JPH09234647A - 工作機械の切粉吸引装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドリルなどの刃具によりワークを比較的深く
穿孔する場合にも切粉を直ちに連続してワークから排除
することを可能とした工作機械の切粉吸引装置を提供す
る。 【解決手段】 主軸３に刃具装着部品７を介し装着され
るドリルなどの刃具１１の周囲に密閉空間を形成するた
めのフード手段１３を棒部材により突出状に装設し、且
つフード手段はワークｗに対し摺動状態に設け、一方フ
ード手段のワークと当接される先端側に開口を設けると
共に、フード内空間から空気を吸引するための空気吸引
管１５を接続したものとなし、他方刃具の軸内には通気
孔１１ａを穿設し、その一端は刃具先端に開口させると
共に他端は刃具装着部品７箇所で大気領域に開口させた
通路ｐ１，ｐ２と連通させた構成となす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの加工中に
刃具により生成される切粉を連続的に吸引除去すること
のできる工作機械の切粉吸引装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】転削工具や穴ぐりカッターを用いる工作
機械において、加工中に生成される切粉を空気の流れに
より直ちに連続して吸引除去するものとした切粉吸引装
置は存在している。（実開平２−１０４９１５号公報及
び実開平３−１１７５１８号公報参照）。

【０００３】この切粉吸引装置は切粉の散乱による作業
環境の悪化を防止すると共に、切粉の掃除の手間を不要
となすほか、切粉の熱に起因してワークが歪むことによ
る製品精度の悪化を防止するなどの利益をもたらすもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ワークの加工中に生成
される切粉を人為力を要せずして除去することはドリ
ル、リーマ又はタップなどの刃具の使用される工作機械
においても同様に要望されることである。

【０００５】しかし、ドリルなどの刃具はワークの比較
的深い箇所で切粉を生成するため、従来の切粉吸引装置
では上記要望を実現することが困難となるのであり、特
にワークがアルミ材などの場合においてその困難性が増
大される。

【０００６】本発明は斯有る問題点に鑑みてなされたも
ので、ドリルなどの刃具で生成される切粉であっても空
気流れにより直ちに連続して排除し得るものとした工作
機械の切粉吸引装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、主軸に刃具装着部品を介し装着されるドリ
ルなどの刃具の周囲に密閉空間を形成するためのフード
手段をワークに対し摺動状態に設け、このフード手段の
ワークへ向う先端側に開口を設けると共に、フード内空
間から空気を吸引するための空気吸引管を接続したもの
となし、一方刃具の軸内には通気孔を穿設し、その一端
は刃具先端に開口させると共に他端は刃具装着部品箇所
で大気領域に開口させた通路と連通させた構成となす。

【０００８】これによれば、刃具による加工中において
空気吸引管から密閉空間内の空気が吸引されたさい、そ
の吸引力により、大気が刃具装着部品の通路及び、刃具
の通気孔を通じて刃具の先端開口から密閉空間内に流入
する。このさいの空気の流れが刃具の先端などで生成さ
れる切粉を直ちに密閉空間内に噴出させ、その後は空気
吸引管内の空気の流れがその切粉を他所へ搬送する。ま
た刃具の通気孔を流れる大気は刃具の加工中に生成され
る熱を奪い、刃具を冷却するものとなる。

【０００９】本発明においてフード手段を二重筒構造で
主軸側へ固定される外筒部材とその内方で一定距離の摺
動変位する内筒部材とで形成し、内筒部材はスプリング
などの押圧力でワーク側へ付勢した構成となすのがよ
い。これによれば、外筒部材及び筒部材が金属などの剛
性材で形成し得るものとなり、加工中に比較的大きい外
力を受けることのあるフード手段の強度が増大されるの
である。

【００１０】また内筒部材の外周面には必要に応じて、
大気を吸引するための透孔や切欠を設ける。これによれ
ば、刃具の通気孔からの大気の流入が十分でない場合で
あっても、透孔や切欠が密閉空間内への大気の流入を可
能となし、大気の不足量を補うものとなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】先ず第一実施例を説明すると、図
１は本実施例に係る工作機械（ボール盤など）の加工ヘ
ッド部分を示す説明図である。

【００１２】図において、１はボール盤の加工ヘッドを
形成する主軸支持部材であり、この部材１の内孔には玉
軸受２などを介して主軸３が一定位置での回転駆動可能
に装着されている。４は主軸支持部材１の先端面にボル
ト固定された止めリング部材、５は主軸３先端の細径部
に嵌合されボルト固定された覆いリング部材、そして６
及び６は主軸３に嵌着された刃具装着部品（ホルダ）７
の回転を規制するための二つのキーで、その各々はボル
トを介して主軸３端面に張出状に固定されている。

【００１３】前記ホルダ７は基端側にテーパシャンク８
を具備したものとなされており、このシャンク８は主軸
３の中心部に形成された孔に嵌入されるものとなされて
いる。シャンク８の先端にはプルスタッド９が設けてあ
って、ホルダ７の固定状態では図示しないドローバーと
係合して主軸３の後方へ引張されるものとなされてお
り、一方ホルダ７の抜き取りのさいはドローバーにより
主軸３の先端側へ押し出されドローバーとの係合を解除
されるものとなされている。

【００１４】ホルダ７の概ね中央部には鍔部材１０が設
けられていて、主軸３側端面の二箇所に前記二つのキー
６，６と嵌合するものとなされた凹み部１０ａ，１０ａ
が形成されるほか、周面部に環状凹み溝１０ｂが形成さ
れている。

【００１５】またホルダ７の先端部は張出状となされて
いて、ここにはドリル、タップ或はリーマなどの刃具１
１の挿入される中心孔７ａが形成されると共に、この中
心孔７ａに嵌挿された刃具１１の基部を把握させるため
の把持手段１２が設けられている。

【００１６】しかしてドリルなどの刃具１１の周囲には
密閉空間を形成するための剛性材からなるフード手段１
３が設けられるのであって、具体的には次のようになさ
れている。

【００１７】即ち、ホルダ７の周囲を包囲するものとし
た金属製の筒形フード本体部材（外筒部材）１４を止め
リング部材４の外端面にボルト固定する。このさい外筒
部材１４は、内側中央箇所に縮径状の仕切り壁１４ａを
設けると共に先端外周部に段差１４ｂを設けて小径部１
４ｃを形成するほか、仕切り壁１４ａよりも先端側の周
面箇所で仕切り１４ａに近い箇所に空気吸引管１５をネ
ジ接続したものとなす。

【００１８】小径部１４ｃの内側には金属製の内筒部材
１６を摺動変位自在かつ気密状に嵌挿すると共に内筒部
材１６の外周にはこれの軸方向に沿わせた細溝１６ａを
形成し、一方では小径部１４ｃの周面部に案内ネジ体１
７を螺着固定してこのネジ体１７の先端部を細溝１６ａ
内に係合させ、内筒部材１６をその周方向の回転の規制
された状態でしかも細溝１６ａの長さの範囲内でフード
本体部材１４に対し自在に出入りするものとなす。

【００１９】内筒部材１６の先端にはフランジ部１６ｂ
を設け、このフランジ部１６ｂと前記段差１４ｂとの間
の小径部１４ｃには圧縮されたスプリング１８を装着
し、このスプリング力で内筒部材１６をその先端側へ押
圧させる・

【００２０】このさい、内筒部材１６の内側にはやはり
金属製の張出長さ調整用筒部材１９を摺動変位自在に嵌
挿すると共に前者筒部材１６の周面部に固定用ネジ２０
を螺着し、この固定用ネジ２０の操作により後者筒部材
１９の前後方向ｆ１の位置変更調整を可能となすのがよ
い。また必要であれば後者筒部材１９の先端開口端面１
９ａの周方向適当間隔位置にこれの内方と大気側とを連
通させるための切欠ｋを設けるようになす。この切欠ｋ
は筒部材１９先端に設けられた透孔で置き換えてもよ
い。

【００２１】一方、ホルダ７の外周にはディスク部材２
１を外嵌させるのであり、このディスク部材２１は一端
を鍔部材１０に当接させ、他端をホルダ７の外周に形成
したネジ部ｍに螺合させたナット体２２で締めつけるこ
とにより固定させる。ここで２３はディスク部材２１と
ナット体２２の間に介在させたワッシャである。そして
仕切り壁１４ａの前側端面には環状溝ｎを設け、これに
シールパッキン２４を嵌着し、このパッキン２４とディ
スク部材２１の半径方向面とを当接させ、ホルダ７の回
転可能状態下での気密を保持させるようになす。

【００２２】以上がフード手段１３の構成であり、かく
して刃具１１の周囲にはフード手段１３で囲まれた遮蔽
空間となるべき空間が形成される。

【００２３】本発明ではこのフード手段１３の遮蔽空間
となるべき空間内に大気を流入させるための手段が必要
となるのであるが、このため刃具１１の軸方向部位には
通気孔１１ａが設けられている。本実施例では刃具１１
をドリルとなしてあるため、通気孔１１ａはドリルの螺
旋形状に沿った二つの孔となしてある。このさい通気孔
１１ａの一端は刃具１１の先端面に開口させ、他端は刃
具１１の後端面に開口させるのである。

【００２４】しかして刃具１１の後端面の開口は大気に
開口させる必要があるのであり、このためホルダ７にそ
のための通路が設けられている。この通路は前記通気孔
１１ａと連通されるようになされた中心孔ｐ１と、この
中心孔ｐ１に連通された横孔ｐ２からなり、横孔ｐ２は
環状溝１０ｂ箇所でフード手段１３の外方となる大気領
域に開放されている。

【００２５】上記の如く構成した本発明装置の使用例及
びその作動を説明する。図示しない作業テーブル上にワ
ークｗを固定すると共に、固定用ネジ２０の操作により
筒部材１９の前方側への張出寸法を適当に設定する。こ
の後、工作機械を作動状態として、加工ヘッドを移動さ
せることにより、主軸３をワークｗに近接移動させる。
一方では別途に用意した空気吸引装置により、空気吸引
管１５を通じてフード手段１３の内側空間内の空気を連
続的に吸引させる。

【００２６】主軸３が一定量移動すると、筒部材１９の
先端の開口端面１９ａがワークｗと当接し、刃具１１の
周囲にはフード本体部材１４、内筒部材１６、筒部材１
９、ディスク部材２１などで囲まれた遮蔽空間が形成さ
れる。その後の主軸３の前方への移動に伴って、内筒部
材１６及び筒部材１９は一体となってスプリング１８の
伸長力に抗して外筒部材１４の内方へ押し込まれる。こ
の状態ではフード手段１３内の遮蔽空間は内部の空気を
空気吸引管１５で吸引されるにも拘らず大気の自由な流
入を制限されるものとなり、その内部圧力は負圧とな
る。このため、フード手段１３の内方には横孔ｐ２、中
心孔ｐ１、通気孔１１ａを通じることにより大気が強制
的に流入され、その後空気吸引管１５から排出されるも
のとなる。

【００２７】主軸３の移動がさらに増大したとき、刃具
１１の先端はワークの表面に達し、ワークｗの切削が開
始される。このとき、切粉が生成されるものとなるが、
大気が刃具１１の先端から勢いよく流入し空気吸引管１
５内へ吸引されるため、切粉はその空気の流れに乗って
移動し特定の場所へ搬出される。この後、刃具１１がワ
ークｗを深く穿孔した状態となったときも、やはり大気
は刃具１１の先端から連続的に流入するものとなるた
め、切粉はその流動を妨げられず、刃具１１の切刃箇所
から直ちにかつ円滑にワークｗの外方へ排除される。

【００２８】このように熱を持った切粉が大気で冷却さ
れつつ直ちにワークｗから除去されることは、切粉によ
るワークの温度上昇を阻止するものとなってワークの歪
を防止し加工精度を向上させるのであり、また切粉が刃
具１１の切刃部分から直ちに取り除かれることは、切粉
によるワーク加工面の損傷を防止する上で寄与するので
ある。

【００２９】刃具１１はワークｗの加工中、摩擦熱で温
度上昇しようとするが、通気孔１１ａを流れる大気がこ
れを効果的に冷却しその温度上昇を防止するのであり、
このため刃具１１は熱による形状変化を阻止されて正確
な加工を施すものとなる。

【００３０】工作機械の構造やワークの加工条件によっ
ては、フード手段１３の密閉空間内に流入すべき大気
が、刃具１１の先端から流入するものだけでは不充分と
なることがあるが、このような場合、切欠ｋはフード手
段１３の密閉空間内に大気を流入させてその不足を補う
ものとなる。

【００３１】フード手段１３はワークｗに当接した状態
で主軸３と直交する方向へ引きずられたり、壁面を鋭利
な切粉で勢いよく叩かれるものとなるが、金属などの剛
性材で形成された外筒部材１４や、内筒部材１６及び筒
部材１９はこれに十分耐え得るのである。

【００３２】次に本発明の第二実施例を説明すると、図
２は本実施例に係る工作機械（マシニングセンタなど）
の加工ヘッド部分の説明図である。

【００３３】本実施例では外筒部材１４の一部１４Ａを
横方向へ張り出させてあり、この張り出させた部分にホ
ルダ７の半径方向へ向いた空気通路ｓ１とホルダ７の軸
方向へ向いた空気通路ｓ２が形成されている。そして空
気通路ｓ２の外端部には口金部材２５が固定されてい
る。

【００３４】ホルダ７は外筒部材１４に玉軸受２ａ，２
ｂを介して一定位置での回転変位自在に装着されてお
り、このさい玉軸受２ａの一端はホルダ７に設けた突条
７ａに係止させ、他方の玉軸受２ｂはディスク部材２１
の端面に係止させる。４ａは外筒部材１４にボルト固定
された止めリング部材である。

【００３５】２６は実開平２−１０４９１５号公報に開
示されているものと実質的に同一ものとなされた係合手
段であって、外筒部材１４の孔に圧縮スプリング２７を
介して嵌挿された棒部材２８、キャップ部材２９を介し
て棒部材２８にボルト固定された係合部材３０からな
り、係合部材３０の先端３０ａは鍔部材１０に設けられ
たホルダ軸方向の図示しない溝に係合可能となされると
共に、同部材３０の基端部３０ｂは口金部材２５に設け
た主軸３方向の溝２５ａに係合され、後述の刃具組立品
の脱着にさいして所要の機能を奏するものとなされてい
る。

【００３６】止めリング部材４には空気吸引管１５と接
続された口金部材１５Ａが固定されている。この口金部
材１５Ａの外端面にはパッキン３１が嵌着されており、
このパッキン３１は前記口金部材２５の外端面と口金部
材１５Ａの外端面とを気密状に接続させるように関連す
るものとなしてある。また口金部材１５Ａの外端面の特
定箇所には主軸３の半径方向へ向けた係止溝ｇが設けて
あって、係合手段２６のキャップ部材２９を嵌合される
ようになされている。

【００３７】このさいホルダ７、フード手段１３、刃具
１１、口金部材２５及び係合手段２６は、刃具組立品と
して独立状の一体構造となしてある。

【００３８】この他の部分の構造は先の実施例と同一で
あるので説明を省略する。

【００３９】本実施例装置の使用のさいは、刃具組立品
はマガジン内に単体として収納され、必要に応じて自動
工具交換装置の工具交換アームがホルダ７の環状溝１０
を把握してこの刃具組立品を適当に移動させる。

【００４０】この組立品の主軸３への装着時において、
ホルダ７は係合部材３０の先端３０ａと鍔部材１０の特
定箇所との係合によりその回転方向位置を特定角度に規
制されているため、ホルダ７の凹み部１０ａ，１０ａは
主軸３のオリエンテーション機能でその回転方向の特定
位置に停止された状態のキー６，６と正確に対向するも
のとなる。

【００４１】そしてキャップ部材２９が係止溝ｇに嵌ま
った状態において工具交換アームが主刃具組立品を図２
中左側へ押圧するように作動するため、係合部材３０の
先端３０ａは鍔部材１０の特定箇所に対してキャップ部
材２９と同体的に変位してホルダ７の回転規制を解除
し、ホルダ７を回転自在な状態となす。これと同時にホ
ルダ７は図示しないドローバーとの関連で主軸３に固定
された状態となる。このさいキャップ部材２９と係止溝
ｇの嵌合はフード手段１３の主軸３廻りへの回転を規制
するのである。

【００４２】このようにして主軸３に刃具組立品が装着
された後は、先の実施例に準じてワークの加工が実施さ
れるのであり、このさいフード手段１３の内方の空気は
空気吸引管１５及び空気通路ｓ２，ｓ１を通じて吸引さ
れるものとなる。

【００４３】作業が終了すると、主軸３はそのオリエン
テーション機能により再び装着時の位置に停止し、続い
て工具交換アームが装着時の逆の手順で刃具組立品を主
軸３から取り外し、マガジン内に収納する。このさいキ
ャップ部材２９に作用していた図２中右側への押圧力が
消失し係合部材３０がスプリング２７力により原位置に
復帰されるため、ホルダ７の特定箇所は係合部材３０の
先端３０ａと係合し、再びその回転方向位置を特定角度
に規制される。かくしてホルダ７は主軸３への次の装着
に備えられるのである。

【００４４】

【発明の効果】以上の如く構成した本発明によれば、作
業用に於ける切粉除去の問題を刃具交換のさいに何ら支
障なく円滑且つ迅速に実施できるものとなるのであり、
また刃具の通気孔を通過する大気が刃具の温度上昇を阻
止するように作用して加工精度を向上させるものとなる
ほか、加熱された切粉がワークから直ちに排出されるた
めワークの熱歪が防止されて加工精度を一層向上させる
と共に切粉による加工面の損傷を防止して加工の品質を
向上させるものである。スプリングによる棒部材２８の
押圧作用による係合手段の構成は切粉の噛み込み防止に
優れた効果を奏する。

【００４５】請求項３に記載のものによれば、フード本
体部材や筒部材を金属などの剛性材で形成することによ
りフード手段の強度を向上させ得るものである。

【００４６】請求項４に記載のものによれば、刃具の先
端から流入する大気の量の不足を切欠から流入する大気
で補うことのできるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】工作機械の加工ヘッドの一部を示す断面視説明
図である。

【図２】工作機械の加工ヘッドの一部を示す断面視説明
図である。

【符号の説明】

３ 主軸 １１ 刃具 １１ａ 通気孔 １３ フード手段 １４ フード本体部材 １５ 空気吸引管 １６及び１９ 筒部材 １８ スプリング ２８ 棒部材 ｋ 切欠 ｐ１及びｐ２ 通路 ｗ ワーク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸に脱着される刃具組立品において、
   刃具装着部品（７）の先側に装着された刃具の周囲に密
   閉空間を形成するためのフード手段（１３）を設け、こ
   のフード手段の一部をなす筒部材（１６，１９）を刃具
   先端側へ向うスプリング（１８）力に抗してワークに対
   し退避摺動自在となし、且つ先端面をワークに対し開口
   させると共にフード手段内空間から空気を吸引するため
   の空気通路（Ｓ１，Ｓ２）を設け、一方では刃具の軸内
   に通気孔（１１ａ）を穿設し、これの一端は刃具先端に
   開口させると共に他端は刃具装着部品（７）個所で大気
   領域に開口された通路（ｐ１，ｐ２）と連通させ、さら
   にフード手段の主軸側の端面には前記空気通路（Ｓ１，
   Ｓ２）の接続用開口を形成すると共に刃具装着部品
   （７）の回転位置を特定位置に係止するための係合手段
   （２６）を設け、この係合手段は主軸の支持部材（１）
   と同体状に係止されるものとなる主軸方向の棒部材（２
   ８）を介して突出状に装設し、スプリング（２７）力に
   抗する棒部材（２８）の押圧移動により前記回転位置の
   係止が解除されるようになすのであり、一方主軸の支持
   部材（１）近傍には空気吸引管（１５）を設けてこれの
   接続用開口の端面に前記空気通路（Ｓ１，Ｓ２）の接続
   用開口の端面が密状に当接されるようになしたことを特
   徴とする工作機械の切粉吸引装置。
2. 【請求項２】 主軸に脱着される刃具組立品において、
   刃具装着部品（７）の先側に装着された刃具の周囲に密
   閉空間を形成するためのフード手段（１３）を設け、こ
   のフード手段の一部をなす筒部材（１６，１９）を刃具
   先端側へ向うスプリング（１８）力に抗してワークに対
   し退避摺動自在となし、且つ同筒部材のワークと当接さ
   れる先端面を開口させると共にフード手段内空間から空
   気を吸引するための空気通路（Ｓ１，Ｓ２）を設け、一
   方では刃具の軸内に通気孔（１１ａ）を穿設し、これの
   一端は刃具先端に開口させると共に他端は刃具装着部品
   （７）個所で大気領域に開口された通路（ｐ１，ｐ２）
   と連通させ、さらにフード手段の主軸側の端面には前記
   空気通路（Ｓ１，Ｓ２）の接続用開口を形成すると共に
   刃具装着部品（７）の回転位置を特定位置に係止するた
   めの係合手段（２６）を設け、この係合手段は主軸の支
   持部材（１）と同体状に係止されるものとなる主軸方向
   の棒部材（２８）を介して突出状に装設し、スプリング
   （２７）力に抗する棒部材（２８）の押圧移動により前
   記回転位置の係止が解除されるようになすのであり、一
   方主軸の支持部材（１）近傍には空気吸引管（１５）を
   設けてこれの接続用開口の端面に前記空気通路（Ｓ１，
   Ｓ２）の接続用開口の端面が密状に当接されるようにな
   したことを特徴とする工作機械の切粉吸引装置。
3. 【請求項３】 筒部材（１６，１９）を金属などの剛性
   材で形成したことを特徴とする請求項２に記載の工作機
   械の切粉吸引装置。
4. 【請求項４】 金属などの剛性材で形成した筒部材（１
   ９）の先端面に透孔や切欠（ｋ）を形成したことを特徴
   とする請求項３に記載の工作機械の切粉吸引装置。