KR100477222B1

KR100477222B1 - 공작기계의 주축장치

Info

Publication number: KR100477222B1
Application number: KR10-2003-7002351A
Authority: KR
Inventors: 스가타신스케; 마키야마타다시
Original assignee: 호코스 가부시키가이샤
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2005-03-18
Also published as: TW590840B; DE60117270T2; EP1316386B1; JP2002066873A; US6926478B2; DE60117270D1; EP1316386A1; US20030180111A1; CN1447732A; CN1193861C; WO2002022307A1; JP3261584B1; ATE317742T1; KR20030022899A; ES2254457T3; EP1316386A4

Abstract

분무상 절삭액 통로(e1,e2) 내에서의 분무상 절삭액의 일시적인 유동변동이 생겼을 때나, 분무상 절삭액 통로(e1) 내로의 분무상 절삭액의 공급의 정지나 재개시에 있어서의 절삭공구(13) 선단으로부터의 분무상 절삭액의 분출을 안정적으로 한 공작기계의 주축장치이다. 주축(1)으로부터 이것에 동체상으로 장착된 절삭공구(13) 선단에 이르는 범위의 내부에 단일 형상의 통로 단면을 가지는 분무상 절삭액 통로(e1, e2)를 형성하고, 주축(1)측으로부터 공급된 분무상 절삭액이 이 분무상 절삭액 통로(e1, e2)를 경유하여 절삭공구(13) 선단으로부터 분출되도록 작동하는 공작기계의 주축장치에 있어서, 상기 분무상 절삭액 통로 (e1, e2)의 중간에, 다수의 공실(142)이 다단형상 또는 연통상태로 적층되고 또한 분무상 절삭액이 이들 공실(142)군을 경유하여 투과하는 것으로 하는 공실군 투과층부(14)를 형성한다.

Description

공작기계의 주축장치{SPINDLE DEVICE OF MACHINE TOOL}

본 발명은 분무상 절삭액을 절삭공구 선단으로부터 분출시키는 공작기계의 주축장치에 관한 것이다.

공작기계에 의한 가공에서는 피가공물이나 절삭공구의 냉각 및 윤활, 또는 절삭칩의 제거 등을 위해 가공부에 절삭액을 다량으로 공급하고 있지만, 이렇게 하면, 절삭액에 의한 환경오염이나 인체 건강에의 악영향, 절삭액의 폐유처리에 따른 큰 비용, 피가공물의 과냉각에 의한 절삭공구 수명의 저하, 또는 절삭액 과다에 의한 절삭공구의 미세절삭깊이 가공시의 미끄럼마모 등의 문제가 있는 것 외에, 가공시에 다량의 절삭액이 절삭칩에 부착되기 때문에, 절삭칩의 처리나 재이용시, 이것에 부착된 절삭오일를 분리하는 것이 필요하다.

이들 문제를 해결하기 위해, 최근에는 극미량의 절삭액을 분무상태로 하여 가공부에 공급하면서 절삭하는, 소위 건절삭(dry cutting)을 행하는 공작기계가 출현하고 있다.

본 출원인은, 이미, 건절삭을 행하기 위한 공작기계를 실시하고 있고, 그 주축장치는, 예를 들면, 도 11에 도시한 바와 같이, 절삭공구(13)의 고정된 공구홀더 (4)를 그 테이퍼 섕크부(5b)를 통해 주축(1)에 고정시킨 것으로 되어 있다.

이 때, 공구홀더(4)에는 단일형상 통로단면을 가지는 것으로 이루어진 곧은 형상의 홀더측 분무상 절삭액 통로(e2)가 형성되어 있고, 이 통로(e2)는 풀 스터드(pull stud)(6)의 중심구멍(d), 홀더 내부연락관(8)의 내부구멍(f), 및, 절삭공구(13)의 두께부에 형성된 절삭공구 내부통로(g) 등으로 이루어져 있다. 또한, 주축(1)에는 이것의 회전중심부에 형성되고 단일형상 통로단면을 가지는 것으로 이루어진 내부관(3)의 내부구멍으로 이루어지는 주축측 분무상 절삭액 통로(e1)가 형성되어 있다.

그리고, 절삭공구(13)에 의한 가공 중에는, 주축(1) 부근에 형성된 분무상 절삭액 발생장치에서 발생된 분무상 절삭액이 주축측 분무상 절삭액 통로(e1)의 원측(元側)부분에 공급되는 것으로서, 이 주축측 분무상 절삭액 통로(e1)를 통과한 후, 홀더측 분무상 절삭액 통로(e2)를 경유하여 절삭공구(13) 선단으로부터 분출하게 된다.

상기 종래의 공작기계에서는, 주축(1)의 회전속도는 그 작동상황에 따라서 변화하는 것으로 되지만, 이것이 크게 되었을 때는 분무상 절삭액 통로(e1,e2) 내를 흐르는 분무상 절삭액에 작용하는 원심력이 증대하기 때문에, 분무상태 적살액 통로(e1,e2)의 내주면 근방에서의 분무상 절삭액의 압력이 상승하고, 그 액상화가 촉진되고, 분무상 절삭액의 안정적 공급이 손상되는 것이며, 이것에 기인하여 절삭공구수명이 저하하거나 가공면의 품질이 저하하는 등의 각종 폐해가 생기게 된다.

또한 공작기계의 작동중, 분무상 절삭액의 무모한 공급을 피하기 위하여, 빈번하게 그 공급의 정지와 개시가 반복되지만, 그 공급이 정지되었을 때, 분무상 절삭액 통로(e1,e2) 내의 분무상 절삭액은 순식간에 유출되기 때문에, 이 후, 그 공급이 개시되었을 때, 우선 분무상 절삭액 통로(e1,e2) 내에 이것이 충분하지 않으면, 그 안정적인 공급상태는 얻어지지 않고, 능률적인 작업이 저해되는 것이다.

본 발명은, 이러한 문제점에 대처할 수 있는 공작기계의 주축장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은, 본 발명의 제1실시예에 관한 공작기계의 주축장치를 나타내는 것으로, A는 측면단면도, B는 상기 주축장치의 주요부를 나타내는 확대단면도이다.

도 2는, 본 발명의 제2실시예에 관한 공작기계의 주축장치를 나타내며, A는 측면에서 바라본 단면도이고 B는 부분 확대도이다.

도 3은, 본 발명의 제 3실시예에 관한 공작기계의 주축장치를 나타내며, A는 측면에서 바라본 단면도이고, B는 부분확대도이다.

도 4은, 본 발명의 제 4실시예에 관한 공작기계의 주축장치를 나타내며, A는 측면에서 바라본 단면도이고, B는 부분확대도이다.

도 5는, 상기 제4실시예의 변형예를 나타내고, A는 측면에서 바라본 단면도이며 B는 부분확대도이다.

도 6은, 상기 제 4실시예의 다른 변형예를 나타내고, A는 측면에서 바라본 단면도이고 B는 부분확대도이다.

도 7은, 본 발명의 제 5실시예에 관한 공작기계의 주축장치를 나타내고, A는 측면에서 바라본 단면도이고 B는 부분확대도이다.

도 8은, 상기 제 5실시예의 변형예를 나타내고, A는 측면에서 바라본 도이고 B는 부분확대도이다.

도 9는, 상기 제 5실시예의 다른 변형예를 나타내고, A는 측면에서 바라본 도이고 B는 부분확대도이다.

도 10은, 상기 각 실시예의 공실군 투과층부에서의 분무상 절삭액의 유동상황을 나타내는 단면으로 바라본 설명도이다.

도 11은, 종래예의 주축장치의 측면에서 바라본 단면도이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 청구항1에 기재되 바와 같이, 주축으로부터 이것과 동체상으로 장착된 절삭공구 선단에 이르는 범위의 내부에 단일형상의 통로단면을 갖는 분무상 절삭액 통로를 형성하고, 주축측으로부터 공급된 분무상 절삭액이 이 분무상 절삭액 통로를 경유하여 절삭공구 선단으로부터 분출되도록 작동하는 공작기계의 주축장치에 있어서, 상기 분무상 절삭액 통로의 도중에, 다수의 공실이 다단형상이며 또한 연통상태로 적층되어 분무상 절삭액이 이들 공실군(空室群)을 경유하여 투과하는 것으로 한 공실군 투과층부를 형성한다.

상기 발명에 있어서의 작용을 설명하면, 분무상 절삭액 통로를 흐르는 분무상 절삭액은 압력유체이고, 공실군 투과층부를 통과한 후, 절삭공구 선단으로부터 분출한다. 이 경우, 공실군 투과층부의 다수의 공실은 분무상 절삭액의 통로로서 기능하는 외, 분무상 절삭액을 축적하기 위한 공간으로서도 기능하다.

즉, 분무상 절삭액이 분무상 절삭액 통로 내를 원활하게 흐를 때는 공실군 투과층부 내에서의 분무상 절삭액의 압력은 분무상 절삭액이 원활하게 흐르지 않을 때에 비해서 높게 되고, 각 공실 내를 그 높은 압력의 분무상 절삭액이 통과할 때, 이 분무상 절삭액이 각 공실 내에 축적된다.

한편, 주축의 회전속도가 일시적으로 크게 되는 등으로 하여, 분무상 절삭액이 분무상 절삭액 통로 내에서 액상화하여 원환하게 흐르지 않을 때는, 공실군 투과층부의 상류측에서의 압력이 낮게 되기 때문에, 분무상 절삭액은 공실군 투과층부 내에 일시적으로 유입되기가 어렵지 않기 때문이고, 이때, 각 공실 내에 비교적 높은 압력으로 축적되어 있는 분무상 절삭액이 공실의 출구측으로부터 일시적으로 유출되어 하류측으로 향하여 유동하고, 분무상 절삭액의 부족분을 보충하도록 작용한다.

또한 주축측으로부터 공급되는 분무상 절삭액이 정지되었을 때, 공실군 투과층부의 다수의 공실에는 분무상 절삭액 통로 내의 압력저하한 분무절삭액이나 액상화 절삭액이 체류하게 된다. 이 체류한 절삭액은 다시 주축측으로부터 분무상 절삭액이 공급되는 초기에 있어서, 상류측에 공급된 분무상 절삭액의 압력파의 전반으로 압출되고 절삭액의 부족을 보충하도록 작용한다.

본 발명은 다음과 같이 구체화할 수 있다.

즉, 청구항2에 기재된 바와 같이, 각 공실이 비교적 작은 출입구에서 서로 연통되어 있는 구성으로 한다. 이것에 의하면, 공실군 투과층부보다 하류측의 분무상 절삭액의 압력이 저하하였을 때, 공실 내의 분무상 절삭액이 분무상 절삭액 출입구로부터 비교적 서서히 유출하게 되고, 절삭공구 선단으로 향하는 분무상 절삭액의 부족을 보충하도록 작용하는 일회작용당 시간이 장기화하는 것으로 된다.

또한, 청구항3에 기재된 바와 같이, 공실군 투과층부가 소결금속으로 형성된 구성으로 이루어진다. 이것에 의하면, 다수의 공실이 연통상태로 적층되어 이루어지는 공실군 투과층부가 간이하게 형성되고, 또한 견고한 것으로 된다.

또한 청구항4에 기재된 바와 같이, 공실군 투과층부가 절삭공구를 주축에 고정시키기 위한 공구홀더의 내부에 형성되어 있는 구성으로 이루어진다. 이것에 의하면, 주축측의 내부의 구조의 복잡화가 피해진다.

혹은 청구항4에 기재된 것을 대신하여 다음과 같이 하여도 좋고, 즉, 청구항 5에 기재된 바와 같이, 공실군 투과층부가 주축의 내부에 형성되어 있는 구성으로 이루어진다. 이것에 의하면, 주축에 장착되는 각종 절삭공구 및 이것의 관련부재는 종래와 마찬가지로 좋은 것으로 되고, 공실군 투과층부의 제조비용은 각종 절삭공구 및 이것의 관련부재의 각각에 공실군 투과층부를 형성하는 경우에 비해서 값싸게 된다.

이 때, 청구항6에 기재된 바와 같이, 주축의 내부에 분무상 절삭액을 발생시키기 위한 분무상 절삭액 생성부를 형성하고, 이 분무상 절삭액 생성부와, 절삭공구를 주축에 고정시키기 위한 공구홀더 사이에 공실군 투과층부를 형성하는 것도 지장이 없다.

이것에 의하면, 분무상 절삭액 통로의 길이가 짧게 되어서 분무상 절삭액의 액상화의 양이 적게 되고, 공실군 투과층부에 의한 분무상 절삭액의 안정화가 효과적으로 행해지게 된다.

우선, 본원 발명의 제1실시예에 대해 설명한다.

도 1에 있어서, 1은 둥근 봉형상의 주축으로, 공작기계의 주축 지지프레임 (2)에 도시되지 않은 베어링을 통해서 주축(1)을 중심둘레로 회전가능하게 지지되어 있다. 이 주축(1)에는 중심구멍(1a)이 형성되어 있고, 이 중심구멍(1a) 선단은 테이퍼구멍(a)으로 되어 있다. 또한, 중심구멍(1a) 내의 중심위치에는 내부관 (3)이 주축(1)과 동체상으로 고정되어 있다.

4는 공구교환장치에 의한 탈착가능하게 되어 있는 공구홀더이고, 홀더 본체부(5)는 중앙부를 플랜지부(5a)로 이루어지고, 이 플랜지부(5a)보다 후측 부분을 테이퍼 섕크부(5b)로 이루어지고, 앞측부분을 둥근축형상의 앞쪽 돌출부(5c)로 이루어져 있다. 홀더 본체부(5)의 중심개소에는 내부구멍(b)이 형성되어 있고, 이 내부구멍(b)의 뒤끝부에 풀 스터드(6)가 나사부착되고, 내부구멍(b)의 전방부 부근의 비교적 긴 범위에 암나사(b1)가 형성되고, 최전방부는 테이퍼구멍(b2)으로 되어 있다. 또한, 암나사(b1)에는 외주면에 수나사가 형성된 조정나사(7)가 나사삽입되어 있다.

조정나사(7)에는 중심구멍(c)이 형성되어 있고, 이 중심구멍(c)의 후부와 풀 스터드(6)의 중심구멍(d)은 홀더 내부연락관(8)으로 연통되어 있다.

앞쪽 돌출부(5c) 선단부에는 콜릿 체결기구(9)가 형성되어 있고, 이 기구 (9)는 홀더 본체부(5)의 테이퍼 구멍(b2)에 끼워넣어진 콜릿(10), 앞쪽 돌출부(5c)의 앞끝부에 나사결합된 체결 너트체(11) 및, 이 체결 너트체(11)와 콜릿(10)을 콜릿(10)의 둘레방향으로 상대 변위가능하게 결합하기 위한 링형상 결합부재 (12a,12b)로 이루어져 있다. 또한, 콜릿(10)의 중심구멍에는 절삭공구(13)가 끼워넣어져 있고, 이 절삭공구(13)는 뒤끝부를 조정나사(7)의 내부구멍(c)의 전방부에 끼워넣어져서 후방으로의 이동이 규제된 상태로 지지됨과 아울러, 몸통부를 콜릿 체결기구(9)로 홀더 본체부(5)의 중심위치에 견고하게 고정되어 있다.

이 공구홀더(4)는 주축(1)의 테이퍼 구멍(a)에 테이퍼 섕크부(5b)를 밀착되게 끼워맞춰지고 풀 스터드(6)가 주축(1)의 중심구멍(1a) 내에 설치된 도시하지 않은 클램프기구에 의해 후방으로 인장됨으로써 주축(1)에 강고하게 장착된 상태로 되어 있다.

이러한 상태에서, 내부관(3)의 앞끝이 풀 스터드(6)의 뒤끝면에 밀착되게 접한 상태로 된다.

상기 구성에 있어서, 내부관(3)의 내부구멍이 주축(1)측의 분무상 절삭액 통로(e1)를 이루고 있고, 또한, 풀 스터드(6)의 중심구멍(d), 홀더 내부연락관(8)의 내부구멍(f), 조정나사(7)의 중심구멍(c), 및, 절삭공구(13)의 두께부에 형성된 절삭공구 내부통로(g)가 공구홀더(4)측의 분무상 절삭액 통로(e2)를 이루고 있다.

상기 공구홀더(4) 측의 분무상 절삭액 통로(e2)의 도중에 있는 조정나사 (7)의 중심구멍(b) 내에, 홀더 내부연락관(8)의 앞끝과 절삭공구(13)의 뒤끝 사이 부분에는, 본 발명의 특징부분을 이루는 공실군 투과층부(14)가 형성되어 있다. 이 공실군 투과층부(14)는 조정나사(7)의 중심구멍(c) 내에 밀착되게 끼워넣어진 형상으로 된 도 1B에 나타낸 원기둥부재(14a)로서, 다수의 공실이 다단형상이며 또한 연통상태로 적층되어 분무상 절삭액이 이들 공실군을 경유하여 통과하는 것으로 되어 있다.

이 때, 원기둥부재(14a)는 직경이 대략 2∼10mm 정도로 되어 있고, 또한, 각 공실은 분무상 절삭액 통로(e2)의 단면치수에 비해서 아주 작음과 아울러 각 공실의 크기에 대해서 비교적 작은 분무상 절삭액 출입구를 갖고 있는 것이다. 이와 같은 원기둥형상부재는 예컨대 미소 공동이 밀집한 상태의 소결금속덩어리를 절삭하는 등으로 하여 형성한다.

상기 주축장치의 사용에 있어서는, 분무상 절삭액의 필요시에 그 공급개시지령이 공작기계의 제어부에 부여되는 것이고, 이것에 관련하여, 주축장치의 근방에 설치된 도시하지 않은 분무상태 절삭오일 발생장치로부터, 주축(1)측의 분무상 절삭액 통로(e1)의 뒤끝부에 압력이 대략 0.3MPa 정도의 분무상 절삭액이 공급된다. 이 분무상 절삭액은 곧바로 공구홀더(4)측의 분무상 절삭액 통로(e2) 내에 도달하고, 홀더 내부연락관(8), 공실군 투과층부(14), 및 절삭공구 내부통로 (g)를 경유하여 절삭공구(13) 앞끝으로부터 분출된다. 한편, 분무상 절삭액이 불필요하게 되었을 때는 그 공급정지지령이 공작기계의 제어부에 부여되는 것이고, 이것에 관련하여 분무상태 절삭오일 발생장치로부터의 분무상 절삭액 통로(e1)로의 분무상 절삭액의 공급이 정지된다.

이하, 다른 실시예를 순서대로 설명하지만, 각 실시예에 관련된 설명 및 각 도면에 있어서 이미 설명한 부위와 실질적으로 동일한 부위에는 동일 부호를 사용하는 것으로 한다.

본원 발명의 제2실시예에 관해서 설명하면, 도 2는 본 실시예에 관한 공작기계의 주축장치를 나타내는 측면에서 바라본 단면도이다.

이 도면에 나타내는 바와 같이, 주축(1)과 주축 지지프레임(2) 사이에는 주축(1)을 회전가능하게 지지하기 위한 베어링(15,15)을 설치함과 아울러 주축(1), 주축 지지프레임(2) 및 베어링(15,15)의 상대위치를 규제하기 위한 스페이서 (16a,16b)가 설치되어 있다.

17은 주축(1)의 중심구멍(1a)의 평행부 내의 전방부에 삽입된 캐니스터 (canister)로, 둘레벽에는 반경방향의 통과구멍이 적당수 형성되고, 각 통과구멍 내에 구(球)부재(18)를 둘레벽 반경방향으로 변위가능하게 안내하고 있다.이 캐니스터(17)의 둘레벽에는 주축(1)의 중심구멍(1a)에 전후변위가능하게 안내되는 통봉(筒棒)형상의 클램프 로드(19)가 외부로부터 삽입되고, 이 로드(19)가 주축(1)에 대해 전방(f0)으로 변위함으로써 구부재(18)가 주축반경방향 외측으로 변위가능하게 되고, 역으로 이 로드(19)가 주축(1)에 대해 후방으로 변위함으로써 구부재 (18)가 이 로드(19)의 앞부에서 눌려져서 주축반경방향 내측으로 강제변위되도록 이루어져 있다.

내부관(3)과 클램프 로드(19) 사이에서 캐니스터(17)의 뒤끝면 개소에는 스프링수용 링부재(20)가 끼워넣어져 있고, 이 스프링수용 링부재(20)는 이것의 후방에 장착된 압축상태의 접시스프링군(21)에 의해 캐니스터(17)의 후단면에 압접되어 그 위치를 유지하고 있다.

또한, 캐니스터(17)와 클램프 로드(19) 사이 부분의 전방부에는 구부재(18)를 경사면부로 압압할 수 있게 되어 있는 압압용 링부재(22)가 클램프 로드(19)에 대해 전후변위가능하게 끼워넣어져 있고, 이 링부재(22)와 스프링수용 링부재(20) 사이에 압축상태의 스프링(23)이 장착되어 있고, 이 스프링(23)의 탄력에 의해 구부재(18)가 주축반경방향 내측으로 가압되도록 이루어져 있다. 이 가압력은 클램프 로드(19)가 주축(1)에 대해 전방(f0)으로 변위되었을 때, 공구홀더(4)가 그 자중 등에 의해 주축(1)으로부터 빠지지 않도록 공구홀더(4)를 적당한 힘으로 지지하도록 작용한다.

내부관(3)의 내부구멍 내의 약간 안쪽부분에는 분무상 절삭액 생성부(24)가 형성되어 있고, 이 분무상 절삭액 생성부(24)에는 이것의 후방으로 되는 내부관(3)의 내부구멍을 경유하여 절삭액과 압축공기가 독립적으로 공급되도록 이루어져 있고, 분무상 절삭액 생성부(24)는 이와 같이 공급된 절삭액과 압축공기를 혼합 교반하여 분무상 절삭액으로 되고, 이것을 앞끝의 개구부(24a)로부터 분사하도록 이루어져 있다.

내부관(3)의 내부구멍 내에서 분무상 절삭액 생성부(24)보다 앞쪽 부분은 약간 큰 지름으로 되어 있고, 이 앞쪽 부분의 안쪽으로 분무상 절삭액 생성부 (24)의 앞쪽부근에는 원통형상의 압축공기 공급밸브(25)가 전후변위가능하게 내부삽입되어 있고, 또한, 내부관(3) 앞쪽 부분의 앞끝부 안쪽에는 연장 연락관부재 (26)가 빠짐방지 통부재(27)를 통해 일정범위 내에서 전후변위가능하게 장착되어 있고, 또한, 연장 연락관부재(26)와 압축공기 공급밸브(25) 사이에 압축상태의 스프링(28)이 배치되어 있다.

이 때, 스프링(28)은 연장 연락관부재(26)를 전방(f0)으로 압압함과 아울러 압축공기 공급밸브(25)를 후방으로 압압하는 것이다. 또한, 압축공기 공급밸브(25)는 내부관(3) 내의 앞쪽 부분내의 압력이 저하되었을 때 전방으로 변위하고, 분무상 절삭액 생성부(24)측의 압축공기가 압축공기 공급밸브(25)의 내부구멍 내에 빨아들이는 상태로 되게 된다.

또한, 공구홀더(4)는 앞서의 실시예의 것으로부터 공실군 투과층부(14)를 제거한 구조로 되어 있다.

상기 구성에 있어서, 주축(1)으로부터 분리된 공구홀더(4)를 주축(1)에 장착할 때에는, 클램프 로드(19)를 전방(f0)으로 변위시킨 상태하에서, 공구홀더(4)의 테이퍼 섕크부(5b)를 주축(1)의 테이퍼 구멍(a) 내에 밀어넣는 것이고, 이로써 풀 스터드(6)가 구부재(18)를 주축반경방향 외측으로 가압하여 변위시켜 캐니스터(17)에 대해 도 2에 나타내는 위치까지 진입한다. 이 진입 후, 클램프 로드(19)를 후방으로 당겨서 이동시키는 것이고, 이로써 구부재(18)는 주축반경방향 내측으로 압입되어, 클램프 로드(19)의 인장력을 풀 스터드(6)에 전달하게 되고, 공구홀더(4)는 주축(1)에 강고하게 고정된 상태로 된다.

한편, 주축(1)에 고정된 공구홀더(4)를 주축(1)으로부터 분리시킬 때는, 클램프 로드(19)를 전방(f0)으로 변위시킨 상태하에서, 공구홀더(4)를 전방(f0)으로 끌어내고, 이로써 풀 스터드(6)는 구부재(18)를 스프링(23)의 탄력에 저항하여 주축반경방향 외측으로 밀어 이동시키고 전방으로 빼내게 된다.

상기 구성에 있어서, 내부관(3)의 내부구멍에서 분무상 절삭액 생성부(24)보다 앞쪽부분이 주축(1)측의 분무상 절삭액 통로(e1)을 이루고 있고, 또한, 풀 스터드(6)의 중심구멍(d), 홀더 내부연락관(8)의 내부구멍(f), 조정나사(7)의 중심구멍 (c), 및 절삭공구(13)의 두께부에 형성된 절삭공구 내부통로(g)가 공구홀더(4)측의 분무상 절삭액 통로(e2)를 이루고 있다.

상기 기술은 본 출원인의 선원(일본 특원평11-196231호 공보)에 개시된 것과 거의 동일하다.

본 실시예에서는, 주축(1)내에 있어서 분무상 절삭액 생성부(24)와 공구홀더 (4) 사이에 공실군 투과층부(14)가 형성되어 있는 것으로, 이 공실군 투과층부(14)는, 연장 연락관부재(26)의 내부구멍의 앞끝부에 앞서의 실시예의 것과 마찬가지의 원기둥부재(14a)를 내부로 끼워서 고정시킨 것으로 되어 있다.

공구홀더(4)가 주축(1)에 고정된 상태에서는, 이 원기둥부재(26)의 앞끝면은 풀 스터드(6)에 가압되어 스프링(28)의 탄력에 저항하여 약간 후방으로 변위한 상태로 되고, 스프링(28)의 탄력으로 풀 스터드(6)의 뒤끝면에 밀착되게 압접한다. 이 때, 원기둥부재(14a)의 다수의 공실이 주축(1)측의 분무상 절삭액 통로(e1)와 공구홀더(4)측의 분무상 절삭액 통로(e2)를 연통시킨다.

한편, 공구홀더(4)를 주축(1)으로부터 빼낸 상태에서는, 원기둥부재(14a)는 연장 연락관부재(26)와 함께 스프링(28)의 탄력으로 전방(f0)으로 가압되고, 연장 연락관부재(26)의 이동범위의 앞쪽 규제위치에 대응한 위치까지 변위된 상태로 되도록 이루어져 있다.

상기 주축장치의 사용에 있어서는, 분무상 절삭액의 필요시에 그 공급개시지령이 공작기계의 제어부에 부여되는 것이고, 이에 관련하여, 주축장치의 외측으로부터 압축공기와 절삭액이 주축(1)내의 분무상 절삭액 생성부(24)에 공급된다. 이로써, 분무상 절삭액 생성부(24)는 주축(1)측의 분무상 절삭액 통로(e1) 내에 압력 약 0.3MPa 정도의 분무상 절삭액을 공급한다. 이 분무상 절삭액은 공실군 투과층부 (14)를 경유하여 곧바로 공구홀더(4)측의 분무상 절삭액 통로(e2)내에 도달하고, 홀더 내부연락관(8) 및 절삭공구 내부통로(g)를 경유하여 절삭공구(13) 선단으로부터 분출된다. 한편, 분무상 절삭액이 불필요하게 되었을 때는 그 공급정지지령이 공작기계의 제어부에 부여되는 것이고, 이에 관련하여 분무상 절삭액 생성부(24)로의 압축공기와 절삭액의 공급은 정지되는 것이고, 이로써 분무상 절삭액 생성부 (24)는 분무상 절삭액을 생성하지 않게 되고, 분무상 절삭액 통로(e1)로의 분무상 절삭액의 공급은 정지된다.

다음으로, 본원 발명의 제 3실시예에 대해 설명하면, 도 3은 본 실시예에 관한 공작기계의 주축장치를 나타내는 측면에서 바라본 단면도이다.

이 도면에 나타내는 바와 같이, 주축(1)의 중심구멍(1a)의 평행부의 최전방부에 캐니스터 안내통부재(29)를 밀착되게 내부삽입하고, 이 안내통부재(29)의 내부구멍에 클램프 로드(30)를 전후이동가능하게 내부삽입하고 있다. 이 클램프 로드 (30)는 중심구멍(30a)을 형성하고 있어서, 전방부가 캐니스터부(30b)로 이루어져 있다. 캐니스터부(30b)는 그 앞끝부의 둘레벽부에 주축반경방향의 통과구멍을 적당수 형성되어 있고, 각 통과구멍에는 구부재(18)가 주축반경방향으로의 변위가 가능하도록 삽입되어 있다.

주축(1)의 중심구멍(1a) 내에서 캐니스터 안내통부재(29)의 뒤쪽에는 압축상태의 접시스프링군(21)이 내부삽입되어 있고, 이 접시스프링군(21)은 캐니스터 안내통부재(29)를 앞쪽으로 압압하는 한편, 클램프 로드(30)를 전후이동범위 내의 뒤쪽 규제위치로 향하여 압압하게 되어 있다. 이로써, 캐니스터 안내통부재(29)는 주축(1)내에서 도 3A에 나타내는 위치에 유지된 상태로 되어 있다.

클램프 로드(30)의 캐니스터부(30b)의 뒤쪽의 중심구멍(30a) 부분에는 연장 연락관부재(31)가 설치되어 있고, 이 부재(31)는 중심구멍(30a) 내에 나사장착된 빠짐방지 링부재(32)를 통해서 일정범위 내의 전후이동가능하게 안내됨과 아울러, 이 부재(32)의 뒤쪽에 장착된 압축상태의 스프링(33)으로 전방(f0)으로 압압된 상태로 되어 있다.

공구홀더(4)는 풀 스터드(6)의 중심구멍(d)과 절삭공구 내부통로(g)를 홀더본체(5)의 중심구멍(b)에서 연통시킨 것으로 이루어져 있다.

상기 구성에 있어서, 주축(1)으로부터 분리된 공구홀더(4)를 주축(1)에 장착할 때는, 클램프 로드(30)를 전방(f0)으로 변위시킨 상태 하에서, 공구홀더(4)의 테이퍼 섕크부(5b)를 주축(1)의 테이퍼 구멍 내에 압입하는 것이고, 이로써 풀 스터드(6)가 구부재(18)를 주축반경방향 외측으로 가압하여 변위시켜서 캐니스터 안내통부재(29)에 대해 도 3A에 나타내는 위치까지 진입한다. 이 때, 클램프 로드 (30)는 구부재(18)가 캐니스터 안내통부재(29)의 내부구멍의 앞끝의 직경확대부 (29a) 내에 위치할 때까지 전방(f0)으로 이동되어 있다. 그 후, 클램프 로드(30)를 후방으로 끌어 이동시키고, 이로써 구부재(18)는 상기 직경확대부(29a)의 뒤쪽에 연속한 경사면부(29b)에 의해 주축반경방향 내측으로 압입되고, 클램프 로드(30)의 잘록한 부분에 메워넣고, 후방으로의 인장력을 풀 스터드(6)에 전달하게 되고, 공구홀더(4)는 주축(1)에 강고하게 고정된 상태로 된다.

한편, 주축(1)에 고정된 공구홀더(4)를 주축(1)으로부터 분리시킬 때는, 클램프 로드(30)를 전방(f0)으로 변위시킨 상태하에서, 공구홀더(4)를 전방(f0)으로 인출하는 것이고, 이로써 풀 스터드(6)는 구부재(18)를 주축반경방향 외측으로 가압하여 이동시켜서 전방(f0)으로 빼내게 된다.

상기 구성에 있어서, 클램프 로드(30)의 중심구멍(30a)이나, 연장 연락관 (31)의 내부구멍의 일부가 주축(1)측의 분무상 절삭액 통로(e1)를 이루고 있고, 또한, 풀 스터드(6)의 중심구멍(d), 홀더본체(5)의 중심구멍(b), 및, 절삭공구(13)의 두께부에 형성된 절삭공구 내부통로(g)가 공구홀더(4)측의 분무상 절삭액 통로(e2)를 이루고 있다.

또한, 본 실시예에 있어서도, 제2실시예의 경우와 마찬가지로, 주축(1)내에 공실군 투과층부(14)가 형성되어 있고, 이 공실군 투과층부(14)는, 연장 연락관부재(31)의 내부구멍의 앞끝부에 제1실시예의 것과 마찬가지의 원기둥부재(14a)를, 연장 연락관부재(31)의 내부구멍의 앞끝부에 제1실시예의 것과 마찬가지의 원기둥부재(14a)를 고정상태로 내부끼움한 것으로 이루어져 있다.

공구홀더(4)가 주축(1)에 고정된 상태에서는, 연장 연락관부재(31)의 앞끝면은 풀 스터드(6)에 가압되어서 스프링(33)의 탄력에 저항하여 약간 후방으로 변위한 상태로 되어서, 스프링(33)의 탄력으로 풀 스터드(6)의 후단면에 밀착되도록 압접한다. 이 때, 공실군 투과층부(14)의 다수의 공실이 주축(1)측의 분무상 절삭액 통로(e1)와 공구홀더(4)측의 분무상 절삭액 통로(e2)를 연통시킨다.

한편, 공구홀더(4)를 주축(1)으로부터 빼낸 상태에서는, 원기둥부재(14a)는 연장 연락관부재(31)와 함께 스프링(33)의 탄력으로 전방(f0)으로 압압되고, 연장 연락관부재(31)의 이동범위의 앞쪽 규제위치에 대응한 위치까지 변위된 상태로 되도록 되어 있다.

상기 주축장치의 사용에 있어서의 분무상 절삭액의 공급 등은 제1실시예의 경우에 준하여 행해진다.

다음으로 본원 발명의 제 4실시예에 관해서 설명하면, 도 4는 본 실시예에 관한 공작기계의 주축장치를 나타내는 측면 단면도이다.

이 도면에 나타낸 바와 같이, 주축(1)의 중심구멍(1a)의 전방부는 단차가 형성된 구멍부로 되고, 이 단차가 형성된 구멍부에 링형 지지부재(34)를 끼워넣어 볼트고정하고 있다. 이 링형 지지부재(34)의 내부구멍은 테이퍼 구멍(a)으로 되어 있다. 주축(1)의 중심구멍(1a) 내의 안쪽 부분은 통형상 안내부재(35)가 고정상태로 끼워져 있고, 이 통형상 안내부재(35)의 내부구멍에 견인봉(draw bar)(36)이 전후이동가능하게 내부삽입되어 있다.

견인봉(36) 선단부에는 통형상 클램프부재(37)가 나사장착되어 있고, 이 클램프부재(37)와 통형상 안내부재(35) 사이로 되는 중심구멍(1a) 내에는 스프링수용부재(38)가 내부삽입됨과 아울러 통형상 압압부재(39)가 전후변위가능하게 내부삽입되어 있고, 또한, 통형상 압압부재(39)의 외주면과 중심구멍(1a)의 둘레벽 사이에는 콜릿(40)이 장착되어 있다. 통형상 압압부재(39)의 내부구멍의 전방부는 그 전방부에 비해서 직경이 크게 되어 있어서서, 이 후방부의 내방에서 스프링수용부재(38)의 앞쪽에는 압축상태의 접시스프링군(21)이 장착되어 있고, 이 접시스프링군(21)은 그 탄력으로 통형상 압압부재(39)를 전방(f0)으로 압압하게 되어 있다. 또한, 통형상 압압부재(39)는 그 앞끝의 경사면(39a)에서 콜릿(40)의 뒤끝 경사면 (40a)을 압압하게 되어 있고, 이 통형상 압압부재(39)의 압압력이 콜릿(40)의 전방부의 직경을 축소시키도록 되어 있다. 이 때, 41은 클램프부재(37)의 중심구멍에 형성된 암나사에 나사결합된 잠금나사부재이며, 클램프부재(37)와 견인봉(36)을 고정상태로 체결하는 것이다.

견인봉(36)에는 중심구멍이 형성되어 있고, 이 중심구멍의 안쪽부분에 분무상 절삭액 생성부(24)를 고정상태로 형성하고, 이 생성부(24)의 앞쪽의 중심구멍 (1a) 부분은 직경확대부로 되고, 여기에 통형상 압축공기 공급밸브(25)가 전후이동가능하게 장착되어 있다. 이 압축공기 공급밸브(25)의 외주는 단차가 형성된 면으로 되어 있고, 그 최전방부의 세경부(細徑部)(25a)가 잠금나사부재(41)의 중심구멍 내에 전후변위가능하게 삽입통과되고, 또한, 중간부(25b)와 중심구멍(1a) 부분의 둘레벽 사이에서 잠금나사부재(41)의 뒤쪽에 압축상태로 된 스프링(42)이 압축공기 공급밸브(25)를 후방으로 압압하도록 장착되어 있다.

공구홀더(4)는 이면 구속 HSK형으로서 테이퍼축부(43)와 반경면(半徑面)(44)을 가지고, 테이퍼축부(43)의 내부구멍 내의 앞끝면 부분에서 홀더 본체(5)의 중심구멍(b)의 뒤끝부에 연장 연락통로부재(45)를 끼워넣고, 통나사부재(46)를 통해서 홀더 본체(5)에 고정시킨 것으로 되어 있다.

상기 구성에 있어서, 주축(1)으로부터 분리된 공구홀더(4)를 주축(1)에 장착할 때는, 견인봉(36) 및 클램프부재(37)를 전방(f0)으로 변위시킨 상태 하에서, 공구홀더(4)의 테이퍼축부(43)를 주축(1)측의 테이퍼 구멍(a) 내에 압입하여, 도 4A에 나타내는 바와 같이 반경면부(44)를 링형 지지부재(34)의 앞끝면에 밀접시킨다. 이 때, 압축공기 공급밸브(25)의 세경부(25a)의 앞끝은 공구홀더(4)측의 연장 연락관(45)의 뒤끝의 내부구멍 내에 원활하게 들어가게 된다.

그 후, 견인봉(36)을 후방으로 끌어 이동시키는 것이고, 이로써, 클램프부재 (37)의 앞끝 팽대부(膨大部)가 콜릿(40)의 앞끝부의 내면을 주축반경방향 외측으로 가압하여 변위시키고, 이 변위가 콜릿(40)의 앞끝의 외면의 경사면(40b)을 테이퍼축부(43)의 뒤끝부의 내면의 경사면에 압접시킨다. 이 압접은 테이퍼축부(43)를 뒤쪽으로 끌어당기는 힘을 발생시키고, 테이퍼축부(43)를 주축(1)측의 테이퍼 구멍 (a)에 압접시키는 동시에 반경면부(44)를 링형 지지부재(34)의 앞끝면에 압접시키는 것이고, 이로써 공구홀더(4)는 주축(1)에 강고하게 고정된 상태로 된다.

한편, 주축(1)에 고정된 공구홀더(4)를 주축(1)으로부터 분리시킬 때는, 견인봉(36) 및 클램프부재(37)를 전방(f0)으로 변위시키는 것이고, 이로써 콜릿(40)은 테이퍼축부(43)의 내면을 구속하지 않게 된다. 이 상태하에서, 공구홀더(4)를 전방(f0)으로 인출하고, 주축(1)측으로부터 분리시킨다.

상기 구성에 있어서, 압축공기 공급밸브(25)의 주심구멍이 주축(1)측의 분무상 절삭액 통로(e1)를 이루고 있고, 또한, 연장 연락관부재(45)의 내부구멍, 홀더 내부연락관(8)의 내부구멍(f), 조정나사(7)의 중심구멍(c), 및, 절삭공구(13)의 두께부에 형성된 절삭공구 내부통로(g)가 공구홀더(4)측의 분무상 절삭액 통로 (e2)를 이루고 있다.

또한, 본 실시예에서는, 공구홀더(4)의 내부에 공실군 투과층부(14)가 형성되어 있고, 이 공실군 투과층부(14)는, 조정나사(7)의 중심구멍(c)에서 홀더 내부연락관(8)과 절삭공구(13) 사이 부분에 제1실시예의 것과 마찬가지의 원기둥부재 (14a)를 내부로 끼워서 고정시킨 것으로 되어 있다.

상기 주축장치의 사용에 대한 분무상 절삭액의 공급 등은 상기 제2실시예의 경우에 준하여 행해진다.

도 5는 본 실시예의 변형예를 나타내고 있다. 이 변형예에서는 공실군 투과층부(14)를 주축(1)내에 있어서 분무상 절삭액 생성부(24)와 공구홀더(4) 사이에 형성된 것이고, 구체적으로는 압축공기 공급밸브(25)의 전방부의 세경부(25a)의 내부구멍 내에 제1실시예의 것과 마찬가지의 원기둥부재(14a)를 내부로 끼워서 고정시킨 것으로 되어 있다. 한편, 공구홀더(4)의 내부의 공실군 투과층부(14)는 제거되어 있다.

도 6은 본 실시예의 다른 변형예를 나타내고 있다. 이 변형예에서는 분무상 절삭액 생성부(24) 및 이것에 압축공기나 절삭액을 공급하기 위한 공급로가 제거되어 있다. 그리고, 견인봉(36)의 중심구멍 내에 내부관(47)을 견인봉(36)과 동체상으로 설치함과 아울러, 상기 압축공기 공급밸브(25) 대신에 이것과 동일한 형태의 연장 연락관부재(251)를 견인봉(36)의 중심구멍의 전방부의 직경확대부 내에 전후이동가능하게 내부삽입하고, 공구홀더(4)가 주축(1)에 고정된 상태에서는 내부관 (47)의 앞끝면이 스프링(42)의 탄력에 의해 연장 연락관부재(251)의 뒤끝면에 압접된 상태로 되어, 내부관(47)의 내부구멍과 연장 연락관부재(251)의 내부구멍이 연통되도록 되어 있다.

이 주축장치의 사용에 있어서의 분무상 절삭액의 공급 등은 제1실시예의 경우에 준하여 행해진다.

다음으로 본원 발명의 제 5실시예에 대해 설명하면, 도 7은 본 실시예에 관한 공작기계의 주축장치를 나타내는 측면 단면도이다.

이 도면에 나타낸 바와 같이, 주축(1)의 중심구멍(1a)의 전방부는 직경확대부로 되어 있고, 이 직경확대부에 링형 지지부재(34)를 끼워넣어 볼트고정하고 있다. 이 링형 지지부재(34)의 뒤쪽에는 통형 캐니스터(48)가 링형 지지부재(34)와 동심으로 볼트고정되어 있다. 캐니스터(48)의 내부구멍에는 클램프부재(49)가 전후이동가능하게 내부삽입되어 있고, 이 클램프 부재(49)의 둘레면에는 구부재(18)에 관련된 반구형 오목부(49a)나 경사면(49b)이 형성되어 있다.

주축(1)의 중심구멍(1a)의 안쪽 부분에는 견인봉(36)이 전후방향으로 이동가능하게 내부삽입되어 있고, 이 견인봉(36)은 이 앞끝에 나사장착된 통형상 결합부재(50) 및 잠금너트(51)를 통해 클램프부재(49)의 뒤끝부에 끼워맞춰진 형태로 결합되어 있다. 또한, 주축(1)의 중심구멍(1a)의 둘레벽과 견인봉(36) 사이에는 견인봉(36)을 뒤쪽으로 압압하기 위한 압축상태의 접시나사군(21)이 장착되어 있다.

견인봉(36)의 중심구멍(36a) 내에는 분무상 절삭액 생성부(24)가 고정상태로 형성되어 있고, 중심구멍(36a)의 전방부는 직경확대부로 되어 있어서, 이 직경확대부에 통형의 압축공기 공급밸브(25)가 전후변위가능하게 내부삽입되어 있다. 압축공기 공급밸브(25)와 클램프부재(49)의 뒤끝면 사이의 중심구멍(36a) 부분에는 압축상태로 된 스프링(42)이 장착되어 있고, 이 스프링(42)의 탄력으로 압축공기 공급밸브(25)가 후방으로 압압되도록 되어 있다. 또한, 견인봉(36)의 중심구멍 (36a)과 압축공기 공급밸브(25)의 내부구멍은 일선(一線)상에 연통되어 있다.

이면 구속 KM형으로 된 공구홀더(4)의 중심구멍(b)의 후방부는 직경확대부 (b1)으로 되어 있고, 이 직경확대부(b1)의 내방(內方)에 홀더 내부연락관(8)의 후방부와 연통된 통로부재(52)를 삽입하는 동시에 이 통로부재(52)의 세경부에 구금부재(53)를 전후이동가능하게 외부삽입시키고, 구금부재(53)와 통로부재(52) 사이가 되는 직경확대부(b1)내에 압축상태로 된 스프링(54)을 장착하고, 이 스프링(54)의 탄력이 구금부재(53)를 후방으로 압압하도록 만드는 외에, 구금부재(53)가 직경확대부(b1)로부터 빠지는 것을 규제하기 위한 걸림 링부재(55)를 직경확대부(b1) 뒤끝부에 고정하고 있다.

상기 구성에 있어서, 주축(1)으로부터 분리된 공구홀더(4)를 주축(1)에 장착할 때는, 견인봉(36) 및 클램프부재(49)를 전방(f0)으로 변위시킨 상태하에서, 공구홀더(4)의 테이퍼축부(43)를 주축(1)측의 테이퍼 구멍(a) 내에 압입하여, 도 7A에 나타낸 바와 같이 반경면부(44)를 링형 지지부재(34)의 앞끝면에 밀착시킨다. 이 때, 구부재(18)는 주축반경방향 내측으로 변위되어 클램프부재(49)의 반구형 오목부(49a) 내에 들어가도록 변위하여, 공구홀더(4)의 테이퍼축부(43)가 주축(1)측의 테이퍼 구멍(a) 내에 들어가는 것을 허용한다.

그 후, 견인봉(36)을 후방으로 끌어 이동시키는 것이고, 이로써 클램프부재 (49)의 경사면(49b)이 각 구부재(18)를 주축반경방향 외측으로 가압하여 변위시키고, 이 변위에 의해 구부재(18)가 테이퍼축부(43)의 둘레벽의 결합구멍(43a)의 경사면에 도 7A에 나타낸 바와 같이 압접한다. 이 압접은 테이퍼축부(43)를 뒤쪽으로 끌어당시는 힘을 발생시키고, 테이퍼축부(43)를 주축(1)측의 테이퍼 구멍(a)에 압접시키는 동시에 반경면부(44)를 링형 지지부재(34)의 앞끝면에 압접시키는 것이고, 이로써 공구홀더(4)는 주축(1)에 강고하게 고정된 상태로 된다.

한편, 주축(1)에 고정된 공구홀더(4)를 주축(1)으로부터 분리시킬 때는, 견인봉(36) 및 클램프부재(49)를 전방(f0)으로 변위시키는 것이고, 이로써 각 구부재 (18)는 주축반경방향 내측으로 이동하여 반구형 오목부(49a)내에 들어가게 되어 테이퍼축부(43)를 구속하지 않게 된다. 이 상태하에서, 공구홀더(4)를 전방(f0)으로 끌어내고, 주축(1)측으로부터 분리시킨다.

상기 구성에 있어서, 압축공기 공급밸브(25)의 내부구멍이나, 클램프 로드 (49)의 중심구멍이 주축(1)측의 분무상 절삭액 통로(e1)를 이루고 있고, 또한, 구금부재(53)의 내부구멍, 통로부재(52)의 내부구멍, 홀더 내부연락관(8)의 내부구멍 (f), 조정나사(7)의 중심구멍(c), 및, 절삭공구(13)의 두께부에 형성된 절삭공구 내부통로(g)가 공구홀더(4)측의 분무상 절삭액 통로(e2)를 이루고 있다.

또한, 본 실시예에서는, 공구홀더(4)의 내부에 공실군 투과층부(14)가 형성되어 있고, 이 공실군 투과층부(14)는 제 4실시예의 경우에 준하여 이루어진다.

또한, 상기 주축장치의 사용에 있어서의 분무상 절삭액의 공급 등은 상기 제2실시예의 경우에 준하여 행해진다.

도 8은 본 실시예의 변형예를 나타내고 있다. 이 변형예에서는 공실군 투과층부(14)가 주축(1)내에 있어서 분무상 절삭액 생성부(24)와 공구홀더(4) 사이에 형성되고, 구체적으로는, 클램프부재(49)의 중심구멍의 뒤끝부 내에 제1실시예의 것과 마찬가지의 원기둥부재(14a)를 내부로 끼워서 고정시킨 것으로 되어 있다. 한편, 한편, 공구홀더(4)의 내부의 공실군 투과층부(14)는 제거되어 있다.

도 9는 본 실시예의 다른 변형예를 나타내고 있다. 이 변형예에서는 분무상 절삭액 생성부(24) 및 이것에 압축공기나 절삭액을 공급하기 위한 공급로가 제거되어 있다. 또한, 견인봉(36)의 중심구멍 내에 내부관(47)을 견인봉(36)과 동체상으로 설치하는 동시에, 상기 압축공기 공급밸브(25) 대신에 이것과 동일한 형태의 연락관부재(251)를 견인봉(36)의 중심구멍의 전방부의 직경확대부(36a) 내에 전후이동가능하게 내부삽입하고, 내부관(47)의 앞끝면이 스프링(42)의 탄력에 의해 연락관부재(251)의 뒤끝면에 압접된 상태로 되어, 내부관(47)의 내부구멍과 클램프부재 (49)의 내부구멍이 연통되도록 이루어져 있다. 이 주축장치의 사용에 대한 분무상 절삭액의 공급 등은 제1실시예의 경우에 준하여 행해진다.

다음은 상기 각 실시예에 있어서 분무상 절삭액이 공실군 투과층부(14) 주변을 통과할 때의 유동상황에 관해서 도 10을 참조하여 설명한다. 여기에서, 도 10은 상기 각 실시예의 공실군 투과층부(14)에서의 분무상 절삭액의 유동상황을 나타내는 단면에서 바라본 설명도이다.

주축(1)의 회전중에 그 분무상 절삭액 통로(e1) 내에 적당압(예컨대 약 0.3MPa정도)으로 공급된 분무상 절삭액은 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2)을 경유하여 공실군 투과층부(14)에 도달하는 것이고, 이 분무상 절삭액은 공실군 투과층부(14)의 절삭액 입구면(141a)으로부터 공실군 투과층부(14) 내에 진입한다. 이 진입한 분무상 절삭액은 공실(142)로부터 그 전방측의 공실(142)로 각 공실 (142)의 분무상 절삭액 출입구(143)를 경유하여 순서대로 그 하류측으로 향하여 유동하는 것이고, 이 유동 중에, 각 공실(142)에는 분무상 절삭액의 공급압에 관련된 비교적 높은 압력의 분무상 절삭액이 충만하여 축적된 상태로 된다. 이와 같은 공실군 투과층부(14)의 내부에서의 분무상 절삭액의 유동이 진행하면, 분무상 절삭액은 곧바로 절삭액 출구면(141b)에 도달하고, 또한 분무상 절삭액은 분무상 절삭액 통로(e1)보다 하류측의 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2)를 경유하여 기분압력이 하강하면서 절삭공구(13)에 도달하고 그 앞끝으로부터 분출한다. 이와 같은 분무상 절삭액의 유동이 단속됨으로써, 절삭공구(13) 앞끝으로부터의 분무상 절삭액의 분출은 연속적으로 행해진다.

그런데, 주축(1)의 회전속도는 가공하는 절삭공구지름에 의해, 다소 변화하는 것이 통상이고, 크게 증대하는 것이 있다. 이와 같은 경우, 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2) 내를 유동하는 분무상 절삭액은 주축(1)의 회전속도에 대응하는 큰 원심력이 부여되게 되고, 이것에 관련하여, 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2)의 둘레벽 근방에서 분무상 절삭액의 압력이 높게 되어서 그 액상화가 촉진된다.

이 액상화의 촉진에 의해 분무상 절삭액 통로 내의 절삭액(SL)의 양이 증가하면, 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2)의 유효통로 단면이 감소하여 분무상 절삭액의 유동이 제한되는 것이고, 이와 같이 되면, 분무상 절삭액은 공실군 투과층부(14)에 도달하기까지 그 압력이 하강된다.

이와 같이 압력하강된 분무상 절삭액은 공실군 투과층부(14)의 절삭액 입구(141a)로부터의 진입이 억제되게 되고, 이것에 관련하여 공실구 투과층부(14)의 절삭액 출구측(141b)의 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2) 내의 압력이 하강하는 경향으로 된다. 이와 같은 경향이 생기기 시작하면, 공실군 투과층부(14) 내의 각 공실(142)의 분무상 절삭액 출입구(143)로부터 유출하도록 된다. 이 때, 분무상 절삭액 출입구(143)가 그 대응하는 공실(141)의 크기에 비해서 작기 때문에, 그 공실(142)에 축적되어 있는 분무상 절삭액은 순식간에 최대한까지 팽창하면서 유출되지 않고, 팽창이 제한되면서 유출하도록 된다.

이 결과, 공실군 투과층부(14)의 절삭액 출구(141b)측의 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2) 내에는, 공실군 투과층부(14)에 진입해 오는 분무상 절삭액이 감소함에 상관없이, 이 진입해 오는 분무상 절삭액보다 많은 양의 분무상 절삭액이 흘러들어가고, 여기서의 압력의 하강을 억제하도록 작용한다. 이로써, 일시적인 주축(1)의 회전상승에 의한 분무상 절삭액의 액상화에 기인한 분무상 절삭액의 절삭공구(13) 앞끝으로부터의 분출량의 감소경향은 완화되는 것이다. 이 감소경황의 완화는 절삭공구수명의 장기화나 가공정밀도나 품질의 향상 등을 도모하는데에 기역하게 된다.

한편, 주축(1)측의 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2) 내로의 분무상 절삭액의 공급압력이 일시적으로 높게 되는 등으로 인하여 그 공급량이 증대화되는 경우가 있지만, 이와 같은 경우는 공실군 투과층부(14)의 공실(142)군 내로부터 많은 분무상 절삭액이 축적되도록 되어서, 공실군 투과층부(14)의 절삭액 출구 (141b)로부터의 그 유출량의 증대화를 일시적으로 억제하는 것이고, 이로써 분무상 절삭액의 절삭공구(13) 앞끝으로부터의 분출량의 일시적인 증대경향이 완화되는 것이다. 이 증대경향의 완화는 분무상 절삭액을 절약하는데에 기여하게 된다.

상기로부터 명확해지는 바와 같이, 공실군 투과층부(14)의 공실(142)은 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2) 내에서의 액상화 등에 기인하여 공실군 투과층부 (14)보다 하류측에서 생기는 일시적인 유동변동을 억제하기 위한 버퍼로서 기능하는 것이고, 이로써 절삭공구(13) 앞끝으로부터의 분무상 절삭액의 분출이 안정화되는 것이다.

실제 가공에 있어서의 일시적인 유동변동은 2초이하정도의 짧은 기간에 걸쳐서 생기는 주축(1)의 회전상승에 의해 생기는 경우가 많고, 공실군 투과층부 (14)의 공실(142)은 이것에 대해서 유효하게 작용하게 된다.

또한 공작기계의 사용중, 공작물의 비절삭 중이나 주축의 회전을 정지시킬 때는 분무상 절삭액 통로(e1)로의 분무상 절삭액의 공급이 정지되지만, 이 경우는 분무상 절삭액 통로(e2) 내에 잔존한 분무상 절삭액이, 공실군 투과층부 (14)보다 하류측으로 유출되는 것을 공실군 투과층부(14)의 버퍼로서의 작용에 의해서 일시적으로 억제되는 경향으로 됨과 아울러, 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2) 내의 분무상 절삭액이 공실군 내에 축적되는 외, 분무상 절삭액 통로(e1) 또는 (e2) 내에서 액상화한 절삭액(SL)도 공실(142) 내에 진입하여 정지 및 체류하게 되고, 이로써 분무상 절삭액이나 액상화한 절삭액(SL)이 절삭공구(13) 앞끝으로부터 무저항인채로 쓸데없이 유출되는 현상이 저지되는 것이다.

또한 분무상 절삭액의 공급이 정지되어서 공실군 투과층부(14)에 축적되고 정류한 분무상 절삭액이나 액상화한 절삭액은, 분무상 절삭액이 분수상태 절삭액 통로(e1) 내로의 공급을 개시한 직후에 아직 그 공급된 분무상 절삭액이 공실군 투과층부(14)에 도달하기 전에, 그 공급된 분무상 절삭액의 압력으로, 공실군 투과층부(14) 내로부터 이것의 하류측으로 유출하여 분무상태로 되어서 절삭공구 (13) 앞끝으로부터 분출되게 되고, 이 분출된 분무상 절삭액은 분무상 절삭액의 공급이 개시된 직후의 절삭공구(13) 앞끝으로부터 분출되는 분무상 절삭액의 절삭액 농도의 저하를 보충하고, 절삭공구(13) 앞끝으로부터의 분무상 절삭액의 분출이 안정적으로 된다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 얻어진다.

즉, 청구항1의 발명에 의하면, 주축의 회전속도의 변화 등에 의해 분무상 절삭액 통로 내의 분무상 절삭액의 유량이 일시적으로 변동하여도, 공실군 투과층부의 공실군이 이 변동을 완화하기 위한 버퍼로서 작용하고, 절삭공구 앞끝으로부터 분무상 절삭액을 안정적으로 분출시키게 되고, 이로써 예컨대 절삭공구수면의 장기화, 가공의 정밀도나 품질의 향상 외 절삭액의 절약 등이 도모되는 것이다.

또한 공작기계의 사용 중, 분무상 절삭액 통로로의 분무상 절삭액의 공급은 정지나 재개가 반복되지만, 분무상 절삭액의 공급이 정지되었을 때에 공실군 투과층부보다 상류측의 분무상 절삭액이나 액상화한 절삭액이 공실군 투과층부에 축적되기 때문에, 이들 분무상 절삭액 등의 쓸데없는 유출이 효과적으로 저지되게 되고, 또한 분무상 절삭액의 공급이 재개된 직후에 절삭공구 앞끝으로부터 분출하는 분무상 절삭액의 절삭액 농도의 과도한 저하가 공실군 투과층부로부터 유출하는 분무상 절삭액이나 액상화한 절삭액에 의해 피해지기 때문에, 절삭공구 앞끝으로부터 분출하는 분무상 절삭액의 절삭액 농도의 시간적 변화가 억제되게 된다.

청구항2의 발명에 의하면, 분무상 절삭액의 유동의 일회의 일시적 변동을 완화할 수 있는 시간이 장기화되게 된다.

청구항3의 발명에 의하면, 견고한 공실군 투과층부를 간이하게 형성할 수 있게 된다.

청구항4의 발명에 의하면, 주축측의 내부구조의 복잡화를 피하는 것이 가능하다.

청구항5의 발명에 의하면, 주축에 장착되는 각종 절삭공구 및 이것의 관련부재는 이것에 변경을 가하지 않아도 각각의 절삭공구에 관해서 공실군 투과층부에 의해 효용을 얻을 수 있는 것이고, 이 효용을 얻는데에서의 총합적 비용이 각종 절삭공구 및 이것의 관련부재의 각각에 공실군 투과층부를 형성하는 경우에 비해서 값싸게 된다.

청구항6의 발명에 의하면, 분무상 절삭액 통로의 길이가 짧게 되어서 분무상 절삭액의 액상화의 양이 적게 되고, 절삭공구로부터의 분무상 절삭액의 유출이 효과적으로 안정화되게 된다.

Claims

주축(1)으로부터 이것과 동체상으로 장착된 절삭공구(13) 선단에 이르는 범위의 내부에 단일형상의 통로단면을 갖는 분무상 절삭액 통로(e1,e2)를 형성하고, 주축(1)측으로부터 공급된 분무상 절삭액이 이 분무상 절삭액 통로(e1,e2)를 경유하여 절삭공구(13) 선단으로부터 분출되도록 작동하는 공작기계의 주축장치에 있어서, 상기 분무상 절삭액 통로(e1,e2)의 도중에, 다수의 공실(142)이 다단형상이며 또한 연통상태로 적층되어 분무상 절삭액이 이들 공실(142)군을 경유하여 투과하는 것으로 한 공실군 투과층부(14)를 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축장치.
제1항에 있어서, 각 공실(142)이 비교적 작은 출입구(143)로 서로 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 공실군 투과층부(14)가 소결금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 공실군 투과층부(14)가 절삭공구(13)를 주축(1)에 고정시키기 위한 공구홀더(4)의 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 공실군 투과층부(14)가 주축(1)의 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 주축(1)의 내부에 분무상 절삭액을 발생시키기 위한 분무상 절삭액 생성부(24)를 형성하고, 이 분무상 절삭액 생성부(24)와, 절삭공구(13)를 주축(1)에 고정시키기 위한 공구홀더(4) 사이에 공실군 투과층부(14)를 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축장치.