JPH11207566A - 自動工具交換装置付工作機械の主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的深い個所を加工している刃具３０の先
部を、簡易な手段により霧状の切削液で均等、確実且つ
安定的に潤滑する。 【解決手段】 先端に工具ホルダ８や刃具３０を備えて
なる主軸３中心部に対し、主軸３外端から先端部に向か
う軸方向の孔３ｂを形成し、この孔３ｂ内に、主軸３が
回転されても非回転状態に保持される切削剤供給管２７
を挿設し、主軸３外端から上記切削剤供給管２７へ霧状
切削液を供給し、刃具３０先端から霧状切削液が噴出さ
れる構成となす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、深い部位を加工し
ている刃具の先端部の潤滑に特に適した工作機械の主軸
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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工部に切
削油を多量に供給しているが、これによるときは切削油
による環境汚染や人体の健康への悪影響、切削油の廃油
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、又は切削油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
切削油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。

【０００３】これらの問題を解決するため、近年では極
微量の切削油を霧状にして切削加工部へ供給することが
行われているのであり、このような処理はドライ切削な
どと称されている。

【０００４】ドライ切削を行う上で、被加工物の比較的
浅い部分を加工している刃具先端部に霧状の切削油を供
給することは簡易な手段により行えるのであるが、被加
工物の比較的深い部分を加工している刃具先端部にそれ
を供給することは実際上困難を伴うのである。本出願人
はこれを解決するための手段として特許第２６８７１１
０号を提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特許第２６８７１
１０号の主軸装置によれば、被加工物の比較的深い部分
を加工している刃具の先端部に霧状の切削油を極めて効
果的に供給できるのであるが、その構造が複雑で、使途
によってはコスト高に過ぎる場合がある。本発明は、斯
かる実情に対処し得る工作機械の主軸装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【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、先端に工具ホルダや刃具を備えてなる
主軸中心部に対し、主軸外端から先端部に向かう軸方向
の孔を形成し、この孔内に、主軸が回転されても非回転
状態に保持される切削剤供給管を挿設し、主軸外端から
上記切削剤供給管へ霧状切削液を供給し、刃具先端から
霧状切削液が噴出される構成となす。

【０００７】被加工物の加工中は主軸が回転される。こ
の回転中、切削剤供給管は非回転状態で霧状の切削液を
主軸内の工具ホルダや刃具の近傍に供給する。このさ
い、切削剤供給管内を流れる霧状の切削液は主軸の回転
による影響を全く受けず、均一に分布された状態を保持
され、円滑に流動するものとなる。従って、切削液は刃
具先端に安定的且つ比較的均等に供給され、非加工物の
深い個所に達した刃具先端を効果的に潤滑することがで
きる。

【０００８】

【発明の実施の形態】先ず本発明の第一実施例を説明す
ると、図１は本実施例に係る主軸装置を示す断面図、図
２は前記主軸装置の一部拡大断面図である。

【０００９】これらの図に於いて、１は主軸装置の本体
フレームで、２は本体フレーム１にボルト固定された筒
形支持フレームである。筒形支持フレーム２には主軸３
が軸受４ａ、４ｂを介して一定位置での回転自在に内挿
してある。

【００１０】このさい、５ａ及び５ｂは筒形支持フレー
ム２の前端面と後端面に固定されたリング部材、６ａ及
び６ｂは軸受４ａ、４ｂの位置を規制するための筒形ス
ペーサ、７は軸受４ｂの内輪後面を押圧するための螺着
リング体である。

【００１１】主軸３は先端中心部に工具ホルダ８のテー
パシャンク部８ａを内嵌されるテーパ孔３ａを有すると
共にこのテーパ孔３ａに連続して直状の中心孔３ｂを形
成されている。

【００１２】９は中心孔３ｂの前部に前方への移動を係
止された状態で内挿された案内筒部材で、これの内周面
９ａは適宜形状の段部を形成されたものとなされてい
る。１０はドローバーであって、先端には案内筒部材９
にパッキンｐを介し密状に内挿される膨大部１０ａを、
そして後端寄り位置に中心孔３ｂの内周面に案内される
鍔部１０ｂを備えると共に、中心部に直状の孔１０ｃを
形成されたものである。

【００１３】１１は皿バネであり、ドローバー１０の長
さ途中個所でしかも案内筒部材９の後端と鍔部１０ｂと
の間となる中心孔３ｂ内に段重ね状且つ圧縮状に装設さ
れている。

【００１４】１２はクランプ部材１３を開閉可能に保持
するための保持筒部材で、ドローバー１０の先端部に螺
着されている。この保持筒部材１２の周面にはクランプ
部材１３の係合する凹み１２ａが形成されており、また
クランプ部材１３は複数の係止片からなり、これら係止
片が凹み１２ａの周方向に配列され円筒状となされてい
る。

【００１５】１４は主軸３の後端外周に固定されたプー
リで、図示しないモータからベルトを介して回転を入力
されるものである。

【００１６】１５は主軸３の後端面にボルト固定された
端面カバー部材で、これの中心孔にはドローバー１０の
後端部１０ｃが前後方向ｆ１、ｆ２の変位可能に内挿さ
れている。

【００１７】１６は係止リング板で、主軸３の後端部に
外嵌され、端面カバー部材１５に係止されて後方への抜
け出しを規制されるものである。この係止リング板１６
の後面にはシリンダ部材１７及びシリンダカバー１８が
この順に配置されボルト固定されており、シリンダ部材
１８の内方には段付きのピストン１９が内挿されてい
る。

【００１８】このピストン１９は中心孔及び後部突起１
９ａを有しており、後部突起１９ａはシリンダカバー１
８の中心孔に前後方向ｆ１、ｆ２の摺動変位可能に内挿
されている。このさい、２０はピストン１９の中心孔に
螺着されたネジ管部材で、これの回転操作により変位さ
れロックナット２１によりその位置を締結される。シリ
ンダ部材１８に設けた通路ｐ１はピストン１９の後側の
シリンダ室２２内へ通じ、他方の通路ｐ２はピストン１
９の前側のシリンダ室２３に通じている。

【００１９】２４は本体フレーム１に固定された支持フ
レームで、２５はこの支持フレーム１に結合部材２６を
介して固定された直状の潤滑剤供給管２７である。この
支持フレーム２４はシリンダ部材１７を若干の前後移動
可能に支持しており、またシリンダカバー１８と支持フ
レーム２４との間にはシリンダーカバー１８を前方ｆ１
へ押圧するためのスプリングｓが設けてある。

【００２０】潤滑剤供給管２７は結合部材２６からネジ
管部材１９、ドローバー１０及び保持筒部材１２の中心
孔を経てこの部材１２の前方に達するものとなされてい
る。

【００２１】このさい、ドローバー１０の後端部及び保
持筒部材１２の中心孔の内方には潤滑剤供給管２７を主
軸３の一定位置で回転させるため、両者間にニードルベ
アリング２８、２８を装着する。ニードルベアリング２
８は潤滑剤供給管２７の前後方向ｆ１、ｆ２の一定範囲
内の変位を可能とする上で寄与するものである。

【００２２】工具ホルダ８はテーパシャンク部８ａ、鍔
部８ｂ及びチャック部８ｃを備え、テーパシャンク部８
ａを主軸３のテーパ孔３ａに嵌入されるものとなされて
いる。

【００２３】テーパシャンク部８ａはこれの後端にクラ
ンプ部材１３により係止されるプルスタッド２９を備え
ており、鍔部８ｂは自動工具交換装置が工具交換のさい
把持するものとなる凹みｍを形成されており、またチャ
ック部８ｃは刃具３０を固定するためのものである。

【００２４】工具ホルダ８は本体部材２７に中心孔２７
ａを形成され、この中心孔２７ａの長さ途中に内嵌部材
３１を設け、この内嵌部材３１の中心孔とプルスタッド
２９の中心孔とを連絡管３２で結合したものとなされて
いる。

【００２５】刃具３０はドリル、リーマ、タップ又はミ
ーリングなどその種類を限定するものではないが、後端
から先端部に渡る通路３０ａを備えたものとなすことが
必要である。

【００２６】３３は霧状の切削液を発生するための切削
液霧化装置で、圧縮空気供給管３４、フィルター３３
ａ、圧力調整装置３３ｂ、霧化装置３３ｃ及び切削液送
出管３５とを備えている。切削液送出管３５はホース３
６や管路３７を介して結合部材２６と結合させ、切削剤
供給管２７の内方と連通させてある。

【００２７】上記の如く構成した主軸装置の使用例及び
その作動を説明すると、以下のとおりである。

【００２８】即ち、図１及び図２に示す如く装着された
工具ホルダ８を主軸３から抜き取るさいは、図示しない
自動工具交換装置が工具ホルダ８の鍔部８ｂを把握した
後、シリンダ室２２内に圧力流体が供給される。これに
よりピストン１９が前方ｆ１へ図示しないスプリングｓ
の弾力に抗して変位され、この変位量が一定大きさを超
えたとき、係止リング板１６と端面カバー部材１５とが
圧接すると共に、ネジ管部材１９の前端がドローバー１
０の後端を押圧し、皿バネ１１の弾力に抗してドローバ
ー１０を前方ｆ１へ変位させる。

【００２９】ドローバー１０の前方変位は保持筒部材１
２及びクランプ部材１３を前方ｆ１へ変位させ、この変
位が一定大きさ以上になると、クランプ部材１３の先端
が保持筒部材１２の内周面の突部から外れて保持筒部材
１２半径外方向への変位が可能となる。

【００３０】この状態で、自動工具交換装置が工具ホル
ダ８を前方ｆ１へ引抜き力を付与するのであり、このさ
いプルスタッド２９はクランプ部材１３の解放作動可能
状態の下、クランプ部材１３に引っ掛かることなくクラ
ンプ部材１３の内方から抜け出るため、工具ホルダ８は
主軸３から抜き取られるものとなる。

【００３１】一方、工具ホルダ８を主軸３に装着するさ
いは、ドローバー１０は工具ホルダ８を主軸３から抜き
取るときと同じ状態に保持され、この状態の下で自動工
具交換装置が工具ホルダ８のテーパーシャンク部８ａを
主軸３のテーパ孔３ａに挿入させる。このさい、プルス
タッド２９はクランプ部材１３が解放作動可能状態であ
るため引っ掛かることなくクランプ部材１３の内方に挿
入されるものとなる。

【００３２】この挿入の終了に関連してシリンダ室２２
内の圧力流体は流出され、他方のシリンダ室２３内に圧
力流体は供給される。これにより、ピストン１９は後方
へ変位され、ネジ管部材２１はドローバー１０から離
れ、ドローバー１０は皿バネ１１の弾力で図１などに示
す元位置に後退する。

【００３３】この後退により、クランプ部材１３は先部
外周を案内筒部材９の内周面の突部で押されて縮径し、
その内周面先部の突部がプルスタッド２９のくびれ部に
係止され、さらにプルスタッド２９を皿バネ１１の弾力
で引張するものとなる。これにより工具ホルダー８は主
軸３に密状に嵌着された状態となる。この嵌着状態では
プルスタッド２９の後端と切削剤供給管２７の先端との
間隙は一般に０．５〜１ｍｍ程度となされる。この後、
自動工具交換装置は工具ホルダ８を離して退避する。

【００３４】ワークｗを加工するさいは、図示しないモ
ータからプーリ１４に回転を入力する。これにより主軸
３は軸受４ａ、４ｂに案内されて回転する。このさい、
シリンダ部材１７やピストン１９などは支持フレーム２
４に支持されているため回転しないのであり、またシリ
ンダ室２３内に圧力流体が供給されると、係止板部材１
６はスプリングｓの弾力で前方ｆ１へ変位されて端面カ
バー部材１５から離れた状態となり、主軸３に回転抵抗
を付与するものとならない。またピストン１９も端面カ
バー部材１５とは離れているため主軸３の回転に支障と
ならない。

【００３５】一方、切削剤供給管２７は支持フレーム２
４と同体に固定されているため、主軸３の回転にも拘わ
らず非回転状態に保持される。

【００３６】この状態の下で、切削液霧化装置３３に圧
縮空気を供給する。これにより霧吹き原理により霧状の
切削液が生成されて切削剤供給管２７の後端に供給され
る。このように供給された霧状切削液は切削剤供給管１
２の前端から噴出され、工具ホルダ８の中心部の通路を
通じて刃具３０の後端に達し、さらに刃具３０の通路３
０ａを経て先端から噴出される。

【００３７】このさい、切削剤供給管２７内を前方ｆ１
へ流れる霧状切削液は主軸３の回転による遠心力の影響
を受けることがないため、切削液成分の比重差による成
分分離や液状化現象を生じることなく工具ホルダ８近傍
まで導かれ、比較的均等な分布状態で刃具３０先端から
噴出されるものとなる。

【００３８】また切削剤供給管２７の先端から噴出され
た霧状切削液は切削剤供給管２７の外周面に沿って逆流
しようとするが、ドローバー１０の先端膨大部１０ａ個
所でその流れを規制される。

【００３９】この状態の下で主軸装置をワークｗに対し
変位させ、所要の加工を行うのである。このさい、刃具
３０の先端部がワークｗの比較的深い位置を加工する状
態となっても、刃具３０は均等且つ効果的に潤滑され的
確な加工を行うものとなる。

【００４０】次に本発明の第二実施例を説明すると、図
３は本実施例に係る主軸装置を示す断面図である。図
中、先の実施例と実質的同一部位には同一の符号を付す
ものとする。

【００４１】図３に示すように、工具ホルダ８は主軸３
の先端にボルト固定してあり、また先部には刃具３０が
ネジ止め固定してある。

【００４２】切削剤供給管２７は主軸３の中心孔３ｂ内
に位置されていることは先の実施例のものと同じである
が、これの前後部を案内している軸受２８、２８は切削
剤供給管２７の軸方向変位を考慮する必要がないためボ
ールベアリングを使用している。

【００４３】自動工具交換装置による工具ホルダ８の自
動脱着を考慮していないため先のシリンダ部材１７やピ
ストン１９などは設けられていない。

【００４４】切削剤供給管２７の前端は工具ホルダ８の
中心孔２７ａ内に望ませてあり、また主軸３の中心孔３
ｂと切削剤供給管２７との間の空間を閉鎖するためのカ
バー部材３８がボルト固定してある。このさい、切削剤
供給管２７はカバー部材３８の中心個所を回転可能且つ
気体密状に貫通させる。

【００４５】この実施例の主軸装置では、工具の交換は
人手により行われる。ワークｗを加工するさいは、プー
リ１４を介して回転を入力するのであり、これにより主
軸３、工具ホルダ８、刃具３０及びカバー部材３８など
が回転される。一方、切削剤供給管２７は非回転状態に
保持される。

【００４６】この後、先と同様に、切削液霧化装置３３
から切削剤供給管２７内に霧状切削液を供給し、ワーク
ｗの加工を実施する。

【００４７】この実施例でも、切削剤供給管２７は回転
しないため、これを通じて供給された霧状切削液はワー
クｗの比較的深い位置を加工している刃具３０の先端部
を先と同様に効果的に潤滑するものとなる。

【００４８】

【発明の効果】以上の如く構成した本発明によれば、主
軸内に切削剤供給管を非回転状態に設けるという比較的
簡易な手段により、比較的深い個所を加工している刃具
の先部を霧状の切削液で均等、確実且つ安定的に潤滑す
ることができるものである。

【００４９】ここで、切削剤供給管が非回転状態に設け
られることは、固定側から回転中の主軸側へ流体を供給
するさいに使用していたロータリジョイントが不要とな
るなど構造の簡易化を図る上で寄与するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る主軸装置を示す断面
図である。

【図２】前記主軸装置の一部拡大断面図である。

【図３】本発明の第二実施例に係る主軸装置を示す断面
図である。

【符号の説明】

３ 主軸 ３ｂ 中心孔 ８ 工具ホルダ ２７ 切削剤供給管 ３０ 刃具

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 自動工具交換装置付工作機械の主軸装
置

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動工具交換装置
付工作機械に於ける深い部位を加工している刃具の先端
部の潤滑に特に適するよう改良した主軸装置に関する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】自動工具交換装置付工作機械に於いて、
被加工物や刃具の冷却及び潤滑、又は切屑の除去などの
ため加工部に切削油を多量に供給しているが、これによ
るときは切削油による環境汚染や人体の健康への悪影
響、切削油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、又は切削油過多による刃
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油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。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特許第２６８７１
１０号の主軸装置によれば、被加工物の比較的深い部分
を加工している刃具の先端部に霧状の切削油を極めて効
果的に供給できるのであるが、その構造が複雑で、使途
によってはコスト高に過ぎる場合がある。本発明は、斯
かる実情に対処し得る自動工具交換装置付工作機械の主
軸装置を提供することを目的とする。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の自動工具交換装置付工作機械では、支持フ
レームへ回動自在に支持されてなる主軸先端中心部に対
し、工具ホルダのテーパシャンク部を内嵌させる外向き
に拡開したテーパ孔を作成し、該テーパ孔に連続して主
軸の長さ方向へ直状の中心孔を穿設すると共に、該中心
孔内には前端で工具ホルダのプルスタッドを把持したり
開放したりするためのドローバーを内蔵させ、且つ該ド
ローバーの中心部には長さ方向へ直状の孔を穿設するほ
か、該孔内に主軸が回転されても非回転状態に保持され
る切削剤供給管を挿入し、主軸外端から上記切削剤供給
管へ霧状切削液を供給し、刃具先端から霧状切削液が噴
出されることを特徴とする。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【発明の実施の形態】先ず本発明の第一実施例を説明す
ると、図１は本実施例に係る自動工具交換装置付主軸装
置を示す断面図、図２は前記主軸装置の一部拡大断面図
である。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】

【発明の効果】以上の如く構成した本発明の自動工具交
換装置付工作機械によれば、主軸内に切削剤供給管を非
回転状態に設けるという比較的簡易な手段により、比較
的深い個所を加工している刃具の先部を霧状の切削液で
均等、確実且つ安定的に潤滑することができるものであ
る。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】ここで、切削剤供給管が非回転状態に設け
られることは、固定側から回転中の主軸側へ流体を供給
するさいに使用していたロータリジョイントが不要とな
るなど構造の簡易化を図る上で寄与するものとなる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】削除

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】削除

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】削除

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】削除

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４６

【補正方法】削除

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】削除

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４８

【補正方法】削除

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】削除

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る主軸装置を示す断面
図である。

【図２】前記主軸装置の一部拡大断面図である。

【符号の説明】 ３ 主軸 ３ｂ 中心孔 ８ 工具ホルダ ２７ 切削剤供給管 ３０ 刃具

【手続補正１９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】削除

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に工具ホルダや刃具を備えてなる主
   軸中心部に対し、主軸外端から先端部に向かう軸方向の
   孔を形成し、この孔内に、主軸が回転されても非回転状
   態に保持される切削剤供給管を挿設し、主軸外端から上
   記切削剤供給管へ霧状切削液を供給し、刃具先端から霧
   状切削液が噴出されることを特徴とする工作機械の主軸
   装置。