(57)【要約】【課題】  旋盤による切削加工において、切りくずがワークや工具に巻き付くことを防止する。【解決手段】  本発明ではチャック部にファン機能を設け、チャック側からワーク側に風を送らせる。それにより、ワークから分断されずに付着している、切りくずを風の下流側に向かせ、あるいは飛ばし、ワークや工具に巻き付くことを防止できるようにした。具体的には、チャック爪にファン機能を設け、ワーク形状に合わせて羽根を交換できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋盤において、ワークを固定するチャック部に風を起こすファン機能を付加したことを特徴とする切りくず巻き付き防止装置。
【請求項２】
ファン機能はチャック爪に付加することで着脱可能とし、チャック本体、スライダー、狭持部材から構成されることを特徴とする請求項１記載の切りくず巻き付き防止装置。
【請求項３】
請求項１ないし２記載の切りくず巻き付き防止装置を用いて、旋盤加工する際の風速は、切削する位置で１５〜５４m/sとなるように適宜加工条件を設定することを特徴とする切りくず巻き付き防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
旋盤加工とりわけ切削液を使用しないドライ加工、セミドライ加工において、切りくずがワークや加工工具に巻き付くことを防止するため、該ワークを固定するチャック部に風を起こすファン機能を付加したことを特徴とする切りくず巻き付き防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋盤加工において、加工工具を用いて回転するワークの外周面の丸削り、端面削りなどの加工を行う際には、円筒巻き状または帯状の切りくずが連続して発生する。このような長い切りくずは、工作物や加工工具などに巻き付いてしまい、切削加工などの障害になる。このために定期的に切削加工作業を中断して切りくずを取り除く必要がある。
【０００３】
長い切りくずが工作物や加工工具などに巻き付くことを防止する方法として、たとえば特許文献１に開示の限定された成分の鋼材を温度−60℃以上−10℃以下の冷風を吹き付けることでチップ状の切りくずを発生させている。
【０００４】
また、特許文献２に開示の方法は工具に切りくず誘導溝を設け、その付近に二つのローラーで切り屑を搬送する切り屑処理手段を備えた装置を設け、切りくずの巻き付けを防止している。
【０００５】
また、加工バイトを送り方向に振動させることにより、発生する切りくずを所定の長さに分断しながら切削加工を行う切削加工装置が提案されている。特許文献３に開示の振動切削装置では、モータの回転を、偏心軸および連結部材を備えたクランク機構を介して、バイト固定台の振動（往復直線運動）に変換し、ここに固定されている加工バイトを低周波振動させることにより発生する切りくずを分断している。
【０００６】
また、特許文献４に開示の方法では、切削工具に排気ポンプを有する切りくずホルダを設け、切りくずの発生直後に吸引を行うことで巻き付きを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平11-267930号公報
【特許文献２】特開2009-208162号公報
【特許文献３】特開2009-190119号公報
【特許文献４】特開2010-247271号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の切削加工装置ではワークを脆くするため材料成分が限定される上、冷風を発生させる装置が必要で、さらに電力を消費するなど初期投資やランニングコストが大きな負担となってしまう。また、特許文献２〜４の切削加工装置においてはモータを擁する搬送装置、低周波振動発生装置、吸引ポンプなど高価な装置とそれを稼動させるための電力が必要となる。本発明は、簡単な構成でランニングコストを増加させずに切りくずを工具に巻きつかせない切りくず巻き付き防止装置および巻き付き防止方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明ではチャック部にファン機能を設け、チャック側からワーク側に風を送らせる。それにより、ワークから分断されずに付着している、切りくずを風の下流側に向かせ、あるいは飛ばし、ワークや工具に巻き付くことを防止できるようにした。具体的には、チャック爪にファン機能を設け、ワーク形状に合わせて羽根を交換できるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、チャック装置の回転によりワーク側に風を送ることができるため、切りくずを風の下流側に向かせ、あるいは飛ばし、ワークや工具に巻き付くことがなくなる。
【００１１】
また、チャック装置の回転動力を利用しているため新たに電力が必要になることもなく、ランニングコストに優れた切りくずの巻き付き防止装置および方法である。
【００１２】
モータを擁する搬送装置、低周波振動発生装置、吸引ポンプなど高価な装置を必要とせず、ファン機能を有するチャック爪を取り付けるだけの簡単な構成であるため装置故障によるトラブルがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかる切りくず巻き付き防止装置を示す斜視図である。
【図２】図１の分解図である。
【図３】チャック爪の斜視図である。
【図４】チャック移動用レール及びチャックベース部を示す拡大斜視図である。
【図５】切りくず巻き付き防止装置の断面図である。
【図６】旋盤回転数と風速の関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１及び図２は本発明の実施形態の切りくず巻き付き防止装置１を示し、この切りくず巻き付き防止装置１は、図示しない旋盤の主軸に取り付けられ、旋盤加工されるワークＷを把持する装置である。
【００１６】
切りくず巻き付き防止装置１には、円柱状または円筒状のワークＷの回転軸線Ｘに対して垂直方向にスライド移動し、このワークＷを把持または開放する複数のチャック爪２を備えている。本実施形態では、切りくず巻き付き防止装置１は、３つのチャック爪２を備えているが、2つや4つ以上のチャック爪を備えていても良い。
【００１７】
図３にチャック爪２を示す。本発明の特徴として、各チャック爪２は風を発生させる羽根３を備えている。切りくず巻き付き防止装置１が回転することによりこの羽根３も同時に回転し、工具側に風が流れる構造になっている。図示のチャック爪２の羽根３の形状は、扇風機に使われている軸流ファンを模擬したものであるが、形状を限定するものではない。
【００１８】
図４に一部拡大して示すように、上記切りくず巻き付き防止装置１は、上記旋盤の主軸に取り付けられる円筒状のチャック本体４を有し、このチャック本体４にはワークＷの回転軸線Ｘに対して垂直方向、つまりチャック本体４の半径方向に延びる３本のチャック移動用レール５が形成されている。各チャック移動用レール５には、このチャック移動用レール５上をスライド移動するスライダー６が設けられている。各スライダー６の表面６aには位置決め用の凹凸が加工され、その長手方向にはチャック固定用溝６bが延びている。３つのスライダー６は、図示しないスクロール状の溝を持つカムと連結され、同時に各チャック移動用レール５上をスライド移動するように構成されている。
【００１９】
図２に示すように、上記各スライダー６には、チャック爪２が着脱可能となっている。このチャック爪２の底面にも上記スライダー６の表面６aと同様の位置決め用の凹凸が加工され、上下の凹凸を合わせるようにしてチャック爪２が、スライダー６上に配置されるようになっている。
【００２０】
チャック爪２の先端は、各ワークＷの形状に合わせた形状に成形されている。本実施形態では、例えばワークＷの外径に合わせた曲面形状の接触面７aを有するワーク接触部７を備えている。本発明では風圧を十分に発生させることが目的であるため羽根３の形状をできるだけ大きくしたいところであるが、図示しない工具との干渉を避けるため、切りくず巻き付き防止装置１を組み立てた際にチャック爪２の羽根３の形状はチャック本体４の直径とワーク接触部７の上面を超えてはならないという制限がある。また、ワークＷはできるだけ大きい径のものを把持したいが、羽根３の面積が小さいと十分な風圧を発生させることができない。したがって図５に示すように、回転軸線Ｘからワーク接触部７の距離Ａとし、ワーク接触部７から羽根３の先端までの距離をＢとすると、Ｂ／Ａの値は1〜3が妥当である。なお、Ｂ／Ａの値を調整することで発生する風圧を変化させることも可能である。
【００２１】
図３及び図５に示すように、チャック爪２は、その長手方向（つまり、チャック移動用レール５の長手方向）に２つの固定用ボルト挿通孔８が形成されている。この固定用ボルト挿通孔８には、チャック爪２を上記チャックベース部５に固定するための、例えば六角穴付ボルトよりなるチャック固定用ボルト９が挿通されるようになっている。
【００２２】
具体的には、図５に示すように、このチャック固定用ボルト９は、スライダー６のチャック固定用溝６bに嵌合される狭持部材１０を締結可能な構造になっている。狭持部材１０には、チャック固定用ボルト９を締結可能な固定用ネジ穴１０aが形成されている。チャック固定用ボルト９を固定用ボルト挿通孔８に挿通させて固定用ネジ穴１０aに仮締めした状態で、狭持部材１０をスライダー６のチャック固定用溝６bに嵌合させ、チャック固定用溝６b上をスライド移動させて所定の位置に固定した後、チャック固定用ボルト９をさらに締め付けることで、チャック爪２がスライダー６の所定位置に固定されるようになっている。
【００２３】
なお、本発明は切削液を使用しないドライ加工、またはミスト状に切削液を噴霧するセミドライ加工に適用することがふさわしいが、それらに限定するものではなく、切削液を使用するウェット加工に適用しても構わない。
【実施例】
【００２４】
上記チャック爪２を試作するため、市販の扇風機の羽根の形状を三次元測定機により測定し、その座標値から３次元CADモデルを作成した。直径１５０mmのチャック本体に組み込むため、羽根の形状を拡大縮小機能により大きさを調整した。回転軸線Ｘからワーク接触部７の距離Ａとワーク接触部７から羽根３の先端までの距離Ｂは表１のように３種類とした。ＣＡＤ／ＣＡＭで加工プログラムを作成し、同時5軸マシニングセンタによる切削加工でチャック爪２を試作した。
【表１】
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【００２５】
上記チャック爪２を組み込んだ切りくず巻き付き防止装置１を旋盤に固定し、風速計をチャック爪２から１００ｍｍの位置に設置して風速を測定した。
【００２６】
次に上記構成の切りくず巻き付き防止装置を備えた旋盤を用いて、S45C炭素鋼の丸棒の外形表面を次の条件で切削加工した。比較データとして、本発明の切りくず巻き付き防止装置を有していない従来のファン機能のないチャック装置で同様の加工を行った。
【００２７】
材料の直径：３５mm
材料の長さ：１００mm
旋盤回転数：６６５〜４０００回転／分
切削送り速度：０．２ｍｍ／１回転あたり
【００２８】
図６に切りくず巻き付き防止装置１の回転数と風速の関係を示し、表２に旋盤回転数Ｎと切りくずの巻き付きの有無を示す。従来のチャック爪ではすべての回転数Ｎで切りくずが工具に巻き付いた。一方、本発明によれば、図６から風速が１５m/s〜５４m/sで切りくずはワークや工具に巻きつかなくなることが確認された。羽根３の形状B/Aの値を変えることで回転数６６５〜４０００回転／分の範囲で切りくずの巻き付きを防止することができた。
【表２】
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【００２９】
上記切りくずの巻き付きの現象について高速度カメラを使って観察した。従来品のときと本発明で風速が１５m/s未満の場合は、切りくずは風に煽られて揺れながら工具の後ろ側に回り込み、そのまま前に出てきて、再び後ろに回りこむことを２〜３回繰り返し、最後には複雑に巻き付いた。本発明で風速が５４m/sを超える場合、風圧が大きすぎ、旋盤内部の壁面にあたって跳ね返ってきた風も加わり、切りくずが激しく揺れ、最終的に工具に巻きついてしまった。一方、本発明で風速１５m/s〜５４m/sのときは、切りくずは風に流され、風の下流側にまっすぐに伸びて行き、工具に巻きつくことはなかった。
【符号の説明】
【００３０】
１  切りくず巻き付き防止装置
２  チャック爪
３  羽根
４  チャック本体
５  チャック移動用レール
６  スライダー
６a  スライダー表面
６b  チャック固定用溝
７  ワーク接触部
７a  ワーク接触面
８  固定用ボルト挿通孔
９  固定用ボルト
１０  狭持部材
１０a  固定用ねじ穴
Ｗ  ワーク
Ｘ  回転軸線
【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】
2014193503.tif 000009
【図６】
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