JP2005144565A

JP2005144565A - 深穴加工方法及び装置

Info

Publication number: JP2005144565A
Application number: JP2003381614A
Authority: JP
Inventors: Seiji Suzuki; 政治鈴木
Original assignee: Makino J Co Ltd
Current assignee: Makino J Co Ltd
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09
Also published as: EP1693146A1; US20070292225A1; EP1693146A4; WO2005044511A1

Abstract

【課題】工具直径の５０倍以上の深さの穴を加工する深穴加工方法及び装置を提供すること。
【解決手段】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。
【選択図】図１

Description

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。

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、また加工領域からの切屑の除却を行うようにしているドライ加工やウエット加工がる。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ＭＱＬ（最少量油滑）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いる。

例えば、特許文献１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。
特開２００２−１３７１４５号公報

特許文献１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、加工穴が工具の直径の５０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１〜３mmの小径工具を用い、深さが工具直径の５０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５０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、高圧の噴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直径の５０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１．５〜５ＭＰａ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直径の５０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っ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１．５〜５ＭＰａ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１．５〜５ＭＰａ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直径の５０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工が可能となる。

更に、本発明の深穴加工装置によれば、１．５〜５ＭＰａ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、ワークに形成した直径の５０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。

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工具Ｔ、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１０、該工具ホルダ１０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３８を具備している。前記工作機械は、ＮＣボール盤や、工具Ｔとワーク（図示せず）とをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸方向に相対移動させることにより、工具Ｔ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１０へ加圧気体を供給するための加圧気体供給管路４４が、主軸Ｓの中心軸線Ｏに沿って形成されている。加圧気体供給管路４４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４２に連結されており、ロータリージョイント４２は、管路４０を介して増圧機３８の出力端または出口ポートに接続されている。

増圧機３８は、１．５〜５ＭＰａの加圧気体を供給可能なレシプロ式、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３８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３４から管路３６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ベ（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１０は、シャンク１２、工具ホルダ１０を主軸Ｓの先端部のテーパ穴４８に装着するためにシャンク１２の尾端部に形成された中空状のテーパ部１４、シャンク１２の先端部１６に形成された工具装着孔（図示せず）を有しており、工具装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１２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２６及び出口通路３０から成る。テーパ部１４の中空部内にはシャンク１２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１８が設けられている。加圧気体入口部１８は、工具ホルダ１０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４４の先端に気密に連結されるようになっている。

シャンク１２において、先端部１６に隣接する外周部にはタンク２０が設けられている。タンク２０は円筒状の部材から成り、Ｃ形止め輪４６によりシャンク１２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２０の内面とシャンク１２の外面との間に内部空間２２が形成され、該内部空間２２に加工液が貯留される。シャンク１２内にはタンク２０の内部空間２２と出口通路３０との間に空気孔２２ａが形成されている。タンク２０とシャンク１２との間にＯリング２４ａ、２４ｂ等のシール部材を配設して、タンク２０とシャンク１２との間の液密性を高めてもよい。シャンク１２は、更に、タンク２０の内部空間２２と出口通路３０との間に形成された加工液供給通路２８を有している。加工液供給通路２８は、出口通路３０内に形成された絞り部３２に開口するように形成されている。なお、工具ホルダ１０が装着された主軸が回転すると、タンク２０の内部空間２２に貯留されている加工液は遠心力によりタンク２０の内壁に押しつけられるので、加工液供給通路２８は、シャンク１２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。ＮＣボール盤やマシニングセンタ等の工作機械において、工具ホルダ１０が装着されている主軸Ｓが回転し、増圧機３８が起動して加圧気体が主軸Ｓの加圧気体供給管路４４を通じて加圧気体入口部１８へ供給される。この加圧気体は、加圧気体入口部１８から、シャンク１２の内部に形成されている加圧気体導入通路２６を介して出口通路３０に供給される。出口通路３０に供給された加圧気体は、該出口通路３０に形成された絞り部３２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２０の内の加工液が加工液導入通路２８を介して出口通路３０へ吸引される。内部空間２２の圧力低下は、空気孔２２ａから吸引される空気により補償される。加工液供給通路２８を介して出口通路３０の絞り部３２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３０を介してシャンク１２の外部の加工領域へ向けて噴出される。

シャンク１２の先端部１６における出口通路３０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１６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１２の先端部１６に形成された工具装着孔（図示せず）に出口通路３０を連通させ、前記工具装着孔に装着する工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２０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、従来加工できなかった深穴が加工できる。タンク２０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１〜３mmの小径工具を用いて、深さが工具直径の５０倍以上の１００〜３００mm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１０を用いずに、主軸Ｓのテーパ穴４８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４４から１．５〜５ＭＰａ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５０倍以上の深さの穴加工が行える。

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。

符号の説明

１０…工具ホルダ
１２…シャンク
１４…テーパ部
１６…先端部
１８…加圧気体入口部
２０…タンク
２２…内部空間
２６…加圧気体導入通路
２８…加工液供給通路
３０…出口通路
３２…絞り部
３４…空気源
３８…増圧機
４２…ロータリージョイント
４４…加圧気体供給管路

Claims

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直径の５０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１．５〜５ＭＰａ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ことを特徴とした深穴加工方法。
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噴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。
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直径の５０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っ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１．５〜５ＭＰａの加圧気体を供給する気体増圧手段と、
を具備することを特徴とした深穴加工装置。