WO2002018097A1

WO2002018097A1 - Dispositif a broche pour machines-outils

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Publication number: WO2002018097A1
Application number: PCT/JP2001/007135
Authority: WO
Inventors: Shinsuke Sugata; Tadashi Makiyama
Original assignee: Horkos Corp
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2002-03-07
Also published as: TW544360B; JP3353149B2; ES2252267T3; EP1316387A4; JP2002066872A; EP1316387A1; ATE316444T1; EP1316387B1; DE60116880T2; CN1455716A; US7048481B2; KR100482976B1; KR20030037269A; CN1212218C; DE60116880D1; US20030170087A1

Description

明細書工作機械の主軸装置技術分野

この発明は、霧状切削液が刃具先端から噴出するものとした工作機械の主軸装置に関する。背景技術

工作機械による加工では被加工物や刃具の冷却及び潤滑、又は切屑の除去などのため加ェ部に切削液を多量に供給しているが、これによるときは切削液による環境汚染や人体の健康への悪影響、切削液の廃油処理に伴う大きなコスト、被加工物の過冷却による刃具寿命の低下、又は切削液過多による刃具の微細切込み加工時の滑り磨耗などの問題があるほか、加工時に多量の切削液が切屑に付着するため、切屑の処理や再利用のさい、これに付着した切削油を分離することが必要となる。 . これらの問題を解決するため、近年では極微量の切削液を霧状にして加工部へ供給しながら切削する、いわゆるドライ切削を行うものとした工作機械が出現している。

本出願人は、既に、ドライ切削を行うための工作機械を実施しており、その主軸装置は、例えば図 1 1に示すように、刃具 1 3の固定された工具ホルダ 4をそのテーパシャンク部 5 bを介して主軸 1に固定させたものとなされている。

この際、工具ホルダ 4には単一状通路断面を有するものとなされた直状のホルダ側霧状切削液通路 e 2が形成されており、この通路 e 2はプルスタッド 6の中心孔 d、ホルダ内部連絡管 8の内孔 f 、及び、刃具 1 3の肉厚部に形成された刃具内通路 g等からなっている。また主軸 1にはこれの回転中心部に設けられ単一状通路断面を有するものとなされた内管 3の内孔からなる主軸側霧状切削液通路 e 1が形成されている。

そして刃具 1 3による加工中には、主軸 1近傍に形成された霧状切削液発生装置の発生した霧状切削液が主軸側霧状切削液通路 e 1の元側箇所に供給されるのであって、この主軸側霧状切削液通路 e 1を通過した後、ホルダ側霧状切削液通路 e 2を経て刃具 1 3の先端から噴出するものとなる。

上記した在来の工作機械では、霧状切削液が単一状通路断面を有する霧状切削液通路 e l、 e 2内を刃具 1 3先端へ向け流動するため、この流動中の霧状切削液はその粘性や通路壁との摩擦等により、通路断面上の各位置のその微少要素の速度を表す各速度べクトルは図 1 0 Aに符号 iで示すように通路中心で最大であり通路周壁へ向け放物線 mを描いて小さくなるのであり、通路周壁面での霧状切削液の速度は理論上ゼロとなる。

ここで、重要なことは通路周面近傍の比較的厚い層に於ける霧状切削液の速度が通路中心部のそれに比べて大幅に小さいことであり、液状化した切削液がその周壁面上に滞留する傾向を増大させるものとなり、また霧状切削液の安定的供給を阻害したり浪費を生じさせるほか、霧状切削液の供給 ·停止の切換作動時の応答性をも低下させるものとなっている。

本発明は、斯かる問題点に対処し得るものとした工作機械の主軸装置を提供することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するため、本願の請求項 1に記載した発明では、主軸及びこの主軸と同体状に装着されると共に、主軸の回転中心部に設けられた内管の切削液通路から刃具先端に至る範囲の内部に単一状の通路断面を有する霧状切削液通路を形成し、主軸側から供給された霧状切削液がこの霧状切削液通路を経て刃具先端から噴出されるさい、上記切削液通路の何れか通路中、或いはそれぞれに複数の小径通路を形成した整流部を介して行われる構成となす。

これによれば、整流部の切削液入り口側で霧状切削液の流動が一時的且つ部分的に堰き止められるのであり、その後、この霧状切削液は各小径通路に分割されて流入し整流部の切削液出口側に達する。このときの各小径通路内の霧状切削液の流動状況は整流部の断面上での存在位置の相違にも拘わらず他の小径通路の場合と概略同一となるのであり、この結果、整流部の切削液出口側に於ける霧状切削液通路内の断面全体の霧状切削液の流速は均等化されると共に、特に霧状切削液通路の通路周壁近傍の霧状切削液の流速は、整流部よりも上流側のそれに比べ、整流部よりも下流側のそれの方が大きくなる。このような整流部の切削液出口側に於ける霧状切削液通路内の霧状切削液の流動は、刃具先端からの霧状切削液の嘖出を安定化させるほか、その噴出の開始及び停止指令に対する応答性を向上させる上で寄与する。

また請求項 2に記載した発明では、主軸側の整流部は切削液通路の先端部箇所へ備えしめた構成となす。

このようにすれば、主軸に対して交換装着される刃具及びその関連部材は従来構造のままで差し支えないものとなる。

また請求項 3に記載したように、主軸側の切削液通路の途中箇所に、霧状切削液を生成するための霧状切削液生成部を設ける。これによれば、霧状切削液通路が短縮化されるのであり、このことが霧状切削液の液状化を抑制すると共に、その噴出の開始及び停止指令に対する応答性を良好となす。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第一実施例に係る工作機械の主軸装置を示すもので、 A は側面視断面図、 Bは前記主軸装置の主要部を示す拡大断面図、図 Cは前記主軸装置の整流部の構成部材を示す図である。

図 2は、本発明の第二実施例に係る工作機械の主軸装置を示し、 Aは側面視断面図で Bは部分拡大図である。

図 3は、本発明の第三実施例に係る工作機械の主軸装置を示し、 Aは側面視断面図で Bは部分拡大図である。

図 4は、本発明の第四実施例に係る工作機械の主軸装置を示し、 Aは側面視断面図で Bは部分拡大図である。

図 5は、上記第四実施例の変形例を示し、 Aは側面視断面図で Bは部分拡大図である。

図 6は、上記第四実施例の他の変形例を示し、 Aは側面視断面図で Bは部分拡大図である。

図 7は、本発明の第五実施例に係る工作機械の主軸装置を示し、 Aは側面視断面図で Bは部分拡大図である。

図 8は、上記第五実施例の変形例を示し、 Aは側面視断面図で Bは部分拡大図である。

図 9は、上記第五実施例の他の変形例を示し、 Aは側面視断面図で Bは部分拡大図である。

図 1 0は、上記各実施例の整流部での霧状切削液の流動状況を、整流部が存在しない場合と比較して示す説明図であり、 Aは側面視断面図で A 1は中央側面図、 Bは側面視断面図で B 1は中央側面図、 Cは側面視断面図である _c 図 1 1は、従来例の主軸装置の側面視断面図である。発明を実施するための最良の形態

先ず、本願発明の第一実施例について説明する。

図 1に於いて、 1は丸棒状の主軸で、工作機械の主軸支持フレーム 2に図示しない軸受を介して主軸 1中心回りへの回転自在に支持されている。この主軸 1には中心孔 1 aが形成してあり、この中心孔 1 aの先部はテーパ孔 aとなされている。そして、中心孔 1 a内の中心位置には内管 3が主軸 1と同体状に固定されている。

4は工具交換装置による脱着可能となされた工具ホルダであり、ホルダ本体部 5は中央部を鍔部 5 aとなされ、この鰐部 5 aよりも後側部分をテーパシャンク部 5 bとなされ、先側部分を丸軸状の前側張出部 5 cとなされている。ホルダ本体部 5の中心箇所には内孔 bが形成してあり、この内孔 bの後端部にプルスタツド 6が螺着され、内孔 bの前寄り箇所の比較的長い範囲に雌ネジ b lが形成され、最前部はテーパ孔 b 2となされている。そして、雌ネジ b 1には外周面に雄ネジを形成されたアジヤストスクリュウ 7が螺入されている。

アジャストスクリュウ 7には中心孔 cが形成されており、この中心孔 cの後部とプルスタッド 6の中心孔 dとはホルダ内部連絡管 8で連通されている。前側張出部 5 cの先部にはコレツト締結機構 9が形成してあり、この機構 9はホルダ本体部 5のテーパ孔 b 2に嵌入されたコレツト 1 0、前側張出部 5 cの前端部に螺合された締結ナツト体 1 1、及び、この締結ナツト体 1 1 とコレット 1 0とをコレット 1 0の周方向の相対変位可能に結合するためのリング状結合部材 1 2 a、 1 2 bからなつている。そして、コレット 1 0の中心孔には刃具 1 3が差し込まれており、この刃具 1 3は後端部をアジヤストスクリュウ 7の内孔 cの前部に差し込まれて後方への移動を規制された状態に支持されると共に、胴部をコレツト締結機構 9でホルダ本体部 5の中心位置に強固に固定されている。

この工具ホルダ 4は主軸 1のテーパ孔 aにテーパシャンク部 5 bを密状に嵌合されプルスタツド 6が主軸 1の中心孔 1 a内に設けた図示しないクランプ機構により後方へ引張されることにより主軸 1に強固に装着された状態となっている。この状態の下では、内管 3の先端がプルスタツド 6の後端面に密状に接した状態となる。 '

上記した構成に於いて、内管 3の内孔が主軸 1側の霧状切削液通路 e 1をなしており、またプルスタッド 6の中心孔<1、ホルダ内部連絡管 8の内孔 f 、アジヤストスクリュウ 7の中心孔 c、及ぴ、刃具 1 3の肉厚部に形成された刃具内通路 gが工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2をなしている。

上記した工具ホルダ 1側の霧状切削液通路 e 2の途中であるアジヤストスクリュウ 7の中心孔 b内で、ホルダ内部連絡管 8の前端と刃具 1 3の後端との間箇所には、本発明の特徴部分をなす整流部 1 4が設けてある。この整流部 1 4はアジヤストスクリュウ 7の中心孔 c内に密状に嵌挿される形状となされた図 1 Cに示すような円柱部材 1 4 aに前後向きの小径通路 hを適当な配列で透設したものとなされている。

この際、円柱部材 1 4 aは直径を凡そ 5〜 8 m m程度となされており、また各小径通路 hは直径を凡そ 0 . 3〜0 . 5 m m程度となされると共にアジヤストスクリュウ 7の内孔 cの中心方向に向かう直状となされている。これら小径通路 hは全部で 9個となされ同心状に配列されている。

上記主軸装置の使用に於いては、霧状切削液の必要時にその供給開始指令が工作機械の制御部に付与されるのであり、これに関連して、主軸装置の近傍に設けた図示しない霧状切削油発生装置から、主軸 1側の霧状切削液通路 e 1の後端部に圧力凡そ 0 . 3 M P a程度の霧状切削液が供給される。この霧状切削液はやがて工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2内に達し、ホルダ内部連絡管 8、整流部 1 4及び刃具内通路 gを経て刃具 1 3先端から噴出される。一方、霧状切削液が不必要となったときはその供給停止指令が工作機械の制御部に付与されるのであり、これに関連して霧状切削油発生装置からの霧状切削液通路 e 1への霧状切削液の供給は停止される。

以下に他の実施例を順に説明するが、各実施例に関連した説明及び各図に於いて既述部位と実質的同一部位には同一符号を使用するものとする。

本願発明の第二実施例について説明すると、図 2は本実施例に係る工作機械の主軸装置を示す側面視断面図である。

この図に示すように、主軸 1と主軸支持フレーム 2との間には主軸 1を回転自在に支持するための軸受 1 5 、 1 5を設けると共に主軸 1、主軸支持フレーム 2及び軸受 1 5 、 1 5の相対位置を規制するためのスぺーサ 1 6 a 、 1 6 bが設けてある。

1 7は主軸 1の中心孔 1 aの平行部内の前部に挿入されたキヤエスタで、周壁には半径方向の透孔を適当数設け、各透孔内に球部材 1 8を周壁半径方向の変位可能に案内している。このキヤニスタ 1 7の周壁には主軸 1の中心孔 1 aに前後変位可能に案内される筒棒状のクランプ口ッド 1 9が外挿され、このロッド 1 9が主軸 1に対し前方 f 0 へ変位することにより球部材 1 8が主軸半径方向外側へ変位可能となり、逆にこのロッド 1 9が主軸 1に対し後方へ変位することにより球部材 1 8がこのロッド 1 9の先部で押されて主軸半径方向内側に強制変位させられるようになされている。

内管 3とクランプ口ッド 1 9との間でキヤニスタ 1 7の後端面箇所にはバネ受けリング部材 2 0が嵌揷されており、このバネ受けリング部材 2 0はこれの後方に装着された圧縮状態の皿パネ群 2 1によりキヤニスタ 1 7の後端面に圧接されてその位置を保持されている。

またキヤ-スタ 1 7とクランプ口ッド 1 9との間箇所の前部には球部材 1 8を斜面部で押圧し得るものとなされた押圧用リング部材 2 2をクランプ口ッド 1 9に対し前後変位可能に嵌揷しており、このリング部材 2 2とバネ受けリング部材 2 0との間に圧縮状態のスプリング 2 3が装着してあり、このスプリング 2 3の弹力により球部材 1 8が主軸半径方向内側へ付勢されるようになされている。この付勢力はクランプロッド 1 9が主軸 1に対し前方 f 0 へ変位されたとき、工具ホルダ 4がその自重等により主軸 1から抜け落ちないように工具ホルダ 4を適当力で支持するように作用するものである。内管 3の内孔内のやや奥部には霧状切削液生成部 2 4が設けてあり、この霧状切削液生成部 2 4にはこれの後方となる内管 3の内孔を経て切削液と圧縮空気とが独立して供給されるようになされており、霧状切削液生成部 2 4 はこのように供給された切削液と圧縮空気を混合撹拌して霧状切削液となし、これを前端の開口部 2 4 aから噴射するものとなされている。

内管 3の内孔内で霧状切削液生成部 2 4より前側部分はやや大きな径となされており、この前側部分の内方で霧状切削液生成部 2 4の前側近傍には円筒状の圧縮空気供給弁 2 5が前後変位可能に内挿されており、また内管 3の前側部分の先端部の内方には延長連絡管部材 2 6が抜止め筒部材 2 7を介して一定範囲内での前後変位自在に装着されており、さらに延長連絡管部材 2 6と圧縮空気供給弁 2 5との間に圧縮状態のスプリング 2 8が配設されている。

この際、スプリング 2 8は延長連絡管部材 2 6を前方 f 0へ押圧すると共に圧縮空気供給弁 2 5を後方へ押圧するものである。そして圧縮空気供給弁 2 5は内管 3内の前側部分内の圧力が低下したとき前方変位し、霧状切削液生成部 2 4側の圧縮空気が圧縮空気供給弁 2 5の内孔内に吹き込まれる状態となるものとなす。

そして、工具ホルダ 4は先の実施例のものから整流部 1 4を取り除いた構造となされている。

上記構成に於いて、主軸 1から分離された工具ホルダ 4を主軸 1に装着するときは、クランプロッド 1 9を前方 f 0へ変位させた状態の下で、工具ホルダ 4のテーパシャンク部 5 bを主軸 1のテ一パ孔 a内に押し入れるのであり、これによりプルスタッド 6が球部材 1 8を主軸半径方向外側へ押し変位させてキヤニスタ 1 7に対し図 2に示す位置まで進入する。この進入の後、クランプロッド 1 9を後方へ引き移動させるのであり、これにより球部材 1 8は主軸半径方向内側へ押し込まれて、クランプロッド 1 9の引張力をプルスタツド 6に伝達するものとなり、工具ホルダ 4は主軸 1に強固に固定された状態となる。

一方、主軸 1に固定された工具ホルダ 4を主軸 1から分離させるときは、クランプロッド 1 9を前方 f 0へ変位させた状態の下で、工具ホルダ 4を前方 f 0 へ引き出すのであり、これによりプルスタッド 6は球部材 1 8をスプリング 2 3の弾力に杭して主軸半径方向外側に押し移動させ前方へ抜け出るものとなる。

上記した構成に於いて、内管 3の内孔で霧状切削液生成部 2 4よりも前側部分が主軸 1側の霧状切削液通路 e 1をなしており、またプルスタッド 6の中心孔、ホルダ内部連絡管 8の内孔 f 、アジャストスクリュウ 7の中心孔 c、及び、刃具 1 3の肉厚部に形成された刃具内通路 gが工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2をなしている。 ·

上記した技術は本出願人の先願（特願平 1 1— 1 9 6 2 3 1号公報）に開示されたものと殆ど同一である。

本実施例では、さらに、主軸 1内であって霧状切削液生成部 2 4と工具ホルダ 4との間に整流部 1 4が設けられているのであり、この整流部 1 4は、延長連絡管部材 2 6の内孔の前端部に図 1 Cに示すと同様な円柱部材 1 4 a を、その小径通路 hが主軸 1側の霧状切削液通路 e 1や工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2の中心と同一方向となるように内嵌し固定させたものとなしてある。

工具ホルダ 4が主軸 1に固定された状態では、この円柱部材 1 4 aの前端面はプルスタッド 6に押されてスプリング 2 8の弾力に抗して少し後方へ変位した状態になり、スプリング 2 8の弾力でプルスタツド 6の後端面に密状に圧接し、各小径通路 hが主軸 1側の霧状切削液通路 e 1 と工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2とを連通した状態となるようになされている。一方、工具ホルダ 4を主軸 1から抜き取った状態では、円柱部材 1 4 aは延長連絡管部材 2 6と共にスプリング 2 8の弾力で前方 f 0へ押され、延長連絡管部材 2 6の移動範囲の前側規制位置まで変位した状態となるようになされている。

上記主軸装置の使用に於いては、霧状切削液の必要時にその供給開始指令が工作機械の制御部に付与されるのであり、これに関連して、主軸装置の外方から圧縮空気と切削液が主軸 1内の霧状切削液生成部 2 4に供給される。これにより、霧状切削液生成部 2 4は主軸 1側の霧状切削液通路 e 1内に圧力凡そ 0 . 3 M P a程度の霧状切削液を供給する。この霧状切削液はやがて工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2内に達し、ホルダ内部連絡管 8及び刃具内通路 gを経て刃具 1 3先端から嘖出される。一方、霧状切削液が不必要となったときはその供給停止指令が工作機械の制御部に付与されるのであり、これに関連して霧状切削液生成部 2 4への圧縮空気と切削液の供給は停止されるのであり、これにより霧状切削液生成部 2 4は霧状切削液を生成しなくなり、霧状切削液通路 e 1への霧状切削液の供給は停止される。

次に本願発明の第三実施例について説明すると、図 3は本実施例に係るェ作機械の主軸装置を示す側面視断面図である。

この図に示すように、主軸 1の中心孔 1 aの平行部の最前部にキヤ-スタ案内筒部材 2 9を密状に内嵌し、この案内筒部材 2 9の内孔にクランプ口ッド 3 0を前後移動可能に内挿している。このクランプロッド 3 0は中心孔 3 0 aを形成されていて、前部をキヤ-スタ部 3 0 bとなされている。キヤ二スタ部 3 0 bはその前端部の周壁部に主軸半径方向の透孔を適当数形成されており、各透孔には球部材 1 8が主軸半径方向への変位^!能に挿入されている。

主軸 1の中心孔 1 a内でキヤニスタ案内筒部材 2 9の後側には圧縮状態の皿バネ群 2 1が内挿きれており、この皿バネ群 2 1はキヤニスタ案内筒部材 2 9を前側へ押圧する一方で、クランプ口ッド 3 0を前後移動範囲内の後側規制位置へ向け押圧するものとなされている。これにより、キヤ-スタ案内筒部材 2 9は主軸 1内で図 3 Aに示す位置に保持された状態となっている。クランプ口ッド 3 0のキヤ-スタ部 3 0 bの後側の中心孔 3 0 a箇所には延長連絡管部材 3 1が設けてあり、この部材 3 1は中心孔 3 0 a内に螺着された抜止めリング部材 3 2を介して一定範囲内の前後移動可能に案内されると共に、この部材 3 2の後側に装着した圧縮状のスプリング 3 3で前方 ί 0 へ押圧された状態となされている。

工具ホルダ 4はプルスタツド 6の中心孔 dと刃具内通路 gとをホルダ本体 5の中心孔 bで連通させたものとなされている。

上記構成に於いて、主軸 1から分離された工具ホルダ 4を主軸 1に装着するときは、クランプロッド 3 0を前方 ί 0 へ変位させた状態の下で、工具ホルダ 4のテーパシャンク部 5 bを主軸 1のテーパ孔 1 a内に押し入れるのであり、これによりプルスタッド 6が球部材 1 8を主軸半径方向外側へ押し変位させてキヤニスタ案内筒部材 2 9に対し図 3 Aに示す位置まで進入する。このとき、クランプロッド 3 0は球部材 1 8がキヤ-スタ案内筒部材 2 9の内孔の前端の径大部 2 9 a内に位置するまで前方 f 0へ移動されている。この後、クランプロッド 3 0を後方へ引き移動させるのであり、これにより球部材 1 8は前記径大部 2 9 aの後側に連続した斜面部 2 9 bにより主軸半径方向内側へ押し込まれ、クランプロッド 6のくびれ部に填まり込み、後方への引張力をプルスタッド 6に伝達するものとなり、工具ホルダ 4は主軸 1に強固に固定された状態となる。

一方、主軸 1に固定された工具ホルダ 4を主軸 1から分離させるときは、クランプ口ッド 3 0を前方 f 0 へ変位させた状態の下で、工具ホルダ 4を前方 f 0へ引き出すのであり、これによりプルスタッド 6は球部材 1 8を主軸半径方向外側に押し移動させて前方 f 0 へ抜け出るものとなる。上記した構成に於いて、クランプロッド 3 0の中心孔 3 0 aや、延長連絡管 3 1の内孔の一部が主軸 1側の霧状切削液通路 e 1をなしており、またプルスタッド 6の中心孔 d、ホルダ本体 5の中心孔、及び、刃具 1 3の肉厚部に形成された刃具内通路 gが工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2をなしている。

さらに本実施例に於いても第二実施例の場合と同様に、主軸 1内に整流部 1 4が設けられているのであり、この整流部 1 4は、延長連絡管部材 3 1の内孔の前端部に図 1 Cに示すと同様な円柱部材 1 4 aを、その小径通路 hが主軸 1側の霧状切削液通路 e 1や工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2の中心と同一方向となるように固定状に内嵌したものとなしてある。

工具ホルダ 4が主軸 1に固定された状態では、この円柱部材 1 4 aの前端面はプルスタッド 6に押されてスプリング 3 3の弾力に抗して少し後方へ変位した状態なつて、スプリング 3 3の弾力でプルスタッド 6の後端面に密状に圧接し、各小径通路 hが主軸 1側の霧状切削液通路 e 1と工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2とを連通した状態となるようになされている。

一方、工具ホルダ 4を主軸 1から抜き取った状態では、円柱部材 1 4 aは延長連絡管部材 3 1と共にスプリング 3 3の弾力で前方 f 0へ押圧され、延長連絡管部材 3 1の移動範囲の前側規制位置まで変位した状態となるようになされている。

上記主軸装置の使用に於ける霧状切削液の供給等は第一実施例の場合に準じて行われる。

次に本願発明の第四実施例について説明すると、図 4は本実施例に係るェ作機械の主軸装置を示す側面視断面図である。

この図に示すように、主軸 1の中心孔 1 aの前部は段付孔部となし、この段付孔部にリング形支持部材 3 4を嵌挿してポルト固定している。このリング形支持部材 3 4の内孔はテーパ孔 aとなされている。主軸 1の中心孔 1 a 内の奥部には筒形案内部材 3 5が固定状に嵌着してあり、この筒形案内部材 3 5の内孔にドローバー 3 6が前後移動可能に内挿されている。

ドローバー ₃ 6の先部には筒形クランプ部材 3 7が螺着されており、このクランプ部材 3 7と筒形案内部材 3 5 との間となる中心孔 1 a内にはバネ受け部材 3 8が内挿されると共に筒形押圧部材 3 9が前後変位可能に内挿されており、また筒形押圧部材 3 9の外周面と中心孔 1 aの周壁との間にはコレット 4 0が装着されている。筒形押圧部材 3 9の内孔の後部はその前部に比ベて径大となされてあつて、この後部の内方でバネ受け部材 3 8の前側には圧縮状の皿パネ群 2 1が装着してあり、この皿パネ群 2 1はその弾力で筒形押圧部材 3 9を前方 f 0へ押圧するものとなしてある。そして筒形押圧部材 3 9はその前端の斜面 3 9 aでコレット 4 0の後端斜面 4 0 aを押圧するものとなされおり、この筒形押圧部材 3 9の押圧力がコレツト 4 0の前部を縮径させるようになされている。この際、 4 1はクランプ部材 3 7の中心孔に形成された雌ネジに螺合されたロックネジ部材で、クランプ部材 3 7とドロ一バー 3 6とを固定状に締結するものである。

ドローバー 3 6には中心孔が形成してあり、この中心孔の奥部に霧状切削液生成部 2 4を固定状に設けてあり、この生成部 2 4の前側の中心孔 1 a部分は径大部となされ、ここに筒形の圧縮空気供給弁 2 5が前後移動可能に装着されている。この圧縮空気供給弁 2 5は外周を段付面となされており、その最前部の細径部 2 5 aがロックネジ部材 4 1の中心孔内に前後変位可能に挿通され、また中間部 2 5 bと中心孔 1 a部分の周壁との間で口ックネジ部材 4 1の後側に圧縮状態となされたスプリング 4 2が圧縮空気供給弁 2 5を後方へ押圧するように装着されている。 · 工具ホルダ 4は二面拘束 H S K型であってテーパ軸部 4 3と半径面 4 4とを有し、テーパ軸部 4 3の内孔内の前端面箇所でホルダ本体 5の中心孔 bの後端部に延長連絡通路部材 4 5を差し込み、筒ネジ部材 4 6を介して、ホルダ本体 4に固定させたものとなしてある。

上記構成に於いて、主軸 1から分離された工具ホルダ 4を主軸 1に装着するときは、ドロ一バー 3 6及ぴクランプ部材 3 7を前方 ί 0へ変位させた状態の下で、工具ホルダ 4のテーパ軸部 4 3を主軸 1側のテ一パ孔 a内に押し入れて、図 4 Aに示すように半径面部 4 4をリング形支持部材 3 4の前端面に密接させる。このとき圧縮空気供給弁 2 5の細径部 2 5 aの先端は工具ホルダ 4側の延長連絡管 4 5の後端の内孔内に円滑に入り込むものとなる。この後、ドローバー 3 6を後方へ引き移動させるのであり、これによりクランプ部材 3 7の先端膨大部がコレツト 4 0の前端部の内面を主軸半径方向外側へ押し変位させ、この変位がコレット 4 0の先端部の外面の斜面 4 0 b をテーパ軸部 4 3の後端部の内面の斜面に圧接させる。この圧接はテ一パ軸部 4 3を後側へ引き寄せる力を発生させ、テ一パ軸部 4 3を主軸 1側のテーパ孔 aに圧接させると同時に半径面部 4 4をリング形支持部材 3 4の前端面に圧接させるのであり、これにより工具ホルダ 4は主軸 1に強固に固定された状態となる。

一方、主軸 1に固定された工具ホルダ 4を主軸 1から分離させるときは、ドローバー 3 6及びクランプ部材 3 7を前方 f 0へ変位させるのであり、これによりコレット 4 0はテーパ軸部 4 3の内面を拘束しなくなる。この状態の下で、工具ホルダ 4を前方 f 0へ引き出し、主軸 1側から分離させる。上記した構成に於いて、圧縮空気供給弁 2 5の中心孔が主軸 1側の霧状切削液通路 e 1をなしており、また延長連絡管部材 4 5の内孔、ホルダ内部連絡管 8の内孔、アジャストスクリュウ 7の中心孔じ、及ぴ、刃具 1 3の肉厚部に形成された刃具内通路 gが工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2をなしている。

さらに本実施例では、工具ホルダ 4の内部に整流部 1 4が設けられているのであり、この整流部 1 4は、アジャストスクリュウ 7の中心孔 cでホルダ内部連絡管 8と刃具 1 3 との間箇所に図 1 Cに示すと同様な円柱部材 1 4 a を、その小径通路 hが工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2の中心と同一方向となるように内嵌し固定させたものとなしてある。

上記主軸装置の使用に於ける霧状切削液の供給等は上記第二実施例の場合に準じて行われる。

図 5は本実施例の変形例を示している。この変形例では整流部 1 4を主軸 1内であって霧状切削液生成部 2 4と工具ホルダ 4との間に設けるのであり、具体的には圧縮空気供給弁 2 5の前部の細径部 2 5 aの内孔内に図 1 Cに示すと同様な円柱部材 1 4 aを、その小径通路 hが主軸 1側の霧状切削液通路 e 1や工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2の中心と同一方向となるように内嵌し固定させたものとなしてある。一方、工具ホルダ 4の内部の整流部 1 4は取り除かれている。

図 6は本実施例の他の変形例を示している。この変形例では霧状切削液生成部 2 4及ぴこれに圧縮空気や切削液を供給するための供給路が取り除かれている。そして、ドローバー 3 6の中心孔内に内管 4 7をドローバー 3 6と同体状に設けると共に、前記圧縮空気供給弁 2 5の代わりにこれと同一形態の延長連絡管部材 2 5 1をドローバー 3 6の中心孔の前部の径大部内に前後移動可能に内挿し、工具ホルダ 4が主軸 1に固定された状態では内管 4 7の先端面がスプリング 4 2の弾力により延長連絡管部材 2 5 1の後端面に圧接された状態となって、内管 4 7の内孔と延長連絡管部材 2 5 1の内孔とが連通されるようになされている。この主軸装置の使用に於ける霧状切削液の供給等は第一実施例の場合に準じて行われる。

次に本願発明の第五実施例について説明すると、図 7は本実施例に係るェ作機械の主軸装置を示す側面視断面図である。

この図に示すように、主軸 1の中心孔 1 aの前部は径大部となしてあり、この径大部にリング形支持部材 3 4を嵌揷してボルト固定している。このリング形支持部材 3 4の後側には筒形のキヤニスタ 4 8がリング形支持部材 3 4と同心にボルト固定されている。キヤニスタ 4 8の内孔にはクランプ部材

4 9が前後移動可能に内挿されており、このクランプ部材 4 9の周面には球部材 1 8に関連した半球形凹み 4 9 aや斜面 4 9 bが形成されている。

主軸 1の中心孔 1 aの奥部にはドロ一バ一 3 6が前後方向の移動可能に内挿されており、このドロ一バ一3 6はこれの先端に螺着された筒形結合部材

5 0及び口ックナツト 5 1を介してクランプ部材 4 9の後端部と嵌合状に結合されている。そして、主軸 1の中心孔 1 aの周壁とドローバ一3 6 との間にはドローバー 3 6を後側へ押圧するため圧縮状態となされた皿バネ群 2 1 が装着されている。

ドローバ一 3 6の中心孔 3 6 a内には霧状切削液生成部 2 4が固定状に設けてあり、中心孔 3 6 aの前部は径大部となされてあって、この径大部に筒形の圧縮空気供給弁 2 5が前後変位可能に内挿してある。圧縮空気供給弁 2 5とクランプ部材 4 9の後端面との間の中心孔 3 6 a部分には圧縮状態となされたスプリング 4 2が装着してあり、このスプリング 4 2の弾力で圧縮空気供給弁 2 5が後方へ押圧されるようになされている。そして、ドローバー 3 6の中心孔 3 6 aと圧縮空気供給弁 2 5の内孔とは一線状に連通されている。

二面拘束 KM型となされた工具ホルダ 4の中心孔 bの後部は径大部 b 1となされており、この径大部 b 1の内方にホルダ内部連絡管 8の後部と連通された通路部材 5 2を挿入すると共にこの通路部材 5 2の細径部に口金部材 5 3を前後移動可能に外揷させ、口金部材 5 3と通路部材 5 2との間となる径大部 b 1内に圧縮状態となされたスプリング 5 4を装着し、このスプリング 5 4の弾力が口金部材 5 3を後方へ押圧するようになすほか、口金部材 5 3 が径大部 b 1から抜け出るのを規制するための係止リング部材 5 5を径大部 b 1後端部に固定している。上記構成に於いて、主軸 1から分離された工具ホルダ 4を主軸 1に装着するときは、ドローバー 3 6及びクランプ部材 4 9を前方 f 0へ変位させた状態の下で、工具ホルダ 4のテーパ軸部 4 3を主軸 1側のテーパ孔 a内に押し入れて、図 7 Aに示すように半径面部 4 4をリング形支持部材 3 4の前端面に密接させる。このとき球部材 1 8は主軸半径方向内側へ変位させられてクランプ部材 4 9の半球形凹み 4 9 a内に入り込むように変位して、工具ホルダ 4のテーパ軸部 4 3が主軸 1側のテーパ孔 a内に入り込むのを許容する。この後、ドローバー 3 6を後方へ引き移動させるのであり、これによりクランプ部材 4 9の斜面 4 9 bが各球部材 1 8を主軸半径方向外側へ押し変位させ、この変位により球部材 1 8がテーパ軸部 4 3の周壁の係合孔 4 3 aの斜面に図 7 Aに示すように圧接する。この圧接はテーパ軸部 4 3を後側へ引き寄せる力を発生させ、テ一パ軸部 4 3を主軸 1側のテーパ孔 aに圧接させると同時に半径面部 4 4をリング形支持部材 3 4の前端面に圧接させるのであり、これにより工具ホルダ 4は主軸 1に強固に固定された状態となる。一方、主軸 1に固定された工具ホルダ 4を主軸 1から分離させるときは、ドローバー ₃ 6及びクランプ部材 4 9を前方 f 0へ変位させるのであり、これにより各球部材 1 8は主軸半径方向内側へ移動して半球形凹み 4 9 a内に入り込むものとなってテーパ軸部 4 3を拘束しなくなる。この状態の下で、工具ホルダ 4を前方 f 0 へ引き出し、主軸 1側から分離させる。

上記した構成に於いて、圧縮空気供給弁 2 5の内孔や、クランプロッド 4 9の中心孔が主軸 1側の霧状切削液通路 e 1をなしており、また口金部材 5 3の内孔、通路部材 5 2の内孔、ホルダ内部連絡管 8の内孔 f 、アジャストスクリュウ 7の中心孔じ、及び、刃具 1 3の肉厚部に形成された刃具内通路 gが工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2をなしている。

さらに本実施例では、工具ホルダ 4の内部に整流部 1 4が設けられているのであり、この整流部 1 4は第四実施例の場合に準じたものとなされる。そして上記主軸装置の使用に於ける霧状切削液の供給等は上記第二実施例の場合に準じて行われる。

図 8は本実施例の変形例を示している。この変形例では整流部 1 4を主軸 1内であって霧状切削液生成部 2 4と工具ホルダ 4との間に設けるのであり、具体的にはクランプ部材 4 9の中心孔の後端部内に図 1 Cに示すと同様な円柱部材 1 4 aを、その小径通路 hが主軸 1側の霧状切削液通路 e 1や工具ホルダ 4側の霧状切削液通路 e 2の中心と同一方向となるように内嵌し固定させたものとなしてある。一方、工具ホルダ 4の内部の整流部 1 4は取り除かれている。

図 9は本実施例の他の変形例を示している。この変形例では霧状切削液生成部 2 4及びこれに圧縮空気や切削液を供給するための供給路が取り除かれている。そして、ドロ一バー 3 6の中心孔内に内管 4 7をドロ一バー 3 6と同体状に設けると共に、前記圧縮空気供給弁 2 5の代わりにこれと同一形態の連絡管部材 2 5 1をドローバー 3 6の中心孔の前部の径大部 3 6 a内に前後移動可能に内挿し、内管 4 7の先端面がスプリング 4 2の弾力により連絡管部材 2 5の後端面に圧接された状態となって、内管 4 7の内孔とクランプ部材 4 9の内孔とが連通されるようになされている。この主軸装置の使用に於ける霧状切削液の供給等は第一実施例の場合に準じて行われる。

次は上記した各実施例に於いて霧状切削が整流部 1 4周辺を通過するときの流動状況について図 1 0を参照して説明する。ここに、図 1 0は整流部 1 4での霧状切削液の流動状況を、整流部 1 4が存在しない場合と比較して示す説明図である。

主軸 1側の霧状切削液通路 e 1内に供給された霧状切削液が整流部 1 4 へ向けて流動するときは、霧状切削液通路 e 1又は e 2の断面が単一で比較的大きいため、通路断面上の各部の霧状切削液の速度ベクトル iの先を連ねた線は図 1 0 Aに示すような放物線 mとなるのであり、即ち、通路中心のその速度は大きく、通路周壁近傍のその速度は霧状切削液の粘性による摩擦や通路壁面との摩擦により著しく小さくなる。

しかし、霧状切削液が整流部 1 4の切削液入口近傍に達すると、霧状切削液は円柱部材 1 4 aの存在によりその一部を堰き止められ、前記切削液入口近傍でその通路断面全体の各位置に於けるその微少要素のエネルギゃ運動状況を均等化され、この状態となされた霧状切削液が各小径通路 hに分割されて流入するものとなる。

従って、各小径通路 h内に流入した霧状切削液は図 1 O Aに速度べクトル j で示すようになり他の小径通路 hと間での速度のばらつきが少ない状態で整流部 1 4の切削液出口側から流出するのであり、しかも全ての小径通路 h の通路断面積の総和が切削液入口や出口近傍の断面積よりも小さくなされているため、整流部 1 4の切削液出口側から流出する霧状切削液の最大値は整流部 1 4の切削液入口側での対応した位置のそれに比べて大きくなる傾向となる。

ところで、整流部 1 4の円柱部材 1 4 aが図 1 O Bに示すように整流部 1 4の前後の霧状切削液通路 e 1又は e 2の断面と同一断面及び同一長さを有する円筒部材 1 4 bで置き換えられたとした場合、整流部 1 4の出口側での霧状切削液の各部の流出速度を表す速度べクトル〗 1の先端を連ねた線は、放物線 m 1で表される。

いま、図 1 O Aに於ける速度べクトル〗と図 1 0 Bに於ける速度べクトル j 1を比較するためこれを同一の図に表示すると、図 1 0 Cに示すようになる。

この図から判断されるように、整流部 1 4から流出した霧状切削液は特に霧状切削液通路 e 1又は _e 2の周壁近傍に於いてその流動速度の増大化率が大きくなり、整流部 1 4の流出側の霧状切削液通路 e 1又は e 2の周壁近傍の流動速度が全体的に増大されるのであり、これにより霧状切削液の通路周壁での液状化が有効に阻止されるものとなる。また各小径通路 hから霧状切削液が流出するときに通路の拡大化に伴う霧状化作用が得られるのであり、これも霧状切削液の液状化を阻止する上で効果的に寄与する。

また整流部 1 4の流出側の霧状切削液通路 e 1又は e 2の断面全体の流動速度が均等化されるため、霧状切削液の供給開始指令や供給停止指令と、これら指令に対する実際の有効な作動との間での応答性が向上するのである。以上の如く構成した本発明によれば、次のような効果が得られる。

即ち、請求項 1の発明によれば、整流部の切削液出口側に於ける霧状切削液通路内の断面全体の霧状切削液の流速が均等化されると共に、特に霧状切削液通路の通路周壁近傍の霧状切削液の流速が整流部よりも上流側のそれに比べ、整流部よりも下流側のそれの方が大きくなり、刃具先端からの霧状切削液の噴出が安定化するのであり、この結果、整流部よりも下流側の霧状切削液通路内での霧状切削液の液状化が阻止されると共にその噴出の開始及び停止指令に対する応答性が向上し、切削液の浪費を防止できると共に、効率的且つ高精度な加工が行えるようになる。

請求項 2に記載した発明によれば、主軸に交換装着される刃具及びその関連部材は従来構造のままで差し支えないものとなる。

請求項 3に記載した発明によれば、霧状切削液通路が短縮化されるため、霧状切削液の液状化が効果的に抑制されると共に、その噴出の開始及び停止指令に対する応答性が良好となる。

Claims

請求の範囲

1. 主軸（ 1) 及び該主軸に同体状に装着されると共に、主軸（1 ) の回転中心部に設けられた内管（3) の切削液通路（e l) から工具側の刃具（1 3) 先端に至る範囲の切削液通路（e 2) を単一状の通路断面を有する切削液通路に形成し、主軸（1 ) 側から供給された霧状切削液をこれら切削液通路（e 1、 e 2) を経て刃具（1 3) 先端から噴出させるさい、上記切削液通路（e 1又は e 2) の何れか通路中、或いはそれぞれに複数の小径通路

(h) を形成した整流部（1 4) を介して行われることを特徴とする工作機械の主軸装置。

2. 主軸（1 ) 側の整流部（1 4) は切削液通路（e l ) の先端部箇所へ備えしめたことを特徴とする請求項 1記載の工作機械の主軸装置。

3. 主軸（1) 側の切削液通路（e l) の途中箇所に、霧状切削液を生成するための霧状切削液生成部（24) を備えるものとなしてあることを特徴とする請求項 1記載の工作機械の主軸装置。