WO2005044511A1 - 深穴加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

軸線Ｏ方向に貫通孔を有したドリル、リーマ又はエンドミル等の工具Ｔを工具ホルダ１０に装着し、工具ホルダ１０を介して１．５～５ＭＰａの加圧気体を貫通孔に供給し、工具Ｔの先端部から加圧気体又はミスト状の加工液を噴出しながら深穴加工を行うようにした。

Description

明 細 書 深穴加工方法及び装置 技術分野

本発明は、 深穴加工方法及び該深穴加工方法を実施するための深 穴加工装置に関する。 背景技術

切削加工では一般的に工具とワーク との加工領域に向けて加圧気 体や加工液を供給して、 工具の切刃とワークの冷却や潤滑、 また加 ェ領域からの切屑の除去を行うようにしている ドライ加工やゥエツ ト加工がある。 また、 使用する加工液量を極力少くするために、 気 流中に加工液をミ ス ト状に分散させて霧化し、 このミ ス ト状の加工 液を加工領域に供給するセミ ドライ加工又は M Q L (最少量潤滑） 加工が普及して来ている （以下ミ ス ト加工という） 。 従来、 このミ ス ト加工では、 工作機械の近傍にミス ト発生装置を配置して、 該ミ ス ト発生装置により気流中に加工液をミ ス ト状に分散させ、 これを 工作機械の主軸内部または主軸を回転可能に支持するハウジングの 外部に設けたミス ト供給通路を通して加工領域へ向けて供給するよ うにしてレヽる。

例えば、 特開 2 0 0 2— 1 3 7 1 4 5号公報は、 主軸の先端部に 形成されたテーパ穴に当接するテーパ部とテーパ部の反対側の端部 に設けられ工具を装着する工具装着孔とを有したシャンク と、 シャ ンクの周囲に着脱可能に設けられ加工液を貯留するタンク と、 タン ク内に貯留された加工液を工具装着孔に装着された工具とワーク と の加工領域へ向けて供給する加工液供給手段とで構成した工具ホル ダを開示している。 発明の開示

特開 2 0 0 2 - 1 3 7 1 4 5号公報に開示の工具ホルダを用いれ ば、 加工領域の近傍でミス ト状の加工液を発生することができるの で、 途中のミ ス ト供給通路内壁への加工液の付着や、 ミ ス ト同士が 結合して大きな粒径のミ ス ト となる問題は解決される。 しかし、 ミ ス ト供給用の貫通孔を有する工具でワークに穴加工を施す場合、 加 ェ穴が工具の直径の 5 0倍以上の深さ となると、 切屑が加工穴内に 詰まり加工ができなくなる問題を生じる。 特に直径が 1 〜 3 mmの小 径工具を用い、 深さが工具直径の 5 0倍以上の深穴を加工する場合 にこの問題が顕著になる。 また、 高圧の加工液をこの小径工具の貫 通穴に通そう とすると、 管路抵抗が大きく圧力降下でやはり良好に 深穴加工が行えない。

本発明は'、 こ う した従来技術の問題点を解決することを技術課題 と しており、 工具の直径の 5 0倍以上の深さの深穴加工の可能な深 穴加工方法及び装置を提供することを目的と している。

本発明では、 高圧の嘖霧空気を工具先端から噴出することによ り 、 従来技術の問題を解決した。

すなわち、 本発明によれば、 ドリ ル、 リ ーマ又はエン ドミル等の 工具によ り ワークに前記工具の直径の 5 0倍以上の深さの穴を加工 する深穴加工方法において、 軸線方向に貫通孔を有した前記工具を 工具ホルダに装着し、 工具ホルダを介して 1 . 5 〜 5 M P aの加圧 気体を前記貫通孔に供給し、 前記工具の先端部から加圧気体を噴出 しながら深穴加工を行う深穴加工方法が提供される。

更に、 本発明によれば、 軸線方向に貫通孔を有した ドリ ル、 リー マ又はエンドミル等の工具によ り ワークに前記工具の直径の 5 0倍 以上の深さの穴を加工する深穴加工装置において、 前記工具を保持 し、 加工液を貯留するタンクと、 前記タンクに貯留された加工液を 加圧気体によつて霧化する霧化手段とを有して前記工具の貫通孔に 霧化した加工液を供給する工具ホルダと、 前記工具ホルダに加圧気 体を供給する気体供給管路と、 前記気体供給管路に 1 . 5〜 5 M P aの加圧気体を供給する気体増圧手段とを具備する深穴加工装置が 提供される。

本発明によれば、 工具ホルダを介して 1 . 5〜 5 M P aの加圧気 体を工具の貫通孔に供給し、 前記工具の先端部から加圧気体を噴出 しながら深穴加工を行う ようにしたので、 ワークに形成した工具の 直径の 5 0倍以上の深さの深穴の先端まで、 加圧気体を供給するこ とが可能となり、 深穴内への切屑の詰まりを防止して良好に深穴加 ェが可能となる。

更に、 本発明の深穴加工装置によれば、 1 . 5〜 5 M P aの加圧 気体によ り加工液を霧化し、 この霧化した加工液を工具の先端部か ら嘖出しながら深穴加工を行う ようにしたので、 ワークに形成した 工具の直径の 5 0倍以上の深さの深穴の先端まで、 ミス ト状の加工 液を加圧気体と共に供給することが可能となり、 深穴内へ加工液を 効果的に供給すると共に切屑の詰まり を防止して良好に深穴加工が 可能となる。 こう して深穴加工の加工速度が向上し、 工具の寿命が 延びる。 図面の簡単な説明

図 1 は本実施形態による深穴加工装置を構成する工具ホルダの断 面図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する 本実施形態による深穴加工装置は、 軸線方向に貫通孔を有したェ 具 τ、 例えばドリル、 リーマ又はエンドミルをその先端に装着して 工作機械の主軸 Sの先端部に装着される工具ホルダ 1 0、 該工具ホ ルダ 1 0へ供給する気体を増圧する気体増圧手段と しての増圧機 3 8を具備している。 前記工作機械は、 N Cボール盤や、 工具 Τとヮ ーク （図示せず） とを X軸、 Υ軸、 Ζ軸の直交 3軸方向に相対移動 させることによ り、 工具 Τによ り前記ワークを加工するマシニング センタとすることができる。 前記工作機械の主軸 Sには、 その内部 を通して工具ホルダ 1 0へ加圧気体を供給するための加圧気体供給 管路 4 4が、 主軸 Sの中心軸線 Οに沿って形成されている。 加圧気 体供給管路 4 4の後端は主軸 Sの後端に設けられたロータリージョ イント 4 2に連結されており、 ロータ リージョイント 4 2は、 管路 4 0を介して増压機 3 8の出力端または出口ポー トに接続されてい る。

增圧機 3 8は、 1 . 5〜 5 M P a の加圧気体を供給可能なレシプ 口式、 ロータ リー式、 遠心式または軸流式のコンプレッサとするこ とができる。 また、 増圧機 3 8は、 加圧気体と して加圧空気を供給 する場合には、 工場等のサービス空気源 3 4から管路 3 6を介して 空気の供給を受けることができる。 加圧気体として空気以外の気体 、 例えば窒素やアルゴンを用いる場合には、 そう した気体を充填し たボンべ （図示せず） から気体の供給を受けるようにしてもよい。 図 1 において、 工具ホルダ 1 0は、 シャンク 1 2、 工具ホルダ 1 0を主軸 Sの先端部のテーパ穴 4 8に装着するためにシャンク 1 2 の尾端部に形成された中空状のテーパ部 1 4、 シャンク 1 2の先端 部 1 6に形成された工具装着孔 （図示せず） を有しており、 工具装 W 着孔に使用する工具を装着するようになっている。 シャンク 1 2内 には、 加工領域へ向けて加圧気体を噴出するための空気通路が形成 されており、 本実施形態において空気通路は、 加圧気体導入通路 2 6及び出口通路 3 0から成る。 テーパ部 1 4の中空部内にはシャン ク 1 2の中心軸線 Oに沿って尾端方向に突き出した加圧気体入口部 1 8が設けられている。 加圧気体入口部 1 8は、 工具ホルダ 1 0を 主軸 Sの先端部に装着したときに、 該主軸 Sの加圧気体供給管路 4 4の先端に気密に連結されるようになつている。

シャンク 1 2において、 先端部 1 6に隣接する外周部にはタンク 2 0が設けられている。 タンク 2 0は円筒状の部材から成り、 C形 止め輪 4 6によりシャンク 1 2に軸方向にスライ ドさせて着脱可能 に取り付けられ。 タンク 2 0の内面とシャンク 1 2の外面との間に 内部空間 2 2が形成され、 該内部空間 2 2に加工液が貯留される。 シャンク 1 2内にはタンク 2 0の内部空間 2 2 と出口通路 3 0 との 間に空気孔 2 2 aが形成されている。 タンク 2 0 とシャンク 1 2 と の間に Oリ ング 2 4 a 、 2 4 b等のシール部材を配設して、 タンク 2 0 とシャンク 1 2 との間の液密性を高めてもよい。 シャンク 1 2 は、 更に、 タンク 2 0の内部空間 2 2 と出口通路 3 0 との間に形成 された加工液供給通路 2 8を有している。 加工液供給通路 2 8は、 出口通路 3 0内に形成された絞り部 3 2に開口するように形成され ている。 なお、 工具ホルダ 1 0が装着された主軸が回転すると、 タ ンク 2 0の内部空間 2 2に貯留されている加工液は遠心力によ りタ ンク 2 0の内壁に押しつけられるので、 加工液供給通路 2 8は、 シ ヤンク 1 2の外周縁部またはそれに隣接する部分に設けることが好 ましい。

以下、 本実施形態の作用を説明する。 N Cポール盤ゃマシニング センタ等の工作機械において、 工具ホルダ 1 0が装着されている主 軸 Sが回転し、 増圧機 3 8が起動して加圧気体が主軸 Sの加圧気体 供給管路 4 4を通じて加圧気体入口部 1 8へ供給される。 この加圧 気体は、 加圧気体入口部 1 8から、 シャンク 1 2の内部に形成され ている加圧気体導入通路 2 6を介して出口通路 3 0に供給される。 出口通路 3 0に供給された加圧気体は、 該出口通路 3 0に形成され た絞り部 3 2において加速され、 その圧力が低下し、 この圧力低下 によ り タンク 2 0内の加工液が加工液導入通路 2 8を介して出口通 路 3 0へ吸引される。 内部空間 2 2の圧力低下は、 空気孔 2 2 aか ら吸引される空気によ り補償される。 加工液供給通路 2 8を介して 出口通路 3 0の絞り部 3 2へ供給された加工液は、 加速されている 加圧気体の剪断力によ り霧化され、 ミス ト状の加工液と して加圧気 体内に取り込まれる。 こ う してミス ト状の加工液が出口通路 3 0を 介してシャンク 1 2の外部の加工領域へ向けて嘖出される。

シャンク 1 2の先端部 1 6における出口通路 3 0の出口開口部 （ 図示せず） は、 例えばミス ト状の加工液が加工領域に向けて噴出さ れるよ うに先端部 1 6に装着する工具の周囲に形成することができ る。 また、 シャンク 1 2の先端部 1 6に形成された工具装着孔 （図 示せず） に出口通路 3 0を連通させ、 前記工具装着孔に装着するェ 具の後端から先端へ向けて中心軸線に沿って加圧気体噴出通路を形 成することによ り、 ミス ト状の加工液を工具の先端から加工領域に 向けて供給可能となる。

タンク 2 0内に加工液を貯留しないで、 増圧された加圧空気だけ を工具 Tの貫通穴に供給して穴加工を行っても、 従来加工できなか つた深穴が加工できる。 タンク 2 0内に加工液を貯留し'、 増圧され た加工空気によるミス トを工具 Tの貫通穴に供給して穴加工を行う と、 更に深穴の加工速度が向上すると ともに、 工具寿命が向上する 。 これは、 従来切屑が工具の切刃と切刃の間に堆積していたが、 本 発明によ り確実に切屑が深穴から排出されながら加工が進行できる ためである。 そして工作機械の主軸負荷が低減し、 多数個穴を加工 した場合の加工後の変化が少ないという効果もある。 特に直径が 1 〜 3 mmの小径工具を用いて、 深さが工具直径の 5 0倍以上の 1 0 0 〜 3 0 0 mmの深穴加工を行う と効果が顕著である。

また、 本実施形態の工具ホルダ 1 0を用いずに、 主軸 Sのテーパ 穴 4 8に通常の貫通孔付の工具ホルダに貫通孔を有した工具 Tを装 着し、 加圧気体供給管路 4 4から 1 . 5〜 5 M P aの加圧気体を供 給し、 工具 Tの先端から噴出させて穴加工を行ってもよい。 この場 合であっても工具 Tの直径の 5 0倍以上の深さの穴加工が行える。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ドリル、 リーマ又はエンドミル等の工具によ り ワークに前記 工具の直径の 5 0倍以上の深さの穴を加工する深穴加工方法におい て、

軸線方向に貫通孔を有した前記工具を工具ホルダに装着し、 工具ホルダを介して 1 . 5〜 5 M P aの加圧気体を前記貫通孔に 供給し、

前記工具の先端部から加圧気体を噴出しながら深穴加工を行う よ うにした深穴加工方法。

2 . 前記工具ホルダは、 加工液を貯留するタンク と、 前記タンク に貯留された加工液を前記供給される気体によって霧化する霧化手 段とを有し、

前記工具の先端部から霧化された加工液を嘖出しながら深穴加工 を行う請求項 1に記載の深穴加工方法。

3 . 軸線方向に貫通孔を有した ド リ ル、 リーマ又はエン ドミル等 の工具によ り ワークに前記工具の直径の 5 0倍以上の深さの穴を加 ェする深穴加工装置において、

前記工具を保持し、 加工液を貯留するタンク と、 前記タンクに貯 留された加工液を加圧気体によつて霧化する霧化手段とを有して前 記工具の貫通孔に霧化した加工液を供給する工具ホルダと、

前記工具ホルダに加圧気体を供給する気体供給管路と、

前記気体供給管路に 1 . 5〜 5 M P aの加圧気体を供給する気体 増圧手段とを具備する深穴加工装置。