(57)【特許請求の範囲】
【請求項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るとともに、中空部分に連通する連通口が前記軸体の側面に設けられ、前記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、
前記軸体の先端部に固定され、一端面が前記ワークの表面に対向する本体部と、
前記本体部の前記一端面に形成された開口と、
前記開口から前記切削工具の前記連通口まで連通する流路部とを有し、
前記本体部の前記一端面であって、前記インサートに対する前記回転の径方向の外側には、前記流路部の前記開口が、前記インサートに対向し、なおかつ前記切削工具の前記回転方向の上流側にずれた位置に形成されていることを特徴とする切削用ホルダ。
【請求項２】
請求項１記載の切削用ホルダにおいて、
前記本体部の先端部における全周に対して、該本体部の周縁から外側に延出し、前記ワークの表面を覆う延出部を有することを特徴とする切削用ホルダ。
【請求項３】
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るとともに、中空部分に連通する連通口が前記軸体の側面に設けられ、前記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、
前記軸体の先端部に固定され、一端面が前記ワークの表面に対向する本体部と、
前記本体部の前記一端面に形成された開口と、
前記開口から前記切削工具の前記連通口まで連通する流路部とを有し、
前記本体部の前記一端面であって、前記インサートに対する前記回転の径方向の外側には、前記流路部の前記開口が、前記インサートに対向し、なおかつ前記切削工具の前記回転方向の上流側にずれた位置に形成されていることを特徴とする切削装置。
【請求項４】
請求項３記載の切削装置において、
前記本体部の先端部における全周に対して、該本体部の周縁から外側に延出し、前記ワークの表面を覆う延出部を有することを特徴とする切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７４１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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るとともに、中空部分に連通する連通口が前記軸体の側面に設けられ、前記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、
前記軸体の先端部に固定され、一端面が前記ワークの表面に対向する本体部と、
前記本体部の前記一端面に形成された開口と、
前記開口から前記切削工具の前記連通口まで連通する流路部とを有し、
前記本体部の前記一端面であって、前記インサートに対する前記回転の径方向の外側には、前記流路部の前記開口が、前記インサートに対向し、なおかつ前記切削工具の回転方向の上流側にずれた位置に形成されていることを特徴としている。
【０００９】
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、
前記本体部の先端部における全周に対して、該本体部の周縁から外側に延出し、前記ワークの表面を覆う延出部を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項３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るとともに、中空部分に連通する連通口が前記軸体の側面に設けられ、前記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、
前記軸体の先端部に固定され、一端面が前記ワークの表面に対向する本体部と、
前記本体部の前記一端面に形成された開口と、
前記開口から前記切削工具の前記連通口まで連通する流路部とを有し、
前記本体部の前記一端面であって、前記インサートに対する前記回転の径方向の外側には、前記流路部の前記開口が、前記インサートに対向し、なおかつ前記切削工具の回転方向の上流側にずれた位置に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の切削装置において、
前記本体部の先端部における全周に対して、該本体部の周縁から外側に延出し、前記ワークの表面を覆う延出部を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、切削工具用カバーの開口から切削工具の連通口まで連通する流路部が形成されているので、開口、流路部及び連通口が切削工具の中空部分に連通することになる。このため、切削工具の中空部分を介した吸引が行われると、中空部分からだけでなく、開口、流路部及び連通口を介しても吸引が行われる。そして、流路部の開口はインサートの外側に配置されるために、遠心力によってインサートの切れ刃から外周側に排出された切削粉を開口によって捕捉することができる。したがって、切削粉が撒き散らされてしまうことを防止することができる。
また、連通口が切削工具の内部に形成されるとともに、流路部が切削工具用カバーの内部に形成されているので、工具本体へ蓄熱された熱量を効果的に冷却することができる。これにより、切削時におけるインサートの温度上昇を抑制することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】図７の切削工具用カバーが切削工具にセットされた状態を示す一端面図である。
【図９】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。
【図１０】図６の切削工具用カバーの変形例を示す正面図である。
【図１１】図９に示す切削工具用カバーの変形例を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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たインサート固定部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分１１６が全長にわたって設けられている。中空部分１１６のインサート固定部１１５側の端部は開放されていて、中空部分１１６の固定軸１１４側の端部は配管８に接続されている。つまり中空部分１１６は配管８を介して吸引部９と連通している。
また、軸体１１１の側面には、中空部分１１６に連通する連通口１１１ａが形成されている。この連通口１１１ａは、軸芯から放射状に等間隔で４つ形成されており、いずれも軸芯に直交する平面に沿って形成されている。
【００２２】
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。
【００２３】
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上に切削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、外周から中空部分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。
【００２４】
図６及び図７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は一端面図である。この図６及び図７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の周縁から外側に向けて延出する延出部１２２とが設けられている。本体部１２１と延出部１２２とは金属等によって一体的に形成されている。
【００２５】
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。軸体１１１に固定されると、本体部１２１の一端面１２１ａがワークＷの表面に対向することになる。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（図２参照）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。
【００２６】
本体部１２１の内部は、その基端側が小径部１２５となっていて、先端側が小径部よりも内径の大きい大径部１２６となっている。小径部１２５内には切削工具１１の固定軸１１４が収容され、大径部１２６内には切削工具１１のインサート固定部１１５が収容されるようになっている。
そして、本体部１２１の一端面１２１ａには、４つの開口１２７が形成されている。図８は、切削工具用カバー１２が切削工具１１にセットされた状態を示す一端面図である。この図８に示すように、４つの開口１２７のそれぞれは、各インサート１１２に対向する位置に形成されている。具体的には、各開口１２７は、インサート１１２に対向しているものの、該インサート１１２に対して回転方向の上流側にずれた位置に形成されている。
【００２７】
また、図６に示すように、各開口１２７と小径部１２５の内面とが４つの流路部１２８によって連通している。流路部１２８は、開口１２７から軸芯に対して平行に沿って内部に延出する第一流路１２８ａと、第一流路１２８ａの奥側端部から小径部１２５の内面まで、軸芯に対して直交する平面に沿って形成された第二流路１２８ｂとを備えている。この第二流路１２８ｂの内面側端部は、切削工具用カバー１２が切削工具１１にセットされた際に、切削工具１１の連通口１１１ａに連通することになる。
【００２８】
延出部１２２は、ワークＷの表面を覆うものであり、その外周形状が円形となるように、本体部１２１の先端部における全周に設けられている。なお、延出部１２２の大きさは、切削時の回転速度や、ワークＷの材料、大きさ等に基づいて、各種シミュレーションや実験を行うことにより最適な値が求められている。
そして、本体部１２１の一端面１２１ａ及び延出部１２２の一端面１２２ａは、軸体１１１の回転軸に対して直交する平面に平行な平面に形成されている。
【００２９】
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分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。吸引部９による吸引が行われていると、中空部分１１６だけでなく、流路部１２８にも吸引による気流が発生する。図９中、矢印Ｙ１が中空部分１１６内の気流を表し、矢印Ｙ２が流路部１２８ａ及び連通口１１１ａ内の気流を表している。この気流によって、インサート１１２の切れ刃から排出された切削粉は中空部分１１６で吸引されるとともに、開口１２７、流路部１２８及び連通口１１１ａで吸引されることになる。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、切削工具用カバー１２の開口１２７から切削工具１１の連通口１１１ａまで連通する流路部１２８が形成されているので、開口１２７、流路部１２８及び連通口１１１ａが切削工具１１の中空部分１１６に連通することになる。このため、切削工具１１の中空部分１１６を介した吸引が行われると、中空部分１１６からだけでなく、開口１２７、流路部１２８及び連通口１１１ａを介しても吸引が行われる。そして、流路部１２８の開口１２７はインサート１１２の外側に配置されるために、遠心力によってインサート１１２の切れ刃から外周側に排出された切削粉を開口１２７によって捕捉することができる。したがって、切削粉が撒き散らされてしまうことを防止することができる。
また、連通口１１１ａが切削工具１１の内部に形成されるとともに、流路部１２８が切削工具用カバー１２の内部に形成されているので、工具本体へ蓄熱された熱量を効果的に冷却することができる。これにより、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も可能となる。
【００３１】
また、切削工具用カバー１２の本体部１２１の先端部における全周に対して、該本体部１２１の周縁から外側に延出し、ワークＷの表面を覆う延出部１２２が設けられているので、ワークＷの表面と切削工具用カバー１２との間にも吸引による気流が発生する。ここで、延出部１２２の外周部での気流が通過する面積（外周部の直径×π×クリアランス）よりも、延出部１２２の内周部での気流が通過する面積（内周部の直径×π×クリアランス）の方が小さくなるため、内側に向かうほど気流の流速は徐々に高まることになる。つまり、インサート１１２の切れ刃から排出される切削粉に対しては、流速の速い気流が作用することになり、切削粉は中空部分１１６及び開口１２７に吸い込まれる。このように、インサート１１２の切れ刃から排出された切削粉が前記隙間から外部へ向かおうとしても、吸引による空気の流れによって抑制されるため、切削粉が撒き散らされてしまうことをより防止することができる。
また、延出部１２２を設けたことによって、切削工具用カバー１２の表面積も大きくすることができるので、切削工具１１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１１２の温度上昇を抑制することも可能となる。
【００３２】
また、４つの開口１２７のそれぞれが、各インサート１１２に対向する位置に形成されているので、インサート１１２の切れ刃から排出された切削粉を確実に捕捉することができる。特に、本実施形態では、各開口１２７が、インサート１１２に対して回転方向の上流側にずれた位置に配置されているので、回転によって開口１２７が、排出された切削粉の軌道上に配置されることになり、より確実に切削粉を捕捉することができる。
【００３３】
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。以下の説明においては、上記実施形態と同一部分においては同一符号を付し、その説明を省略する。
例えば、上記実施形態では、切削工具用カバー１２の延出部１２２の外形形状が円形である場合を例示して説明したが、延出部１２２の外形形状は如何なる形状であってもよく、好ましくは、回転軸を中心とした点対称の形状である。回転軸を中心とした点対称の形状としては、円形以外にも、例えば正多角形状や、楕円形状等が挙げられる。
また、図１０に示す切削工具用カバー１２Ａのように延出部１２２を省略することも可能である。
【００３４】
また、上記実施形態では、第二流路１２８ｂ及び連通口１１１ａが軸芯に直交する平面に平行に形成されている場合を例示したが、図１１に示すように、第一流路１２８ａと第二流路１２８ｃとがなす角度が９０度よりも大きくなるように、第二流路１２８ｃ及び連通口１１１ｃを形成してもよい。この場合、第一流路１２８ａと第二流路１２８ｃとの角部が鈍角となるため、吸引した切削粉が前記角部に留まってしまうことを防止できる。なお、前記角部がなめらかに湾曲するように形成しておけば、切削粉の流れをよりスムーズにすることができる。
【符号の説明】
【００３５】
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
１１１ａ    連通口
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      中空部分
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
１２１ａ    一端面
１２２      延出部
１２２ａ    一端面
１２３      係合部
１２５      小径部
１２６      大径部
１２７      開口
１２８      流路部
１２８ａ    第一流路
１２８ｂ    第二流路
Ｗ      ワーク
【図１】
0005629185.tif 000002
【図２】
0005629185.tif 000003
【図３】
0005629185.tif 000004
【図４】
0005629185.tif 000005
【図５】
0005629185.tif 000006
【図６】
0005629185.tif 000007
【図７】
0005629185.tif 000008
【図８】
0005629185.tif 000009
【図９】
0005629185.tif 000010
【図１０】
0005629185.tif 000011
【図１１】
0005629185.tif 000012