(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルに主軸を介して装着されたカッタを冷却すると共に切粉を外部に吸引排出する工作機械の冷却集塵装置において、
上記主軸と上記カッタとを取囲むように上記スピンドルの下端に取付けられた冷却集塵ハウジングと、
上記冷却集塵ハウジングの上部に設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるエアーカーテン用冷気取入れ部と、
上記冷却集塵ハウジングの下端部に設けられ、上記エアーカーテン用冷気取入れ部からのエアーカーテン用冷気を下方に向けて噴出して上記カッタを取囲むエアーカーテンを形成するエアーカーテン用冷気吐出口と、
上記冷却集塵ハウジングに形成され、上記エアーカーテン用冷気取入れ部と上記エアーカーテン用冷気吐出口とを連通するエアーカーテン用冷気流通路と、
上記冷却集塵ハウジングに設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるカッタ冷却用冷気取入れ部と、
上記冷却集塵ハウジングの下部に設けられ、上記カッタ冷却用冷気取入れ部からの冷気を斜め下方かつ上記カッタの刃部の外周の接線方向に向けて噴出するカッタ冷却用冷気吐出口と、
上記冷却集塵ハウジングに設けられ、上記冷却集塵ハウジング内部から切粉を吸引排出するために外部の切粉吸引装置に接続される切粉排出部と、を具備し、
上記エアーカーテン用冷気吐出口は、
上記冷却集塵ハウジングの下面に開口し、上記カッタを取囲むようにほぼ等角度で穿孔された複数のエアーカーテン用吐出孔と、隣接する上記エアーカーテン用吐出孔を接続するように上記冷却集塵ハウジングの下面に開口したスリットとを有し、
上記スリットの幅は上記エアーカーテン用吐出孔の口径よりも小さく、
上記エアーカーテン用吐出孔および上記スリットから上記エアーカーテン用冷気が噴出するように構成されている
ことを特徴とする工作機械の冷却集塵装置。
【請求項２】
上記複数のエアーカーテン用吐出孔は互いに同一半径の円形状であり、
上記スリットは上記円形状のエアーカーテン用吐出孔の中心部を接続することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置。
【請求項３】
上記複数のエアーカーテン用吐出孔は互いに同一半径の円形状であり、
上記スリットは、その幅が上記エアーカーテン用吐出孔の半径にほぼ等しく、
かつ上記エアーカーテン用吐出孔の半円部分を接続し、
この接続によって上記複数のエアーカーテン用吐出孔の形状は半円形状となることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置。
【請求項４】
上記カッタ冷却用冷気吐出口は、互いに約２０°〜約８０°離間した少なくとも二個のカッタ冷却用吐出孔から構成され、
上記吐出孔の各々は上記冷気を上記カッタの回転方向に対して逆の方向から上記カッタの刃部外周の接線方向に向けて噴出すると共に、上記冷気の一部を上記カッタの軸部に向けて噴出することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置。
【請求項５】
前記エアーカーテン用冷気流通路は、複数に分流し、上記エアーカーテン用冷気が上記複数のエアーカーテン用吐出孔および上記複数のスリットからほぼ等しい圧力で噴出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の冷却集塵装置に係り、特にカッタを冷却すると共に切粉を吸引排出する工作機械の冷却集塵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の冷却集塵装置は、これまで種々のタイプのものが提案されている。
例えば、スピンドルに主軸を介して装着されたカッタを冷却すると共に切粉を外部に吸引排出することができるこの工作機械の冷却集塵装置が知られている。
この種の工作機械の冷却集塵装置は、主軸とカッタとを取囲むようにスピンドルの下端に取付けられた冷却集塵ハウジングと、この冷却集塵ハウジングに形成され、外部の加圧冷気供給部に接続される冷気取入れ部と第１及び第２の冷気吐出部とを連通する複数の冷気流通路と、冷却集塵ハウジングに形成され、外部の切粉吸引装置に接続される排出口と冷却集塵ハウジングの内部空間とを連通する切粉排出路と、冷却集塵ハウジングの下端から垂下し下端にスリットが形成された可撓性フードとを具備し、第１の冷気吐出部はカッタの軸部に向けて加圧冷気を噴射し、また、第２の冷気吐出部は、斜め下方向かつカッタの刃部の外周の接線方向に向けて加圧冷気を噴射して、切粉をカッタから離脱させると共に切削孔や溝から浮き上がらせて、これらの切粉を外部の切粉吸引装置によって吸引排出する。可撓性フードは、カッタに向けて噴射された加圧冷気及び切粉が冷却集塵ハウジングの外部に流出することを防止して、効率的に排出口に導く。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の従来の工作機械の冷却集塵装置は、加圧冷気及び切粉が冷却集塵ハウジング外部へ流出することを可撓性フードのみによって防止しているので、切削条件などによっては、切粉の吸引排出またはカッタの冷却を充分には行うことができないといった問題を有する。
【０００４】
そこで、本出願人は、このような従来の工作機械の冷却集塵装置の問題を解決した冷却集塵装置に関する発明を特開平７−１５６０３８号に開示している。この先願に係る工作機械の冷却集塵装置は、主軸とカッタとを取囲むようにスピンドルの下端に取付けられた冷却集塵ハウジングと、冷却集塵ハウジングの比較的上部に設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるエアーカーテン用冷気取入れ部と、冷却集塵ハウジングの下端に設けられ、エアーカーテン用冷気取入れ部からのエアーカーテン用冷気を下方に向けて噴出してカッタを取囲むエアーカーテンを形成するエアーカーテン用冷気吐出口と、冷却集塵ハウジングに形成され、エアーカーテン用冷気取入れ部とエアーカーテン用冷気吐出口とを連通するエアーカーテン用冷気流通路と、冷却集塵ハウジングに設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるカッタ冷却用冷気取入れ部と、冷却集塵ハウジングの比較的下部に設けられ、カッタ冷却用冷気取入れ部からの冷気を斜め下方かつカッタの刃部の外周の接線方向に向けて噴出するカッタ冷却用冷気吐出口と、冷却集塵ハウジングに設けられ、冷却集塵ハウジング内部から切粉を吸引排出するために外部の切粉吸引装置に接続される切粉排出部と、エアーカーテン用冷気吐出口よりも外側に垂下された可撓性のフードとを具備するものである。このエアーカーテン用冷気吐出口は冷却集塵ハウジングの下端の全周に沿ってほぼ等間隔に配置された複数個のエアーカーテン用吐出孔から構成される。
【０００５】
カッタ冷却用冷気吐出口から噴出したカッタ冷却用冷気は、斜め下方向かつカッタの刃部の外周の接線方向に流れてカッタの刃部に衝突し、それを冷却すると共に、切削孔や切削溝から切粉を巻き上げて切粉を切削孔や切削溝の外に排出する。
【０００６】
エアーカーテン用冷気は、エアーカーテン用冷気取入れ部から流入し、冷却集塵ハウジングに形成されたエアーカーテン用冷気流通路を通って、エアーカーテン用冷気吐出口から下方に噴出して、エアーカーテンを作る。また、このエアーカーテン用冷気は、エアーカーテン用冷気流通路を通過する間に冷却集塵ハウジングを直接に冷却し、エアーカーテン用冷気吐出口から噴出しエアーカーテンを形成する。このエアーカーテンは、カッタ周囲と冷却集塵ハウジングとを遮断し、これによって切粉の飛散を防止すると共に、切粉を巻込んで切粉排出部から外部に排出される。
【０００７】
エアーカーテン用冷気は、等間隔に穿孔された複数個のエアーカーテン用吐出孔から吐出されるため、隣接するエアーカーテン用吐出孔の間の下方には、エアーカーテンの不存在領域が発生し、このエアーカーテンの不存在領域を介して、外部の暖かい空気が冷却集塵ハウジングの中央部に流入するおそれがある。そこで、可撓性フードは、エアーカーテンの不存在領域の外側を囲って外部の暖かい空気が流入することを防止している。
【０００８】
ところが、この先願に係る工作機械の冷却集塵装置は、可撓性フードで被覆しなければならず、構造が複雑かつ大形化するといった問題に加えて、可撓性フードの存在によって、外部からカッタによる切削状態を観察することができず、切削作業の大きな制約となるといった問題も存在する。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、カッタを十分に冷却することができ、かつ切削孔や切削溝内の切粉を確実に排出することができると共に、冷却集塵ハウジングの内部を外部から遮蔽する可撓性フードを必要としない工作機械の冷却集塵装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、
スピンドルに主軸を介して装着されたカッタを冷却すると共に切粉を外部に吸引排出する工作機械の冷却集塵装置において、
上記主軸と上記カッタとを取囲むように上記スピンドルの下端に取付けられた冷却集塵ハウジングと、
上記冷却集塵ハウジングの上部に設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるエアーカーテン用冷気取入れ部と、
上記冷却集塵ハウジングの下端部に設けられ、上記エアーカーテン用冷気取入れ部からのエアーカーテン用冷気を下方に向けて噴出して上記カッタを取囲むエアーカーテンを形成するエアーカーテン用冷気吐出口と、
上記冷却集塵ハウジングに形成され、上記エアーカーテン用冷気取入れ部と上記エアーカーテン用冷気吐出口とを連通するエアーカーテン用冷気流通路と、
上記冷却集塵ハウジングに設けられ、外部の加圧冷気供給部に接続されるカッタ冷却用冷気取入れ部と、
上記冷却集塵ハウジングの下部に設けられ、上記カッタ冷却用冷気取入れ部からの冷気を斜め下方かつ上記カッタの刃部の外周の接線方向に向けて噴出するカッタ冷却用冷気吐出口と、
上記冷却集塵ハウジングに設けられ、上記冷却集塵ハウジング内部から切粉を吸引排出するために外部の切粉吸引装置に接続される切粉排出部と、
を具備し、
上記エアーカーテン用冷気吐出口は、
上記冷却集塵ハウジングの下面に開口し、上記カッタを取囲むようにほぼ等角度で穿孔された複数のエアーカーテン用吐出孔と、隣接する上記エアーカーテン用吐出孔を接続するように上記冷却集塵ハウジングの下面に開口したスリットとを有し、
上記スリットの幅は上記エアーカーテン用吐出孔の口径よりも小さく、
上記エアーカーテン用吐出孔と上記スリットとから上記エアーカーテン用冷気が噴出するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
カッタ冷却用冷気吐出口から噴出したカッタ冷却用冷気は、斜め下方向かつカッタの刃部の外周の接線方向に流れてカッタの刃部に衝突し、それを冷却すると共に、切削孔や切削溝から切粉を巻き上げて切粉を切削孔や切削溝の外に排出する。
【００１２】
エアーカーテン用冷気は、エアーカーテン用冷気取入れ部から流入し、冷却集塵ハウジングに形成されたエアーカーテン用冷気流通路を通って、複数のエアーカーテン用吐出孔とこれらを接続するスリットとから下方に噴出して、エアーカーテンを作る。こうして、エアーカーテンは、エアーカーテン用冷気流通路を通過する間に冷却集塵ハウジングを直接に冷却すると共に、エアーカーテン用吐出孔とスリットとから下方に噴出して切粉の飛散を防止し、切粉を巻込んで切粉排出部から外部に排出される。
【００１３】
また、エアーカーテンは冷却集塵ハウジングの下端の全周に沿って連続して形成されるため、冷却集塵ハウジングの内部と外部とを完全に遮断することができ、可撓性フードの設置が必要でなくなる。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記複数のエアーカーテン用吐出孔は互いに同一半径の円形状であり、上記スリットは上記円形状のエアーカーテン用吐出孔の中心部を接続することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記複数のエアーカーテン用吐出孔は互いに同一半径の円形状であり、上記スリットは、その幅が上記エアーカーテン用吐出孔の半径にほぼ等しく、かつ上記エアーカーテン用吐出孔の半円部分を接続し、この接続によって上記複数のエアーカーテン用吐出孔の形状は半円形状となることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載された発明は、請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記カッタ冷却用冷気吐出口は、互いに約２０°〜約８０°離間した少なくとも二個のカッタ冷却用吐出孔から構成され、上記吐出孔の各々は上記冷気を上記カッタの回転方向に対して逆の方向から上記カッタの刃部外周の接線方向に向けて噴出すると共に、上記冷気の一部を上記カッタの軸部に向けて噴出することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５に記載された発明は、請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記エアーカーテン用冷気流通路が、複数に分流して、上記エアーカーテン用冷気が上記複数のエアーカーテン用吐出孔および上記複数のスリットからほぼ等しい圧力で噴出するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による工作機械の冷却集塵装置の実施例を図１乃至図２４を参照して説明する。
図１乃至図３は、本発明の一実施例の工作機械の冷却集塵装置のほぼ全体構成を一部断面で示した正面図であり、図４は一部断面で示した側面図である。これらの図において、Ｎ／Ｃルーター等の切断及び切削加工機のスピンドル１にはカッタ回転主軸２が取付けられ、この回転主軸２にはコレット３によってカッタ４が固着されている。
【００１９】
スピンドル１にはヘッド取付部材５がボルト６によって固着され、このヘッド取付部材５の構造の詳細が図５に示されている。ヘッド取付部材５には上部冷却ハウジング７が取付られ、この上部冷却ハウジング７の詳細構造が図６に示されている。上部冷却ハウジング７には中間冷却ハウジング８が取付られ、この中間冷却ハウジング８の詳細構造が図７に示されている。上部冷却ハウジング７と中間冷却ハウジング８との内部には内側冷却ハウジング９が取付けられ、この内側冷却ハウジング９の詳細構造が図８及び図９に示されている。中間冷却ハウジング８には下部冷却ハウジング１０が取付けられ、この下部冷却ハウジング１０の詳細構造が図１０及び図１１に示されている。以上のヘッド取付部材５と上部冷却ハウジング７と中間冷却ハウジング８と内側冷却ハウジング９と下部冷却ハウジング１０とは、カッタ回転主軸２とカッタ４とを取囲む冷却集塵ハウジングを構成する。
【００２０】
上部冷却ハウジング７にはエアーカーテン用冷気取入れ部１３が取付けられ、このエアーカーテン用冷気取入れ部１３は図１２に示したように貫通孔１３ａを有し、この貫通孔１３ａは、一端が外部の加圧冷気供給部１００に接続され、他端が冷却集塵ハウジングの壁内に穿設されたエアーカーテン用冷気流通路１４に接続されている。このエアーカーテン用冷気流通路１４は図１に示したように、上部冷却ハウジング７を貫通する流路１４ａと、上部冷却ハウジング７及び中間冷却ハウジング８と内側冷却ハウジング９との間隙に形成された流路１４ｂと、下部冷却ハウジング１０に穿設された流路１４ｃとから構成される。この流路１４ｂは図８及び図９に示したように、その流路の中間部分が内側冷却ハウジング９の外周面に形成された種々の形状の複数の凸部９ａによって、複数の小流路に分割されている。
【００２１】
また、流路１４ｃは、図１０に明示したように下部冷却ハウジング１０を貫通する。詳述すると、図１０及び図１１において下部冷却ハウジング１０は上面に円周方向に等間隔に穿孔された複数、図示例では１２個の入口孔１１と下面に刻設されたエアーカーテン用冷気吐出口１５とを有し、流路１４ｃは入口孔１１とエアーカーテン用冷気吐出口１５とを連通している。エアーカーテン用冷気吐出口１５は、図１１に示したように複数、図示例では１２個の円形のエアーカーテン用冷気吐出孔１５ａと同数のスリット１５ｂとから構成される。エアーカーテン用冷気吐出孔１５ａは円周上に互いに等角度間隔に配置され、スリット１５ｂは上述の円周上に形成され、隣接するエアーカーテン用冷気吐出孔１５ａを互いに接続している。こうして、エアーカーテン用冷気吐出口１５は、下部冷却ハウジング１０の下面の全周にわたって連続的に刻設されている。
【００２２】
また、図１１に示したように、スリット１５ｂは、その幅ｄがエアーカーテン用冷気吐出孔１５ａの直径よりも小さく選定され、各エアーカーテン用冷気吐出孔１５ａの中心を接続している。
【００２３】
また、中間冷却ハウジング８には図１及び図１２に示したように、切粉排出部を構成する集塵アタッチメント１６が取付けられ、この集塵アタッチメント１６の切粉排出孔１６ａは、一端が中間冷却ハウジング８及び内側冷却ハウジング９を貫通する切粉排出用の貫通孔１７に接続され、他端が図示を省略した外部のバキューム式切粉吸引装置に接続される。
【００２４】
図１に示したように下部冷却ハウジング１０の下面にはカッタ冷却用冷気吐出リング１８が取付けられている。このカッタ冷却用冷気吐出リング１８の詳細構造が図１３に示されている。このカッタ冷却用冷気吐出リング１８には、互いに２０°〜８０°離間した２本のカッタ冷却用冷気吐出孔１８ａ、１８ｂが斜め方向に穿孔されている。
【００２５】
下部冷却ハウジング１０には図４に示したようにカッタ冷却用冷気取入れ部１９が取付けられ、このカッタ冷却用冷気取入れ部１９は図１４及び図１５に拡大して示したように、下部冷却ハウジング１０に取付けられた冷気取入れアタッチメント２０と、ブラケット２１、２２、２３と、一対の冷気ホース２４Ａ、２４Ｂとから構成される。この冷気ホース２４Ａは一端でカッタ冷却用冷気流路２５Ａを介してカッタ冷却用冷気吐出リング１８のカッタ冷却用冷気吐出孔１８ａに連通し、他端で加圧冷気供給部１００に連通している。同様に、冷気ホース２４Ｂも一端でカッタ冷却用冷気流路２５Ｂを介してカッタ冷却用冷気吐出リング１８のカッタ冷却用冷気吐出孔１８ｂに連通し、他端で加圧冷気供給部１００に連通している。こうして、加圧冷気供給部１００からの加圧冷気は、一対の冷気ホース２４Ａ、２４Ｂと一対のカッタ冷却用冷気流路２５Ａ、２５Ｂとを介してカッタ冷却用冷気吐出孔１８ａ、１８ｂから噴出される。
【００２６】
なお、冷気取入れアタッチメント２０の詳細は図１６に示され、ブラケット２１の詳細は図１７に示され、ブラケット２２、２３の詳細は図１８に示されている。
図１９及び図２０は、カッタ冷却用冷気吐出リング１８の２本のカッタ冷却用冷気吐出孔１８ａ，１８ｂの取付け位置とこれらからのカッタ冷却用冷気２６の噴射方向を示したもので、各カッタ冷却用冷気吐出孔１８ａ，１８ｂは、図１３に示したように垂直線に対して約３０°〜約６０°だけ傾斜しており、上述のように互いに２０°〜８０°離間しており、カッタ冷却用冷気２６を斜め下方に、具体的には切削中のカッタ４の軸部４ａからカッタ刃部４ｂの先端までの範囲に向けて、かつカッタ４の回転方向Ｔと逆向きにカッタ４の刃部４ｂの外周の接線方向に噴射する。
【００２７】
また、カッタ４に対するカッタ冷却用冷気吐出孔１８ａ，１８ｂの取付位置は次のように定められている。即ち、各カッタ冷却用冷気吐出孔１８ａ，１８ｂは、図２０に示したように、カッタ４の中心から互いに２０°〜８０°離れた方向に延びた半径方向線Ｌからカッタ４の回転方向Ｔの反対方向に、ほぼカッタ４の半径分だけずれた方向にカッタ冷却用冷気を噴射するように、穿孔されている。
【００２８】
図２１は図１２及び図１５にブロックで示した外部の加圧冷気供給部１００の構成要素を示したもので、コンプレッサ１０１とアフタクーラ１０２とエアータンク１０３とメインフィルタ１０４とによって、塵を除去した６ｋｇ／立方ｃｍの工場エアーを作る。この工場エアーは、二つに分流された後に、夫々エアードライヤー１０５、１０５によって水分を除去されると同時に１０°Ｃに冷却された後に、レギュレータ／ドレーン１０６、１０６によって油分を除去され、次いでエコルバー（冷却器）１０７、１０７によって−７°Ｃに冷却される。このようにして作られた−７°Ｃの加圧冷気が、エアーカーテン用冷気取入れ部１３及びカッタ冷却用冷気取入れ部１９に夫々供給される。
【００２９】
次にこの実施例の作用を説明する。
図１は切削中の工作機械の冷却集塵装置の全体の構成を示し、図３は切削が終了しカッタを被切削材から取り出している時の工作機械の冷却集塵装置の全体構成を示している。
【００３０】
図１及び図４において、図示を省略した外部の切粉吸引装置を駆動して、集塵アタッチメント１６を介して冷却集塵ハウジング内をバキューム吸引すると同時に、加圧冷気供給部１００から加圧冷気をエアーカーテン用冷気取入れ部１３及びカッタ冷却用冷気取入れ部１９に供給する。この状態で、カッタ４は補助材２７の上に載置固定された被切削材２８を切削し、切削孔または切削溝２９を穿設する。
【００３１】
エアーカーテン用冷気取入れ部１３に流入したエアーカーテン用冷気３０は、冷却集塵ハウジングの壁内のエアーカーテン用冷気流通路１４を流通しながら冷却集塵ハウジング自体を冷却した後に、下部冷却ハウジング１０のエアーカーテン用冷気吐出口１５から、具体的には図１１に示した下部冷却ハウジング１０の下面に形成されたエアーカーテン用冷気吐出孔１５ａとスリット１５ｂとから流出してエアーカーテン３１を形成し、カッタ４の周囲を外気から遮断する。この際、エアーカーテン用冷気３０は、図２２に示したように内側冷却ハウジング９内で複数に分流し、これによって一様な圧力となって図２３に示したように複数のエアーカーテン用冷気吐出孔１５ａと複数のスリット１５ｂから互いにほぼ等しい圧力で噴出する。
【００３２】
カッタ冷却用冷気取入れ部１９に流入したカッタ冷却用冷気２６は、図１９に示したようにカッタ冷却用冷気流路２５Ａ、２５Ｂを通って、カッタ冷却用冷気吐出リング１８のカッタ冷却用冷気吐出孔１８ａ，１８ｂからほぼ斜め３０°〜６０°下方に流出する。このカッタ冷却用冷気２６の一部は、カッタ４の軸部４ａに衝突してそれを冷却して、カッタ駆動部からカッタ４の刃部４ｂに伝達される伝導熱を冷却し、カッタ駆動部からの伝導熱に起因するカッタ４の発熱を防止する。また、カッタ冷却用冷気２６の残部は、カッタ４の刃部４ｂに衝突してそれを冷却すると共に、切削孔又は切削溝２９のバリを除去する。
【００３３】
カッタ冷却用冷気吐出孔１８ａ，１８ｂからのカッタ冷却用冷気２６は、図１３及び図２０に示したように、互いに２０°〜８０°離れているため、そのうちの少なくとも一つが必ず切削孔又は切削溝２９内に進入して、内部の切粉を浮上がらせて外部に流出させると共に、更に、カッタ４の回転方向Ｔと逆向きにカッタ４の外周の接線方向に進むため、カッタ刃部４ｂに巻き付いた切粉をそこから確実に剥離する。このような切削孔又は切削溝２９内の切粉の排出及びカッタ刃部４ｂからの切粉の剥離作用は、図３に示したように切削加工が終了し、カッタ４が被切削材２８から離れる時に効果的に行われる。
【００３４】
カッタの軸部４ａ及び刃部４ｂを夫々冷却した冷気２６は、図１及び図３において矢印３２で示したように切粉と共に切粉排出用の貫通孔１７及び切粉排出孔１６ａを通って外部の切粉吸引装置に吸引される。
【００３５】
この冷気の吸引に伴い、図１に示したようにエアーカーテン用冷気吐出口１５から噴出されたエアーカーテン流れ３１も、被切削材２８に衝突した後にカッタ冷却用冷気２６と同様に貫通孔１７及び切粉排出孔１６ａを介して吸引排出される。このエアーカーテン流３１の吸引排出は、切粉排出用の貫通孔１７への切粉の排出を助長すると同時に、冷却集塵ハウジング内部を冷却する。このように、エアーカーテン用冷気３０によって、冷却集塵ハウジング自体及びその内部のカッタ４が夫々冷却される。
【００３６】
なお、図２３に示したように複数のエアーカーテン用冷気吐出孔１５ａからはエアーカーテン流３１ａが噴出されるが、これらのエアーカーテン用冷気吐出孔１５ａは所定の間隔で配置されているため、隣接するエアーカーテン用冷気吐出孔１５ａから噴出されるエアーカーテン流３１ａの間に、空隙部分３３が残存する。この空隙部分３３には、スリット１５ｂからエアーカーテン流３１ｂが噴出される。こうして、下部冷却ハウジング１０の下面からはその全周にわたって連続的に、即ち実質的に隙間なくエアーカーテン流３１ａ、３１ｂが噴出されて、カッター４の周囲と外部とを完全に隔離する。このエアーカーテン流３１ａ、３１ｂは、切粉が外部に漏出することを阻止すると共に、外部の暖かい空気が冷却集塵ハウジングの中央部に流入することを防止している。こうして、本実施例では、本出願人の先願に係る工作機械の冷却集塵装置には設置されていた可撓性フードを不要とすることができる。
【００３７】
図２４は上述した実施例の変形例を示したもので、下部冷却ハウジング１０の下面に形成されたエアーカーテン用冷気吐出口１５は、円周上に等角度間隔に配置された１２個のエアーカーテン用吐出孔１５ａと、隣接するエアーカーテン用吐出孔１５ａを接続するように円周上に刻設されたスリット１５ｂとから構成される。１２個のエアーカーテン用吐出孔１５ａは互いに同一半径の円形状であり、スリット１５ｂの幅ｄはエアーカーテン用吐出孔１５ａの半径にほぼ等しい。更に、スリット１５ｂはエアーカーテン用吐出孔１５ａの形状が実質的に半円形状となるようにエアーカーテン用吐出孔１５ａの半円部分を接続している。
【００３８】
このように、スリット１５ｂの幅ｄをエアーカーテン用吐出孔１５ａの半径にほぼ等しく選定することによって、エアーカーテン流３１ｂの吐出流力と厚みが増大する。
【００３９】
なお、被切削材としては、金属や複合材や木材や石材など任意の材料を使用することができる。
カッタ冷却用冷気吐出リング１８の冷気吐出孔１８ａ、１８ｂの個数や穿孔位置や方向などは、被切削材の材料や厚さや切削孔または切削溝の大きさなどの種々の切削条件に応じて決定されるものである。従って、種々の切削条件に対応したカッタ冷却用冷気吐出リング１８を複数個用意しておき、切削条件に適したカッタ冷却用冷気吐出リング１８を使用する必要がある。しかしながら、切削条件が変わった場合にも、単にカッタ冷却用冷気吐出リング１８を交換するだけでよく、その他の部材を変更または交換する必要はほとんどない。上述の実施例では、カッタ冷却用冷気２６とエアーカーテン用冷気３０は、圧力及び温度が互いに等しく定めた。しかしながら、本発明はこれに限らず両冷気２６、３０の圧力または温度を異ならせることもできる。
【００４０】
また、カッタ冷却用冷気２６及びエアーカーテン用冷気３０の圧力及び温度は、切削条件等に応じて決定され、温度については常温温度乃至−１５°Ｃの範囲が好ましく、５°Ｃ〜−１５°Ｃが一層好ましい。特に、５°Ｃ以下の温度の冷気は、従来の室温の場合に比べて、カッタ寿命を大幅、例えば約６倍も長くすることができる。更に、冷却集塵ハウジングの構成部材５、７、８、９、１０などの内側の断熱効果を助長するためには、各構成部材の合せ面にシリコンゴム接着剤。の断熱接着材を塗布することが望ましい。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、カッタ冷却用冷気は、カッタ冷却用冷気吐出口から斜め下方かつカッタの刃部の外周の接線方向に向けて噴出されるため、カッタを被切削材から露出している部分についてはもちろんのこと被切削材中に存する部分についても冷却することができ、かつ切削孔や切削溝内の切粉を確実に排出することができる。また、エアーカーテン用冷気は、複数のエアーカーテン用吐出孔とこれらを互いに接続するスリットとから下方に噴射されエアーカーテンを形成するため、このエアーカーテンは全周囲にわたって隙間なく連続する。従って、可撓性フードを必要とするなく、エアーカーテンのみでカッタの周囲を外気から完全に遮断しそこを冷却することができる。更に、エアーカーテン用冷気はエアーカーテンの形成後に、切粉を伴って切粉排出部から排出され切粉の排出を助長する。
【００４２】
また、エアーカーテン用冷気流通路を冷却集塵ハウジングに形成したので、エアーカーテン用冷気がこのエアーカーテン用冷気流通路を流通する際に冷却集塵ハウジングを冷却することができ、カッタの冷却を助長することができる。更に、カッタが充分に冷却されるため、カッタの摩耗が小さくなりカッタ寿命が大幅に延びると共に、切粉が一般に小さくなりその排出が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による工作機械の冷却集塵装置の実施例において被切削材の切削中の状態を一部断面で示した正面図。
【図２】実施例を一部断面で示した正面図。
【図３】実施例において切削終了時点の状態を一部断面で示した正面図。
【図４】実施例を一部断面で示した側面図。
【図５】実施例のヘッド取付部材を示した平面図と部分断面図。
【図６】実施例の上部冷却ハウジングを示した部分断面図と底面図。
【図７】実施例の中間冷却ハウジングを示した部分断面図と底面図。
【図８】実施例の内側冷却ハウジングを示した平面図と部分断面図。
【図９】実施例の内側冷却ハウジングを示した展開図。
【図１０】実施例の下部冷却ハウジングを示した平面図と部分断面図。
【図１１】実施例の下部冷却ハウジングを示した底面図。
【図１２】実施例のエアーカーテン用冷気取入れ部と切粉排出部を夫々示した断面図。
【図１３】実施例のカッタ冷却用冷気吐出リングを示した部分断面図及び底面図。
【図１４】実施例のカッタ冷却用冷気取入れ部を示した平面図。
【図１５】実施例のカッタ冷却用冷気取入れ部を示した部分断面図。
【図１６】実施例のカッタ冷却用冷気取入れ部を構成する冷気取入アタッチメントを示した平面図及び正面図。
【図１７】実施例のカッタ冷却用冷気取入れ部を構成するブラケットを示した平面図及び正面図。
【図１８】実施例のカッタ冷却用冷気取入れ部を構成するブラケットを示した正面図及び底面図。
【図１９】実施例のカッタ冷却用冷気吐出リングから吐出されるカッタ冷却用冷気とカッタとの関係を示した部分断面図。
【図２０】図１９の線Ａ−Ａ矢視の平面図。
【図２１】実施例の加圧冷気供給部の構成を示したブロック図。
【図２２】実施例の内側冷却ハウジングを流通するエアーカーテン用冷気の様子を示した説明図。
【図２３】実施例のエアーカーテン用冷気吐出口から吐出されるエアーカーテン用冷気を示した説明図。
【図２４】実施例の下部冷却ハウジングの変形例を示した底面図。
【符号の説明】
１  スピンドル
２  カッタ回転主軸
４  カッタ
４ａ  カッタ軸部
４ｂ  カッタ刃部
５、７、８、９、１０  冷却集塵ハウジング
１３  エアーカーテン用冷気取入れ部
１４  エアーカーテン用冷気流通路
１５  エアーカーテン用冷気吐出口
１５ａ  エアーカーテン用冷気吐出孔
１５ｂ  スリット
１６  切粉排出部
１８ａ，１８ｂ  カッタ冷却用冷気吐出口
１９  カッタ冷却用冷気取入れ部
２６  カッタ冷却用冷気
３０  エアーカーテン用冷気
３１  エアーカーテン
１００  加圧冷気供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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