(57)【要約】【課題】  切削加工においてチップにて発生する切削屑を、チップ近傍に散乱させることなく、また詰まることなく他所に除去し、切削するバイトを囲うカバーを設置しないため作業性に優れた切削屑の吸引装置を提供する。【解決手段】    チップホルダにチップを固定した工作機械で、ワークを切削加工する際に発生する切削屑を、吸引機構で吸引して除去する切削屑の吸引装置であって、吸引機構の吸引口をチップホルダに設置するとともに、前記チップの切刃から切削される切削屑を吸引する吸引口と、狭窄部と、吸引源に連結する吐出口とを備えていることを特徴とする切削屑の吸引装置を特徴とする。【選択図】  図１
2008229792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップホルダにチップを固定した工作機械で、ワークを切削加工する際に発生する切削屑を、吸引機構で吸引して除去する切削屑の吸引装置において、
吸引機構の吸引口をチップホルダに設置するとともに、前記チップの切刃から切削される切削屑を吸引する吸引口と、狭窄部と、吸引源に連結する吐出口とを備えていることを特徴とする切削屑の吸引装置。
【請求項２】
請求項１に記載の切削屑の吸引装置において、前記チップの切刃先端部の吸引風速が６〜１５ｍ／ｓｅｃであることを特徴とする切削屑の吸引装置。
【請求項３】
請求項１〜２に記載の切削屑の吸引装置を用いて、樹脂材料の切削加工を行うことを特徴とする切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋盤などの工作機械で、ワークを切削加工する際に発生する帯状の切削屑を効率よく吸引して除去するための切削屑の吸引装置および切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
旋盤などの工作機械において、例えば、回転電機に使用される回転子（ロータ）の外周や端面を所望の寸法に切削加工をすることがある。この場合、旋盤のチャック治具に取付けられたロータが、チップホルダの先端に取付けた刃具（チップ）の切刃により、ロータの所定の部位を切削加工するようになっている。なお、このチップホルダの先端に取付けた刃具（チップ）の切刃を総称してバイトと呼ぶ。
【０００３】
このとき連続した帯状の切削屑もしくは細断された切削屑が発生し、ワークを固定するチャック治具に切削屑が噛み込むため加工精度が悪化したり、加工部に切削屑が噛み込むため切削屑が溶着したり、飛散した切削屑がワークに付着し後工程へ流出したり、また設備内を清掃するにも手間暇がかかるという問題点があった。特に近年、クリーンルーム内で高精度の加工を行う必要性が高まっており、粉塵の飛散をさらに減少させることは大きな課題であった。
【０００４】
これまでにも切削屑の飛散を解消する目的の技術が多数開示されている。たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３には、エア負圧源を有し、特定形状を有するワークに対し、所定の部位を切削するバイトを囲うように吸引ダクトを配置し、その切削加工部において適度な開口面積を保持する吸入口が提案されている。また、特許文献４には樹脂材料を加工する際に、静電気の発生により切削屑がバイトに付着性することを解決するために、エアブローによりして切削屑を吹き飛ばす方法が提案されている。
しかしながら、クリーンルーム内で高精度の加工を行う場合、作業者が無塵衣、手袋を装着して作業するため、集塵のための囲いを設置するとバイトの交換などで作業性に欠け、また吸引エア量が多すぎるとクリーンルーム内の吸気・排気バランスを崩すことになる。さらにエアーを噴出させて吹き飛ばすと作業環境に粉塵をまき散らす結果となってしまい、部屋の清浄度を保つことが困難となるなどの解決すべき問題があった。
【特許文献１】特開平１１−１２３６０２号公報
【特許文献２】特開２００２−１６３０号公報
【特許文献３】特開２００６−２３１４９１号公報
【特許文献４】特開２００３−２８２５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、切削加工においてチップにて発生する切削屑を、チップ近傍に散乱させることなく、また詰まることなく他所に除去し、切削するバイトを囲うカバーを設置しないため作業性に優れた切削屑の吸引装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の前記課題は、第一に、チップホルダにチップを固定した工作機械で、ワークを切削加工する際に発生する切削屑を、吸引機構で吸引して除去する切削屑の吸引装置において、
吸引機構の吸引口をチップホルダに設置するとともに、前記チップの切刃から切削される切削屑を吸引する吸引口と、狭窄部と、吸引源に連結する吐出口とを備えていることを特徴とする切削屑の吸引装置によって達成される。（以下、「第一装置」ともいう。）
【０００７】
この構成によれば、旋盤加工中（加工の部位に拘らず）常に所定の隙間で切削屑を残らず吸引することができ、切削屑の発生直後の飛散前に吸引するので、飛散に係る問題を解消できる。さらに、衝突する側壁にて切り屑の分断を行うことができ、切削屑詰まりを防止し、確実な切削屑の除去が実現できる。
【０００８】
本発明の前記課題は、第二に、前記第一装置において、前記チップの切刃先端部の吸引風速が６〜１５ｍ／ｓｅｃであることを特徴とする切削屑の吸引装置によって達成される。（以下、「第二装置」ともいう。）
この構成によれば、この構成によれば、切削屑の発生直後の飛散前の吸引を効果的に行うことができるので、飛散に係る問題を解消できる。
【０００９】
本発明の前記課題は、第四に、前記第一装置あるいは前記第二装置を用いて樹脂材料の切削加工を行うことを特徴とする切削加工方法によって達成される。
この構成によれば、クリーンルーム内で高精度の加工を行う場合、作業者が無塵衣、手袋を装着して作業する場合に作業性に優れ、また吸引エア量を制御することでクリーンルーム内の吸気・排気バランスを崩すことなく作業を行うことが可能となる。
また、ポリブタジエン樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などのの樹脂板を加工する場合に一般的に静電気が発生し、切り屑が装置周辺に付着しやすくなる問題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜切削屑の吸引装置の構成＞
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は切削屑の吸引装置の主要部の構成を模式的に示した図である。図１（ａ）は切削屑の吸引装置の側面図、図１（ｂ）は切削屑の吸引装置の正面図および図１（ｃ）は切削屑の吸引装置の背面図である。切削屑の吸引装置１は、チップホルダ１０、吸引部２０およびワーク３０からなる。以下これらの構成要素を順に説明する。
【００１１】
チップホルダ１０は、先端に切削切刃（チップ）１１を配する。また、チップホルダ１０は吸引部２０を固定するための支持部としての機能を備えても良い。また、チップ１１はワーク３０の材質に合わせた、もしくは切削屑の発生方向を決めるために調整された、すくい角が設けてある。
【００１２】
吸引部２０の外形形状はチップホルダ１０先端部の投影形状と一致してもよいが、それより大きい面積の投影形状を有することが好ましい。吸引部２０は切削屑の吸引装置１の上部あるいはチップホルダ１０の側面で保持されている。
チップホルダ１０と当接する吸引部２０の下面はチップ１１の先端より１０ｍｍ上方、好ましくは５ｍｍ上方に合わせて設置され、切削加工時に吸引部２０がワーク３０に干渉せず、チップ１１に干渉しない程度に互いに近接して設置されている。
【００１３】
吸引部２０の先端である吸引口２０Ａは、略直方型あるいは略楕円型の開口部を有する形態であることが好ましい。また、吸引口２０Ａの開口部は吸引部２０の下部だけでなく、チップ１１に面した側面に開口していてもよい。吸引口の先端２０Ａは、ワーク３０に干渉せず、チップ１１に干渉しない程度に互いに近接して設置されている。
【００１４】
吸引部２０は、図１（ａ）示するように、狭窄部２０Ｂが形成され、吸引口２０Ａが先細りとなるように設けられている。狭窄部２０Ｂを設けることにより帯状に連続した切削屑を吸引した場合でもその吸引方向を吸引気流に沿う方向に変更することが可能となり、切削屑が詰まることなく適度な吸引ができる。さらに吸引部２０の先端である吸引口２０Ａの断面積を絞り込むことで吸引力が増大し、チップ１１の先端部での吸引風速が増大し、効果的に切り屑を除去することができる。
【００１５】
吸引部２０は、フレキシブルな材料もしくは構造（蛇腹）にて形成されても良いが、少なくともその先端部である吸引口２０Ａは塩化ビニル材料などのように吸引により容易に変形しない材質であることが好ましい。吸引部２０の一端は図示しない負圧源に連結されている。吸引部２０の内面は、フレキシブルな構成の場合凹凸を有するが、この凹凸はさらに滑らかな内筒によって保護されてもよい。このような構成にすることにより切削屑が詰まることなく適度な吸引ができるような太さと長さに構成されている。
【００１６】
ワーク３０は、図１に示すように、板状の被加工物として例示されている。ワーク３０の下面は、図示しない旋盤等工作機械の回転主軸に構成されたチャックに咥えられ、同軸で回転する。一方、図示しないバイト送り機構部に取付けられた切削屑の吸引装置１が、ワーク３０の所定部位に当接され、切削加工がなされる。
【００１７】
そして、チップ１１のすくい面に案内されて、切削屑がその向きに発生し、そのままチップ１１面上に覆われた吸引部２０の吸入口２０Ａに入り込むような構成となっている。さらに切削により溝部３０Ｂがワーク３０に加工される。
このとき、ワーク３０の材質や切削条件に従って、切削屑が渦巻状の連続した帯状になったり、細断された切削屑になったり、あるいは粉状の切削屑になったりする場合があり、また切削屑が発生する向きも変わる場合がある。
【００１８】
ワーク３０の材質がポリブタジエン樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などのような樹脂製の被切削物である場合、チップ１１の先端部で熱線式風量計で測定された風速が６〜１５ｍ／ｓｅｃである場合が最適である。好ましくは７〜１５ｍ／ｓｅｃ、さらに好ましくは８〜１５ｍ／ｓｅｃである。上記範囲より風速が大きすぎると、クリーンルームのような密閉された部屋で吸気、排気量が厳密に制御されている場合には部屋の吸排気のコントロールに影響を及ぼすため好ましくない。また、上記範囲より風速が小さすぎると切削屑を十分に除去することができず、切削不良が発生する。
【００１９】
また、数ミリの大きさに細断された切削屑の場合や切粉の場合に対しても、本構成はなんら変更することなく、使用しても構わない。つまり、切削屑のパターンに応じ、適正な吸引特性、動力特性を選ぶことができる。
【００２０】
実施例１〜６、
縦型旋盤のバイト送り機構部に、本発明の切削屑の吸引装置を取り付け、さらにワーク（被切削材）としてポリブタジエン樹脂板、アクリル樹脂板、ＡＢＳ樹脂板、ウレタン樹脂板をそれぞれ回転主軸に構成されたチャック部に固定し、表１に示すバイトチップ１１の先端部の風速で切削屑の吸引を行いながら同軸で回転させて幅２ｍｍ、深さ２ｍｍの溝加工を行った。なお、バイトチップ１１の先端部の風速は熱線式風量計（株式会社  日吉電気製作所製、熱線式風速計Ｓ３００−ＩＩＮ型）により測定した。
【００２１】
比較例１〜１０
縦型旋盤のバイト送り機構部に、狭窄部を設けていない切削屑の吸引装置を取り付けた他は実施例と同様に溝加工を行った。
評価結果を表１に示した。
【００２２】
【表１】
2008229792.tif 000003
【００２３】
なお、表１の切削屑の除去性欄において、各記号は以下の意味である。
◎：ワーク上に切削屑の残留が観察されない。
○：ワーク上に数粒の切削屑が残留するが、容易に除去可能。
×：ワーク上に多量の切削屑が残留し、除去が困難。
表１の周辺環境への影響欄において、各記号は以下の意味である。
○：影響なし
×：周辺へ切削屑が飛散した。あるいは装置を設置した部屋が大幅に負圧になり、部屋の外部から粉塵（ゴミ）の進入を招いた。
【００２４】
比較例１〜２に示すように、バイトチップの先端部の風速が小さく不十分な場合、切削屑を十分に除去することができず、切削不良が発生した。さらに装置周辺へ切削屑が飛散して切削加工が困難になった。また、バイトチップの先端部の風速が大きい比較例９〜１０では、装置を設置した部屋の吸気、排気量バランスが崩れ、部屋が大幅に負圧になり、部屋の外部から粉塵（ゴミ）の進入を招いて切削加工が困難になった。
比較例３〜８に示すように、狭窄部を設けていない切削屑の吸引装置を使用した場合はワークからの切削屑の除去を十分に行うことができず、切削加工が困難になった。
実施例１〜６から明らかなように、本発明の切削屑の吸引装置を取り付けた装置を用いることで良好な結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は、切削屑の吸引装置の側面図であり、（ｂ）は切削屑の吸引装置の正面図であり、（ｃ）は切削屑の吸引装置の背面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  切削屑の吸引装置
１０  チップホルダ
１１  切削切刃（チップ）
２０  吸引部
２０Ａ  吸引口
２０Ｂ  狭窄部
３０  ワーク
３０Ｂ  溝部
【図１】
2008229792.tif 000004