変化させて行った実験
では、１．７ＭＰａ〜３．４ＭＰａ程度の吐出圧で研削
加工精度及び砥石寿命が著しく向上することが確認され
た。このことは、上記主軸装着用テーパ１を用いて加工
作業を行う場合に、加工液の吐出圧を大気圧より高く、
望ましくは１．７ＭＰａ〜３．４ＭＰａ程度とすれば、
工具７の先端内部から加工液が、被加工物の加工箇所へ
確実かつ十分に供給されることを示している。またその
結果、加工作業時には、工具７先端の砥石層７８部分の
温度上昇が抑えられ、同時に研削屑が円滑に排出される
ものと推測される。

また、上記実施例の装置を用いた実験では、工具７とし
てコアドリルを使用した場合の研削結果を示したが、第
３図（ａ）に示すように加工液流通路Ｌ５ｘを有する軸
付砥石７ｘによる溝入れ加工、第３図（ｃ）に示すよう
に加工液流通路１５２を有するエンドミル等の切削工具
７Ｚによる苛入れ加工、第３図（ｂ）に示すように加工
液流通路１５ｙを有するガンドリル及びドリル等の切削
工具７ｙによる穴加工などにおいてら、同様な効果が期
待できる。

し発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明は下記の
効果を奏する。

（］）請求項Ｉ記載の主軸装着用テーパは、その本体及
びコレットに加工液供給路を備えているので、主軸装着
用テーパ及び工具を主軸と一体回転させることができ、
工具の回転速度を上げても加工液が十分に供給されるた
めに回転速度の制限を受けず、しかし加工作業時に工員
の先端からその加工箇所に確実に加工液が供給されるの
で、作業能率及び加工精度を向上できると共に、工具の
摩耗度が低減され、工具寿命が大幅に延びる。

（２）請求項２記載の主軸装着用テーパによれば、に記
（１）の効果の他、０リノグによって加工液の漏れ及び
加工液の吐出圧の低下か防止される。

（３）請求項３記載の本発明の加工方法によれば、被加
工物の加工箇所に加工液が確実かつ十分に供給され、加
工作業時に工具先端の加工箇所の温度上昇が抑えられ、
研削屑が円滑に排出されるので、加工精度及び工具寿命
が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した実施例の使用状態を示す断
面図、第２図は第１図の装置を用いた実験結果を示すも
ので、送り速度と加工比の関係を表した特性図、第３図
（ａ）〜（ｃ）は本発明の主軸装着用テーパに用いられ
る工具を示すしので、同図（ａ）は工具の断面図及び底
面図、同（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ工具の正面図及び
底面図、第４図（ａ）及び（ｂ）は従来の穿孔方法及び
溝入れ加工方法を示す説明図、第５図は従来の主軸装着
用テーパを示す断面図である。 Ｉ・・・主軸装着用テーパ、１ｂ・・・テーパー部、１
ｃ・テーパ本体、２・・・受液口、２ａ・・・突起部、
３．４・・・０リング、６・・・コレット、７・・・工
具、８・・主軸、 ９・・・スプリング、 １０・・・球体（閉塞弁）、 〜１４・・加工液供給路、 １５・・・加工液流通路。 第 図 ｒ（°）速力計　（小−２−代） 第 ３図 （ａ） （ｂ） 篤 ］ 図 第 図 （ｄ） （ｂ） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工作機械の主軸に着脱自在に嵌合するテーパー部と
   、軸芯に加工液流通路を有する工具を取り付けるための
   コレットとを備えた主軸装着用アーバにおいて、 前記主軸に前記テーパー部を嵌合した際に、該主軸に穿
   設された加工液供給路の先端部に嵌入する突起部を、主
   軸装着用アーバ本体に形設し、該突起部に受液口を開設
   し、その受液口から前記工具の加工液流通路の入口に至
   る加工液供給路を、前記コレット及び主軸装着用アーバ
   本体に穿設したことを特徴とする工作機械の主軸装着用
   アーバ。 ２、前記主軸装着用アーバ本体内のコレットの基端部外
   周及びコレット内の工具との接触面にＯリングをそれぞ
   れ介装した請求項１記載の工作機械の主軸装着用アーバ
   。 ３、前記請求項１又は２記載の主軸装着用アーバを使用
   し、前記工具の先端部から大気圧以上に加圧した加工液
   を吐出させながら加工することを特徴とする加工方法。