JP6266129B2 - Cutting device - Google Patents
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Description
本発明は、加工機に取り付けられた被削材の切削加工を行う切削加工装置に関するものである。 The present invention relates to a cutting apparatus that performs cutting of a workpiece attached to a processing machine.
従来の例えば旋盤のような工作機械において、切削用工具は被削材を加工する刃先先端で発熱し、高温となることにより工具摩耗の促進あるいは熱膨張による被削材の形状精度悪化の傾向がある。特に難削材あるいは高硬度材を切削する時、あるいは加工能率向上を目的として切削速度が200m/min以上の高速切削をする時には、刃先先端が非常な高温となる。
従来、クーラントを専用のノズルから工具あるいは被削材に向かって勢いよく供給することで冷却が行なわれているが、長尺の被削材では局所的なクーラント供給では全体が冷えないため、シャワー状にして供給し工具と被削材全体を冷やすようにしたものがある(例えば特許文献1参照)。
また、クーラントの供給が切削領域から外れないように、切屑飛散防止を含めたガードにクーラント吐出口を設けてシャワー状に供給し、工具と被削材全体を冷やすようにしたものがある(例えば特許文献2参照)。In a conventional machine tool such as a lathe, the cutting tool generates heat at the tip of the cutting edge for machining the work material, and when it becomes high temperature, there is a tendency for the tool wear to be accelerated or the shape accuracy of the work material to deteriorate due to thermal expansion. is there. In particular, when cutting difficult-to-cut materials or high-hardness materials, or when performing high-speed cutting with a cutting speed of 200 m / min or more for the purpose of improving the working efficiency, the tip of the blade tip becomes extremely hot.
Conventionally, cooling is performed by vigorously supplying coolant from a dedicated nozzle toward the tool or work material, but in long work materials, the local coolant supply does not cool the whole, so showering In some cases, the tool and the entire work material are cooled in the form of a sheet (see, for example, Patent Document 1).
In addition, there is a coolant supply port provided in a guard including prevention of chip scattering so that the coolant supply does not deviate from the cutting area and is supplied in a shower shape to cool the tool and the entire work material (for example, Patent Document 2).
難削材あるいは高硬度材の切削あるいは高能率の高速切削には、超硬合金あるいはサーメットなどの耐熱性に優れた切れ刃を使用し、切削速度を速くすることで切削温度を高くし、被削材を軟化させることで加工を行っている。上記特許文献1あるいは特許文献2に記載のように、高温となった刃先に直接クーラントがかかると、熱伝導率の低いこれらの工具は、熱亀裂を生じて境界摩耗が発生し、被削材の表面粗さが悪化するとともに、被削材の軟化を阻害し切削抵抗増大にもつながるという問題があった。
一方、クーラントを供給せずに高速切削を行うと、被削材の熱膨張による変形で形状精度の悪化を招くこととなる。For cutting difficult-to-cut materials or high-hardness materials or high-efficiency high-speed cutting, use a cutting edge with excellent heat resistance, such as cemented carbide or cermet, and increase the cutting temperature by increasing the cutting speed. Processing is done by softening the cutting material. As described in
On the other hand, when high-speed cutting is performed without supplying coolant, shape accuracy deteriorates due to deformation due to thermal expansion of the work material.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、切れ刃の高温状態を保持しつつ被削材の蓄熱による形状変化を抑えることで、切れ刃の熱亀裂による境界摩耗が抑制されて被削材の表面粗さの悪化を招くことがなく、しかも高速切削を安定して実現することができる切削加工装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and by suppressing the shape change due to heat storage of the work material while maintaining the high temperature state of the cutting edge, the boundary due to the thermal crack of the cutting edge An object of the present invention is to provide a cutting apparatus that can suppress high-speed cutting stably without causing deterioration of the surface roughness of the work material by suppressing wear.
本発明に係る切削加工装置は、
保持部に保持され回転する被削材に対して切削工具の刃先を当てて切削を行いつつ、被削材をクーラントによって冷却するように設定している切削加工装置であって、前記クーラントを供給するクーラント供給ノズルの噴射口を、前記刃先に対して前記被削材の回転方向の後方側であって、該噴射口から流出したクーラントが前記刃先よりも前記切削工具の送り方向の前方側に供給される位置に配置していることを特徴とするものである。The cutting device according to the present invention includes:
A cutting device configured to cool the work material by coolant while cutting the work material held by the holding unit while rotating the work material by applying the cutting edge of the cutting tool, and supplying the coolant The coolant supply nozzle has an injection port on the rear side in the rotation direction of the work material with respect to the cutting edge, and the coolant flowing out from the injection port is on the front side in the feed direction of the cutting tool from the cutting edge. It arrange | positions in the position supplied.
本発明によれば、クーラント供給ノズルの噴射口を、刃先に対して被削材の回転方向の後方側であって、該噴射口から流出したクーラントが前記刃先よりも前記切削工具の送り方向の前方側に供給される位置に配置していることにより、供給されたクーラントが切削工具の刃先に直接掛ることがなくなるので、被削材を冷却しつつ切削工具の刃先を高温状態に維持して高速切削を安定して実現できる。そのため、被削材の表面粗さの悪化を招くことなく加工精度の向上を図ることができる。 According to the present invention, the coolant supply nozzle has an injection port on the rear side in the rotation direction of the work material with respect to the cutting edge, and the coolant that has flowed out of the injection port is more in the feed direction of the cutting tool than the cutting edge. By disposing at the position where it is supplied to the front side, the supplied coolant will not be applied directly to the cutting edge of the cutting tool, so the cutting edge of the cutting tool is maintained at a high temperature while cooling the work material. High-speed cutting can be realized stably. Therefore, it is possible to improve the machining accuracy without deteriorating the surface roughness of the work material.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における切削加工装置の要部を概念的に示す上面図、図2は図1のII−II線に沿う断面における構成図である。図において、切削加工装置1は、ワークである被削材2の一端部を周方向の3か所で把持する把持部10aが取り付けられ、図示しない駆動用モータによって回転される保持部としてのチャック10と、チャック10と対向する位置に設けられ、被削材2の他端の回転中心を保持する芯押し台11と、切削加工を行う切削工具12が装着され、所望の方向に移動制御される刃物台13と、刃物台13に取付けられ、被削材2を冷却するための液状のクーラントを収容したタンク(図示省略)から送給されるクーラント14Cを被削材2に噴射するクーラント供給ノズル14と、を備えている。
FIG. 1 is a top view conceptually showing a main part of a cutting apparatus according to
クーラント供給ノズル14の噴射口は、切削工具12の刃先あるいは切れ刃に対して被削材2の回転方向の後方側(図2の白抜きの矢印の後方側)であって、クーラント供給ノズル14から流出したクーラント14Cが被削材2の刃先よりも切削工具送り方向の前方側に供給され、刃先に対しては直接、クーラント14Cが掛らない位置に配置される。ここで、被削材2の刃先より切削工具送り方向の前方側とは、図1に示す切削加工装置において、被削材2のうち、切削工具12の切削位置よりチャック10側にある領域をいう。すなわち、クーラント14Cは、被削材2が今後、切削工具12により切削される未加工部分に対して噴射されることとなる。また、クーラント供給ノズル14から流出したクーラント14Cが、切削工具12には直接的には掛らないように、クーラント供給ノズルが配置されている。
また、被削材2の中心軸とクーラント供給ノズル14との角度θ1(図1参照)の範囲は、クーラント供給ノズル14と把持部10aの干渉防止および刃先に直接、クーラント14Cがかからないようにすることから、好ましくは0度から90度である。
なお、チャック10は被削材2をチャック10と芯押し台11で保持した状態で回転する。また、この例ではチャック10は図示しない駆動用モータの回転軸に設けられている。また、駆動用モータの制御装置など、その他の構成は従来の切削加工装置と同様であるので説明を省略する。The injection port of the
Further, the range of the angle θ1 (see FIG. 1) between the central axis of the
The
次に、動作について説明する。切削工具12は、刃物台13に固定されており、刃物台13が移動することで切削工具12は被削材2に対する切込と送りを与えられ、回転している被削材2の加工が行われる。被削材2を冷却するクーラント供給ノズル14は、刃物台13が移動することで、被削材2の未加工部分にクーラント供給ノズル14も移動し、クーラント14Cにより被削材2の未加工部分の冷却を行うことができる。
Next, the operation will be described. The
そして、図2の白抜きの矢印の方向にチャック10及び被削材2が回転した状態で切削工具12が被削材2に切り込んで加工が行われると、高速切削なので被削材は例えば2000rpmというような高速で回転しており、クーラント供給ノズル14から供給されたクーラント14Cは、図2において、被削材2の上面部に流れ落ちて被削材2を冷却する。被削材2が矢印方向に凡そ180°程度回転すると、そのほとんどが被削材2の外周面上から遠心力で飛散してしまい、重力でも落下するため、外周面上に付着して切削工具12の位置にまで到達するクーラント14Cは被削材2の表面を濡らす程度の微量である。よって、切削工具12の刃先を直接冷却して刃先の温度を下げることなく切削加工が行われる。
また、切削工具12の刃先が被削材の回転方向前方側(白抜きの矢印の前方側)に配置されているため、言い換えると前記クーラント供給ノズルの噴射口は、被削材の回転方向後方側(白抜きの矢印の後方側)の位置に配置され、飛び散ったクーラント14Cが直接刃先に衝突して刃先を冷却することはないため、この飛び散ったクーラントによる刃先温度への影響はほとんどない。すなわち図2において、クーラント14Cの噴射方向ベクトルと、クーラント供給ノズル14の中心軸と被削材2との交点における被削材の回転方向ベクトルとのなす角が、後者のベクトルを基準として、被削材の回転方向に0度から90度の範囲の角度となるようにクーラント供給ノズルの噴射口が配置されている。
つまり、前記クーラント供給ノズル14の中心軸(すなわちクーラント14Cの噴射方向)と被削材2との交点における(被削材の外径の)接線と、クーラント供給ノズル14の中心軸との角度θ2(前記接線を基準の0度とした場合の角度。図2参照)の範囲は、好ましくは0度から90度である。さらに好ましくは、効率的に冷却するためにクーラント14Cが被削材2からはみ出さないようにするため、例えば、被削材2の外径60mm、クーラント供給ノズル14の内径5mmの場合、角度θ2の範囲は5度から90度である。
そして、被削材の回転中心を中心位置として、クーラント供給ノズル14の中心軸と被削材2との交点と切削位置との回転方向後方側の角度θ3(前記刃先の取付角度位置を基準の0度とした場合の角度。図2参照)の範囲は、刃先に回り込むクーラントを削減するために、好ましくは0度から180度である。さらに好ましくは、クーラント14Cが直接刃先に当たらないようにするため、前記クーラント供給ノズルによりクーラントを供給する被削材上での角度位置は、前記被削材の回転中心を中心位置とし前記刃先の取付位置を起点として、前記被削材の回転方向の後方側であって、被削材の回転速度から定まる回転角度位置とする。被削材の回転速度、言い換えると周速によりクーラントに生じる遠心力が定まるからである。以上から、さらに好ましいθ3の範囲の例としては、例えば被削材2の外径が60mm、回転速度が2000rpm、クーラント供給ノズル14の内径が5mm、角度θ2が45度の場合、3度から180度が挙げられる。Then, when the
Further, since the cutting edge of the
That is, the angle θ2 between the tangent line (outside diameter of the work material) at the intersection of the center axis of the coolant supply nozzle 14 (that is, the injection direction of the
Then, with the rotation center of the work material as the center position, an angle θ3 on the rear side in the rotation direction between the intersection of the center axis of the
具体的な実施例で説明する。従来装置を模擬した一般的な刃先にクーラント14Cを直接供給し冷却を行う方法で加工を行うと、2.6kmの切削距離で6.3S(表面粗さRzが6.3μm)の被削材の表面粗さを満足できなくなったのに対して、本実施の形態1による切削加工装置を用いて切削を行った場合には、例えば、切削工具12として超硬工具P10種(JIS分類記号)を用い、被削材2として構造用炭素鋼であるS35C(JIS分類記号)の切削を速度約400m/minで行った場合においては、7.3kmの切削距離でも被削材の表面粗さRzは4.6μmとなり、明らかに境界摩耗が抑制され、表面粗さの良好な切削加工品を得ることができた。
なお、本実施の形態1では、切れ刃を高温維持した状態で切削を行うため、切屑も熱を持った状態で排出されることとなるので、クーラント14Cとしては引火の危険性の無い水溶性タイプを用いる方が望ましい。A specific embodiment will be described. When machining is performed by supplying
In the first embodiment, since cutting is performed with the cutting edge maintained at a high temperature, chips are also discharged in a heated state, so that the
上記のように、実施の形態1によれば、クーラント供給ノズル14の噴射口を、切削工具12の刃先に対して被削材2の回転方向の後方側であって、当該刃先より切削工具送り方向の前方側の部分に配置したことにより、クーラント供給ノズル14から噴射されたクーラント14Cが被削材2に対しては直接供給され、切削工具12の刃先に対しては直接掛らない位置に配置されることとなり、被削材2の外周面に供給されたクーラント14Cは、被削材2の回転によって供給された位置から切削工具12の位置に至るまでの間に、重力と遠心力によって落下あるいは飛ばされ、切削工具12の刃先に直接かかることがなくなる。従って、刃先を高温状態に維持することができ、しかも被削材2はクーラント14Cによって冷却されて被削材温度も安定化されるので、高速切削を安定して行うことができる。
その結果、加工精度の向上が図れるとともに、工具が急冷されないので境界摩耗を生じず被削材の表面粗さの悪化が発生しない。そして生産性が向上し、加工費用を安価にすることもできるという効果も得られる。As described above, according to the first embodiment, the injection port of the
As a result, the machining accuracy can be improved and the tool is not rapidly cooled, so that boundary wear does not occur and the surface roughness of the work material does not deteriorate. Further, productivity can be improved and the processing cost can be reduced.
実施の形態2.
図3は本発明の実施の形態2における切削加工装置の要部を概念的に示す上面図、図4は図3のIV−IV線に沿う断面における構成図である。図において、被削材2の下方部には、被削材2の回転軸方向におけるクーラント供給ノズル14の噴射口に対応する位置に、被削材2に付着しているクーラント14Cを回収するためのクーラント吸引管15が設置されている。クーラント吸引管15はノズル状あるいはロート状に上部が末広がりに形成されており、広範囲にクーラント14Cの吸引を行う機能を有している。さらにエアブローノズル18をクーラント吸引管15の回転方向後方に取り付けることにより、クーラント14Cを空気のカーテンにより遮断できる。その他の構成は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
FIG. 3 is a top view conceptually showing a main part of the cutting apparatus according to
上記のように構成された実施の形態2においては、クーラント吸引管15を被削材2の下方(重力方向で被削材の下側の位置。以下同様)に設置することで、切削工具12へ回り込むクーラント14Cを極力減らし、しかも実施の形態1と同様に切削工具12の高温を維持した状態で切削加工を行うことが可能となる。そのため、クーラントを直接工具刃先に供給しないことで被削材温度が安定し加工精度の向上が図れるとともに、工具が急冷されないので境界摩耗を生じず被削材の表面粗さの悪化が発生しないなどの効果が得られる。また、エアブローノズル18を取り付けることで、さらに切削工具12へ回り込むクーラント14Cを削減することが可能となる。また、この例ではクーラント吸引管15とエアブローノズル18の両方を設置しているが、片方のみでもその効果が期待できる。
なお、クーラント吸引管15は、被削材2の下方に設置したが、切削工具12の切削領域の近傍に設置することにより、クーラントの回収と切屑の回収を同時に行うことが可能となる。この場合は、クーラントと切屑の分離、または長い切屑を分割もしくは切断する機構などを組み込む必要がある。さらに、エアブローノズル18を併用する場合は、クーラント吸引管15の回転方向後方に取り付けることで、空気による切削工具12の冷却を防止し、切屑を飛散させることなく、回収が可能となる。また、本実施の形態2も実施の形態1と同様に、切れ刃を高温維持した状態で切削を行うことができるため、切屑も熱を持った状態で排出されることとなり、クーラント14Cとしては、引火の危険性の無い水溶性タイプを用いる方が望ましい。
In the second embodiment configured as described above, the
Although the
実施の形態3.
図5は本発明の実施の形態3における切削加工装置の要部を概念的に示す上面図、図6は図5に示された切削加工装置の要部の側面図である。図において、円筒内径加工を行う切削工具12Aは、刃物台13に固定されており、刃物台13が移動することで切削工具12Aは被削材2に対する切込と送りを与えられ、回転している被削材2の内径部2aの加工が行われる。この刃物台13には、被削材2を冷却するクーラント供給ノズル14も備えられており、刃物台13が移動することで、被削材2の外周面にクーラント供給ノズル14も移動し、クーラント14Cにより被削材2を外表面側から冷却することができる。
FIG. 5 is a top view conceptually showing the main part of the cutting apparatus according to
上記のように構成された実施の形態3においては、クーラント14Cは被削材2の外周面に供給され、切削工具12Aの刃先には直接接触しないので、切削工具12Aの高温を維持した状態で加工を行うことが可能となる。従って、被削材温度が安定し加工精度の向上が図れるとともに、工具が急冷されないので境界摩耗を生じず被削材の表面粗さの悪化は生じない。またクーラント14Cと切削工具12A、及び図示しない切屑が直接接触しにくい構造となっているが、切屑は高温であるためクーラント14Cには、引火の危険性の無い水溶性タイプを用いる方が望ましい。また、実施の形態2に示すクーラント吸引管15を設置して、クーラント14Cの回収を行うことも可能である。
In the third embodiment configured as described above, the
実施の形態4.
図7は本発明の実施の形態4における切削加工装置の要部を概念的に示す上面図、図8は図7のVIII−VIII線に沿う断面における構成図である。図において、刃物台13には、加工を行う断熱型クーラント供給孔付きホルダ12Bが固定されており、その断熱型クーラント供給孔付きホルダ12Bには、切削工具の刃物であるインサート121が取り付けられている。インサート121の逃げ面側には、クーラント噴射口14aが開口されている。
断熱型クーラント供給孔付きホルダ12Bには、内部を貫通した管路が設けられており、その管路はホルダを通じて刃先を冷却しないように断熱された状態でクーラント噴射口14aに連通している。刃物台13は、図示されていない工作機本体からクーラント14Cの供給を受け、供給されたクーラント14Cを断熱型クーラント供給孔付きホルダ12Bの前述の管路を経由して、クーラント噴射口14aから被削材2に供給する構成となっている。
また、刃物台13および断熱型クーラント供給孔付きホルダ12Bは、クーラント噴射口14aから噴射されるクーラント14C(の流れの中心)が、被削材2の刃先より回転方向後方側であって切削工具送り方向の前方側にくるように配置されている。その他の構成は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is a top view conceptually showing the main part of the cutting apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 8 is a configuration diagram in a section taken along line VIII-VIII in FIG. In the drawing, a
The
Further, in the
上記のように構成された実施の形態4においては、刃物台13が移動することで、断熱型クーラント供給孔付きホルダ12Bとインサート121が被削材2に対する切込と送りを与えられ、回転している被削材2の加工が行われる。クーラント噴射口14aは、インサート121の逃げ面側に開口されており、クーラント噴射口14aが断熱型クーラント供給孔付きホルダ12Bに当たらない方向を向いているため、噴射されたクーラント14Cが工具を直接冷却せずに被削材2を冷却することができるので、インサート121の先端を高温維持した状態で加工を行うことが可能となる。
そのため、被削材温度が安定し加工精度の向上が図れるとともに、工具が急冷しないので境界摩耗を生じず被削材の表面粗さの悪化が発生しない。また、クーラント噴射口14aを工具逃げ面側に設けることにより、被削材の回転によりクーラントを振り切る距離が延びるので、クーラントの飛沫による工具急冷を防止し境界摩耗を防ぐことで、被削材の表面粗さの悪化が、より生じにくい。In the fourth embodiment configured as described above, by moving the
Therefore, the work material temperature is stabilized and the machining accuracy is improved, and since the tool is not rapidly cooled, boundary wear does not occur and the surface roughness of the work material does not deteriorate. In addition, by providing the
なお、本実施の形態4も実施の形態1と同様に、切れ刃を高温維持した状態で切削を行うことができるため、切屑も熱を持った状態で排出されることとなり、クーラント14Cには引火の危険性の無い水溶性タイプを用いる方が望ましい。
また、実施の形態1に示すクーラント供給ノズル14を設置して、そのクーラント供給ノズル14からクーラント14Cを同時に供給して加工を行うこと、あるいは実施の形態2に示すクーラント吸引管15あるいはエアブローノズル18を設置することも可能である。In addition, since Embodiment 4 can also perform cutting with the cutting edge maintained at a high temperature, as in
Further, the
実施の形態5.
図9は本発明の実施の形態5における切削加工装置の要部を概念的に示す上面図、図10は図9の一点鎖線で表された部分を含むX−X線に沿う断面における構成図である。図において、刃物台13には、加工前の切削工具12の刃先部分を昇温させる外部加熱手段16として、例えば加熱空気あるいは過熱水蒸気等の加熱流体16aを刃先部分に供給するための加熱流体供給ノズル16Aが設けられ、さらに加熱流体16aを生成するための加熱流体発生装置(図示省略)と、加熱流体16aの温度制御装置(図示省略)が設けられている。なお、加熱流体16aの温度は、被削材2に200℃を超える温度を加えると酸化を招く恐れがあるので、200℃程度までが望ましい。
刃先部分の加熱は加工中にも行うことが可能であるが、切削条件によっては切削工具12の切削領域が800℃以上となる場合があり、200℃の加熱は刃先の冷却を意味するので、加工直前までの加熱が妥当である。その他の構成は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。Embodiment 5. FIG.
FIG. 9 is a top view conceptually showing the main part of the cutting apparatus according to Embodiment 5 of the present invention, and FIG. It is. In the drawing, a heating fluid supply for supplying a
Although the cutting edge portion can be heated during processing, depending on the cutting conditions, the cutting area of the
上記のように構成された実施の形態5においては、切削加工の前に加熱流体供給ノズル16Aから切削工具12の刃先に加熱流体16aを噴射させ、予め加工前の刃先を所定の温度に昇温させることで、切削開始時の切削工具12の急激な昇温の緩和が可能となる。そのため、切削工具12の寿命を延ばすことが可能となり、また、切削加工の開始直後から精度の高い切削加工ができるという更なる効果が得られる。
In the fifth embodiment configured as described above, the
図11は本発明の実施の形態5における切削加工装置の変形例を概念的に示す要部側面図である。なお、この変形例は外部加熱手段16として、レーザ加熱器16Bを用いるようにしたものである。図において、切削加工装置本体には切削工具12の刃先部分を臨む位置に設置されたレーザ加熱器16Bが設けられている。
上記のように構成された変形例においては、レーザ加熱器16Bから照射されるレーザ光線Lの焦点に切削工具12を移動させて、工具刃先を昇温してから加工を行うことにより、切削開始時の急激な昇温の緩和が可能である。なおこの例では、刃物台が退避位置で仕上げ切削用の工具交換を行った直後に昇温することを想定しているが、切削中のインターバルで工具を退避させてから後の昇温も可能である。FIG. 11 is a side view of an essential part conceptually showing a modification of the cutting apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In this modification, a
In the modified example configured as described above, the cutting is started by moving the
図12は本発明の実施の形態5における切削加工装置の他の変形例を概念的に示す要部側面図である。なお、この他の変形例は、外部加熱手段16として電磁誘導を用いた誘導加熱器16Cを用いるようにしたものである。図において、切削加工装置本体には、加工前の切削工具12の刃先部分を昇温させるための誘導加熱器16Cが設けられている。
上記のように構成された他の変形例においては、切削加工装置本体に設置された誘導加熱器16Cの近傍に切削工具12を移動させて、工具刃先を昇温してから加工を行うことにより、切削開始時の急激な昇温の緩和が可能である。この例でも、刃物台が退避位置で仕上げ切削用の工具交換を行った直後に昇温することを想定しているが、切削中のインターバルで工具を退避させてから後の昇温も可能である。FIG. 12 is a side view of an essential part conceptually showing another modification of the cutting apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In this modification, an
In another modified example configured as described above, the cutting
なお、本実施の形態5は、加熱手段を備えているため、引火点が加熱温度よりも低い不水溶性タイプのクーラントを用いる必要があるが、加工に関しては実施の形態1と同様に、切れ刃を高温維持した状態で切削を行うため、切屑も熱を持った状態で排出されることとなり、クーラント14Cには引火の危険性の無い水溶性タイプを用いる方が望ましい。
また、本実施の形態5の構成に実施の形態2に示すクーラント吸引管15あるいはエアブローノズル18を設置すること、あるいは実施の形態4に示す断熱型クーラント供給孔付きホルダ12Bを用いて加工を行うことも可能である。さらに実施の形態3に示す円筒内切削加工に本実施の形態5の工具昇温手法を用いて工具刃先の加熱を行うことも可能である。Since the fifth embodiment is provided with a heating means, it is necessary to use a water-insoluble coolant whose flash point is lower than the heating temperature, but the processing is similar to the first embodiment. Since cutting is performed with the blade maintained at a high temperature, chips are also discharged in a heated state, and it is desirable to use a water-soluble type with no risk of ignition for the
Further, the
上記のように実施の形態5によれば、加熱流体供給ノズル16Aによる高温流体の供給、あるいはレーザ加熱器16B、あるいは誘導加熱器16C等の外部加熱手段16を備え、予め加工前の刃先を所定の温度に昇温させることで、切削時との温度ギャップを少なくし、工具刃先の熱亀裂による被削材の表面粗さの悪化を防止できる。また、切削開始時の切削工具12の急激な昇温の緩和が可能となる。そのため、切削工具12の寿命を延ばすことが可能となり、また、切削加工の開始直後から精度の高い切削加工ができるという更なる効果が得られる。
なお、以上においては、外部加熱手段16としては上述の3種類の外部加熱手段のうち、何れか1種類のものを使用する前提で説明したが、これに限らず、複数種類のものを組み合わせて用いてもよい。As described above, according to the fifth embodiment, the high-temperature fluid is supplied by the heating
In the above description, the external heating means 16 has been described on the premise that any one of the above-described three types of external heating means is used. It may be used.
実施の形態6.
図13は本発明の実施の形態6における切削加工装置の要部を概念的に示す上面図、図14は図13のXIV−XIV線に沿う断面における構成図である。図において、刃物台13には加工中の切削工具12の保温を行うための保温装置17としての液状発泡断熱材噴射装置が備えられている。この液状発泡断熱材噴射装置は、液状発泡断熱材供給ノズル17Aを有し、切削加工中に液状発泡断熱材17aを切削工具12の刃先に供給し得るように構成されている。なお、液状発泡断熱材17aは、何れも図示省略している泡発生装置でバブリングなどによって生成され、ポンプによって泡送給管を介して、液状発泡断熱材供給ノズル17Aに、保温の仕方に応じて連続的にあるいは間欠的に、送られる。その他の構成は実施の形態1と同様である。Embodiment 6 FIG.
FIG. 13 is a top view conceptually showing the main part of the cutting apparatus according to Embodiment 6 of the present invention, and FIG. 14 is a configuration diagram in a section taken along line XIV-XIV in FIG. In the figure, the
液状発泡断熱材17aとしては、例えば水で希釈して用いているクーラントの原液を用いることで、クーラント原液に使用されている界面活性剤をバブリングで発泡させて使用することが可能となる。この場合、水で希釈する前のクーラント原液を供給することとなるが、泡としての供給のため使用量が少なく、被削材2を冷却するクーラントと混合しても濃度変動に関しては問題ないが、加工精度維持の点で定期的な濃度測定を行うことが望ましい。しかし泡が残留する可能性があるため、クーラントに消泡剤を混合することがより望ましい。
なお、泡は高温での安定性が悪いので、工具温度を保持するために、加熱媒体と泡を同時に使用する際には、別々のノズルを用いて供給することが望ましい。As the liquid foam
In addition, since foam has poor stability at high temperature, it is desirable to supply the heating medium and foam using separate nozzles in order to maintain the tool temperature.
上記のように構成された実施の形態6においては、切削加工中に液状発泡断熱材17aを切削工具12の刃先に供給するようにしたことで、被削材2を冷却するクーラント14Cの一部が飛散して切削工具12の刃先にかかることで切削工具12が急冷されるのが防止され、加工中の断熱とクーラントの直接冷却を防止することで、工具刃先の熱亀裂による境界摩耗の発生を抑え境界摩耗から工具を守ることが可能で、被削材の表面粗さの悪化を防止できるという更なる効果が得られる。
In the sixth embodiment configured as described above, a part of the
なお、実施の形態2に示すクーラント吸引管15あるいはエアブローノズル18を設置すること、あるいは実施の形態4に示す断熱型クーラント供給孔付きホルダ12Bを用いて加工を行うことも可能である。さらに実施の形態3に示す円筒内切削加工に本実施の形態6の液状発泡断熱材供給ノズルを設置して工具刃先の温度保持を行うことも可能である。
It is also possible to perform processing by installing the
なお、実施の形態5に示す外部加熱手段16、あるいは実施の形態6に示す保温装置17は、何れも切削工具12の温度を所望の範囲に保持する温度保持装置を構成するものであり、外部加熱手段16はいわば能動的に切削工具12の温度を上げることができるので、切削加工前に予め昇温できることはもとより、例えば切削加工中にクーラント14Cの一部が刃先に降りかかる等の影響で工具温度が目標値よりも低い場合に、工具温度を昇温させることで温度保持を図ることもできる。一方、保温装置17は加工中に昇温した切削工具12の温度をいわば受動的に温度保持するものである。
The external heating means 16 shown in the fifth embodiment or the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that within the scope of the present invention, a part or all of each embodiment can be freely combined, or each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 切削加工装置、2 被削材、2a 内径部、10 チャック、10a 把持部、11 芯押し台、12、12A 切削工具、12B 断熱型クーラント供給孔付きホルダ、121 インサート、13 刃物台、14 クーラント供給ノズル、14a クーラント噴射口、14C クーラント、15 クーラント吸引管、16 外部加熱手段、16A 加熱流体供給ノズル、16a 加熱流体、16B レーザ加熱器、16C 誘導加熱器、17 保温装置、17A 液状発泡断熱材供給ノズル、17a 液状発泡断熱材、18 エアブローノズル、L レーザ光線
DESCRIPTION OF
Claims (10)
加熱した流体を噴射する加熱流体噴射装置、
レーザビームを照射して加熱するレーザ加熱装置、
または、電磁誘導による誘導加熱装置、
を用いたものであることを特徴とする請求項6に記載の切削加工装置。The heating means is for the cutting tool.
A heated fluid ejecting apparatus for ejecting heated fluid;
A laser heating device for heating by irradiating a laser beam;
Or induction heating device by electromagnetic induction,
The cutting apparatus according to claim 6, wherein:
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