(57)【要約】【課題】発生した切屑を効率的に除去することにより、溝加工のドライ化を図ることができる工作機械の切屑除去システムを提供する。【解決手段】軸心周りに回転駆動して移動されることによりワークＷに溝加工を行う総形フライスカッタ１４と、この総形フライスカッタ１４により加工されたワークＷの溝Ｗａ内を移動して、当該ワークＷから発生した切屑を吸引除去する後方切屑除去装置１６の吸引ヘッド５３とを備える。【選択図】図１
2009202312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心周りに回転駆動して移動されることにより被加工物に溝加工を行う工具と、
前記工具により加工された被加工物の溝内を移動して、当該被加工物から発生した切屑を吸引除去する第１切屑吸引手段とを備える
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具及び被加工物の被加工部を覆うような空間を形成し、当該空間内を吸引することにより、被加工物から発生した切屑を除去する第２切屑吸引手段を備える
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。
【請求項３】
請求項２に記載の工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具は、前記第２切屑吸引手段により吸引された切屑を案内する切屑案内溝を有する
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。
【請求項４】
請求項３に記載の工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具内に供給した高圧ガスを前記切屑案内溝内に噴射する高圧ガス噴射手段を備える
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。
【請求項５】
請求項４に記載の工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記切屑案内溝を前記工具の外周切れ刃間に形成し、
前記高圧ガス噴射手段は、高圧ガスを前記外周切れ刃の背面から工具径方向外方に向けて噴射する
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。
【請求項６】
請求項４に記載の工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記高圧ガス噴射手段は、
前記工具の軸心上に形成されるガス通路と、
前記ガス通路から工具径方向外方に向けて形成され、前記工具の外周切れ刃の背面に開口する噴射口とを有する
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具の表面に、耐高温酸化性を有する皮膜をコーティングする
ことを特徴とする工作機械の切屑除去システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工中の被加工物から発生した切屑を吸引により連続的に除去することができる工作機械の切屑除去システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フライス盤やマシニングセンタ等の工作機械では、工具とワークとを相対移動させることにより当該ワークの加工を行っている。このような工作機械のワーク加工時においては、ワークの切屑が多量に発生することになり、この切屑がワークの表面に堆積すると、工具やワークに傷が付いたり、また、切屑が工作機械の摺動部に入り込むと、ワークの位置決め精度に不具合が生じたりするおそれがある。
【０００３】
そこで、従来の工作機械では、加工中において、ワークやその周辺に飛散した切屑を除去する切屑除去システムを備えたものが提供されている。この切屑除去システムにおいては、工具及びワークの被加工部を覆うような空間を形成し、この空間内の空気を吸引することにより、ワークから発生した切屑を除去するようにしている。このような従来の工作機械の切屑除去システムは、例えば、特許文献１，２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３７９２８号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の工作機械の切屑除去システムにおいては、工具及びワークの冷却、工具摩擦部分の潤滑、及び、切屑の排出等の目的から、切削油を使用している。このように切削油を使用すると、当該切削油がワークやその周辺に飛散して作業環境を悪化させるだけでなく、加工後においてワークを洗浄しなくてはならない。更に、切削油を供給する場合には、ポンプ等からなる切削油供給装置が必要となり、工作機械の大型化を招くだけでなく、多くの電力を消費することになる。
【０００６】
また、従来の工作機械の切屑除去システムは、孔加工に適用されるものであって、溝加工に適用できるものではない。即ち、従来の切屑除去システムを用いて溝加工を行う場合には、加工されたワークの溝内に切屑が残ってしまい、切屑を十分に除去することができないおそれがある。
【０００７】
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、発生した切屑を効率的に除去することにより、溝加工のドライ化を図ることができる工作機械の切屑除去システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する第１の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
軸心周りに回転駆動して移動されることにより被加工物に溝加工を行う工具と、
前記工具により加工された被加工物の溝内を移動して、当該被加工物から発生した切屑を吸引除去する第１切屑吸引手段とを備える
ことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第２の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第１の発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具及び被加工物の被加工部を覆うような空間を形成し、当該空間内を吸引することにより、被加工物から発生した切屑を除去する第２切屑吸引手段を備える
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第３の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第２の発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具は、前記第２切屑吸引手段により吸引された切屑を案内する切屑案内溝を有する
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第４の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第３の発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具内に供給した高圧ガスを前記切屑案内溝内に噴射する高圧ガス噴射手段を備える
ことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第５の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第４の発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記切屑案内溝を前記工具の外周切れ刃間に形成し、
前記高圧ガス噴射手段は、高圧ガスを前記外周切れ刃の背面から工具径方向外方に向けて噴射する
ことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第６の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第４の発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記高圧ガス噴射手段は、
前記工具の軸心上に形成されるガス通路と、
前記ガス通路から工具径方向外方に向けて形成され、前記工具の外周切れ刃の背面に開口する噴射口とを有する
ことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第７の発明に係る工作機械の切屑除去システムは、
第１乃至第６のいずれかの発明に係る工作機械の切屑除去システムにおいて、
前記工具の表面に、耐高温酸化性を有する皮膜をコーティングする
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
従って、本発明に係る工作機械の切屑除去システムによれば、加工された被加工物の溝内において、発生した切屑を吸引除去することにより、溝加工のドライ化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る工作機械の切屑除去システムについて図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る工作機械の切屑除去システムの概略構成図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図、図４は前方切屑吸引装置の吸引ヘッドを示した図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は前方斜視図、（ｃ）は後方斜視図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、図示しないフライス盤やマシニングセンタ等の工作機械には、ヘッド１１が移動可能に設けられている。ヘッド１１には、主軸１２が回転可能に支持されており、この主軸１２の先端には、工具ホルダ１３が着脱可能に装着され、更に、工具ホルダ１３の先端には、総形フライスカッタ１４が着脱可能に装着されている。また、ヘッド１１には、前方切屑吸引装置（第２切屑吸引手段）１５及び後方切屑吸引装置（第１切屑吸引手段）１６が設けられている。そして、ヘッド１１に対向する位置には、テーブル１７が設けられており、このテーブル１７には、ワーク（被加工物）Ｗが着脱可能に取り付けられている。
【００１８】
総形フライスカッタ１４は、ワークＷに溝Ｗａを加工するものであって、その先端に刃部２１を備えている。刃部２１には、４枚の外周切れ刃２３が総形フライスカッタ１４の軸心周りに等角度間隔で、且つ、その軸心に沿うように形成されており、各外周切れ刃２３間には、切屑案内溝２１が形成されている（図３参照）。そして、これら外周切れ刃２３は、工具先端側に向かうに従ってその刃先径が増減しながら徐々に小さくなるように形成されており、更に、それらの先端には、底刃２４が連続して形成されている。外周切れ刃２３には、すくい面２３ａ，逃げ面２３ｂ、背面２３ｃが形成されており、すくい面２３ａと逃げ面２３ｂとからなる角部が刃先２３ｄをなしている。
【００１９】
また、総形フライスカッタ１４には、ガス通路２５がその軸心上に形成されている。ガス通路２５の基端には、高圧ガス供給装置２７が接続される一方、その先端には、４つの噴射口２６が接続されている。高圧ガス供給装置２７は、ヘッド１１、主軸１２、工具ホルダ１３に設けられる図示しない供給管や回転継ぎ手通路等を介して、高圧ガスをガス通路２５に供給するものである。一方、噴射口２６は、ガス通路２５の先端から外方に向けて形成されており、刃部２１の先端側の外周切れ刃２３の背面２３ｃに開口して、切屑案内溝２２と連通している。
【００２０】
なお、総形フライスカッタ１４の刃部２１の表面には、ＴｉＡｌＮ皮膜またはＡｌＣｒＳｉＮ皮膜がコーティングされている。また、ガス通路２５、噴射口２６、及び、高圧ガス供給装置２７は、高圧ガス噴射手段を構成するものである。
【００２１】
前方切屑吸引装置１５は、溝加工時において、ワークＷの被加工部の上方で、且つ、総形フライスカッタ１４よりも切削方向前方に配置されるものであって、吸引ポンプ３１と、この吸引ポンプ３１に基端が接続される吸引通路３２と、この吸引通路３２の先端に接続される吸引ヘッド３３とを有している。更に、図４に示すように、吸引ヘッド３３は、筒状のヘッド本体４１と、このヘッド本体４１と吸引通路３２とを接続する連通路４２とを有している。
【００２２】
ヘッド本体４１は、工具ホルダ１３に装着された総形フライスカッタ１４の刃部２１の基端を囲むように配置されており、連通路４２は、刃部２１の切屑案内溝２２の基端と対向するように開口している。即ち、総形フライスカッタ１４は、吸引ヘッド３３のヘッド本体４１内を通じて工具ホルダ１３に着脱されるようになっている。なお、吸引ヘッド３３のヘッド本体４１と総形フライスカッタ１４との間の隙間は、総形フライスカッタ１４の回転に影響ない程度の微小なものとなっている。
【００２３】
後方切屑吸引装置１６は、溝加工において、総形フライスカッタ１４よりも切削方向後方に配置されるものであって、吸引ポンプ５１と、この吸引ポンプ５１に基端が接続される吸引通路５２と、この吸引通路５２の先端に接続される吸引ヘッド５３とを有している。
【００２４】
吸引ヘッド５３は、総形フライスカッタ１４により加工されたワークＷの溝Ｗａ内に配置することができる程度の大きさに形成されている。また、吸引ヘッド５３の前面には、複数（図では４つ）の吸引口５３ａが形成されており、これら吸引口５３ａは総形フライスカッタ１４の軸方向に配列されている。
【００２５】
従って、総形フライスカッタ１４を用いてワークＷに対して溝加工を行う場合には、先ず、前方切屑吸引装置１５及び後方切屑吸引装置１６をヘッド１１に固定した後、総形フライスカッタ１４を前方切屑吸引装置１５の吸引ヘッド３３内に挿入して、工具ホルダ１３を介して主軸１２に装着する。また、テーブル１７にワークＷを取り付ける。
【００２６】
次いで、主軸１２によって総形フライスカッタ１４を回転させると共に、ヘッド１１を移動させて、総形フライスカッタ１４と共に前方切屑吸引装置１５及び後方切屑吸引装置１６を、図１の２点鎖線で示す加工開始位置に移動させる。
【００２７】
そして、高圧ガス供給装置２７が駆動されることにより、高圧ガスがガス通路２５を介して噴射口２６から切屑案内溝２２内に噴射される。また、前方切屑吸引装置１５の吸引ポンプ３１が駆動されることにより、総形フライスカッタ１４の周辺のガスが、吸引ヘッド３３のヘッド本体４１及び連通路４２から吸引通路３２を介して吸引される。一方、後方切屑吸引装置１６の吸引ポンプ５１が駆動されることにより、総形フライスカッタ１４の周辺のガスが、吸引ヘッド５３の吸引口５３ａから吸引通路５２を介して吸引される。
【００２８】
次いで、総形フライスカッタ１４をその軸心と直交する方向（図１に示す切削方向）に移動させることにより、ワークＷに対して、所定横断面形状の溝Ｗａの加工が開始される。なお、上記溝加工時においては、切削油を使用しない、所謂、ドライカットが行われる。
【００２９】
これにより、総形フライスカッタ１４の移動に伴って、前方切屑吸引装置１５の吸引ヘッド３３は、ワークＷの表面との間で微小な隙間を有しながら、総形フライスカッタ１４及びワークＷの被加工部を覆って移動することになる。一方、後方切屑吸引装置１６の吸引ヘッド５３は、ワークＷに加工された溝Ｗａ内において、総形フライスカッタ１４をその切削方向後方から追随するように移動することになる。
【００３０】
このとき、総形フライスカッタ１４の刃部２１の表面には、ＴｉＡｌＮ皮膜またはＡｌＣｒＳｉＮ皮膜がコーティングされるので、高温酸化雰囲気に晒された場合でも、生成する酸化物が非常に緻密な酸化膜となり、酸素の進入が防止される。これにより、ドライカットによって潤滑性の低下や高温切削を招くことになるが、耐高温酸化性に優れた皮膜によって、これらの問題が解消されるようになっている。
【００３１】
また、高圧ガス供給装置２７により供給された高圧ガスが、総形フライスカッタ１４のガス通路２５を通り、その刃部２１の先端側の外周切れ刃２３において、噴射口２６から噴射されているので、総形フライスカッタ１４及びワークＷが効果的に冷却される。
【００３２】
しかも、噴射口２６が外周切れ刃２３の背面２３ｃに形成されているので、冷却に使用された高圧ガスは、その背面２３ｃから工具径方向外方に向けて、即ち、工具回転方向後方に位置する外周切れ刃２３の刃先２３ｄ（すくい面２３ｃ）に向けて噴射されることになる。これにより、生成した切屑は、直ちに刃部２１から切り離されることになり、この切り離された切屑は、切屑案内溝２２に沿って刃部２１の基端側へと速やかに排出される。
【００３３】
そして、切屑案内溝２２の基端側に排出された切屑は、前方切屑吸引装置１５の吸引ポンプ３１の吸引作用により、更に勢いが増し、吸引ヘッド３３のヘッド本体４１及び連通路から吸引通路３２を介して除去される。なお、切屑案内溝２２の基端側がヘッド本体４１内に配置され、且つ、連通路４２と対向しているので、切屑案内溝２２から吸引通路３２への切屑の受け渡しは、スムーズに行われる。
【００３４】
一方、溝加工を行うと、ワークＷから発生した切屑は、加工された溝Ｗａ内にも飛散することになるが、後方切屑吸引装置１６の吸引ポンプ５１の吸引作用により、吸引ヘッド５３の吸引口５３ａから吸引通路５２を介して除去される。
【００３５】
従って、本発明に係る工作機械の切屑除去システムによれば、切屑吸引装置１５，１６のガス吸引作用及び高圧ガス供給装置２７のガス押し出し作用によって、切屑除去性の向上を図り、また、高圧ガス供給装置２７のガス供給作用によって、総形フライスカッタ１４及びワークＷの冷却性の向上を図り、更に、総形フライスカッタ１４の刃部２１をコーティングすることによって、耐高温酸化性の向上を図ることができる。これにより、切削油を使用しない分、その効果を補うことができるので、溝加工のドライ化を実現することができる。
【００３６】
この結果、切削油がワークＷやその周辺に飛散することがないので、作業環境の悪化を低減できると共に、加工後のワーク洗浄を不要にすることができる。また、切削油を供給する切削油供給装置等が不要になるため、切削油のメンテナンスが不要になるだけでなく、工作機械の大型化を防ぐことができ、電力消費の低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、切屑処理を容易に行うことができる工作機械の切屑除去システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る工作機械の切屑除去システムの概略構成図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】前方切屑吸引装置の吸引ヘッドを示した図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は前方斜視図、（ｃ）は後方斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１      ヘッド
１２      主軸
１３      工具ホルダ
１４      総形フライスカッタ
１５      前方切屑吸引装置
１６      後方切屑吸引装置
１７      テーブル
２１      刃部
２２      切屑案内溝
２３      外周切れ刃
２４      底刃
２５      ガス通路
２６      噴射口
２７      高圧ガス供給装置
３１，５１      吸引ポンプ
３２，５２      吸引通路
３３，５３      吸引ヘッド
４１      ヘッド本体
４２      連通路
Ｗ      ワーク
Ｗａ    溝
【図１】
2009202312.tif 000003
【図２】
2009202312.tif 000004
【図３】
2009202312.tif 000005
【図４】
2009202312.tif 000006