(57)【要約】【課題】切削工具を高速回転させても負圧による加工物の固定状態を確保し、安定した加工精度を得られるようにした切削装置と切削方法を提供する。【解決手段】切削刃３２を備えるカッター本体３０に空気通路としての内部空間４４を形成し、スピンドル２６に空気通路としての内部空間４６を形成し、それら内部空間４４と内部空間４６とを連結する。加工物１２の切削加工時に、カッター本体３０の底面３４と加工物１２の表面との間に隙間空間３６が形成され、その隙間空間３６に内部空間４６，４４から高圧空気を吐出する。【選択図】    図１
2005001074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧によって固定状態に保持された加工物を切削するものであってカッター本体と切削刃とから成る切削工具をスピンドルに連結した切削装置において、前記スピンドルの内部と前記カッター本体の内部とにわたる空気通路を備え、その空気通路を前記加工物に対面するカッター本体の底面と連絡し、前記切削工具による前記加工物の加工時に前記空気通路を介して前記カッター本体の底面と前記加工物との間の隙間空間に前記空気通路から高圧空気を吐出することを特徴とする切削装置。
【請求項２】
前記切削工具と前記スピンドルとを連結部材で連結し、そのアーバーの内部に前記空気通路の一部としての空気通路を形成したことを特徴とする請求項１記載の切削装置。
【請求項３】
前記カッター本体に形成する前記空気通路をその回転中心に合致させたことを特徴とする請求項１または２記載の切削装置。
【請求項４】
負圧によって固定状態に保持された加工物をカッター本体と切削刃とから成る切削工具で切削する切削方法において、前記加工物の切削加工時に、前記加工物とそれに対向する前記カッター本体の底面との間の隙間空間に前記カッター本体に形成した空気通路から高圧空気を吐出することを特徴とする切削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負圧によって固定状態に保持された加工物を切削加工するための切削装置及び切削方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ミーリングカッター（フルバックカッター）等の切削工具を用いて、アルミ板やプラスチック板等の薄板（加工物）の表面を高速（例えば５０００ｒｐｍ）で正面フライス加工する際には、加工物を確実に固定する必要がある。これは、正面フライス加工以外にも、他の一般的な機械加工、例えば、旋盤、研削盤等を用いる切削加工や研削加工においても同様である。
【０００３】
従来から、加工物の固定方法としては、締め金具（締付け爪）等で直接加工物を掴む方法や、空気圧・油圧等を利用して加工物を掴む方法や、磁性体の加工物に対しては磁力作用を利用して加工物を吸着する方法や、負圧によって加工物を吸引固定する方法（特許文献１）等、種々のものがある。
【０００４】
負圧によって加工物を吸引して固定状態に保持する方法では、加工物は負圧によって加工台に吸引されるので、機械的な締付け力が加えられることがない。このため、掴み方式等に比べて加工物に歪んだり、加工物に締付け跡等が発生する虞が少ないという利点がある。また、締付け具合等の微妙な調整をする手間も省くという利点もある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−８４６８２号公報  （第３−４頁、図１）
【０００６】
ここで、負圧によって加工物を吸引して固定状態に保持するバキュームチャック（吸引固定手段）の基本構造を図３に示す。バキュームチャック１０は、加工物１２を取付けるための取付面１４を形成した加工台１６を有する。その加工台１６には、一方を取付面１４に開口し他方を負圧空間１８に連絡する吸気孔２０を多数形成する。この負圧空間１８には、図示しない負圧発生手段（例えば減圧装置や真空ポンプ等）によって負圧が導入される。加工物１２を取付面１４の上に載せた状態で負圧発生手段を作動させると、負圧空間１８から吸気孔２０に負圧が及び、その負圧が取付面１４の上に載せられた加工物１２に及ぶ。その負圧よって加工物１２に吸引力Ｑが働き、加工物１２は加工台１６の取付面１４上に固定される。
【０００７】
図３及び図４に示すように、切削装置２２は、ミーリングカッター等の切削工具２４とスピンドル（工作機械主軸）２６とそれらを連結するためのアーバー２８とから成る。加工物１２を切削加工する切削工具２４は、図４に示すように、カッター本体３０とそのカッター本体３０の一端の外側に取付けられる複数個の切削刃３２とから成る。
【０００８】
図５に示すように、取付面１４のほぼ中央に加工物１２を吸引力によって固定した状態において、切削工具２４を固定したスピンドル２６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。この際、切削工具２４が加工物１２の表面を満遍なくなぞるように移動させる（矢印Ｅ）。これによって、加工物１２の表面全域を切削加工することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
加工時（図４）には切削刃３２が加工物１２に接触するので、カッター本体３０の下面３４（加工物１２と対向する面）と加工物１２の表面との間には隙間空間３６が発生する。この状態で切削工具２４を高速で回転させると、切削刃３２が空気を移動させる羽根の役割を果たして、隙間空間３６内の空気を外側へ（Ｐ方向へ）放出し、この結果、隙間空間３６内に大きな負圧を発生させる。
【００１０】
この隙間空間３６内に発生する負圧は、加工物１２をカッター本体３０側へ吸引する力Ｃとなり、この力Ｃが加工物１２を取付面１４から引き離す方向に作用する。切削工具２４の回転が高速になればなるほど、加工物１２を取付面１４から引き離す方向の力Ｃが大きくなる。この力Ｃが固定用吸引力Ｑ（力Ｃと反対の力）より大きくなると、加工物１２が取付面１４から浮いたり、取付面１４から外れたりすることもある。この結果、加工物１２の厚さが不均一になったり、加工精度が低下したりするだけでなく、切削工具２４の損傷等の原因にもなっていた。
【００１１】
加工物１２を取付面１４に固定状態に保持しておくために、力Ｃに対抗する固定用吸引力Ｑを強くすることが考えられる。しかし、この固定用吸引力Ｑを強くすると、その強い固定用吸引力Ｑによって加工物１２に変形が生じ、所望の形状や寸法に加工できない虞がある。この加工物１２への変形は、特に加工物の板厚が薄い場合や、加工物１２が軟質な材料からなる場合に顕著に現れる。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削工具を高速回転させても負圧による加工物の固定状態を確保し、安定した加工精度を得られるようにした切削装置と切削方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明は、負圧によって固定状態に保持された加工物を切削するものであってカッター本体と切削刃とから成る切削工具をスピンドルに連結した切削装置において、前記スピンドルの内部と前記カッター本体の内部とにわたる空気通路を備え、その空気通路を前記加工物に対面するカッター本体の底面と連絡し、前記切削工具による前記加工物の加工時に前記空気通路を介して前記カッター本体の底面と前記加工物との間の隙間空間に前記空気通路から高圧空気を吐出することを特徴とする切削装置である。
【００１４】
本発明は、前記切削工具と前記スピンドルとを連結部材で連結し、そのアーバーの内部に前記空気通路の一部としての空気通路を形成したことを特徴とする切削装置である。本発明は、前記カッター本体に形成する前記空気通路をその回転中心に合致させたことを特徴とする切削装置である。
【００１５】
本発明はさらに、負圧によって固定状態に保持された加工物をカッター本体と切削刃とから成る切削工具で切削する切削方法において、前記加工物の切削加工時に、前記加工物とそれに対面する前記カッター本体の底面との間の隙間空間に前記カッター本体に形成した空気通路から高圧空気を吐出することを特徴とする切削方法である。
【００１６】
【作用】
切削工具（フルバックカッター等）の回転時に、切削工具の回転中心位置から加工物とカッター本体の底面との間の隙間空間に高圧空気を吐出しながら切削加工を行う。この高圧空気の隙間空間への導入によって、切削工具の高速回転による隙間空間に発生する加工物の切削工具側への吸引力を除去し、負圧によって加工物を固定する場合に固定状態を安定的に確保することができ、加工物を良好に加工することができる。特に、厚さの薄い板状の加工物や軟質な材料から成る加工物の場合に、固定用の負圧を大きくしなくて済み、加工物に変形を生じることがなくなる。
【００１７】
【発明の実施形態】
次に、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る切削装置の一実施形態を示す断面図であり、図２は本発明に係る切削工具の一実施形態を示す底面図である。図１及び図２において、図３乃至図５と同一符号は同一部材を表す。図１及び図２に示すように、切削装置４０は、ミーリングカッター等の筒状の切削工具２４と、筒状のスピンドル２６と、それらを連結する連結部材であるアーバー４２とから成る。切削工具２４はカッター本体３０（例えばФ１００ｍｍ）と複数個の切削刃３２とから成り、そのカッター本体３０には回転中心軸と同位置に貫通する空気通路を兼ねる内部空間４４を有する。筒状のスピンドル２６は回転中心軸と同位置に空気通路を兼ねる内部空間４６を有する。
【００１８】
アーバー４２は、軸部４２ａとフランジ部４２ｂとテーパフランジ部４２ｃとから成る。カッター本体３０の内部空間４４にはアーバー４２の軸部４２ａが挿入され、図示しないボルト等の固定手段によってカッター本体３０とアーバー４２とを固定する。スピンドル２６の内部空間４６にアーバー４２のテーパーフランジ部４２ｃを嵌合させ、アーバー４２のフランジ部４２ｂとスピンドル２６の主軸キー４８とを嵌合させた状態で、図示しないドローイングボルト等によってアーバー４２とスピンドル２６を固定する。これによって、切削工具２４とスピンドル２６とをアーバー４２を介して連結する。
【００１９】
アーバー４２の内部には貫通穴としての空気通路５０が形成されており、この空気通路５０はアーバー４２の回転中心軸と同軸位置に形成されている。このアーバー４２の空気通路５０は、一方をカッター本体３０の空気通路としての内部空間４４と連絡し、他方はスピンドル２６の空気通路としての内部空間４６と連絡する。これによって、カッター本体３０の内部空間４４とスピンドル２６の内部空間４６とが連絡する。
【００２０】
アーバー４２の空気通路５０における軸部４２ａ側の出口である空気吐出口５２は、カッター本体３０の内部空間４４に開口している。カッター本体３０の内部空間４４の出口である空気吐出口５４は、カッター本体３０の底面３４と連絡するよう設定されている。即ち、切削工具２４で加工物１２を切削加工する際に、カッター本体３０の内部空間４４の出口である空気吐出口５４は、加工物１２とカッター本体３０との間の隙間空間３６と連絡するように設定されている。
【００２１】
アーバー４２の空気通路５０におけるテーパフランジ部４２ｃ側の開口である空気取入口５６は、スピンドル２６の内部空間４６を経由してブロワ−やコンプレッサ等の高圧空気供給装置５８と連絡している。加工物１２の切削加工時に、高圧空気供給装置５８からスピンドル２６の内部空間４６に高圧空気が供給される。その高圧空気はアーバー４２の空気通路５０とカッター本体３０の内部空間４６とを経て、空気吐出口５４からカッター本体３０と加工物１２との間の隙間空間３６に向けて吐出される（矢印Ａ）。なお、高圧空気の吐出量や吐出タイミングは状況に応じて適宜調節できるものとする。
【００２２】
図２に示すように、切削工具２４が高速（例えば５０００ｒｐｍ）で回転する（図２の矢印Ｄ）ことにより切削刃３２で加工物１２に正面フライス加工等の加工を行う。このとき、切削工具２４の回転と共に隙間空間３６に向けて吐出された高圧空気は、隙間空間３６から外部に排出される（矢印Ｂ）。
【００２３】
切削工具２４が高速（例えば５０００ｒｐｍ）で回転することで、隙間空間３６に負圧が発生して、加工物１２に隙間空間３６側に浮き上がる力Ｃが働く。しかし本実施形態では、切削加工時（切削工具２４の回転時）に空気通路４６，５０，４４から高圧空気を隙間空間３６に向けて吐出する（矢印Ａ）。このため、隙間空間３６に充満する高圧空気が、隙間空間３６が負圧になることを防ぎ、切削工具２４側に吸引する力（矢印Ｃ）を無くし、加工物１２の隙間空間３６側への浮き上がりを防ぐことができる。更に、高圧空気を隙間空間３６に供給するので、その高圧空気が切削刃３２によって発生する削り屑を、切削刃３２の位置から外方に直ちに飛ばすため削り屑が切削の邪魔にならず、良好な切削を行うことができる。カッター本体３０の回転中心位置に空気通路としての内部空間４４とその空気吐出口５４とを設けることで、隙間空間３６に均等に高圧空気を吐出して、加工物１２の隙間空間３６側への浮き上がりを防ぐことができる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、切削工具２４の例としてフライス工具について説明したが、本発明の切削工具２４はこれに限定されるものではない。また、本実施形態においては、カッター本体３０の底面３４の中央部に空気吐出口５４を１個のみ形成したものを示したが、これに限定されるものではなく、複数の空気吐出口５４を形成しても構わない。アーバー４２の軸部４２ａを長く伸ばして、アーバー２８の空気吐出口５２の位置を、カッター本体３０の空気吐出口５４の位置と同一高さにしても良い。
【００２５】
更に、切削装置４０は、アーバー４２を用いないで、切削工具２４とスピンドル２６のみから構成しても良い。この場合には、カッター本体３０の内部空間（空気通路）４４とスピンドル２６の内部空間（空気通路）４６とを直接連絡する。カッター本体３０の内部空間（空気通路）４４とスピンドル２６の内部空間（空気通路）４６との連絡箇所からは高圧空気が漏れないようにするのが望ましいが、高圧空気の多少の漏れは許容できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る切削装置によれば、切削工具のカッター本体の中央付近からカッター本体と加工物との間の隙間空間に高圧空気を吐出しながら切削加工を行うものである。これによって、隙間空間に発生していた負圧を高圧空気によって打ち消すことができ、従来発生していた加工物を取付面から引き離す方向に作用する吸引力を除去して、加工物を安定してバキュームチャックの取付面に固定することができる。この結果、加工物がバキュームチャックの取付面から浮いたり、外れたりする現象を確実に防ぐことができ、加工物に対して良好な加工を行うことができる。特に、厚さの薄い板状の加工物においては、従来と比べて加工物を固定するためのバキュームチャックの負圧を小さくすることができるので、負圧による固定方法での加工物への変形を防ぐことができ、板厚が特に薄い加工物や軟質な材料からなる加工物の加工に良好な加工精度を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る切削装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る切削工具の一実施形態を示す底面図である。
【図３】従来既知のバキュームチャックの断面図である。
【図４】従来の切削装置で加工物を切削する状態を示す断面図である。
【図５】切削装置における加工物を加工する状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１０    バキュームチャック
１２    加工物
１４    取付面
２４    切削工具
２６    スピンドル
３０    カッター本体
３２    切削刃
３４    底面
３６    隙間空間
４０    切削装置
４２    アーバー
４４    内部空間
４６    内部空間
５０    空気通路
【図１】
2005001074.tif 000003
【図２】
2005001074.tif 000004
【図３】
2005001074.tif 000005
【図４】
2005001074.tif 000006
【図５】
2005001074.tif 000007