JP5722194B2 - 切屑吸引用工具 - Google Patents

Description

本発明は、切屑吸引装置を備えた工作機械に装着される切屑吸引用工具に関し、特に、切削加工時に発生する切屑の回収効率を向上するようにした吸引構造の改善に関する。

例えば、ワーク加工中に発生する切屑の飛散を防止するようにした切屑吸引用工具として、工具本体の先端部に、一対の切刃を、工具軸心を中心として点対称をなすように形成するとともに、各切刃に対応するように２つの吸引開口を設け、工具本体に、切屑吸引孔を、前記両吸引開口が連通し、後端部に貫通し、且つ、軸心に沿うように形成したものがある（例えば特許文献１参照）。

前記従来構造の工具では、工具先端部に、前記各切刃に隣接するように切欠き部を形成することにより、前記吸引開口を前記切屑吸引孔に連通させている。

WO2009 /107235号公報

ところが、前記従来の切屑吸引用工具では、工具先端部に切欠き部を形成することにより吸引開口を切屑吸引孔に連通させているので、前記吸引開口においては、切欠き部を設けた分、外方に大きく開放されている為、吸引路面積が過大となり、吸引速度を上昇できず、吸引効率を向上できないという問題がある。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、簡単な構造により、工具先端部の吸引路面積を狭めて吸引速度を上昇でき、もって切屑の回収効率を向上できる切屑吸引用工具を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、先端部に開口する切屑吸引孔を有する工具本体と、該工具本体の先端部の、工具軸心側に装着された中心刃と、外周側に装着された外周刃とを有し、切屑吸引装置を備えた工作機械に装着される切屑吸引用工具であって、前記切屑吸引孔は、前記中心刃の近傍に開口する中心吸引孔と、前記外周刃の近傍に開口する外周吸引孔と、前記中心吸引孔と外周吸引孔が合流するとともに、工具軸心に沿って延びるように形成され、前記切屑吸引装置に連通する主吸引孔とを有し、前記工具本体の前記中心吸引孔の開口部外側には、該工具本体の周方向に延び、該開口部の吸引路面積を狭める側壁が形成されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の切屑吸引用工具において、前記外周吸引孔の開口部は、前記中心吸引孔の開口部より径方向外方に位置していることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の切屑吸引用工具において、前記工具本体の外表面には、工具軸心方向に延びる溝が凹設され、前記工具本体の先端部には、前記溝部を前記開口部に連通させる切欠きが形成されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載の切屑吸引用工具において、前記工具本体の先端部は、工具軸心部が外周部より工具先端から遠ざかる方向に凹んでいることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、中心刃の近傍に開口する中心吸引孔と、外周刃の近傍に開口する外周吸引孔とを主吸引孔に合流させるとともに、工具本体の前記中心吸引孔の開口部外側に、該工具本体の周方向に延びる側壁を形成したので、中心吸引孔の開口部への吸引路面積を狭めることができる。これにより吸引用空気の流速を高めることができ、切屑を確実に吸引して吸引効率を向上することができる。

また、中心吸引孔の開口部外側に側壁を形成したので、加工ポイントから外方に向かって飛び出そうとする切屑が前記側壁に当たってその飛散が防止され、中心吸引孔に吸引され易くなり、この点からも吸引効率を向上することができる。

ここで、切刃の加工ポイントから吸引孔の開口部までの領域は、吸引路面積が大きいため流速が低下し、従ってそれだけ吸引効率が低下する。本発明では、外周刃は径方向外側に配置されているので、外周刃の加工ポイントから外周吸引孔の開口部までの領域が、軸心側に配置された中心刃における領域に比較して大きくなる。そこで、請求項２の発明では、外周吸引孔の開口部を、中心吸引孔の開口部より径方向外方に位置させたので、外周刃の加工ポイントから外周吸引孔の開口部までの領域が大きくなるのを抑制でき、切屑を確実に吸引でき、吸引効率の低下を回避できる。

また請求項３の発明では、前記工具本体の外表面に、工具軸心方向に延びる溝を凹設し、さらに該溝を前記開口部に連通させる切欠きを形成したので、必要な量の吸引用空気を切屑吸引孔に導入でき、この構成によっても切屑を確実に吸引でき、吸引効率を向上できる。

さらにまた請求項４の発明では、工具本体の先端部を、工具軸心部が外周部より工具先端から遠ざかる方向に凹ませたので、中心刃及び外周刃をワークに確実に食い込ませることができ、これにより工具の振れを防止でき、切屑の吸引効率を安定化できる。ちなみに、工具の振れが生じると、吸引流速が安定化せず、切屑吸引効率の安定性に悪影響が生じる。

本発明の実施例１に係る切屑吸引用工具が装着された工作機械の全体斜視図である。 前記工具の側面図である。 前記工具の外周刃側を表す断面側面図である。 前記工具の中心刃側を表す断面側面図である。 前記工具の先端側から見た正面図である。 前記工具の中心刃側を先端側から見た斜視図である。 前記工具の外周刃側を先端側から見た斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図７は、本発明の実施例１による切屑吸引用工具を説明するための図である。

図において、１は工作機械を示している。該工作機械１は、ベッド２と、該ベッド２の奥部分に立設されたコラム３と、該コラム３の前面に上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在に支持された主軸頭４と、前記ベッド２の手前部分に前後方向（Ｙ軸方向）に移動自在に支持されたサドル５と、該サドル５上に左右方向（Ｘ軸方向）に移動自在に支持されたテーブル６とを備えている。

前記主軸頭４内には、主軸７が回転自在に支持されており、該主軸７の下端部には工具ホルダ１４を介して切屑吸引用工具としてのドリル１０が着脱可能に装着されている。

前記工作機械１は、さらに、前記主軸７に装着された前記ドリル１０と次工程用工具とを自動的に交換する自動工具交換装置１１を備えている。この自動工具交換装置１１は、前記コラム３の側壁に配置された工具マガジン１２と、該工具マガジン１２と前記主軸７との間に配置された工具交換アーム１３とを有する。

そして本実施例の工作機械１は、前記主軸７に装着された前記ドリル１０によりワークＷに穴あけ加工を施す際に発生する切屑を吸引する切屑吸引装置１５を備えている。

前記切屑吸引装置１５は、吸引力発生源を内蔵する切屑回収箱１５ｂと前記ドリル１０とを、該ドリル１０，前記工具ホルダ１４及び主軸７に形成された吸引路及び吸引パイプ１５ａにより接続した概略構造を有する。

前記主軸７は、軸心部に、前記吸引路の一部を構成する切屑排出孔が貫通形成された筒状体からなり、前記主軸頭４に内蔵された駆動モータ（不図示）により回転駆動される。

前記工具ホルダ１４は、軸心部に、前記ドリル１０が装着される支持穴及び前記吸引路の一部を構成する切屑排出孔が貫通形成され、前記主軸７の下端部に着脱可能に装着されている。

前記ドリル１０は、丸棒からなるドリル本体８と、これの先端部８ａに着脱可能に装着された一対の中心刃９ａ，外周刃９ｂとを有する。前記ドリル本体８は、前記先端部８ａが形成された前部８ｂと、該前部８ｂより大径で前記工具ホルダ１４に保持される保持部８ｃとを有する。前記先端部８ａの先端面８ａ′は、外周部８ｅから軸心部８ｆ側に行くほど軸心先端から遠ざかるように凹んでいる。

前記ドリル本体８には、切屑吸引孔１６が、工具軸心ａに沿って延び、後端面８ｄに貫通するように形成されている。前記切屑吸引孔１６は、ドリル本体８の前記先端部８ａに形成された後述する中心吸引孔１６ｅ及び外周吸引孔１６ｆと、ドリル本体８に形成され、前記中心，外周吸引孔１６ｅ，１６ｆが合流する主吸引孔１６ｃとを有する。

前記主吸引孔１６ｃは、前記前部８ｂの軸心部分に位置する前部吸引孔１６ａと、前記保持部８ｃの軸心部分に位置し、前記前部吸引孔１６ａより大径の保持部吸引孔１６ｂとで構成されており、前記切屑吸引装置１５に連通している。

前記前部吸引孔１６ａの先端１６ｄは、前記先端部８ａと前記前部８ｂとの境界より前部８ｂ側に位置し、該前部吸引孔１６ａの形成加工に使用されたドリルの先端角に応じた頂角１３０°〜１４０°程度の円錐形状をなしている。

また、前記先端部８ａには、工具軸心ａを挟んで一対の中心刃切欠き部８ｇ，外周刃切欠き部８ｈが軸心方向に深く、かつ前記先端部８ａの外周面（側面）にも開口するように形成されている。前記中心刃切欠き部８ｇの内壁の工具軸心ａ寄りに中心刃取付部８ｉが凹設されており、また前記外周刃切欠き部８ｈの内壁の前記外周寄りに外周刃取付け部８ｊが凹設されている。

そして前記中心刃取付け部８ｉに前記中心刃９ａがボルト９ａ′により着脱可能に装着されており、また前記外周刃取付け部８ｊに前記外周刃９ｂがボルト９ｂ′により着脱可能に装着されている。なお、前記中心刃９ａ，外周刃９ｂの軸心方向前端は、前記先端部８ａの先端面８ａ′より僅かに前方に突出している。

また、前記中心刃切欠き部８ｇには前記中心吸引孔１６ｅが、前記外周刃切欠き部ｈには外周吸引孔１６ｆが、それぞれ前記前部吸引孔１６ａの先端１６ｄに連通するように形成されている。このようにして前記中心吸引孔１６ｅと外周吸引孔１６ｆは前記主吸引孔１６ｃの前部を構成する前記前部吸引孔１６ａに合流している。

ここで前記中心刃切欠き部８ｇ，外周刃切欠き部８ｈは、本ドリル１０の回転方向Ａにおける中心刃９ａ，外周刃９ｂより前側に配置されている。また前記中心刃切欠き部８ｇは、中心刃９ａを軸心寄りに取付けるためのものであるため、外周寄りに外周刃９ｂを取り付けるための外周刃切欠き部８ｈより大きく切り欠かれている。

また、前記外周吸引孔１６ｆの軸心ｂは、工具軸心ａに対して中心吸引孔１６ｅの軸心ｃより外周側に大きく傾斜している。そのため前記外周吸引孔１６ｆの外周刃切欠き部８ｇへの開口部１６ｆ′は、前記中心吸引孔１６ｅの前記中心刃切欠き部８ｇへの開口部１６ｅ′より径方向外側に位置している。そのため前記外周刃９ｂが径方向外側に配置されているにも関わらず、該外周刃９ｂの加工ポイントから前記外周吸引孔１６ｆの開口部１６ｆ′まで距離は、前記外周吸引孔１６ｆの軸心ｂを前記中心吸引孔１６ｅの軸心ｃと同程度に設定した場合よりも小さくなっている。

さらにまた、前記外周吸引孔１６ｆは中心吸引孔１６ｅより小径に形成されており、そのため外周吸引孔１６ｆ内の吸引用空気の流速は中心吸引孔１６ｅ内の吸引流速より高くなる。

そして前記工具本体８の先端部８ａの、前記中心吸引孔１６ｅの開口部１６ｅ′の外側には、側壁８ｋが前記先端部８ａの周方向に延びるように形成されている。この側壁８ｋは、図６において二点鎖線で囲まれた前記開口部１６ｅ′への吸引路面積Ｓを同図に斜線を施した面積（前記側壁８ｋの面積に相当する）Ｓ′だけ狭めるように機能する。

なお、中心刃切欠き部８ｇの外部への開口のうち、前記先端面８ａ′側に開口する部分は、加工時には、ワークにより閉塞されるため、実質的に前記開口部１６ｅ′への吸引路とはならない。

また前記工具本体８の外表面には、工具軸心ａ方向に延びる中心刃溝１７ａ，外周刃溝１７ｂが凹設されている。この中心刃溝１７ａ，外周刃溝１７ｂは、それぞれ前記中心吸引孔１６ｅ，外周吸引孔１６ｆに吸引用空気を導入するためのものであり、前記工具本体８の前部８ｂから先端部８ａの先端面８ａ′までの全長に渡る長さに設定されている。そして前記中心刃溝１７ａ，外周刃溝１７ｂの先端部には、該各溝１７ａ，１７ｂを前記中心吸引孔１６ｅ，外周吸引孔１６ｆに連通させる切欠き１７ｃ，１７ｄが形成されている。なお、加工中においては、前記溝１７ａ，１７ｂ及び切欠き１７ｃ，１７ｄは外側を塞ぐワークとで、空気導入通路を形成する。

本実施例では、ドリル１０によりワークＷに穴あけ加工を施す際に発生するに切屑は、切屑吸引装置１５により吸引回収される。この場合、周囲の必要な量の空気が工具本体８の中心刃溝１７ａ，外周刃溝１７ｂから切欠き１７ｃ，１７ｄを介して中心吸引孔１６ｅ，外周吸引孔１６ｆに吸引用空気として導入され、前記発生した切屑は、前記吸引用空気により前記中心吸引孔１６ｅ，外周吸引孔１６ｆから主吸引孔１６ｃ介して前記切屑回収箱１５ｂに回収される。

本実施例によれば、中心刃９ａの近傍に開口する中心吸引孔１６ｅと、外周刃９ｂの近傍に開口する外周吸引孔１６ｆとを主吸引孔１６ｃに合流させるとともに、工具本体９の前記中心吸引孔１６ｅの開口部１６ｅ′の外側に、該工具本体８の周方向に延びる側壁８ｋを形成した。

このように構成したので、図６に示すように、中心吸引孔１６ｅの開口部１６ｅ′への吸引路面積（同図に二点鎖線で囲む面積）Ｓを前記側壁８ｋにより同図に斜線を施した面積Ｓ′だけ狭めることができる。これにより、中心刃切欠き部８ｇを外周刃切欠き部８ｈより大きく設定しながら、該中心刃切欠き部８ｇ側の吸引用空気の流速を高めることができ、切屑を確実に吸引することができ、吸引効率を向上することができる。

また、中心吸引孔１６ｃの開口部１６ｅ′の外側に側壁８ｋを形成したので、加工ポイントから外方に向かって飛び出そうとする切屑が前記側壁８ｋに当たってその飛散が防止され、中心吸引孔１６ｃに吸引され易くなり、この点からも吸引効率を向上することができる。

ここで、切刃の加工ポイントから吸引孔の開口部までの領域は、吸引路面積が大きいため流速を低下させ、従ってそれだけ吸引効率が低下すると考えられる。

本実施例では、外周刃９ｂは径方向外側に配置されているので、外周刃９ｂの加工ポイントから外周吸引孔１６ｆの開口部１６ｆ′までの距離、ひいては領域が、工具軸心ａ側に配置された中心刃９ａにおける領域に比較して大きくなる。

そこで、本実施例では、図３〜５に示すように、外周吸引孔１６ｆの軸心ｂを中心吸引孔１６ｅの軸心ｃより大きく外周側に傾斜させることにより、外周吸引孔１６ｆの開口部１６ｆ′を、中心吸引孔１６ｅの開口部１６ｅ′より径方向外方に位置させた。そのため、外周刃９ｂの加工ポイントから外周吸引孔１６ｆの開口部１６ｆ′までの距離、ひいては領域が、中心刃９ａ側の領域より大きくなるのを抑制でき、切屑を中心刃９ａ側と同程度に確実に吸引でき、吸引効率の低下を回避できる。

また外周吸引孔１６ｆの径を中心吸引孔１６ｅより小径に設定したので、外周刃吸引孔１６ｆ側における吸引空気の流速を高めることができ、この構成によっても径方向外側に配置された外周刃９ｂからの切屑を確実に回収できる。

また、前記工具本体８の外表面に、工具軸心ａ方向に延びる中心刃溝１７ａ，外周刃溝１７ｂを凹設し、さらに該各溝１７ａ，１７ｂを前記各開口部１６ｅ′，１６ｆ′に連通させる切欠き１７ｃ，１７ｄを形成したので、必要十分な量の吸引用空気を中心吸引孔１６ｅ，外周吸引孔１６ｆに導入でき、切屑を確実に吸引できる。

また、切屑吸引孔１６を形成するにあたり、主吸引孔１６ｃの先端１６ｄを、工具本体８の先端部８ａと前部８ｂとの境界より前部８ｂ側に位置させるとともに、先端側から中心吸引孔１６ｅ，外周吸引孔１６ｆを前記先端１６ｄに向けて貫通させる構造を採用したので、中心刃取付け部８ｉと外周刃取付け部８ｊとの間の部分の工具軸心ａ方向の肉厚を確保できる。ちなみに、主吸引孔１６ｃをこれの先端１６ｄが中心刃切欠き部８ｇ，外周刃切欠き部８ｈに直接開口するように形成した場合、必要な肉厚を確保できない。

さらにまた、工具本体８の先端部８ａの先端面８ａ′を、工具軸心部８ｆが外周部８ｅより工具先端から遠ざかる方向に凹ませる形状に設定したので、中心刃９ａ及び外周刃９ｂをワークＷに確実に食い込ませることで工具の振れを防止でき、切屑の吸引効率を安定化できる。ちなみに、工具の振れが生じると、切屑吸引効率の安定性に悪影響が生じる。

なお、前記実施例では、中心刃溝１７ａ，外周刃溝１７ｂが工具本体８の先端部８ａの先端面８ａ′に貫通している場合を説明したが、これらの各溝を先端部８ａの先端面８ａ′の手前までとし、その先端部近傍に中心吸引孔１６ｅ，外周吸引孔１６ｆに連通する切欠きを形成してもよい。

１ 工作機械
８ａ 先端部
８ 工具本体
８ａ′ 先端面
８ｋ 側壁
９ａ 中心刃
９ｂ 外周刃
１０ ドリル（切屑吸引用工具）
１５ 切屑吸引装置
１６ 切屑吸引孔
１６ｃ 主吸引孔
１６ｅ 中心吸引孔
１６ｅ′ 中心吸引孔の開口部
１６ｆ 外周吸引孔
１６ｆ′ 外周吸引孔の開口部
１７ａ，１７ｂ 中心刃溝，外周刃溝
１７ｃ，１７ｄ 切欠き
ａ 工具軸心
Ｓ 吸引路面積

Claims (4)

1. 先端部に開口する切屑吸引孔を有する工具本体と、該工具本体の先端部の、工具軸心側に装着された中心刃と、外周側に装着された外周刃とを有し、切屑吸引装置を備えた工作機械に装着される切屑吸引用工具であって、
   前記切屑吸引孔は、前記中心刃の近傍に開口する中心吸引孔と、前記外周刃の近傍に開口する外周吸引孔と、前記中心吸引孔と外周吸引孔が合流するとともに、工具軸心に沿って延びるように形成され、前記切屑吸引装置に連通する主吸引孔とを有し、
   前記工具本体の前記中心吸引孔の開口部外側には、該工具本体の周方向に延び、該開口部の吸引路面積を狭める側壁が形成されている
   ことを特徴とする切屑吸引用工具。
2. 請求項１に記載の切屑吸引用工具において、
   前記外周吸引孔の開口部は、前記中心吸引孔の開口部より径方向外方に位置している
   ことを特徴とする切屑吸引用工具。
3. 請求項１又は２に記載の切屑吸引用工具において、
   前記工具本体の外表面には、工具軸心方向に延びる溝が凹設され、前記工具本体の先端部には、前記溝を前記開口部に連通させる切欠きが形成されている
   ことを特徴とする切屑吸引用工具。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載の切屑吸引用工具において、
   前記工具本体の先端面は、工具軸心部が外周部より工具先端から遠ざかる方向に凹んでいる
   ことを特徴とする切屑吸引用工具。

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