(57)【要約】【課題】  マシニングセンタに於けるドライあるいはセミドライ加工などで、切りくずの飛散防止が迅速且つ適確に図れるようにする飛散防止装置の提供。【解決手段】  主軸ヘッドに工具ホルダを介して切削工具を取付け、治具台上に固定されたワーク前面側の複数箇所を切削加工する工作機械において、ワークの切削加工前面側を遮蔽するカバーを設け、該カバーに対しワーク加工に必要な複数の切削工具挿入孔を穿設すると共に、これら各切削工具挿入孔のワーク側に向かって、その周縁を一定の長さ寸法で取巻く状態の補助カバーを取付けたものとする。このさい、複数の切削工具挿入孔の少なくとも１つは、工具ホルダー部を含めて挿入可能な断面凸状の窩孔を形成したりする。【選択図】      図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸ヘッドに工具ホルダを介して切削工具を取付け、治具台上に固定されたワーク前面側の複数箇所を切削加工する工作機械において、ワークの切削加工前面側を遮蔽するカバーを設け、該カバーに対しワーク加工に必要な複数の切削工具挿入孔を穿設すると共に、これら各切削工具挿入孔のワーク側に向かって、その周縁を一定の長さ寸法で取巻く状態の補助カバーを取付けたものとなす構成を特徴とした切りくず飛散防止装置。
【請求項２】
上記カバーにおける複数の切削工具挿入孔の少なくとも１つは、工具ホルダー部を含めて挿入可能な断面凸状の窩孔になされていることを特徴とした請求項１記載の切りくず飛散防止装置。
【請求項３】
上記カバーにおける断面凸状の窩孔に相当する形状の保持筒を作成し、これを摺動移動するものとなしてあることを特徴とした請求項２記載の切りくず飛散防止装置。
【請求項４】
上記カバーは、治具台上へ固定されたワーク及びそのワーク固定装置を含めた全体を被覆する箱型の構成となされていることを特徴とした請求項１，２又は３記載の切りくず飛散防止装置。
【請求項５】
上記カバーにおける適所に対し、飛散する切りくずが下向きに偏向されるようにする偏向板を取付けてあることを特徴とした請求項１，２，３又は４記載の切りくず飛散防止装置。
【請求項６】
上記カバー内面とワークの加工前面側の間隙内に対し、下向きに気流の流れを発生させるものとなす構成を特徴とした請求項１，２，３，４又は５記載の切りくず飛散防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライ加工あるいはセミドライ加工点からの切りくず流出方向を把握し、ワークと主軸の間の空間に切りくず飛散防止カバーを設け、切りくずの流出方向を制御することで、加工エリア内での切りくずの飛散を防止し、加工機やワークへの切りくずの堆積を防止する。
【背景技術】
【０００２】
従来の工作機械において発生する切りくず処理としては、クーラント加工が代表的である。クーラント加工では、切りくずが飛散した場合でも液体による処理が可能であったため、加工エリアに飛散した切りくずが問題になった場合でも、クーラント量を増加させることで課題の克服が可能であり、これがために切りくずの流出方向については問題視していなかった。
【０００３】
また、近年では、環境重視のために、液体クーラントの使用量を減少させる傾向にあり、工具刃先の冷却、切りくずの飛散防止、洗い流し及び油煙発生の抑制のために、大量の液体クーラントを加工部位に供給しながらワークの加工を行うことも減少してきている。しかしながら、液体クーラントを全く用いないドライ加工、または、圧縮エアと微量の切削油を混合させたミスト加工、いわゆるセミドライ加工では、液体の使用を極限まで低減させるため、加工エリアに飛散した切りくずが、着座不良や可動部に飛散し、堆積しやすいという問題がある。特に鋳物を切削した場合に生じる粉状の切りくずが本機（送り装置、主軸装置）や治具装置に付着しやすく、またアルミなど比重の小さな材料の切りくずは加工エリアで浮遊しやすく、また付着すると落ちにくいという性質がある。
【０００４】
しかしながら、ドライ、セミドライ加工の場合は、切りくずの流出を目視できるため、流出方法の把握がクーラント加工と比較して非常に容易である。また、切りくずが飛散しないためには、工具とワークが当接してワークの加工が行われる加工部位の近傍の、可能な限り近い範囲内で、切りくずの飛散を抑制されるのが好ましい。
【０００５】
本課題を克服するための技術として、特開２００１−８７９８０、本出願人が特許を取得している特許第３１７５０１２号、特許第２８７２７００３号がある。
上記、特開２００１−８７９８０は、切粉飛散防止装置の仕切りカバーを設け、該仕切りカバーの主軸側側面に、後方開口部を形成し、該後方開口部を貫通して主軸に取り付けられた工具がワークに到達し、適宜の加工が行われる。
【０００６】
一方、特許第３１７５０１２号は、軸状回転刃具を密状に内挿される案内孔と、この案内孔の基端側に連通され前記刃具の周囲を包囲するものとした密閉囲い室と、この密閉囲い室内の空気を吸引排除するための第一の吸引通路とを備えたものであって、前記案内孔の先端側に連通され先端面が開放された開放囲い室を形成し、この開放囲い室内の空気を吸引排除するための第二の吸引通路を形成する。
【０００７】
他方、特許第２８２７００３号は、主軸に刃具装着部品を介し装着されたドリルなどの刃具１１の周囲に密閉空間を形成するためのフード手段１３を棒部材により突出状態に装設し、且つフード手段はワークに対し摺動状態に設け、一方フード手段のワークと当接される先端側に開口を設けると共に、フード内空間から空気を吸引するための空気吸引管を接続したものとなし、他方刃具の軸内には通気口を穿設し、その一端は刃具先端に開口させると共に他端は刃具装着部品箇所で大気領域に開口させた通路を連通させた構成としている。
【０００８】
しかしながら、特開２００１−８７９８０は、後方開口部が広く、飛散した切りくずがカバーの外に飛散することを完全に防止することができないという問題があり、また特許第３１７５０１２号は、複数の穴を複数の主軸に取り付けられた複数の刃具で加工する際も密閉囲い室の空気を吸引排除することによって飛散を確実に防ぐことができるが、一軸で複数の異なった種類の加工を施すマシニングセンタでの加工においては、複数の異なる種類の加工、つまり複数の異なる種類の刃具には対応できないという問題があった。
そして、特許第２８２７００３号は、狭くて深い場所などではフードがワークに干渉するために不向きであったり、工具ホルダが特殊で複雑な構造になり、工具交換の作業が煩雑になるなどの問題があった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−８７９８０公報
【特許文献２】特許第３１７５０１２号公報
【特許文献３】特許第２８２７００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の問題にかんがみてなされたもので、切りくずの飛散を完全に防止し、一軸で複数の異なった種類の加工を施すマシニングセンタでの加工においても効果的に切りくず飛散を防止し、簡単な構造で且つ複雑なワークの形状でも切りくず飛散防止装置がワークに干渉することなく、工具ホルダの特殊な構造も必要ない工具交換の作業が煩雑にならない切りくず飛散防止装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１の発明では、主軸ヘッドに工具ホルダを介して切削工具を取り付け、治具台上に固定されたワーク前面側の複数箇所を切削加工する工作機械において、ワークの切削加工前面を遮蔽するカバーを設け、該カバーに対し、ワーク加工に必要な複数の切削工具挿入孔を穿設すると共に、これら各切削工具挿入孔のワーク側に向かって、その周縁を一定の長さ寸法で取り巻く状態の補助カバーを取り付けたものとなした構成を特徴とする。
【００１２】
次に、本発明の請求項２の発明では、上記カバーにおける複数の切削工具挿入孔の少なくとも一つは、工具ホルダー部を含めて挿入可能な断面凸状の窩孔になされていることを特徴とする。このさい、上記断面凸状の窩孔に代わり請求項３の発明では、これに相当する形状の保持筒を作成し、且つワーク側へ向かって摺動移動可能となる構成にする。
【００１３】
次に、本発明の請求項４の発明では上記カバーを、治具台上へ固定されたワーク及びそのワーク固定装置を含めた全体が被覆される箱型構成になされていることを特徴とする。
【００１４】
次に、本発明の請求項５は上記カバー内面とワークの加工前前面側の間隙に対し、下向きに気流の流れが発生させるものとなした構成を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、ワークの各加工点前面側には遮蔽カバーが存在し、且つ各切削工具挿入孔には切りくずが飛散しないようにするための一定長さ寸法の補助カバーが夫々れ設けられているので、切りくずが主軸側へ飛散することが皆無となり、加工点から発生する切りくずを効果的に直下のベッド側へ向けて排出させることが可能となる。
請求項２及び３に記載の発明によれば、ワークの加工部位に段差がある場合や、ワークの比較的深い箇所を加工する際には、工具ホルダとワークの接近性を改善できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、ワークに貫通穴を加工する際、ワーク全体をカバーで覆うことで、ワーク前面の反対面からの切りくず飛散を防止することができる。
請求項５に記載の発明によれば、加工点から飛散した切りくずが、カバー内全体に飛散する前に、切りくずの飛散を遮る偏向板が設けてあるので、必要以上の切りくずの飛散を防止し、切りくずを効果的に切りくず落下孔へ誘導できる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、加工点から飛散した切りくずを強制的に落下孔へ誘導でき、飛散防止カバー内で浮遊する間隙がほとんどないため、遮蔽空間に切りくずの焼付けが発生したり、アルミなどの比重の小さな材料の切りくずが浮遊して残存することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら、具体的に説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る切りくず飛散防止カバーが取り付けられるマシニングセンタの正面図、図２はその側面図、図３はそのマシニングセンタを複数列設した図である。
【００１９】
まず、本発明の切りくず飛散防止カバー１が取り付けられる上記のマシニングセンタＭの全体構成について説明する。図１から図３に示すように、マシニングセンタＭは、最下部を形成するベッド２上にコラム３が固設され、被加工物となるワークＷを取り付ける治具台４を有する。該治具台４上には、ワークＷをクランプするためのクランプ装置５と、クランプ装置５を可動させるアクチュエータ６が備え付けられている。而して、コラム３の前方には、自動工具交換装置７が設置されている。８は主軸ヘッドであって、その前方には工具ホルダ９を介して切削工具１０が取り付けられる。
【００２０】
自動工具交換装置７内には、ドリルをはじめとする複数の異なる加工が施せる各種切削工具を有する工具ホルダが内蔵させてあり、加工対象となるワークＷの加工形状等に応じて、適切な切削工具１０が選択されて、主軸ヘッド８の工具ホルダ９に対し自動装着されるのである。
【００２１】
主軸ヘッド８は図示しないモータによって水平軸方向へ摺動変位自在に案内され、図示しないエア源と切削液タンクからエアと切削液が主軸内の別々の通路へ送られ主軸の先端内部で混合され、刃具の先からミストとなって加工点へ噴出される。
【００２２】
上記マシニングセンタＭは単独で加工を行うこともできるし、図３に示すように、該マシニングセンタＭを、各加工ステーションＭＡ、ＭＢ、ＭＣ・・・の如く並列に設置させて使用する。その際、各加工ステーションＭＡ、ＭＢ、ＭＣ・・・間にはワーク搬送装置１１を設置して上記ワーク搬送装置１１内に収納されている図示しないアームによって、各ワークＷを夫々れの加工ステーション箇所へ搬送させるのである。
【００２３】
図４は、通常時に於ける切削工具１０がワークＷをセミドライ、あるいはドライ加工する際、切削工具１０先端から流出される圧縮エアにより加工点から発生する切りくずｐが流出する方向を示している。即ち、セミドライ、あるいはドライ加工では、刃具の先端から圧縮エアあるいは圧縮空気を含んだミストが発生するため、加工穴の深い部分で発生した切りくずｐは、エアの力によって、刃具の溝に沿って主軸方向へと流出されるのであり、その際、該図に示すように、切りくずｐが流出する方向は、切削工具外周速度による遠心力をＦうけてさらにエアの流出角度θより広い角度で流出し、且つ散逸されるのであり、いわゆるクーラントを使用しないドライあるいはセミドライ加工では、切りくずの飛散方向が目視でき、切りくずｐの飛散方向を把握できることが可能となる。
【００２４】
図５（図１，図２，図３も同じ）で治具台４上に於けるワークＷを被覆するように取り付けしめた切りくず飛散防止カバー１は、本発明に係る切りくず飛散防止装置の第一実施例を示すものであり、本実施例ではワークＷを治具台４上へ不動状態に固定させるクランプ装置５を含めてその四周（外周）及びその上方が被蔽される箱型の構成である。
【００２５】
而して、その前面側にはクランプ装置５により固定されてなるワークＷの前面箇所に於ける各加工点と対応する箇所に、これに相応する切削工具を挿入可能にする挿入孔１２が穿設されたものとなされるのであり、専らワークＷの一度のクランプ状態でその前面側へ複数の加工（ボーリング、フライス、リーマ、エンドミル、タップ、コンタリングなど）が連続的に行わしめるための複数の挿入孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・が穿設されるものとなっている。
【００２６】
ところで、本発明では上記の如く穿設された複数の挿入孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・のワークＷ側へ向かう内面側には、夫々れその周縁を一定の長さ寸法で取り巻く状態の補助カバー１３が取り付けたものとなされている。上記でその突出する長さ寸法Ｌは、各孔の形状や孔径に影響されるのでこの関係を検討しながら決定されるが、通常的には数多実験結果から３ｍｍ〜５０ｍｍとなされる。このさい、エンドミル加工などの如く刃具が回転しながら水平方向へ移動する場合、切りくずの飛散が一方向でしか生じない場合には、補助カバーの形状をこれに適合する如く、即ち不用部分を部分的に欠除させたりする構成にすることも差し支えない。（例えば、下面側のみを部分的に欠除させる）
【００２７】
ここで、その長さ寸法が小さすぎると切りくず粉が挿入孔から主軸側へ流出したりするものとなるのであり、従ってこれに対しその長さ寸法を大ならしめるほど、上記問題が発生するものとならないが、反面切削工具の長さ寸法や加工深さの点で作業性に問題を生じさせる問題があるので、本発明では上記の長さ寸法を好適な範囲として設定した。なお、図面で１４は上記箱型に構成した切りくず飛散防止カバー内の適所に取り付けてなる偏向板であって、飛散する切りくずｐを箱体の下方（治具台４）へ向けて効果的に落下するように作用させるものである。
【００２８】
図６は上記した箱型の切りくず飛散防止カバー１の概略構成を示すものでＡは正面図、Ｂは断面図である。ここで１５は上記箱型の切りくず飛散防止カバー１を上下方向へ昇降させるためのアクチュエータであって、マシニングセンタＭの本体側の適当箇所に取り付けるものとなされる。
【００２９】
上記はワークＷの加工を行うべく切りくず飛散防止カバー１を治具台４上へ載置させた状態図であるが、図７Ａ，Ｂは加工終了後にアクチュエータ１５の作動で一定高さ位置まで上昇させ、且つクランプ装置５を解放してワークＷの移動或いは固定位置の変動を可能ならしめる状態を示す正面図及び断面図である。この状態は新しくワークＷが治具台４上へ搬入或いは載置される場合も同様の状態になされる。
【００３０】
上記では切りくず飛散防止カバー１を上方へ昇降させる構成を示したが、図８Ａ，Ｂは切りくず飛散防止カバー１を左右方向へ分割可能の構成１ａ，１ｂになし、ワークＷの搬入、搬出のさいは邪魔にならないよう治具台４上を左右方向へ分離移動させて行うものを示すものであり、１６ａ及び１６ｂはその作動用のアクチュエータである。
【００３１】
上記実施例に於ける切りくず飛散防止カバー１に穿設した切削工具の挿入孔１２には、専ら切削工具１０の刃具が切りくず飛散防止カバー１内へ挿入されて行く構成のものであるが、図９で示す第２実施例のものは主軸ヘッド８側の工具ホルダ９までを含めて挿入される構成のものを示す。即ち、本図から明らかな通り工具ホルダ９の形状と凡そ合致する断面凸状の窩孔１７を形成したものとなされるのであり、本図では該窩孔１７の１つに工具ホルダ９を含めて挿入されて加工が施されている状態を示す。このさい、第１実施例で示した偏向板１４は、該図面に見られる通り上記窩孔１７の外側方などにも取り付けるようになされる。
【００３２】
上記の第２実施例では切りくず飛散防止カバー１の壁面に対し、断面凸状の窩孔１７を一体的に形成したものであるが、図１０に示す第３実施例では上記断面凸状の窩孔に相当する保持筒１８を作成し、切削加工時にワークＷへ向かって摺動移動するようになしたものであり、図示例ではスプリング１９を使用して切削加工前はその弾撥力で上記切りくず飛散防止カバー１の前面側で保持されるものとなされる。
【００３３】
図１１は上記の保持筒１８を使用して切削加工の行われる状態を示しており、該保持筒１８はワークＷの加工点Ｋに向かって摺動移動するものとなされるのであり、加工終了後はスプリング１９の弾撥力で図１０の元の状態へ自動復帰し、他の箇所に於ける切削加工で該保持筒１８が支障を生じさせたりすることのないように、またワーク搬入出においても支障を生じさせないようになしてある。
【００３４】
上記した各実施例で示した切りくず飛散防止カバーは、全てワークＷ及びこれを固定保持するクランプ装置５を含む全体を被覆する状態に箱型形成して載置させたものを示したが、本発明はこれに限定されることなく即ち、主軸８と切削加工を施すワークｗの前面側箇所に対し、両者間を遮断するように立設状態に設けるようになしても良い。図１２はこの第４実施例を示すものであり、本例では切削加工に於ける切りくずｐの排出が治具台４の下方に向かって効率良く落下されるものとなるように、閉塞された誘導路Ｓを備えたものとなしてある。
【００３５】
図１３は上記実施例に於いて、より迅速な切りくずｐの流下排出が行われるべく上方箇所にエアーブローノズル２０を設け、エアーがその誘導路Ｓ内を下方に向けて流下させるようになしたものである。このさい、エアーブローノズル２０に代わり吸引装置２１の使用で治具台４の下方側へ向かう流れが形成されるようになしても良いし、クーラントを用いても良い。
【００３６】
図１４は更に他の実施例を示すものであり、比較的単純な切削加工作業のさいには本第５実施例に示す如き態様のものとなしても差し支えない。このさい、補助カバー１３や偏向板１４は切りくずｐを主軸側へ飛散させたりすることなく、且つ常に治具台４の下方へ向けて落下させるための作用を呈するものとなっている。
【００３７】
上記の各実施例でワークＷの載置される治具台４はベッド２上へ固定的に取り付けたものを示したが、図１５に示す如くベッド２上で旋回する構成となすことができる。このように構成したものではマシニングセンタＭの前面側（イ）でワークＷの取り付けを行い、次に主軸ヘッド８側へ向けて適宜回動させて、その反対面側（ロ）で切削加工が行われるようにして迅速で効率の良い作業を可能にすることができる。これはワークＷの取り付け取り外しだけでなく、ワークＷ加工の際に必要な切削工具挿入孔の穿設された各種切りくずの飛散防止カバーを取り付けたり、取り外したりする作業に対しても同様である。
【００３８】
なお、上記の各実施例では、主軸ヘッド８が全て水平方向に移動してワークＷを加工する例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、即ち図１６で示す如く上記主軸ヘッド８が垂直方向に昇下降するマシニングセンタＭについても同様に実施可能である。この図示例では箱型の切りくず飛散防止カバー１を示しており、且つ切削工具の挿入孔１２はその上面側へ穿設されるものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施例に係る切りくず飛散防止カバーが取り付けられるマシニングセンタの側面図である。
【図２】上記の正面図である。
【図３】上記のマシニングセンタを複数列設した図面である。
【図４】切削工具がワークをセミドライ、或いはドライ加工するさいの切りくずの流出する方向を示す説明図である。
【図５】第１実施例に係る切りくず飛散防止カバーの使用状態を示す断面説明図である。
【図６】Ａは上記切りくず飛散防止カバーの正面図、Ｂは側面図である。
【図７】上記切りくず飛散防止カバーをワークＷから取り外された状態のＡは正面図、Ｂは側面図である。
【図８】上記切りくず飛散防止カバーを二分割の構成にして、Ａ，ＢはワークＷの被覆開閉操作を示す説明図である。
【図９】切りくず飛散防止カバーの第２実施例を示す断面説明図である。
【図１０】切りくず飛散防止カバーの第３実施例を示す断面説明図である。
【図１１】上記の作用説明図である。
【図１２】切りくず飛散防止カバーの第４実施例を示す断面説明図である。
【図１３】上記の変化例を示す説明図である。
【図１４】切りくず飛散防止カバーの第５実施例を示す断面説明図である。
【図１５】ワークＷを取り付けた治具台５が回転される構成を示す全体説明図である。
【図１６】主軸ヘッド垂直方向へ昇降される状態を示す全体説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      切りくず飛散防止カバー
２      ベッド
３      コラム
４      治具台
５      クランプ装置
６      アクチュエータ
７      自動工具交換装置
８      主軸ヘッド
９      工具ホルダ
１０    切削工具
１１    ワーク搬送装置
１２    切削工具挿入孔
１３    補助カバー
１４    偏向板
１６ａ，１６ｂ    アクチュエータ
１７    窩孔
１８    保持筒
１９    スプリング
２０    エアーブローノズル
Ｍ      マシニングセンタ
Ｗ      ワーク
ｐ      切りくず
Ｆ      遠心力
θ      エアの流出角度
【図１】
2007185747.tif 000003
【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】
2007185747.tif 000017
【図１６】
2007185747.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月16日(2006.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2007185747.tif 000019