(57)【要約】      （修正有）【課題】  主軸に供給される切削油と工業エアとを利用して効率的にオイルミストを生成し、工具に供給してセミドライ加工をするセミドライ加工装置を提供する。【解決手段】ホルダ３０が着脱自在に装着されるホルダ装着部１１０を有する主軸１０と、主軸１０の駆動機構とを備え、切削油と工業エアとが霧状に混合されたオイルミストを加工に用いるセミドライ加工装置であって、主軸１０は、ホルダ３０に工業エアを供給するエア供給路２５と、切削油を供給する切削油供給路１６ａ、１６ｂ、１６ｃとを有し、エア供給路２５によって供給された工業エアと、切削油供給路１６ａ、１６ｂ、１６ｃによって供給された切削油とを霧状に混合してオイルミストを生成するミスト生成部３００、およびエア供給路２５によって供給された工業エアによって作動し、ミスト生成部３００への切削油の供給を制御する切削油供給制御バルブ機構２６０を備える。【選択図】図１
2005329486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を支持するホルダと、該ホルダが着脱自在に装着されるホルダ装着部を有する主軸と、主軸を回転駆動する駆動機構とを備え、切削油と工業エアとが霧状に混合されたオイルミストを加工に用いるセミドライ加工装置であって、
前記主軸は、前記ホルダ装着部に装着された前記ホルダに工業エアを供給するエア供給路と、切削油を供給する切削油供給路とを有し、
前記エア供給路によって供給された工業エアと、前記切削油供給路によって供給された切削油とを霧状に混合してオイルミストを生成するミスト生成部、
および前記エア供給路によって供給された工業エアによって作動し、前記ミスト生成部への切削油の供給を制御する切削油供給制御バルブ機構を備えることを特徴とするセミドライ加工装置。
【請求項２】
前記ミスト生成部と、前記切削油供給制御バルブ機構とが、前記ホルダ内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセミドライ加工装置。
【請求項３】
前記ホルダは、前記エア供給路によって供給された工業エアを前記ミスト生成部に導くエア流路と、前記切削油供給路によって供給された切削油を前記ミスト生成部に導く切削油流路とを有し、
前記切削油供給制御バルブ機構は、前記エア供給路によって供給された工業エアの供給圧力によって作動して前記エア流路の流路面積を可変する工業エア用バルブ部と、
該工業エア用バルブ部と一体に設けられ、前記切削油流路の流路面積を可変にする切削油用バルブ部とを備えることを特徴とする請求項２に記載のセミドライ加工装置。
【請求項４】
前記工業エア用バルブ部は、
前記切削油流路を横断して配設されて該切削油流路の流入口と流出口とが内面に開口するシリンダと、
先端に前記エア流路中に設けられた弁座に当接する弁体が形成されて前記シリンダ内を摺動するピストンとを有し、
前記切削油用バルブ部は、
前記ピストンの外周に沿って、前記ピストンが前記工業エア供給路によって供給された工業エアの供給圧によって押動されて摺動した場合に、前記流入口と前記流出口とを連通させる切削油連通溝を有することを特徴とする請求項３記載のセミドライ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は切削加工等の機械加工に使用するセミドライ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削加工等の機械加工を施す工作機械では、ドリル等の工具の刃先の潤滑性を確保し、刃先を冷却するために切削油を供給しながら加工する。セミドライ加工装置は、ミスト状にした切削油を工具の加工位置に供給して加工するようにした装置であり、切削油の使用量をできるだけ抑えて加工できるように考えられたものである。
たとえば、特許文献１に記載されているセミドライ加工装置は、ベンチュリー方式によって発生させたオイルミストを加工装置の内部に設けられたミスト管路および工具を支持するスピンドル内に設けられたミスト管路を経由して工具の加工位置に供給するように構成されており、特許文献２に記載されているセミドライ加工装置は、主軸内に非回転にミスト供給管を設け、ミスト供給管にミスト状にした切削油を送入することによって工具の加工位置にオイルミストを供給するように構成されている。
【特許文献１】特開２００３−９４２８５号公報
【特許文献２】特開２００３−１４５３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、加工装置の主軸内にオイルミストを供給する流路を設け、該流路を経由して工具の加工位置にオイルミストを供給してセミドライ加工するように構成した装置の場合は、あらかじめオイルミストを生成するための装置を加工装置とは別に用意する必要があり、装置が大がかりとなったり複雑になったりするといった問題があった。また、オイルミストを流路内を通過させて工具の加工位置まで供給するから、加工装置の加工内容に応じてオイルミストの供給量を制御したり、オイルミストの性状を調節したりすることが難しいといった問題があった。
【０００４】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、主軸に装着されるホルダに供給される工業エアを有効に活用し、主軸から供給される切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成する機構部分をコンパクトにかつ簡易に構成して容易にセミドライ加工することを可能にするセミドライ加工装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、工具を支持するホルダと、該ホルダが着脱自在に装着されるホルダ装着部を有する主軸と、主軸を回転駆動する駆動機構とを備え、切削油と工業エアとが霧状に混合されたオイルミストを加工に用いるセミドライ加工装置であって、前記主軸は、前記ホルダ装着部に装着された前記ホルダに工業エアを供給するエア供給路と、切削油を供給する切削油供給路とを有し、前記エア供給路によって供給された工業エアと、前記切削油供給路によって供給された切削油とを霧状に混合してオイルミストを生成するミスト生成部、および前記エア供給路によって供給された工業エアによって作動し、前記ミスト生成部への切削油の供給を制御する切削油供給制御バルブ機構を備えることを特徴とする。
【０００６】
また、前記ミスト生成部と、前記切削油供給制御バルブ機構とが、前記ホルダ内に設けられていることにより、オイルミストを生成する装置を加工装置とは別に用意する必要がなく、セミドライ加工装置の構成を簡素化できるとともに、セミドライ加工を可能にするコンパクトな装置として構成することができる。
【０００７】
また、前記ホルダは、前記エア供給路によって供給された工業エアを前記ミスト生成部に導くエア流路と、前記切削油供給路によって供給された切削油を前記ミスト生成部に導く切削油流路とを有し、前記切削油供給制御バルブ機構は、前記エア供給路によって供給された工業エアの供給圧力によって作動して前記エア流路の流路面積を可変する工業エア用バルブ部と、該工業エア用バルブ部と一体に設けられ、前記切削油流路の流路面積を可変にする切削油用バルブ部とを備えることを特徴とする。これによってミスト生成部に導かれる工業エアと切削油を調節してオイルミストの性状やオイルミストの噴射量を調節することが可能となる。
【０００８】
また、前記工業エア用バルブ部は、前記切削油流路を横断して配設されて該切削油流路の流入口と流出口とが内面に開口するシリンダと、先端に前記エア流路中に設けられた弁座に当接する弁体が形成されて前記シリンダ内を摺動するピストンとを有し、前記切削油用バルブ部は、前記ピストンの外周に沿って、前記ピストンが前記工業エア供給路によって供給された工業エアの供給圧によって押動されて摺動した場合に、前記流入口と前記流出口とを連通させる切削油連通溝を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るセミドライ加工装置によれば、主軸から供給される工業エアにより切削油供給制御バルブ機構を作動させてミスト生成部への切削油の供給を制御することにより、工業エアと切削油とを効果的に利用してオイルミストを生成することができ、ミスト生成部で生成されたオイルミストを利用してセミドライ加工することができる。また、切削油供給制御バルブ機構が工業エアによって作動される構成としたことによりオイルミストの供給量および性状を適宜制御することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１〜６は、本発明に係るセミドライ加工装置の実施形態の構成を示す。本実施形態のセミドライ加工装置１は、駆動機構によって回転駆動される主軸１０に工具を保持するホルダ３０が脱着自在に装着され、ホルダ３０の内部にミスト生成部３００が設けられ、ホルダ３０に個別に供給される切削油と工業エアとがミスト生成部３００により霧状に混合されてオイルミストが生成され、ホルダ３０に保持された工具にオイルミストが供給されてセミドライ加工がなされるように構成されている。
【００１１】
図１は、セミドライ加工装置１の全体構成を示すものであり、図２はホルダ３０の構成とセミドライ加工装置１のミスト生成部３００の非作動状態、図３はミスト生成部３００の作動状態を示すものであり、図４はホルダの内部構成を拡大して示すものである。また、図５はミスト生成部３００におけるエア流路の配置を示し、図６はセミドライ加工装置１に用いられる開閉バルブ部９０の構成を示す。
以下、本実施形態のセミドライ加工装置１について、主軸１０、ホルダ３０、ミスト生成部３００、開閉バルブ部９０の構成について順に説明する。
【００１２】
〔主軸の構成〕
まず、図１にしたがって、主軸１０の構成について説明する。
主軸１０は外筒１０ｂと外筒１０ｂに軸線の回りで回転自在に支持された主軸本体１０ａとを備える。主軸本体１０ａは回転駆動機構（不図示）により軸線の回りに回転駆動される。主軸本体１０ａの一端部にはホルダ３０を主軸１０に着脱自在に装着するホルダ装着部１１０が設けられている。ホルダ装着部１１０はホルダ３０に形成された嵌合部３３が摺入する嵌合凹部１１と、ホルダ３０の他端部から外方に突出する係合突起部３４が嵌入する係合凹部１２とからなる。
【００１３】
嵌合凹部１１の開口側の内周面は内方に向けて徐々に縮径する円錐状面１１ａに形成され、ホルダ３０に形成された嵌合部３３も他端側に向けて徐々に縮径する円錐状面３３ａに形成され、主軸１０のホルダ装着部１１０にホルダ３０を装着した際に円錐状面１１ａ、３３ａは気密にシールされた状態で摺接するように形成されている。
主軸本体１０ａの軸芯には軸線方向に貫通孔１３が貫設され、嵌合凹部１１の内端部の位置に内部ブロック１４が嵌入固定され、内部ブロック１４の嵌合凹部１１側の内側面に係合凹部１２が凹設されている。係合凹部１２の内周面には、内側に外面を若干突出させるようにして、複数個の係合ボール１５が周方向に所定間隔をあけて係止されている。
【００１４】
主軸１０の貫通孔１３に嵌入固定される内部ブロック１４の外周面にはＯリング１１４が装着され、内部ブロック１４の外周面と貫通孔１３の内周面との間が気密および液密にシールされる。
内部ブロック１４の中央部には、軸線方向に直交する向きに流路１６ａが貫通して設けられ、この流路１６ａに連通して内部ブロック１４の他端側に内挿管１６が挿入されて連結されている。内挿管１６と内部ブロック１４の内挿管１６が挿入される挿入孔の内周面との間にもＯリング１１６が介装され、内挿管１６と内部ブロック１４との間が液密にシールされている。
【００１５】
内挿管１６は主軸１０の軸線方向に、主軸１０の他端側にまで延出するように設けられている。内挿管１６の他端部では内挿管１６の流路１６ｂに連通して切削油供給部１４０が接続されている。内挿管１６と切削油供給部１４０とは、たとえば内挿管１６の端部に回転継手を介して接続される。切削油供給部１４０は、内挿管１６の管内を通過する流路１６ｂに供給する切削油の供給圧力、供給量を適宜制御可能に設けられている。
【００１６】
内部ブロック１４に設けられている流路１６ａには、主軸本体１０ａの軸芯から偏芯した一端部に設けられている開閉バルブ部９０との間を連絡する流路１６ｃが接続する。流路１６ｃは、主軸本体１０ａの周側面から流路１６ａに通じる連絡孔１７を設け、開閉バルブ部９０のシリンダ室９１と連絡孔１７の中途とを接続するように接続孔１８を設けることによって形成される。
こうして、切削油供給部１４０と開閉バルブ部９０とが、流路１６ｂ、１６ａ、１６ｃを介して連通する。本実施形態において、流路１６ａ、１６ｂ、１６ｃは切削油供給部１４０から供給される切削油を供給する切削油供給路を構成する。
【００１７】
また、主軸本体１０ａの他端部には、主軸本体１０ａにロータリーシール２４が外挿され、ロータリーシール２４に設けられたポート２０に工業エア供給部２００が接続されている。
ロータリーシール２４の内周面に摺接する主軸本体１０ａの外周面には、エア溝２２が周設され、エア溝２２は連絡流路２３を介して、主軸本体１０ａの軸線方向に内設されたエア流路２５に連通する。
エア流路２５は主軸１０の偏芯位置に設けられ、主軸本体１０ａの軸線方向と平行に主軸本体１０ａの一端部側に延出し、その延出端が嵌合凹部１１の内面で開口する。エア流路２５が嵌合凹部１１の内面で開口する位置は、ホルダ３０を主軸１０に装着した際にホルダ３０の嵌合部３３によって開口部が遮断されない位置、具体的には、嵌合凹部１１の円錐状面１１ａよりも内側の円筒状面に形成されている部位である。
【００１８】
本実施形態では、主軸本体１０ａの一端面から軸線方向に平行に流路孔２５ａを形成し、流路孔２５ａに交差する配置で、主軸本体１０ａの周側面から嵌合凹部１１の内面にまで通じる流路孔２５ｂを形成し、ロータリーシール２４の周側面からエア溝２２まで通じる流路孔２５ｃを設けてポート２０から嵌合凹部１１の内面まで通じるエア流路２５を形成した。
こうして、エア流路２５を介して工業エア供給部２００と嵌合凹部１１の内面との間が連通し、工業エア供給部２００から嵌合凹部１１の内面に向けて工業エアが供給可能となる。本実施形態において、エア流路２５は工業エア供給部２００から工業エアを供給するエア供給路を構成する。工業エア供給部２００は、切削油供給部１４０とは独立にエア供給圧力、エア供給量が制御されるように設けられている。
【００１９】
〔ホルダの構成〕
次に、図２にしたがってホルダ３０の主軸１０への取り付け構造、およびホルダ３０の内部に装着される第１のピース５０、第２のピース６０、第３のピース７０の構成について説明する。
ホルダ３０は軸芯を貫通して貫通孔３１が設けられた略円筒状に形成され、その一端にドリル等の工具を着脱可能に装着するコレット３２が設けられ、他端側に嵌合部３３が設けられている。貫通孔３１の一端側は工具を装着する円錐状面３１ａに形成され、円錐状面３１ａはコレット３２とともに工具支持部１３２を構成する。ホルダ３０に形成されている貫通孔３１の中間部は円錐状面３１ａの縮径部と略同径に形成され、嵌合部３３を貫通する部位では中間部よりも細径に形成されている。
【００２０】
ホルダ３０の他端部には、係合突起部３４とねじ込み部３５ａとが一体に形成された突起ピース３５が、係合突起部３４を軸線方向の他端側に突出させ、ねじ込み部３５ａがねじ部３１ｂにねじ込まれて固定されている。係合突起部３４の基部は、嵌合部３３の端面径と略同径の拡径部３５ｂに形成され、突起ピース３５をホルダ３０に固定した状態で拡径部３５ｂの端面が嵌合部３３の他端面に当接し、貫通孔３１を閉止する。
突起ピース３５の拡径部３５ｂには、ねじ込み部３５ａの内部に連通する連絡孔３６が、軸線方向に直交する向きに貫通して、周方向に複数設けられている。
突起ピース３５の他端部にはホルダ３０をホルダ装着部１１０に装着した際に、係合凹部１２に設けられた係合ボール１５を超えて嵌入する球状部３４ａが設けられる。
【００２１】
ホルダ３０に形成された貫通孔３１内には、突起ピース３５に対向して第１のピース５０が装着され、第２のピース６０と、第３のピース７０とがこの順に隣接して装着される。
以下では、ホルダ３０の内部構成を拡大して示している図４にしたがって、第１のピース５０と第２のピース６０と第３のピース７０のホルダ３０内における配置および構成について説明する。
【００２２】
第１のピース５０は、突起ピース３５に対向する側が細径部５０ａに、第２のピース６０が装着される側が太径部５０ｂに形成され、貫通孔３１の内周面に形成されたねじ部３１ｃに細径部５０ａをねじ込むことによってホルダ３０に固定される。第１のピース５０は、貫通孔３１に細径部５０ａをねじ込む際に、貫通孔３１の拡径部と小径部の段差面に太径部５０ｂの端面が当接することによってホルダ３０内で位置決めされる。第１のピース５０の細径部５０ａと太径部５０ｂの外周面にはＯリング５１が装着され、第１のピース５０をホルダ３０に装着した際に、第１のピース５０の外周面と貫通孔３１の内周面との間で工業エアおよび切削油が漏出しないようシールされる。
【００２３】
第１のピース５０には軸芯方向に貫通孔５０ｃが形成されている。第１のピース５０に隣接して配置される第２のピース６０には、その他端部側に、第１のピース５０に形成された貫通孔５０ｃに摺入される細径部６０ａが形成されている。細径部６０ａの外周面にはＯリング６１、６１が装着され、細径部６０ａを貫通孔５０ｃに嵌入することにより、第１のピース５０と第２のピース６０とが気密かつ液密にシールされた状態で接続される。第２のピース６０は、細径部６０ａを貫通孔５０ｃに嵌入した際に、第１のピース５０の太径部５０ｂと同径に形成されたフランジ部６０ｂの端面が第１のピース５０の一端面に当接することにより、第１のピース５０に対して位置決めされる。
【００２４】
第２のピース６０は第２のピース６０の前側に配置されるスペーサ８０とともに第１のピース５０に連結される。すなわち、第２のピース６０はスペーサ８０の前側からスペーサ８０と第２のピース６０とをねじ８１により第１のピース５０にねじ止めされ、第１のピース５０に固定される。
スペーサ８０に隣接して配置される第３のピース７０は、貫通孔３１の一方側から貫通孔３１の内周面に設けたねじ部３１ｄにねじ込むことによってホルダ３０に固定される。第３のピース７０の他端面がスペーサ８０の端面に当接することにより、第３のピース７０のねじ込み位置が規定される。第３のピース７０と貫通孔３１の内周面との間も第３のピース７０の外周面に装着されたＯリング７１によって気密および液密にシールされる。
【００２５】
このように、本実施形態ではホルダ３０の内部に、第１のピース５０、第２のピース６０、スペーサ８０および第３のピース７０が相互に隣接した配置で、気密および液密にシールされた状態で装着されている。第１のピース５０および第３のピース７０はホルダ３０の貫通孔３１にねじ込むことによって装着されるから、これらの各ピースをホルダ３０に装着したり、各ピースを交換してホルダ３０に装着する操作は容易に可能となる。
【００２６】
〔ミスト生成部の構成〕
次に、ホルダ３０内において切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成するミスト生成部３００の構成について説明する。ミスト生成部３００はホルダ３０に個別に供給される切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成するミキシング部２７０と、ミキシング部２７０へ工業エアを供給するとともにミキシング部２７０への切削油の供給を制御する切削油供給制御バルブ機構２６０とを備える。
以下、切削油供給制御バルブ機構２６０とミキシング部２７０の順に説明する。
【００２７】
切削油供給制御バルブ機構２６０は工業エア供給部２００から供給される工業エアの供給圧力によって開弁する工業エア用バルブ部２５０と、工業エア用バルブ部２５０と一体に形成され工業エア用バルブ部２５０の開弁とともにミキシング部２７０への切削油の供給路を開弁する切削油用バルブ部２５５を備える。
第１のピース５０には、主軸１０からホルダ３０に供給される工業エアの供給圧力によって押動されるピストン５２が、第１のピース５０に設けられた貫通孔５０ｃに内挿されて配置されている。貫通孔５０ｃ内でピストン５２が可動となる範囲がピストン５２が軸線方向に摺動するシリンダ５３となる。ピストン５２は、突起ピース３５に対向する先端部が閉止した円筒体状に形成され、ピストン５２の先端部は工業エアの供給を制御する弁体５２ａに形成されている。
【００２８】
シリンダ５３の突起ピース３５に対向する端部は、弁体５２ａが当接した際に閉止される開口部５４ａが設けられた弁座５４として形成され、弁体５２ａの内面と第２のピース６０の他端面との間には、弁体５２ａが弁座５４に当接する向きにピストン５２を付勢するリターン手段としてのスプリング５５が介装されている。
これら弁体５２ａを備えたピストン５２、弁座５４、シリンダ５３およびスプリング５５が工業エア用バルブ部２５０を構成する。
【００２９】
ピストン５２の先端部の周側面にはピストン５２の内外を連通する導入口５６が設けられ、シリンダ５３の、ピストン５２が進退動する際にピストン５２の先端部が移動する範囲については、内周径がピストン５２の外周径よりも若干拡径して設けられ、導入口５６の周縁部とシリンダ５３の内周面との間に隙間が設けられている。
【００３０】
シリンダ５３は一端側で、第２のピース６０の他端部に設けた凹部６０ｃに連通し、凹部６０ｃの内側面に開口する連絡流路６２ａ、第１のピース５０に設けた流路５８、および第２のピース６０に設けた連絡流路６２ｂを介して、第２のピース６０とスペーサ８０との間の空隙部８２に連通する。
これらの連絡流路６２ａ、６２ｂ、流路５８は工業エアをミキシング部２７０に供給するエア流路となる。
【００３１】
図５は、第１のピース５０に設けられている流路５８を第１のピース５０の軸線方向から見た配置を示す。連絡流路６２ａはシリンダ５３から、周方向に１２０°間隔で三方に分岐して延出するように配置され、各々の連絡流路６２ａの端部に流路５８が接続し、連絡流路６２ｂが第２のピース６０に設けられたフランジ部６０ｂの３個所で開口する（図４参照）。
【００３２】
一方、第１のピース５０には切削油を供給するための切削油流路としての流路５９ａ、５９ｂがピストン５２およびシリンダ５３を挟んで対向する配置、すなわち切削油流路に対してシリンダ５３が横断する配置に設けられている。流路５９ａは主軸１０側から供給される切削油がシリンダ５３に流入する側であり、流路５９ｂは切削油がシリンダ５３から流出する側であって、シリンダ５３の内面に切削油の流入口と流出口が開口する。
【００３３】
流路５９ａは第１のピース５０の太径部５０ｂの周側面で、ホルダ３０に設けられている流路３８に連通する。流路３８はホルダ３０を主軸１０に装着した際に、主軸１０に設けられた切削油供給路に連通する配置に設けられている。
一方、流路５９ｂは、軸線方向に平行に第１のピース５０に内設された流路５９ｃと第２のピース６０に設けられた連絡流路６４ｂを介してノズル部６４の流路６４ａに連通する。これらの流路３８、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、６４ａ、６４ｂはホルダ３０内で切削油をミキシング部２７０に導く切削油流路を構成する。
【００３４】
シリンダ５３の内周面に沿って摺動自在に設けられたピストン５２の外周面には、切削油連通溝５７が周方向に周設されている。この切削油連通溝５７はピストン５２が開弁位置にあるときにのみ流路５９ａと流路５９ｃとを連通する位置に設けられる。ピストン５２は弁体５２ａが弁座５４に当接する閉弁位置と、ピストン５２の一端面が第２のピース６０の細径部６０ａの他端面に当接する開弁位置との間で進退動可能であり、ピストン５２が閉弁位置にある状態で切削油連通溝５７と流路５９ａ、５９ｂとは重複しない位置にあり、ピストン５２が開弁位置に移動した際に切削油連通溝５７と流路５９ａ、５９ｂのシリンダ５３の内面における流入口、流出口との位置が一致するように設けられている。すなわち、ピストン５２およびピストン５２の外周面に設けられた切削油連通溝５７は工業エア用バルブ部２５０の開弁とともにミキシング部２７０への切削油の供給路を開弁する切削油用バルブ部２５５を構成する。
【００３５】
第２のピース６０には、切削油を吐出する管状に形成されたノズル部６４が、ホルダ３０と同芯に噴霧ノズル部としての第３のピース７０に向けて先端部を延出して設けられている。第３のピース７０にはノズル部６４が挿入されるノズル挿入孔７２が形成され、第２のピース６０と第３のピース７０とを組み合わせた状態で、ノズル部６４の先端側がノズル挿入孔７２に部分的に挿入され、ノズル挿入孔７２と空隙部８２とが連通する。ノズル部６４の外周面とノズル挿入孔７２の内周面との隙間部分は狭間隔に設定され、工業エアをノズル部６４の先端の外周に沿って吐出する工業エア吐出部７３となる。
【００３６】
なお、スペーサ８０にもノズル挿入孔７２と同径のノズル部６４が挿入されるノズル挿通孔８３が設けられている。
第３のピース７０の一端側は端面側が徐々に拡径する円錐状面に形成された開口部７４が設けられている。開口部７４とノズル挿入孔７２とは、軸中心に設けられた噴射孔７５を介して連通する。本実施形態では噴射孔７５を六角孔に形成し、六角レンチを用いて第３のピース７０を回動してホルダ３０に着脱可能としている。
【００３７】
切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成させるミキシング部２７０は、ホルダ３０に設けられた切削油流路を介して供給される切削油が吐出されるノズル部６４と、切削油供給制御バルブ機構２６０を介して供給される工業エアを吐出させる工業エア吐出部７３と、ノズル挿入孔７２、開口部７４、噴射孔７５を備える噴霧ノズル部としての第３のピース７０とからなる。
【００３８】
〔開閉バルブ部の構成〕
次に、主軸１０からホルダ３０への切削油の供給を制御する、開閉手段としての開閉バルブ部９０の構成について説明する。
図６に、開閉バルブ部９０の構成を拡大して示す。開閉バルブ部９０は、主軸１０内に形成された切削油供給路としての流路１６ｃに連通して設けられたシリンダ室９１内に円筒状に形成されたシリンダ部９５が配置され、シリンダ部９５にピストン部９２が摺動自在に装着され、付勢部としてのリターンスプリング９７がピストン部９２をシリンダ部９５に収容させる向きに付勢して設けられている。シリンダ部９５の外周面にはＯリングが装着され、シリンダ部９５とシリンダ室９１の内周面との間が液密にシールされる。
【００３９】
ピストン部９２はシリンダ部９５に摺動自在に内挿される円筒状に形成された軸部９２ａと、軸部９２ａの他端部に軸部９２ａと一体に形成された、軸部９２ａよりも径大のストッパ部９２ｂとからなる。軸部９２ａとストッパ部９２ｂとが連結する位置の軸部９２ａには、周側面から軸部９２ａ内に貫通する貫通孔９４が設けられている。
【００４０】
図６(c)に、ストッパ部９２ｂを軸線方向から見た状態を示す。ストッパ部９２ｂの切削油流入側の外面には４方向に切削油の流路９２ｃが設けられ、流路９２ｃの端部に開弁時に切削油を通流させやすくする切欠９３に形成されている。なお、閉弁時にストッパ部９２ｂがシリンダ部９５の端面に当接してシリンダ部９５の端面を閉止できるよう切欠９３の切り込み深さが設定される。
【００４１】
図６(a)は、主軸１０にホルダ３０が装着されていない状態での開閉バルブ部９０の構成を示す断面図である。リターンスプリング９７はピストン部９２のストッパ部９２ｂの外面とシリンダ室９１の内面との間を弾発するように設けられ、リターンスプリング９７の付勢力によりストッパ部９２ｂがシリンダ部９５の端面に当接してシリンダ部９５の端面を閉止するとともに、軸部９２ａがシリンダ部９５内に収容され貫通孔９４が閉止されている。ピストン部９２はストッパ部９２ｂがシリンダ部９５に当接した状態で主軸１０の端面から一端が突出する。
すなわち、図６(a)に示す状態は、開閉バルブ部９０の作用により切削油の通流が阻止され、開閉バルブ部９０が閉弁された状態を示す。
【００４２】
図６(b)は、主軸１０のホルダ装着部１１０にホルダ３０を装着した状態を示す。ホルダ３０には主軸１０の一端面に対向する対向部３０ａが設けられ、対向部３０ａにはミキシング部側へ切削油を供給するための流路３８に連通する流路３８ａが設けられている。開閉バルブ部９０のピストン部９２は、ホルダ３０を主軸１０に装着する際の押圧力により、リターンスプリング９７の弾発力に抗してシリンダ室９１の内方に押し込まれる。これにより、軸部９２ａに設けられた貫通孔９４がシリンダ部９５によって閉止されていた位置からシリンダ部９５の外方の貫通孔９４が露出する位置に移動し、軸部９２ａの内部と軸部９２ａの外周面とが貫通孔９４を介して連通し、切削油が流路１６ｃ、シリンダ室９１、ストッパ部９２ｂの切欠９３および貫通孔９４を経由して軸部９２ａ内に流入し、ホルダ３０側に設けられた流路３８ａ、３８に供給される。
すなわち、主軸１０のホルダ装着部１１０にホルダ３０を装着することにより、主軸１０に設けられた切削油供給路とホルダ３０に設けられた切削油流路とが開閉バルブ部９０を介して連通し、開閉バルブ部９０が開弁された状態になる。
【００４３】
なお、図６(b)に示すように、主軸１０にホルダ３０を装着した際には、ピストン部９２の軸部９２ａの端面がホルダ３０の対向部３０ａの端面に当接し、主軸１０側の切削油供給路とホルダ３０側の切削油流路とが連通する。したがって、軸部９２ａの内径を流路３８ａの内径よりも少なくとも径大に設けておくと好適である。
また、ホルダ３０をホルダ装着部１１０に装着する際には、開閉バルブ部９０とホルダ３０の対向部３０ａに設けられている流路３８ａとを位置合わせして装着する必要がある。この場合は、たとえばホルダ３０の対向部３０ａが当接する主軸１０の一端面に、対向部３０ａと係合部を設け、ホルダ３０を装着する際に係合部を位置合わせすることによりホルダ３０の周方向位置を規定することができる。
【００４４】
また、ピストン部９２に形成されたストッパ部９２ｂの外面形状をたとえば球面等の曲面状に形成して、ストッパ部９２ｂの外面に沿って切削油を流れやすくすることも可能である。また、ストッパ部９２ｂの周縁とシリンダ室９１の内周面との間に切削油の通流空間を設けて、ストッパ部９２ｂの周縁部に切欠９３を設けずに切削油を通流させるようにすることも可能である。
【００４５】
本実施形態の開閉バルブ部９０は、主軸１０にホルダ３０を装着した際に、リターンスプリング９７の付勢力によって軸部９２ａの端面が対向部３０ａの端面を常時弾性的に押圧するから、ホルダ３０の対向部３０ａと主軸１０の端面との間隔が変動したような場合でも、ホルダ３０の対向部３０ａとピストン部９２との当接部で切削油が漏出することを防止することができる。ピストン部９２の軸部９２ａの押圧端面にシール性、緩衝性を備えた部材を取り付けることにより、軸部９２ａと対向部３０ａとの当接部での切削油の漏出をさらに確実に防止することができる。
【００４６】
図６(b)に示した主軸１０にホルダ３０を装着した状態から、ホルダ３０を取り外すと、リターンスプリング９７の作用により、ピストン部９２が直ちにシリンダ部９５に収容される位置に移動し、開閉バルブ部９０が閉止状態になって主軸１０からホルダ３０への切削油の供給が停止される。すなわち、ホルダ３０を主軸１０のホルダ装着部１１０から取り外す操作のみで主軸１０からホルダ３０へ切削油を供給する流路が遮断される。
このように、本実施形態の開閉バルブ部９０の構成によれば、主軸１０にホルダ３０を着脱する操作とともに、主軸１０側の切削油供給路とホルダ３０側の切削油流路とが連通する状態と、遮断される状態に自動的に切り換わり、切削油の供給操作を容易に行うことが可能になる。
【００４７】
〔セミドライ加工装置の作用〕
次に、上述したセミドライ加工装置１の作用について図２と図３にしたがって説明する。図２は、主軸１０のホルダ装着部１１０にホルダ３０が装着され、工業エア供給部２００から主軸１０に設けられたエア供給路であるエア流路２５に工業エアが供給されていない状態でミスト生成部３００の非作動状態を示す。
本実施形態のセミドライ加工装置１では、ホルダ３０を主軸１０のホルダ装着部１１０に装着する際に、工業エア供給部２００から工業エアをエア流路２５に供給し、エア流路２５からホルダ装着部１１０に工業エアを噴出させ、ホルダ装着部１１０の内面に切りくず等の異物が付着していた場合にはこれらの異物を除去してからホルダ３０を装着することができる。
【００４８】
ホルダ３０をホルダ装着部１１０に押し込むようにすることにより、嵌合部３３の外面が嵌合凹部１１の内面に当接するとともに、係合突起部３４が係合凹部１２に係合し、球状部３４ａの径大部が係合ボール１５を超えて係合凹部１２に嵌入することにより、ホルダ３０が抜け止めされた状態でホルダ装着部１１０に装着される。
【００４９】
ホルダ３０がホルダ装着部１１０に装着された状態で、嵌合部３３の外面、嵌合凹部１１の内面、内部ブロック１４によって囲まれた連通空間４０内で連絡孔３６の開口部が開口する。すなわち、嵌合部３３は他端側が徐々に縮径して形成されている一方、嵌合凹部１１の内周面は円錐状面１１ａの中途から他端側にかけて円筒状面に形成されることにより、拡径部３５ｂの周囲に連通空間４０が形成される。エア流路２５の嵌合凹部１１の内面における開口部２５ｄは連通空間４０に連通する位置で開口し、ホルダ３０を主軸１０に装着することによって、エア流路２５と突起ピース３５の内部とが、連通空間４０および連絡孔３６を介してエア流路２５と連通する。
【００５０】
図２に示すように、工業エア供給部２００からエア流路２５に工業エアが供給されていない状態においては、ホルダ３０内に設けられた工業エア用バルブ部２５０を構成するピストン５２には工業エアの供給圧力が作用せず、ピストン５２はスプリング５５の付勢力によって弁体５２ａが弁座５４に当接した位置、すなわち閉弁位置にある。
【００５１】
一方、切削油は切削油供給部１４０から主軸１０内に設けられた切削油供給路である流路１６ｃ等を経由して開閉バルブ部９０のシリンダ室９１に供給され、ホルダ３０が主軸１０に装着されることによって開弁状態となる開閉バルブ部９０を経由してホルダ３０に設けられた流路３８に供給される。
流路３８に供給された切削油は流路３８に連通する流路５９ａに流入するが、ピストン５２が閉弁位置にあることにより、流路５９ａと切削油連通溝５７とは連通せず、シリンダ５３の内面で開口する流路５９ａの流入口がピストン５２によって閉止された状態、すなわち切削油用バルブ部２５５は閉弁状態にあり、ミキシング部２７０に切削油が供給されず、オイルミストは生成されない。
【００５２】
図３は、工業エア供給部２００から主軸１０に設けられたエア流路２５に工業エアが供給されたミスト生成部３００の作動状態を示す。
エア流路２５に供給された工業エアは、開口部２５ｄから連通空間４０に送入され、連絡孔３６からホルダ３０の貫通孔３１に供給される。工業エア用バルブ部２５０を構成するピストン５２は、貫通孔３１に供給された工業エアの供給圧力によりスプリング５５の付勢力に抗して、一端面が第２のピース６０の他端面に当接する位置に押動される。すなわち、ピストン５２の弁体５２ａは弁座５４から離間し、シリンダ５３の開口部５４ａが開口して工業エア用バルブ部２５０が開弁状態となる。
【００５３】
ピストン５２が開弁位置に移動すると、シリンダ５３は開口部５４ａを介して工業エアの供給路と連通し、若干拡径して形成されたシリンダ５３の内周面とピストン５２の外周面との隙間部分を経由して導入口５６からピストン５２の内側に工業エアが送入され、連絡流路６２ａ、流路５８、連絡流路６２ｂを介して空隙部８２に工業エアが供給される。空隙部８２には、図５に示すように連絡流路６２ｂが開口する３個所の開口部から工業エアが送入され、工業エア吐出部７３からノズル部６４の外周に沿って工業エアが吐出される。
【００５４】
一方、ピストン５２が開弁位置に移動することにより、ピストン５２の外周面に設けられた切削油連通溝５７が流路５９ａ、５９ｂのシリンダ５３の内面における流入口、流出口に位置合わせされ、切削油連通溝５７を介して流路５９ａと流路５９ｂとが連通する。すなわち、切削油用バルブ部２５５が開弁状態になり、ホルダ３０内に設けられた切削油流路である流路３８、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、６４ｂ、６４ａが連通し、主軸１０に設けられた切削油供給路１６ｃから供給される切削油が開弁状態にある開閉バルブ部９０および、ホルダ３０内の切削油流路を経由してノズル部６４に導かれる。
【００５５】
ノズル部６４に導かれた切削油はノズル部６４の先端からノズル挿入孔７２に吐出されるとともに、工業エア吐出部７３からノズル部６４の外面に沿って高速で工業エアが吐出することにより、切削油と工業エアとが霧状に混合したオイルミストが生成され、噴射孔７５からホルダ３０に装着される工具に向けてオイルミストが噴射される。噴射孔７５から噴射されたオイルミストは開口部７４により拡散されて工具に供給される。
こうして、本実施形態のセミドライ加工装置では、ホルダ３０内に設けられたミキシング部２７０で工業エアと切削油とが霧状に混合したオイルミストが生成され、ホルダ３０に装着された工具にオイルミストが供給されてセミドライ加工がなされる。
【００５６】
本実施形態の工業エア用バルブ部２５０を備える切削油供給制御バルブ機構２６０は主軸１０に設けられたエア供給路から供給される工業エアの供給圧力によりピストン５２が開弁するとともにミキシング部２７０へ切削油を導く切削油流路を連通するように作用し、ミスト生成部３００は工業エアの供給圧力により工業エア用バルブ部２５０が開弁し、ミキシング部２７０への切削油の供給路が開弁してオイルミストが生成される。
【００５７】
なお、上記セミドライ加工装置の説明においては、ピストン５２の開弁位置をピストン５２の一端面が第２のピース６０の他端面に当接する位置として説明したが、工業エア供給部２００から供給する工業エアの供給圧力等を制御することにより、ホルダ３０に供給される工業エアの供給圧力を調節すること、ピストン５２を閉弁位置に戻すスプリング５５の付勢力を調節するといった方法により、ピストン５２の開弁量を調節してオイルミストの生成を制御することができる。
【００５８】
すなわち、ピストン５２の開弁位置によって、工業エアを供給するエア流路の流路面積を可変とすることで、ミスト生成部に供給される工業エアの供給量、供給圧を制御することが可能であり、同様に、ピストン５２の開弁位置によって切削油を供給する切削油流路の流路面積を可変とすることによって、ミスト生成部に供給される切削油の供給量、供給圧力を制御することができ、これによってミスト生成部で生成されるオイルミストの量やオイルミストの性状を調節することができる。
【００５９】
また、本実施形態のセミドライ加工装置においては、第１のピース５０、第２のピース６０、第３のピース７０およびスペーサ８０を、セミドライ加工装置による加工内容や使用する工具に応じて適宜交換して使用することができる。たとえば、第３のピース７０を開口部７４の形状が異なるものと交換することによって、オイルミストの噴射状態を調節することができ、また、ノズル挿入孔７２の内径や深さが異なる第３のピース７０に交換することによってオイルミストの粒の大きさ等のオイルミストの性状を変えることができる。
【００６０】
すなわち、工具の加工位置に供給するオイルミストの粒の大きさやオイルミストの噴射状態は、ノズル部６４の先端とノズル挿入孔７２の内端面との間隔（図２に示す間隔Ｌ）を変えることによって調節することが可能である。間隔Ｌを小さくすれば、オイルミストの粒は細かくなり、オイルミストは広がった状態で噴射され、間隔Ｌを大きくすれば、オイルミストの粒は大きくなり、オイルミストは直線状に集束されて噴射されるようになる。間隔Ｌを調節する方法としては、第２のピース６０をノズル部６４の長さが異なるものに交換する方法、厚さの異なるスペーサ８０に交換する方法等が利用できる。
【００６１】
以上のように、本実施形態のセミドライ加工装置によれば、工業エアの供給圧力によって作動して工業エアの供給を制御する工業エア用バルブ部と、切削油の供給を制御する切削油用バルブ部とを備えた切削油供給制御バルブ機構を使用することにより、ミスト生成部におけるオイルミストの生成量、オイルミストの粒の大きさ等の性状を適宜調節することができ、工具の加工位置に的確にオイルミストを供給してセミドライ加工することが可能になる。
【００６２】
本実施形態のセミドライ加工装置では、工具が取り付けられる位置に近いホルダ３０内で工業エアと切削油とが混合されてオイルミストが生成されるから、流路内でオイルミストを輸送する際にオイルミストが分離したりすることがなく、加工位置に的確にオイルミストを供給することができる。また、オイルミストを生成するミスト生成部をホルダ３０の内部に設けたことによって装置構成をコンパクトにすることができ、加工装置と別にオイルミストの生成装置を用意する必要がなく、セミドライ加工装置の全体構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係るセミドライ加工装置の実施形態の構成を示す組み立て断面図である。
【図２】セミドライ加工装置のホルダの構成（閉弁時）を示す断面図である。
【図３】セミドライ加工装置のホルダの構成（開弁時）を示す断面図である。
【図４】切削油供給制御バルブ機構とミスト生成部の構成を示す断面図である。
【図５】第１のピースのエア流路の配置を軸線方向から見た状態を示す説明図である。
【図６】開閉バルブ部の構成を示す断面図(a)、(b)、およびピストンのストッパ部の正面図(c)である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  主軸
１１  嵌合凹部
１２  係合凹部
１６  内挿管
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  流路
２４  ロータリーシール
２５  エア流路
３０  ホルダ
３１  貫通孔
３２  コレット
３３  嵌合部
３４  係合突起部
３５  突起ピース
３８、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、６４ａ、６４ｂ  流路
４０  連通空間
５０  第１のピース
５２  ピストン
５２ａ  弁体
５３  シリンダ
５４  弁座
５４ａ  開口部
５５  スプリング
５６  導入口
５７  切削油連通溝
６０  第２のピース
６２ａ、６２ｂ  連絡流路
６４  ノズル部
７０  第３のピース
７２  ノズル挿入孔
７３  工業エア吐出部
８０  スペーサ
８２  空隙部
９０  開閉バルブ部
２００  工業エア供給部
１１０  ホルダ装着部
１３２  工具支持部
１４０  切削油供給部
２００  工業エア供給部
２５０  工業エア用バルブ部
２５５  切削油用バルブ部
２６０  切削油供給制御バルブ機構
２７０  ミキシング部
３００  ミスト生成部
【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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