JPH09285938A - 工作機械の切粉吸引装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械作業中に於ける切粉の吸引を行う包
囲体を負圧の作用下で浮遊状態となし、ワークの形状に
影響されないで効率良く作業が行えるようにするさい、
包囲体内に於ける音の発生を防止する。 【解決手段】 回転軸に装着された刃具の基端側周囲に
包囲体８を設けると共に、この包囲体８の刃具７先端側
に刃具を包囲させるべく本体部材１４ａとその内方先端
に長さ調整可能に嵌着させた延長部材１４ｂとからなる
筒部材１４を出入り自在に嵌挿し、この延長筒部材１４
ｂは刃具先端側に設けられた開口を刃具中心へ向けてＵ
字状に絞った形状となすと共に、スプリングにより刃具
先端側へ付勢された状態となし、且つ包囲体には筒部材
内方から空気を吸引するための吸引管を接続させるほ
か、延長筒部材１４ｂのＵ字状に絞られる根元側の筒周
に対して細孔を穿設した構成を特徴とする。

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
生成される切粉を空気吸引により連続的に除去すること
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】刃具の周囲をカバーで覆い、このカバー
内の空気を吸引することでワーク加工中に刃具で生成さ
れる切粉を連続的に吸引除去するようにした工作機械と
して、本発明の出願人は先に実願平６−３２７９１号を
提案した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した装置は、回転
軸に装着された刃具の基端側周囲に包囲体を設けると共
に、この包囲体の刃具先端側に刃具を包囲させた筒部材
を出入り自在に嵌挿し、この筒部材は刃具先端側に設け
られた開口を刃具中心へ向けてＵ字状に絞った形状とな
すと共に、スプリングにより刃具先端側へ付勢された状
態となし、且つ包囲体には筒部材内方から空気を吸引す
るための吸引管を接続させて包囲体内を負圧になさしめ
ると共に、加工作業で延長部材がワークに接近して刃具
が延長部材の開口ｐから外方へ突出すると開口ｐからの
空気流入が制限されることにより包囲体内の負圧が上昇
し、これにより筒部材がスプリングの弾力に抗して回転
軸の主軸側へ移動するものとなり、ワークから一定寸法
離れた位置で釣合い状態に保持されて切削切粉の吸引除
去が行われることを特徴とした構成である。

【０００４】上記した装置によれば、筒部材先端とワー
クとの距離により包囲体内の負圧が変化し、この負圧が
スプリング力に抗して筒部材を包囲体内に引き寄せるた
め、筒部材はワークの加工中、人為的操作を要すること
なく常にワークと一定長離れた状態に保持されるのであ
り、このためドリル加工のような主軸方向の加工であっ
てもまたエンドミル加工のような主軸と直交した方向の
加工であっても筒部材がワークと接触することの生じな
いものとなって、ワークの損傷が防止されると共に特に
後者の加工において筒部材がワークに引っ掛かるような
事態が防止されて作業効率の向上するものであるが、作
業中筒部材内で音が発生する問題がある。本発明は、上
記問題点を解決せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸に装着
された刃具の基端側周囲に包囲体８を設けると共に、こ
の包囲体８の刃具７先端側に刃具を包囲させるべく本体
部材１４ａとその内方先端に長さ調整可能に嵌着させた
延長部材１４ｂとからなる筒部材１４を出入り自在に嵌
挿し、この延長筒部材１４ｂは刃具先端側に設けられた
開口を刃具中心へ向けてＵ字状に絞った形状となすと共
に、スプリングにより刃具先端側へ付勢された状態とな
し、且つ包囲体には筒部材内方から空気を吸引するため
の吸引管を接続させるほか、延長筒部材１４ｂのＵ字状
に絞られる根元側の筒周に対して細孔を穿設した構成を
特徴とする。このさい、細孔は複数箇となして筒周の均
等な寸法間隔位置に設けしめると良く、且つそのさいの
孔径は２ｍｍ〜５ｍｍとなしたものを２〜６個設けるよ
うになしたものが好結果が得られた。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例に係る工
作機械の主軸ヘッド部を示す断面図である。図におい
て、１は主軸をなす回転軸で、軸受２及び止めリング部
材３などを介して主軸ヘッド本体部材４に回転自在に支
持されている。

【０００７】５は主軸１にボルト固定されたキーであ
り、６はシャンク部６ａが主軸に嵌合固定されたホルダ
である。

【０００８】ホルダ６の先端部にはチャック６ｂを設
け、このチャック６ｂを介して刃具（エンドミル）７が
固定されている。

【０００９】８は、止めリング部材３の先端面にボルト
固定された包囲体で、全体を概ね筒体となし、内側に仕
切壁部８ａを設け、この仕切壁部８ａの先側にホルダ６
の周囲を囲むものした案内孔８ｂを形成し、案内孔８ｂ
の主軸１側周壁に案内孔８ｂ内の空気を吸引するための
吸引管９をネジ接続し、包囲体周壁の肉厚部にホルダ６
軸方向に沿った案内孔８ｃを設けてなる。

【００１０】ホルダ６の仕切壁部８ａの先端面にはリン
グ溝ｍが設けてあり、このリング溝ｍ内にはシールパッ
キン１０が嵌着してある。

【００１１】１１はホルダ６の長手方向中央箇所に設け
た鍔部材で、一端はホルダ６の突条部８ｄで支持され、
他端はホルダ６のネジ部８ｅに螺着されたナット１２に
よりワッシャ１３を介して係止されている。この鍔部材
１１は半径方向面１１ａをシールパッキン１０と密接さ
れ、ホルダ６の回転の許容された状態で仕切壁面８ａの
左右区画を気密状に仕切るものとなしてある。

【００１２】突条部８ｄの直径位置両端部には前記キー
５，５の嵌合される切欠ｋ，ｋが設けてあって、切欠ｋ
とキー５の嵌合により主軸１とホルダ６が一体的に結合
されるものとなしてある。

【００１３】１４は筒部材で、案内孔８ｂに摺動変位自
在に嵌挿させた本体部材１４ａとこの本体部材１４ａの
先側に嵌着した延長部材１４ｂからなる。

【００１４】本体部材１４ａは先端に鍔部ｓを有し、こ
の鍔部ｓの特定箇所に案内棒１５がホルダ６軸方向に沿
って固定してある。この案内棒１５は長手方向途中に膨
大摺動部１５ａを形成され、この膨大摺動部１５ａが包
囲体８の肉厚部に形成された案内孔８ｃ内を摺動するも
のとなしてある。そして案内孔８ｃの段部ｈ１と膨大摺
動部１５ａの段部ｈ２との間に圧縮状態となされたスプ
リング１７が装着してある。ｋ１は本体部材１４ａに設
けた切欠で、同部材１４ａの摺動変位時にその内部空気
が吸引管９と連通状態となるようになすためのものであ
る。

【００１５】延長部材１４ｂは筒体の根元側から刃具中
心へ向けて絞った形態即ち断面Ｕ字状となしてあって先
端の中心箇所に刃具７断面よりも幾分大きい直径となさ
れた開口ｐが形成されたものとなすのであり、このさ
い、その根元部は本体部材１４ａに出入り自在に嵌挿す
ると共に本体部材１４ａの鍔部ｓに螺着した固定ネジ１
８で締結される構造となし、この固定ネジ１８の操作に
より延長部材１４ｂの張出寸法が調整されるものとなっ
ている。

【００１６】１９は上記断面Ｕ字状に絞られる根元側の
筒周に穿設した細孔であって、孔径２ｍｍ〜５ｍｍとな
したものを筒周の均等の寸法間隔位置に複数個設けてあ
る。

【００１７】なお、２０は包囲体８の先端面に固定した
止めリング板で、案内棒１５の抜止め部材として機能す
るものである。

【００１８】上記の如く構成した本発明品の使用例及び
その作用を説明すると、図示しない空気吸引装置の停止
時には吸引管９から空気は吸引されず、筒部材１４は案
内棒１５を介してスプリング１７の弾力で刃具７先端側
へ押出され、刃具７の先端は筒部材１４の内方へ没入し
た状態となる。

【００１９】作業開始に先立って空気吸引装置が作動を
開始されると、包囲体８内の空気は吸引管９を通じて排
出され、一方では開口ｐから空気が吸引されるものとな
るが、空気の流動抵抗により包囲体８内は負圧となる。

【００２０】この負圧は筒部材１４を取り巻く大気圧と
の関連で筒部材１４をスプリング１７の弾力に抗して主
軸１側へ引き寄せる傾向となるが、この時点では空気の
流動抵抗は大きくないため筒部材１４は余り変位せず、
刃具７はいまだ筒部材１４の開口ｐから外方へ突出しな
い。

【００２１】この後、ワークｗを加工すべく筒部材１４
先端をワークｗへ接近させると、筒部材１４の開口ｐが
ワークｗ表面で覆われる状態となり、このさい開口ｐか
らの空気の流入が制限されてその流動抵抗が増大するた
め、包囲体８内の負圧はさらに上昇し、筒部材１４は一
層強い力でスプリング１７力に抗して引き寄せられる。
このため筒部材１４は主軸１側へ移動するが、この移動
量が大きくなると、開口ｐから流入する空気の流動抵抗
が減少し、開口ｐから包囲体８内に流入する空気の量は
再び増加する。これに関連して包囲体８内の負圧は低下
し、筒部材１４はスプリング１７力で刃具７先端側へ戻
るものとなり、これにより包囲体８内の負圧は再び上昇
し、結局、斯かる作動の繰返しで、筒部材１４はワーク
ｗから一定寸法離れた位置でスプリング１７力と釣り合
った状態に保持される。

【００２２】このような筒部材１４の作動はワークｗに
対する刃具７の切込み深さの大小に拘らず得られるもの
となり、したがって筒部材１４は加工中、常にワークｗ
から一定長離れた状態となるのであり、これにより筒部
材１４とワークｗの接触により生じる虞のあるワークｗ
の損傷は防止されるものとなる。

【００２３】また、ワークｗの加工中には刃具７が切粉
を生成するものとなるが、この切粉は筒部材１４の先端
とワークｗの間を経て開口ｐから吸引される空気の流れ
に乗って連続的に包囲体８内に運ばれ、その後空気と共
に吸引管９を経て特定の場所へ収集される。

【００２４】刃具７がエンドミルなどである場合は、刃
具７はワークｗを切削しつつその表面に沿って移動する
が、このような場合も、筒部材１４はワークｗから一定
長離れた状態となるため、筒部材１４がワークｗ表面を
傷つけたり或は同表面の段部などに引っ掛かるような事
態は生じないのである。

【００２５】図２は、上記実施例の変形例を示す断面図
で、上記実施例と異なる部分について説明する。

【００２６】ホルダ６の中心部に縦通路６ｅが設けてあ
り、突条部６ｄの直径位置には縦通路６ｅと連通された
横通路６ｆが設けてある。このさい横通路６ｆは両端を
包囲体８の仕切壁部８ａの主軸側空間２１に開口させ
る。

【００２７】主軸側空間２１の包囲体８周壁には透孔２
１ａが設けてあって、同空間２０内を大気に開口させて
ある。

【００２８】刃具７は、ワークｗを比較的深く切り込む
ように作用するもの（ドリルなど）となしてあり、その
軸方向部位には通気孔７ａが設けてあって、その一端は
刃具７の先端に開口させ、その他端はホルダ６の縦通路
６ｅと連通されるものとなしてある。図示の刃具７はド
リルであるため、通気孔７ａはその螺旋溝に沿って二つ
設けてある。

【００２９】この実施例によっても、断面Ｕ字状に絞ら
れた筒体の根元側の筒周に対し複数個の細孔１９が均等
な寸法間隔で穿設してある。筒部材１４はワークｗの加
工中、常にワークｗから一定長離れた状態となり、この
ことによる同様な利益が得られるものとなる。

【００３０】また本実施例において包囲体８内が負圧と
なったときは、大気が透孔２０ａ、横通路６ｆ、縦通路
６ｅ、通気孔７ａ，７ａを経て刃具７先端から流入し、
続いて刃具７の螺旋溝を経て包囲体８内に達するのであ
り、このため刃具７の切り込み深さが大となっても刃具
７先端で生成される切粉は空気の流れにより円滑に包囲
体８内に達し、その後、吸引管９から排出される。

【００３１】さらに刃具７の通気孔７ａ，７ａを流れる
大気は刃具７の摩擦熱を連続的かつ効果的に奪い去り、
その温度上昇を防止するものとなる。

【００３２】図３は本発明の別の実施例を示す断面図で
あり、先の実施例と異なる部分について説明する。

【００３３】２２及び２３は、包囲体８の仕切壁部８ａ
の内周の径大部に嵌着された二つの軸受で、ホルダ６を
その軸廻りへ回転自在に支持すると共に、その主軸１側
端面を包囲体８の主軸１側端面にボルト固定された抜止
めリング板２４に係止させてある。

【００３４】鍔部材１１の左端は、前記軸受２３の端面
に支持されている。

【００３５】包囲体８は、その周壁の特定箇所をホルダ
６軸と直交した横方向へ張り出させ、その内部に包囲体
８内の案内孔８ｂ内空間と連続させた横吸引路２５及
び、この横吸引路２５と連続した縦吸引路２６を設けた
ものとなしてある。

【００３６】２７は縦吸引路２６の端部に連続させて包
囲体８に固定した口金部材である。

【００３７】２８は止めリング部材３に固定した口金板
であり、前記口金部材２７の左端面の当接される部位に
透孔２８ａを設けると共にこの孔２８ａの周囲に口金部
材２７と透孔２８ａを気密状に連通させるためのＯリン
グ２９が嵌着してある。そして透孔２８ａには吸引管９
が接続してある。

【００３８】突条部６ｄは溝ｍ１を介して図示しない自
動工具交換装置の工具交換アームと係合されるグリップ
部となしてある。

【００３９】３０は突条部６ｄの特定箇所に係合されて
ホルダ６の回転中心軸廻り位置を特定位置に係止するた
めの係合片で、包囲体８に出入り自在に埋設された案内
棒３１、この案内棒３１を主軸１側へ弾圧するものとし
たスプリング３２、案内棒３１に係合片３０を固定する
ためのボルト３３及びキャップ部材３４を介して、主軸
１方向への変位可能に支持されている。

【００４０】２８ｂは、キャップ部材３３の嵌入される
溝で、包囲体８のホルダ６軸廻りの回転を規制するもの
となしてある。

【００４１】この実施例では、口金板２８よりも右側と
なる部分、即ちホルダ６、包囲体８、筒部材１４、刃具
７、口金部材２７及び係合片３０などからなる刃具構成
品が突条部６ｄを介して工具交換アームに把握される。
このさい、係合片３０がホルダ６の位置決め及びその解
除を行うものとなり、このことと主軸１のオリエンテー
ション機能との関連で刃具構成品は適正に主軸１に脱着
されるものとなる。

【００４２】包囲体８内の空気は横吸引路２５、縦吸引
路２６、口金部板２７、透孔２８ａ及び吸引管９を通じ
て排出される。

【００４３】図４は図３に示したものの変形例を示す断
面図であり、図３のものと異なる点について説明する
と、図２に示すものに準じてホルダ６に縦通路６ｅと横
通路６ｆを設けると共に刃具７の軸方向部位に通気孔７
ａ，７ａを設けてなる。

【００４４】これによれば、包囲体８内が負圧となった
とき、図２に示したものに準じて大気が横通路６ｆ、縦
通路６ｅ、通気孔７ａ，７ａを経て刃具７の先端から包
囲体８内へ向けて流入するものとなり、これに関連した
同様な作用が得られる。

【００４５】

【発明の効果】以上の如く構成した本発明によれば、筒
部材先端とワークとの距離により包囲体内の負圧が変化
し、この負圧がスプリング力に抗して筒部材を包囲体内
に引き寄せるため、筒部材はワークの加工中、人為的操
作を要することなく常にワークと一定長離れた状態に保
持されるのであり、このためドリル加工のような主軸方
向の加工であってもまたエンドミル加工のような主軸と
直交した方向の加工であっても筒部材がワークと接触す
ることの生じないものとなって、ワークの損傷が防止さ
れると共に特に後者の加工において筒部材がワークに引
っ掛かるような事態が防止されるのである。ところで、
本発明に於ける筒部材１４ｂのＵ字状に絞られる根元側
の筒周には細孔１９が穿設してあり、該細孔を介し外方
の空気を上記負圧バランスを崩さない少量程度にして筒
体内へ吸込むようになすのであり、従って該Ｕ字状内面
部に発生するものとなる渦流が解消され、且つ該渦流に
より生じていた音の発生が防止されるものとなる。この
さい、該細孔１９の複数個を筒周に対し均等穿設したも
のでは、Ｕ字状内面部に於ける渦流の均一な分散解消の
図れるものとなって音のより効果的な低減化の図れるも
のとなる。本発明者の実験結果によれば筒部材内の上記
負圧を実質上崩すことなくスプリング力に抗して筒部材
が包囲体内側へ引き寄せられて、ワークとの間に一定の
隙間が形成されることに支障のない細孔径寸法は、２ｍ
ｍ〜５ｍｍとすることが好ましいものであった。また、
その個数も２〜６個とするのが適当なものであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る工作機械の主軸ヘッド部
分を示す側面図である。

【図２】同実施例の変形例を示す断面図である。

【図３】本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図４】図３の実施例の変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 主軸（回転軸） ７ 刃具 ７ａ 通気孔 ８ 包囲体 ９ 吸引管 １４ 筒部材 １７ スプリング １９ 細孔 ｐ 開口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に装着された刃具の基端側周囲に
   包囲体８を設けると共に、この包囲体８の刃具７先端側
   に刃具を包囲させるべく本体部材１４ａとその内方先端
   に長さ調整可能に嵌着させた延長部材１４ｂとからなる
   筒部材１４を出入り自在に嵌挿し、この延長筒部材１４
   ｂは刃具先端側に設けられた開口を刃具中心へ向けてＵ
   字状に絞った形状となすと共に、スプリングにより刃具
   先端側へ付勢された状態となし、且つ包囲体には筒部材
   内方から空気を吸引するための吸引管を接続させるほ
   か、延長筒部材１４ｂのＵ字状に絞られる根元側の筒周
   に対して細孔を穿設した構成を特徴とする工作機械の切
   粉吸引装置。
2. 【請求項２】 複数個の細孔を筒周の均等な寸法間隔位
   置に設けしめたことを特徴とする請求項１記載の工作機
   械の切粉吸引装置。
3. 【請求項３】 孔径を２ｍｍ〜５ｍｍとなした細孔の２
   〜６個を設けたことを特徴とする請求項２記載の工作機
   械の切粉吸引装置。