JP5650470B2 - 切削用ホルダ及び切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削用ホルダ及び切削装置に係り、特にＦＲＰ等の表面を切削するための切削用ホルダ及び切削装置に関する。

従来、例えば金属等を切削する場合に発生する切削粉を回収すべく、切削工具の軸芯に吸引口を設け、当該吸引口から切削粉を吸引・回収する切削装置が知られている（例えば特許文献１参照）。近年においては、繊維強化樹脂複合材（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）を切削する場合もあるが、金属と比して切削粉が細かいために、切削工具の周辺に切削粉がまき散らされるという弊害があった。このため、切削工具の周囲に、切削粉が撒き散らされることを防止するカバーを設ける技術が開発されている。

特開２００９−２７４１４７号公報

ところで、切削時においては、切削工具のインサートと切削対象であるワークとは接しているものの、カバーとワークとの間には隙間を形成する必要がある。この隙間があるため、カバーを設けていたとしても結局微少な切削粉が切削工具周辺に撒き散らされてしまうという問題があった。また、切削時に発生する切削熱が切削工具本体へと蓄熱され、インサート切れ刃とワーク（ＦＲＰ）との接触部で温度上昇を促進し、その影響からＦＲＰ自体にデラミネーション（層間剥離）を発生させてしまう場合もあるという問題もあった。
このため、本発明の課題は、切削粉が撒き散らされてしまうことを防止することである。また、本発明の他の課題は、工具本体へと蓄熱される熱量を効果的に冷却し、切削時におけるインサートの温度上昇を抑制することである。

請求項１記載の発明に係る切削用ホルダは、
中空の軸体を有し、少なくとも一つのインサートが前記軸体の一端面に取り付けられ、当該軸体を回転させつつ前記インサートをワークに当接させることで切削を行う切削工具と、
前記切削工具に対してセットされる切削工具用カバーとを備え、
前記切削工具用カバーは、
前記軸体に固定され、前記軸体の先端部を覆う本体部と、
前記本体部における前記インサートに対応する位置から、前記軸体の回転方向の先方側に向かって前記本体部の外周に沿って延在するフィン部とを備え、
前記フィン部は、前記回転方向の先方側が開口となっていて、
前記フィン部及び前記本体部には、前記開口から前記インサートに向かう空気流路が形成されていて、
前記軸体の先端部には、前記空気流路を通過した空気を、前記インサートの切削面上を通過して前記中空部分まで案内する流路が形成されていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の切削用ホルダにおいて、
前記切削工具には前記インサートが複数備えられていて、
前記フィン部は、複数の前記インサートのそれぞれに対応するように複数設けられていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の切削用ホルダにおいて、
前記本体部と前記フィン部とが一体的に形成されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明に係る切削装置は、
中空の軸体を有し、少なくとも一つのインサートが前記軸体の一端面に取り付けられ、当該軸体を回転させつつ前記インサートをワークに当接させることで切削を行う切削工具と、
前記切削工具に対してセットされる切削工具用カバーと、
前記切削工具の切削により発生した切削粉を、前記切削工具の中空部分を介して吸引する吸引部とを備え、
前記切削工具用カバーは、
前記軸体に固定され、前記軸体の先端部を覆う本体部と、
前記本体部における前記インサートに対応する位置から、前記軸体の回転方向の先方側に向かって前記本体部の外周に沿って延在するフィン部とを備え、
前記フィン部は、前記回転方向の先方側が開口となっていて、
前記フィン部及び前記本体部には、前記開口から前記インサートに向かう空気流路が形成されていて、
前記軸体の先端部には、前記空気流路を通過した空気を、前記インサートの切削面上を通過して前記中空部分まで案内する流路が形成されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の切削装置において、
前記切削工具には前記インサートが複数備えられていて、
前記フィン部は、複数の前記インサートのそれぞれに対応するように複数設けられていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の切削装置において、
前記本体部と前記フィン部とが一体的に形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、フィン部の回転方向の先方側に形成された開口からインサートに向かう空気流路がフィン部及び本体部に形成されているので、切削工具が回転してワークを切削する際に、開口から取り込まれた空気が空気流路を介してインサートへと案内されることになる。この気流は、インサートで発生した切削粉を内側へと押し込むこととなり、そして切削粉は中空部に到達し、配管を介して吸引部へ回収される。そのため結果として、切削粉が外側へと撒き散らされることを防止することができる。また、インサートで発生した熱量がフィン部から放熱され、工具全体を冷却することで、結果として切削時におけるインサートの温度上昇を抑制することができる。

本実施形態に係る切削装置の概略構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る切削用ホルダの一部の概略構成を示す斜視図である。 本実施形態にかかる切削工具の概略構成を示す正面図である。 本実施形態にかかる切削工具の概略構成を示す一端面図である。 本実施形態にかかる切削工具の概略構成を示す他端面図である。 本実施形態にかかる切削工具用カバーの概略構成を示す正面図である。 本実施形態にかかる切削工具用カバーの概略構成を示す一端面図である。 本実施形態にかかる切削工具用カバーの概略構成を示す他端面図である。 切削時における切削用ホルダとワークとの関係を模式的に示す説明図である。 切削時における気流の状態を示す説明図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は本実施形態に係る切削装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように切削装置１は、ベッド２と、該ベッド２の奥部分に立設されたコラム３と、該コラム３の前面に上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在に支持された主軸頭４と、前記ベッド２の手前部分に前後方向（Ｙ軸方向）に移動自在に支持されたサドル５と、該サドル５上に左右方向（Ｘ軸方向）に移動自在に支持されたテーブル６とを備えている。テーブル６には、例えばＦＲＰ等から形成された被切削物であるワークＷが載置されている。

主軸頭４内には、主軸７が回転自在に支持され、該主軸７は主軸頭４に内蔵された駆動モータ（不図示）により回転駆動される。主軸７の下端部には、着脱自在の切削用ホルダ１０が取り付けられるようになっている。また、主軸頭４の上部には、切削用ホルダ１０に連通する配管８が設けられている。この配管８の他端部には、切削用ホルダ１０によって発生した切削粉を吸引する吸引部９が接続されている。

次に、切削用ホルダ１０について詳細に説明する。
図２は切削用ホルダ１０の一部の概略構成を示す斜視図である。図２に示すように切削用ホルダ１０には、ワークＷを切削するための切削工具１１と、切削工具１１に対してセットされた切削工具用カバー１２とが備えられている。

図３〜図５は、切削工具１１の概略構成を示す説明図であり、図３は正面図、図４は一端面図、図５は他端面図である。この図３〜５に示すように切削工具１１には、軸体１１１と、軸体１１１の先端面に設けられたインサート１１２及び補助ブロック１１３とが設けられている。本実施形態では、インサート１１２と補助ブロック１１３とが４組設けられている場合を例示して説明するが、インサート１１２と補助ブロック１１３とは何組設けられていてもよい。

軸体１１１は、主軸頭４に固定される固定軸１１４と、固定軸１１４の先端部側に設けられ当該固定軸１１４よりも外径の大きいインサート固定部１１５とを備えている。そして、軸体１１１には、その軸芯上に形成された中空部１１６が全長にわたって設けられている。中空部１１６のインサート固定部１１５側の端部は開放されていて、中空部１１６の固定軸１１４側の端部は配管８に接続されている。つまり中空部１１６は配管８を介して吸引部９と連通している。

固定軸１１４における先端部側外周には、切削工具用カバー１２を固定するための固定穴１１７が形成されている。また、インサート固定部１１５の先端部には、インサート１１２を取り付けるためのインサート取付座１１８と、補助ブロック１１３を収容するブロック用収容凹部１１９とが形成されている。インサート取付座１１８は、インサート固定部１１５の先端面を四分割する直線上にそれぞれ配置されている。ブロック用収容凹部１１９は、各インサート取付座１１８における回転方向先方側に配置されている。

インサート取付座１１８に収容されたインサート１１２は、その一側面１１２ａが回転方向に対して直交する面に略平行であって、当該回転方向の先方側を向くように配置されている。そして、インサート取付座１１８に収容されたインサート１１２は、その先端部がワークＷに接触するようにインサート固定部１１５の先端から先方に向けて突出している。つまり、インサート１１２が回転してワークＷを切削すると、インサート１１２の一側面１１２ａ上に切り粉が溜まることになる。
一方、ブロック用収容凹部１１９に収容された補助ブロック１１３と、インサート固定部１１５とには、外周から中空部１１６まで空気を案内するための流路１２０（図４においては斜線部）が形成されている。この流路１２０は、インサート１１２の一側面１１２ａ上を通過するように空気を案内する。

図６〜図８は、切削工具用カバー１２の概略構成を示す説明図であり、図６は正面図、図７は一端面図、図８は他端面図である。この図６〜図８に示すように切削工具用カバー１２には、本体部１２１と、本体部１２１に対して外側に向けて延在するフィン部１２２とが設けられている。本体部１２１とフィン部１２２とは金属等によって一体的に形成されている。

本体部１２１は、略円筒形状であり、切削工具１１の軸体１１１に固定されて、軸体１１１の先端部であるインサート固定部１１５を覆うものである。本体部１２１の基端部側には、固定軸１１４の固定穴１１７に係合するための係合部１２３が形成されている。この係合部１２３と固定穴１１７とを重ねて図示しないネジを固定穴１１７に螺入することで、切削工具用カバー１２が切削工具１１に取り付けられる。また、本体部１２１の先端部には、複数のインサート１１２のそれぞれに対応する位置に切欠１２４が形成されている。

フィン部１２２は、複数のインサート１１２のそれぞれに対応するように複数設けられている。各フィン部１２２は、本体部１２１におけるインサート１１２に対応する位置から、軸体１１１の回転方向の先方側に向かって本体部１２１の外周に沿って延在している。フィン部１２２は、回転方向の先方側が開口１２５となっている。またフィン部１２２には、下方を開放させた溝１２６（図７における斜線部）が開口１２５から切欠１２４まで連続するように形成されている。この溝１２６と切欠１２４とが、開口１２５からインサート１１２に向かう空気流路をなしている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、切削前には、吸引部９を駆動させて中空部１１６の先端部から空気を吸引させておき、吸引が維持された状態で切削を開始する。
図９は切削時における切削用ホルダ１０とワークＷとの関係を模式的に示す説明図である。なお図９においては切削用ホルダ１０の右半分は内部形状を示している。図９に示すように、切削加工は横送りのフライス加工（平面加工）で行われる。このとき、ワークＷの表面と切削工具用カバー１２との間には、クリアランスが設けられている。切削によって発生した切削粉のほとんどは吸引部９の吸引力によって中空部１１６に吸い込まれる。しかしながら、切削用ホルダ１０は高速で回転しており、その遠心力の影響で吸引力に抗って外側に逃げようとする切削粉も存在する。
図１０は、切削時における気流の状態を示す説明図である。ここで、フィン部１２２の開口１２５が回転方向の先方側に設けられているため、図１０に示すように開口１２５からフィン部１２２内に空気が取り込まれることになる（矢印Ｙ）。フィン部１２２内に取り込まれた空気は、溝１２６、切欠１２４及び流路１２０を通過して中空部１１６へと案内される。この気流が、インサート１１２の一側面１１２ａ上に溜まっている切削粉や、遠心力によって外側に逃げようとする切削粉を中空部１１６へと押し込むことになる。

以上のように、本実施形態によれば、切削工具用カバー１２のフィン部１２２が空気を取り込むことにより発生した気流が、インサート１１２で発生した切削粉を内側へと押し込むこととなり、そして切削粉は中空部１１６に到達し、配管８を介して吸引部９へ回収される。そのため、結果として切削粉が外側へと撒き散らされることを防止することができる。また、インサート１１２で発生した熱量がフィン部１２２から放熱され、工具全体を冷却することで、結果として切削時におけるインサート１１２の温度上昇を抑制することができる。

また、本体部１２１とフィン部１２２とが一体的に形成されているので、インサート１１４で発生した熱量が本体部１２１を介してフィン部１２２から放熱され、切削時におけるインサート１１４の温度上昇を抑制することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。

１ 切削装置
２ ベッド
３ コラム
４ 主軸頭
５ サドル
６ テーブル
７ 主軸
８ 配管
９ 吸引部
１０ 切削用ホルダ
１１ 切削工具
１２ 切削工具用カバー
１１１ 軸体
１１２ インサート
１１２ａ 一側面
１１３ 補助ブロック
１１４ 固定軸
１１５ インサート固定部
１１６ 中空部
１１７ 固定穴
１１８ インサート取付座
１１９ ブロック用収容凹部
１２０ 流路
１２１ 本体部
１２２ フィン部
１２３ 係合部
１２４ 切欠（空気流路）
１２５ 開口
１２６ 溝（空気流路）
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. 中空の軸体を有し、少なくとも一つのインサートが前記軸体の一端面に取り付けられ、当該軸体を回転させつつ前記インサートをワークに当接させることで切削を行う切削工具と、
   前記切削工具に対してセットされる切削工具用カバーとを備え、
   前記切削工具用カバーは、
   前記軸体に固定され、前記軸体の先端部を覆う本体部と、
   前記本体部における前記インサートに対応する位置から、前記軸体の回転方向の先方側に向かって前記本体部の外周に沿って延在するフィン部とを備え、
   前記フィン部は、前記回転方向の先方側が開口となっていて、
   前記フィン部及び前記本体部には、前記開口から前記インサートに向かう空気流路が形成されていて、
   前記軸体の先端部には、前記空気流路を通過した空気を、前記インサートの切削面上を通過して前記中空部分まで案内する流路が形成されていることを特徴とする切削用ホルダ。
2. 請求項１記載の切削用ホルダにおいて、
   前記切削工具には前記インサートが複数備えられていて、
   前記フィン部は、複数の前記インサートのそれぞれに対応するように複数設けられていることを特徴とする切削用ホルダ。
3. 請求項１又は２記載の切削用ホルダにおいて、
   前記本体部と前記フィン部とが一体的に形成されていることを特徴とする切削用ホルダ。
4. 中空の軸体を有し、少なくとも一つのインサートが前記軸体の一端面に取り付けられ、当該軸体を回転させつつ前記インサートをワークに当接させることで切削を行う切削工具と、
   前記切削工具に対してセットされる切削工具用カバーと、
   前記切削工具の切削により発生した切削粉を、前記切削工具の中空部分を介して吸引する吸引部とを備え、
   前記切削工具用カバーは、
   前記軸体に固定され、前記軸体の先端部を覆う本体部と、
   前記本体部における前記インサートに対応する位置から、前記軸体の回転方向の先方側に向かって前記本体部の外周に沿って延在するフィン部とを備え、
   前記フィン部は、前記回転方向の先方側が開口となっていて、
   前記フィン部及び前記本体部には、前記開口から前記インサートに向かう空気流路が形成されていて、
   前記軸体の先端部には、前記空気流路を通過した空気を、前記インサートの切削面上を通過して前記中空部分まで案内する流路が形成されていることを特徴とする切削装置。
5. 請求項４記載の切削装置において、
   前記切削工具には前記インサートが複数備えられていて、
   前記フィン部は、複数の前記インサートのそれぞれに対応するように複数設けられていることを特徴とする切削装置。
6. 請求項４又は５記載の切削装置において、
   前記本体部と前記フィン部とが一体的に形成されていることを特徴とする切削装置。

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