(57)【要約】【課題】クーラントの漏れを抑制することができる加工具を提供すること。【解決手段】加工対象物を加工する刃具２０を保持するものであり、クーラントの流路であるクーラントホース１２を有する刃具ホルダ１０と、刃具ホルダ１０を保持した状態で回転駆動される主軸本体３１と、主軸本体３１の回転軸に沿って形成された貫通孔３２と、クーラントの流路であり貫通孔３２内に主軸本体３１に対して回転自在に配置されるクーラント供給管３３とを含む主軸装置３０と、加工対象物を加工する際にクーラント供給管３３の端部とクーラントホース１２の端部とが接触するようにクーラント供給管３３を回転軸方向に押圧するバネ３４と、バネ３４による押圧によって接触するクーラント供給管３３の端部とクーラントホース１２の端部の少なくとも一方はセラミックからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑冷却用の流体を供給しながら加工対象物を加工するものであり、
前記加工対象物を加工する刃具を保持するものであり、前記流体の流路であるホルダ側流体供給部材を有する刃具ホルダと、
前記刃具ホルダを保持した状態で回転駆動される主軸本体と、前記主軸本体の回転軸に沿って形成された貫通孔と、前記流体の流路であり前記貫通孔内に前記主軸本体に対して回転自在に配置される主軸側流体供給部材とを含む主軸装置と、
前記加工対象物を加工する際に前記主軸側流体供給部材の一方側の端部と前記ホルダ側流体供給部材の一方側の端部とが接触するように前記主軸側流体供給部材を前記回転軸に沿って前記ホルダ側流体供給部材方向に押圧する押圧手段と、
を備え、
前記押圧手段による押圧によって接触する前記主軸側流体供給部材の一方側の端部と前記ホルダ側流体供給部材の一方側の端部の少なくとも一方は耐摩耗性を有する材料からなることを特徴とする加工具。
【請求項２】
前記材料は、セラミックであることを特徴とする請求項１に記載の加工具。
【請求項３】
前記押圧手段による押圧を解除する解除手段と、前記解除手段にて前記押圧手段による押圧が解除されている際に前記主軸側流体供給部材に流体を供給する流体供給手段とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工具。
【請求項４】
前記主軸側流体供給部材の前記回転軸方向における位置に基づいて、前記押圧手段による押圧によって接触する前記主軸側流体供給部材の一方側の端部及び前記ホルダ側流体供給部材の一方側の端部の少なくとも一方の磨耗量を検出する磨耗検出手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の加工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑冷却用の流体を供給しながら加工対象物を加工する加工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、潤滑冷却用の流体（オイルミスト）を供給しながら加工対象物を加工する加工具の一例として特許文献１に示すものがあった。
【０００３】
特許文献１に示される加工具は、主軸装置と、主軸装置に取付けられる工具ホルダを備えるものである。
【０００４】
工具ホルダは、自動交換時の把持用掴み体を外周に備え、中央内部の長さ方向には貫通孔を穿設すると共に、その貫通孔の一端には雌ネジを刻設し、かつ、その中央内部の長さ方向に穴を穿設したツールストッパーを螺着させ、これに対し貫通孔の他端側には外方へ突出形成した円錐状係合体が主軸装置のツールシャンクテーパー部とフランジ端面の二面と同時に当接して接続されるものとなる二面拘束型工具ホルダである。
【０００５】
この工具ホルダは、接続側となる貫通孔内部にはスプリングを介して主軸装置側へ弾撥したミスト受取管を設けると共に、そのミスト受取管とツールストッパーとの貫通孔内に主軸装置の流体供給管からの流体をストレートに流通させるための連通管を架橋状態に挿通させ、かつ、刃具の長短変化でツールストッパーが移動することに連動して連通管が貫通孔内を適宜摺動するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−８４７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示される加工具においては、工具ホルダのミスト受取管と主軸装置のクランプロッド（流体供給管）との間に隙間が生じることがある。このように隙間が生じると、クランプロッドからミスト受取管に供給される流体は、この隙間から外部に漏れ出してしまうため、十分な量の流体を工具や加工対象物に供給できないという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、潤滑冷却用の流体の漏れを抑制することができる加工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載の加工具は、潤滑冷却用の流体を供給しながら加工対象物を加工するものであり、
加工対象物を加工する刃具を保持するものであり、流体の流路であるホルダ側流体供給部材を有する刃具ホルダと、
刃具ホルダを保持した状態で回転駆動される主軸本体と、主軸本体の回転軸に沿って形成された貫通孔と、流体の流路であり貫通孔内に主軸本体に対して回転自在に配置される主軸側流体供給部材とを含む主軸装置と、
加工対象物を加工する際に主軸側流体供給部材の一方側の端部とホルダ側流体供給部材の一方側の端部とが接触するように主軸側流体供給部材を回転軸に沿ってホルダ側流体供給部材方向に押圧する押圧手段とを備え、
押圧手段による押圧によって接触する主軸側流体供給部材の一方側の端部とホルダ側流体供給部材の一方側の端部の少なくとも一方は耐摩耗性を有する材料からなることを特徴とするものである。
【００１０】
このように、加工対象物を加工する際には、主軸側流体供給部材の一方側の端部とホルダ側流体供給部材の一方側の端部とを接触させることによって、その端部でロータリージョイントを構成することができる。従って、主軸側流体供給部材とホルダ側流体供給部材との間での潤滑冷却用の流体の漏れを抑制することができる。また、その端部の少なくとも一方は、耐摩耗性を有する材料で構成するので寿命を長くすることができるので好ましい。
【００１１】
また、耐摩耗性を有する材料は、請求項２に示すように、セラミックを用いることができる。
【００１２】
また、請求項３に示すように、押圧手段による押圧を解除する解除手段と、解除手段にて押圧手段による押圧が解除されている際に主軸側流体供給部材に流体を供給する流体供給手段とを備えるようにしてもよい。
【００１３】
このようにすることによって、加工対象物を加工する際に接触する主軸側流体供給部材の端部とホルダ側流体供給部材の端部との間を潤滑冷却用の流体にて潤滑することができる。また、このように主軸側流体供給部材の端部とホルダ側流体供給部材の端部との間を潤滑することによって、端部の寿命をより一層長くすることができる。
【００１４】
また、請求項４に示すように、主軸側流体供給部材の回転軸方向における位置に基づいて、押圧手段による押圧によって接触する主軸側流体供給部材の一方側の端部及びホルダ側流体供給部材の一方側の端部の少なくとも一方の磨耗量を検出する磨耗検出手段を備えるようにしてもよい。
【００１５】
主軸側流体供給部材は、押圧手段にてホルダ側に押圧される。よって、主軸側流体供給部材の回転軸方向における位置を検出することによって、押圧手段による押圧によって接触する主軸側流体供給部材の一方側の端部及びホルダ側流体供給部材の一方側の端部の少なくとも一方の磨耗量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における加工具の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における加工具のＡ部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における加工具の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における加工具のＢ部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
本発明の実施の形態について図１又は図２を用いて説明する。
【００１９】
本実施の形態における加工具は、潤滑冷却用の流体でありミスト状のオイル（以下、クーラントとも称する）を供給しながらワーク（加工対象物）を加工するものである。つまり、ワーク（加工対象物）に対して切削加工などを施すための刃具２０が装着された刃具ホルダ１０を主軸装置３０（主軸本体３１）に脱着可能（交換可能）に取り付ける。そして、この主軸装置３０を回転させることによって、刃具２０が装着された刃具ホルダ１０を回転させてワークに対して加工を施すものである。なお、本実施の形態においては、刃具ホルダとして、ＨＳＫホルダを用いた例を採用して説明する。
【００２０】
図１に示す、刃具ホルダ１０が着脱可能に装着される主軸本体３１は、主軸装置３０の中空円筒状のハウジング（図示せず）に対し回転自在に支持され、モータ（図示せず）により回転駆動されるようになっている。主軸本体３１には、回転軸に沿って貫通する貫通孔３２が形成されている。
【００２１】
主軸本体３１のうち貫通孔３２の先端部（刃具側）には刃具ホルダ１０が装着される。なお、主軸本体３１における刃具ホルダ１０が装着される部位は、内周面が主軸本体３１先端側ほど径の大きいテーパ状に形成されている。また、主軸本体３１における先端側（刃具側）端部は、回転軸にほぼ垂直な環状の端面が形成されている。
【００２２】
貫通孔３２内には、主軸本体３１と共に回転するものであり、刃具ホルダ１０の一部を気密な状態で着脱可能に保持する保持部材を有する。なお、この保持部材は、スリーブ、クランプ部材、引張コイルバネ、ドローバなどを含む周知技術である。従って、図示、詳しい説明は省略する。
【００２３】
また、貫通孔３２内には、クーラントを刃具側に供給するためのクーラント用貫通孔３３ａが設けられたクーラント供給管３３（主軸側流体供給部材）が配置される。クーラント供給管３３は、主軸本体３１の後端側から刃具ホルダ１０側の端部まで回転軸に沿って設けられる。また、クーラント供給管３３は、例えばＯリング等を介して主軸装置３０の非回転部分（図示省略）に固定されていると共に、ベアリング（図示省略）を介してスリーブ５１に回転自在に支持されている。なお、クーラント供給管３３は、例えば軸受け等を介して主軸装置３０の非回転部分（図示省略）に回転自在に固定されるようにしてもよい。
【００２４】
クーラントは、クーラント供給ポンプ（図示省略）などによって主軸本体３１の後端側からクーラント供給管３３内に導入され、クーラント供給管３３内を先端部側（刃具側）に向かって流通するようになっている。なお、クーラント供給管３３は、主軸装置３０の非回転部分（図示省略）に回転自在に固定されているため、加工具の稼動時（主軸本体３１の回転時）であっても回転しない。したがって、クーラント供給管３３内を流れるオイルミストは、主軸本体３１の回転に伴う遠心力の影響を受けることなく流れる。
【００２５】
さらに、クーラント供給管３３は、バネ３４から回転軸に沿って主軸本体３１の後端側から刃具側への力が加えられる突起３３ｃを備える。クーラント供給管３３は、加工対象物を加工する際に、このバネ３４からの力によって回転軸に沿ってクーラントホース１２方向に押圧されて、クーラントホース１２（ホルダ側流体供給部材）の端部に接触する。つまり、バネ３４、突起３３ｃは、本発明の押圧手段に相当するものである。また、加工対象物を加工する時以外（例えば、刃具ホルダ１０の交換時など）は、クーラント供給管３３に対するバネ３４の押圧力を解除する解除機構を備える（解除手段）。なお、解除機構は、クーラント供給管３３に対するバネ３４の押圧を解除するものであれば特に限定されるものではない。
【００２６】
なお、本発明における押圧手段は、加工対象物を加工する際に、クーラント供給管３３の一方側の端部とクーラントホース１２の一方側の端部とが接触するようにクーラント供給管３３を回転軸方向に押圧するものであれば特に限定されるものではない。
【００２７】
また、クーラント供給管３３は、図２に示すように、クーラントホース１２と接触する側の端部にセラミック３３ｂが設けられる。なお、このセラミック３３ｂに関しては後ほど詳しく説明する。
【００２８】
一方、主軸装置３０（主軸本体３１）に脱着可能（交換可能）に取り付けられる刃具ホルダ１０は、主軸本体３１に装着されたときに、貫通孔３２の内周面及び主軸本体３１の端面の双方に当接する２面拘束型（例えばＨＳＫシャンク型、ＨＳＫタイプ）である。刃具ホルダ１０は、回転軸に沿って貫通する空間部を有するホルダ本体１１と、クーラントホース１２などを有している。
【００２９】
クーラントホース１２は、クーラント供給管３３から供給されたクーラントを刃具２０に供給するための流路であり、回転軸に沿って一方（主軸側）の端部から他方（刃具側）の端部にかけて形成されるクーラント用貫通孔２０ａを有する。また、クーラントホース１２は、図２に示すように、クーラント供給管３３と接触する側の端部にセラミック１２ｂが設けられる。なお、このセラミック１２ｂに関しては後ほど詳しく説明する。
【００３０】
ホルダ本体１１の一端側には、主軸本体３１に装着するためのテーパ部が設けられている。刃具ホルダ１０は、主軸本体３１に挿入されると、テーパ面が主軸本体３１の内周面に当接するようになっている。テーパ部内側の底面には、クーラントホース１２を取り付けるための凹部が形成されており、この凹部の底面にはクーラントホース１２が挿入される貫通孔が形成されている。また、凹部の内周面には、クーラントホース１２の外周に設けられた螺子（おねじ）に対応する螺子溝（めねじ）が形成されている。そして、クーラントホース１２は、凹部に設けられる螺子溝と自身に設けられるネジによって螺子止めされることで刃具ホルダ１０に対して固定される。なお、刃具ホルダ１０とクーラントホース１２に形成されるおねじとめねじの関係は逆であってもよい。
【００３１】
ホルダ本体１１の他端側には、加工対象物を加工するための刃具２０が装着される。刃具２０は、先端などに刃を備える。また、刃具２０は、クーラントホース１２から供給されたクーラントを刃に供給するための流路であり、後端部（クーラントホース側）から刃の近傍などに貫通するクーラント用貫通孔２０ａが形成されている。
【００３２】
上述のような刃具ホルダ１０、刃具２０、主軸装置３０が組みつけられると、刃具ホルダ１０のクーラント用貫通孔１２ａ、刃具２０のクーラント用貫通孔２０ａ、主軸装置３０のクーラント用貫通孔３３ａが同軸上に配置される。これにより、主軸装置３０側から供給されたクーラントは、刃具２０の刃などに流通するようになっている。
【００３３】
ここで、クーラント供給管３３とクーラントホース１２との端部について詳しく説明する。
【００３４】
上述のようにクーラント供給管３３は、主軸装置３０の非回転部分に回転自在に固定されているため、加工具の稼動時（主軸本体３１の回転時）であっても回転しない。これに対して、クーラントホース１２は、加工具の稼動時に主軸本体３１と共に回転する。また、加工対象物を加工する際（加工具の稼動時）には、クーラント供給管３３とクーラントホース１２とは、バネ３４による押圧力によって接触する。従って、加工対象物を加工する際には、クーラント供給管３３とクーラントホース１２における接触する端部は、クーラントホース１２の回転による摩擦が生じる。
【００３５】
通常、クーラント供給管３３とクーラントホース１２の端部は金属などで形成されるものである。金属どうしが接触した状態で上述のように摩擦が生じると、クーラント供給管３３とクーラントホース１２における接触する端部は寿命が短くなることがある。
【００３６】
そこで、クーラント供給管３３は、図２に示すように、クーラントホース１２と接触する側の端部にセラミック３３ｂが設けられる。つまり、このクーラント供給管３３の端部は、従来のクーラント供給管の端部（例えば金属からなる端部）にセラミック３３ｂからなる先端部材を取付ける（例えば、接着剤などで取付ける）ことによって構成することができる。また、図２に示すように、クーラントホース１２においても同様に、クーラント供給管３３と接触する側の端部にセラミック１２ｂを設けるようにしてもよい。つまり、クーラントホース１２の端部は、従来のクーラントホース１２の端部（例えば金属からなる端部）にセラミック１２ｂからなる先端部材を取付ける（例えば、接着剤などで取付ける）ことによって構成することができる。セラミック３３ｂ、１２ｂは、耐摩耗性が良好であり、上述のような摩擦が生じたとしても、セラミック３３ｂ、１２ｂを設けない場合に比べて寿命を長くすることができる。従って、クーラント供給管３３もしくはクーラントホース１２を交換する頻度を減らすことができる。また、このようにセラミック３３ｂ、１２ｂを設けることによって、クーラントの漏れを抑制することができる。
【００３７】
また、セラミック３３ｂ、１２ｂは、クーラント供給管３３とクーラントホース１２の両方に設けると好ましいが、少なくとも一方に設けることによっても本発明の目的は達成できるものである。つまり、クーラント供給管３３とクーラントホース１２の一方にセラミックを設けることによって、セラミックを設けない場合に比べて接触する端部の寿命を長くすることができる。そして、クーラント供給管３３とクーラントホース１２の両方にセラミックを設けることによって、接触する端部の寿命をより一層長くすることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、クーラント供給管３３とクーラントホース１２の端部に設けられる材料としてセラミック３３ｂ、１２ｂを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。耐摩耗性が良好なものであればよく、例えばエンジニアリングプラスチックなどであってもよい。
【００３９】
また、解除機構がクーラント供給管３３に対するバネ３４の押圧を解除している際に（例えば、刃具ホルダ１０の交換後など）、クーラント供給ポンプからクーラント供給管３３にクーラントを供給してもよい。このように加工対象物を加工する際に接触するセラミック３３ｂ、１２ｂ間をクーラントにて潤滑することができる。このように潤滑することによって、セラミック３３ｂ、１２ｂの寿命をより一層長くすることができる。
【００４０】
また、本実施の形態における加工具は、セラミック３３ｂ及び１２ｂの少なくとも一方の磨耗量を検出する磨耗検出部４０を備える。この磨耗検出部４０は、クーラント供給管３３の回転軸方向における位置を検出するものである。具体的には、例えば、クーラント供給管３３に固定されつつ、主軸本体３１の外部（主軸本体３１には非接触）に露出する反射板などを設ける。そして、この反射板に光などを照射して反射板による反射を利用して位置を検出する（非接触型のセンサ）。他にも、クーラント供給管３３に固定されつつ、主軸本体３１の外部（主軸本体３１には非接触）に露出する突起部などを設ける。そして、セラミック３３ｂ及び１２ｂの少なくとも一方が磨耗して、クーラント供給管３３が刃具２０側に移動して所定の位置に達すると、突起部によってオンするスイッチなどを設けて位置を検出するようにしてもよい（接触型のセンサ）。
【００４１】
このように、クーラント供給管３３の回転軸方向における位置を検出することによって、セラミック３３ｂ及び１２ｂの少なくとも一方の磨耗量を検出することができる。また、このように磨耗量を検出することによって、交換時期を把握することができる。よって、定期的に交換する必要がないので好ましい。
【００４２】
（第２の実施の形態）
上述の実施の形態においては、刃具ホルダとしてＨＳＫホルダを用いた例を採用して説明したが本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、図３、４に示すように、刃具ホルダとしてＢＴホルダを用いても目的を達成できるものである。本実施の形態においては、本発明をＢＴホルダに適用した例を採用して説明する。なお、上述の実施の形態と同等な構成に関しては説明を省略して、異なる点を重点的に説明する。
【００４３】
図３に示すように、主軸装置（主軸本体）に脱着可能（交換可能）に取り付けられる刃具ホルダ１００は、クーラント供給管３３（主軸側流体供給部材）から供給されたクーラントを刃具２０に供給するための流路であり、一方の端部（主軸側）から他方の端部（刃具側）に貫通するクーラント用貫通孔１２０ａ（ホルダ側流体供給部材）を備えるホルダ本体１１０を備える。
【００４４】
また、ホルダ本体１１０の一方の端部には、主軸装置側から引っ張られるプルボルト１１０ａ（ホルダ側流体供給部材）が設けられる。さらに、ホルダ本体１１０の他端側には、加工対象物を加工するための刃具２０が装着される。刃具２００は、先端などに刃を備える。また、刃具２００は、クーラント用貫通孔１２０ａから供給されたクーラントを刃に供給するための流路であり、後端部（主軸側）から刃の近傍などに貫通するクーラント用貫通孔２００ａが形成されている。
【００４５】
そして、刃具ホルダ１００、刃具２００、主軸装置が組みつけられると、刃具ホルダ１００のクーラント用貫通孔１２０ａ、刃具２００のクーラント用貫通孔２００ａ、主軸装置のクーラント用貫通孔３３ａが同軸上に配置される。これにより、主軸装置側から供給されたクーラントは、刃具２００の刃などに流通するようになっている。
【００４６】
なお、ＢＴホルダに対する主軸装置は、周知技術であるため詳しい説明は省略する。また、上述の実施の形態と同等なバネ３４、突起３３ｃ（押圧手段）、解除機構、磨耗検出部４０などを備えることも可能である。
【００４７】
また、クーラント供給管３３は、図４に示すように、プルボルト１１０ａと接触する側の端部にセラミック３３ｂが設けられる。つまり、このクーラント供給管３３の端部は、従来のクーラント供給管の端部（例えば金属からなる端部）にセラミック３３ｂからなる先端部材を取付ける（例えば、接着剤などで取付ける）ことによって構成することができる。また、図４に示すように、プルボルト１１０ａにおいても同様に、クーラント供給管３３と接触する側の端部にセラミック１２ｂを設けるようにしてもよい。つまり、プルボルト１１０ａの端部は、従来のプルボルト１１０ａの端部（例えば金属からなる端部）にセラミック１２ｂからなる先端部材を取付ける（例えば、接着剤などで取付ける）ことによって構成することができる。
【００４８】
セラミック３３ｂ、１２ｂは、耐摩耗性が良好であり、上述のような摩擦が生じたとしても、セラミック３３ｂ、１２ｂを設けない場合に比べて寿命を長くすることができる。従って、クーラント供給管３３もしくはプルボルト１１０ａを交換する頻度を減らすことができる。また、このようにセラミック３３ｂ、１２ｂを設けることによって、クーラントの漏れを抑制することができる。
【００４９】
また、セラミック３３ｂ、１２ｂは、クーラント供給管３３とプルボルト１１０ａの両方に設けると好ましいが、少なくとも一方に設けることによっても本発明の目的は達成できるものである。つまり、クーラント供給管３３とプルボルト１１０ａの一方にセラミックを設けることによって、セラミックを設けない場合に比べて接触する端部の寿命を長くすることができる。そして、クーラント供給管３３とプルボルト１１０ａの両方にセラミックを設けることによって、接触する端部の寿命をより一層長くすることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  刃具ホルダ、１１  ホルダ本体、１２  クーラントホース、１２ａ  クーラント用貫通孔、１２ｂ  セラミック、２０  刃具、２０ａ  クーラント用貫通孔、３０  主軸装置、３１  主軸本体、３２  貫通孔、３３  クーラント供給管、３３ａ  クーラント用貫通孔、３３ｂ  セラミック、３３ｃ  突起、３４  バネ、４０  磨耗検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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