JPH0929581A - 切屑処理方法及び切屑処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削条件，加工形状，加工箇所が変化しても
常に切屑の細断ができるようにする。 【解決手段】 回転する被削材１に切削工具２を当てる
ことにより切屑３が生じる。ポンプ４で供給されノズル
５から噴射された流体６は、工具すくい面７に向い送ら
れる。流体６は断続的または圧力が周期的に変動するよ
うに噴射される。ノズル５はガイド８に沿い移動でき、
流体６の噴出方向と切屑３の流出方向とでなす角度θが
設定角となるように、ガイド８上でのノズル５の位置を
ＮＣ装置９の指令により調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は切屑処理方法及び切
屑処理装置に関し、切削加工において発生する切屑を効
率良く細断して切屑処理性を改善するように工夫したも
のである。

【０００２】

【従来の技術】切屑加工の中でも特に旋削、中ぐり加工
等では連続した切屑が発生して工具あるいは被削材に巻
きつき、加工面の面粗度を悪化させたり工具を損傷させ
ることがあり、このことが工作現場での品質管理、生産
技術上の重要な問題となっている。また、連続した切屑
はオペレータにとっても操作の邪魔になる。更に、近年
の自動化、省人化の推進に伴い無人加工化の傾向にある
が、上記した連続切屑の発生は工具、被削材さらには刃
物台等機械部分に巻きつく可能性を有し、これが各種ト
ラブルの原因となるためオペレータによる監視が必要と
なり、無人化を図るための最大のネックとなっている。

【０００３】そこで切屑を自動的に細断する方法が、本
願出願人により先に出願（特願昭５８−２１３７２７
号）されている。ここで先願（特願昭５８−２１３７２
７号）について、図４を参照して説明する。

【０００４】図４に示すように、回転する円筒状の被削
材０１は工具０２で切削され、刃先すくい面０３に向け
ノズル０４にて、水や切削油等の液体あるいは空気や窒
素等の気体である流体０５が一定の方向から噴射されて
いる。また、流体０５は周期的断続的に噴射される構造
になっており、本例では断続的な噴射を可能とすべく、
ポンプ０６から供給される流体０５を電磁切換弁０７に
て断続的に開閉する方式をとっている。なお、電磁切換
弁０７には、調整可能な周期で連続的に開閉しうるよう
にタイマ０８が付設され所要の周波でオンオフする電気
信号が与えられる。このときの周波数は主に分断すべき
切屑の寸法、切削速度に応じて設定される。

【０００５】次に、先願による切屑細断メカニズムを説
明する。図５に切削部拡大図を示すように、切削工具０
２の刃先すくい面に流体５が噴射されれば、切削点Ｓの
領域は塑性状態となっているので、切屑Ｃに噴流による
曲げモーメントが加われば、剪断すべりの方向が変化し
て曲げ変形が行われる。噴射が行われている間は上記の
作用が連続的になされるので、切屑Ｃはカールし螺旋状
の切屑が生成される。このときの切屑Ｃの生成仮定が図
６（１），（２）に示されている。

【０００６】次に噴流が停止されると図６（３）のよう
に、噴流による外力が消滅するため、切屑はカールしな
くなりほぼ直線的に流出を始める。次に再度噴流が与え
られると、図６（４）のように、切屑は噴射開始の衝撃
により被削材０１に衝突し、図６（３）の過程でカール
がなされずほぼ直線的に伸びた切屑の部分に逆曲げが生
じて切断される。図６（４）のＡ−Ａ矢視図を図７に示
す。図７にこのときの切屑の逆曲げが生じて亀裂が発生
する模様が表わされている。噴射の周期的な開閉が行わ
れることにより、図６（１）〜（４）に表わされた切屑
の生成、切断作用が連続的に行われる。実用的な面から
は、１周期における噴射時間の方を非噴射時間よりも長
くした方が効果的である。また、上記のように噴射−非
噴射のオンオフサイクルとするかわりに、噴射圧力を正
弦波状等のように変動させても同様の効果が期待でき
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述した先願
に示す従来技術では、例えば旋削加工の場合、送り量や
切込み等の切削条件の変化、あるいは側面，端面等加工
箇所の変化、または被削材の側面の形状が平行，テー
パ，曲線などになっている形状の変化によって、切屑の
流出する方向が変化するため、切削中に一定の方向から
高圧流体を噴射していても、切屑が流出する方向に対し
て適正な方向でなくなると、切屑が細断できず十分な効
果が生じない。

【０００８】本発明は、上記従来技術に鑑み、切屑の流
出方向が変化しても切屑の細断を良好に行うことのでき
る切屑処理方法及び切屑処理装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、切削工具のすくい面に向けて断続的にまたは圧力
を周期的に変えて高圧の流体を噴出すると共に、流体の
噴出方向と切屑の流出方向とでなす角度があらかじめ設
定した設定角度となるように流体の噴出方向を調整する
ことを特徴とする。

【００１０】また本発明は、切削工具のすくい面に向け
て断続的にまたは圧力を周期的に変えて高圧の流体を噴
出する流体噴出手段と、流体の噴出方向と切屑の流出方
向とでなす角度があらかじめ設定した設定角度となるよ
うに前記流体噴出手段の向きを調整する噴出方向調整手
段と、を有することを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、切屑流出方向に応じて常
に切屑流出方向との角度が一定になるように高圧流体を
噴射することにより、切削中に切削条件，加工形状，加
工箇所が変化しても常に切屑を細断することができるた
め、複雑な形状の被削材を切削する時でも切屑の工具あ
るいは被削材への巻きつきを防止することができるとと
もに、常にノズルを適正な位置に自動的に設定できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づき詳細に説明する。図１に示すように本実施例では、
回転する被削材１は切削工具２で切削され、切削にとも
ない切屑３が生じる。ポンプ４から供給されてノズル５
から噴出した流体６は、工具すくい面７に向い送られ
る。流体６としては、水や切削油剤などの液体や、空気
や窒素などの気体を用いる。なお流体６は、断続的に噴
出されたり、圧力が周期的に変動するように噴出され
る。断続的噴出や周期的圧力変動噴出をさせるために、
ポンプ４の駆動を制御したり、ポンプ４とノズル５の間
に電磁弁を備えてこの電磁弁を制御したりしている。

【００１３】ノズル５はガイド８に沿い動かすことがで
きるように備えられている。更にノズル５には図示しな
い駆動装置が備えられており、この駆動装置の駆動によ
りノズル５がガイド８に沿い動く。このようにノズル５
がガイド８に沿い動くことにより、流体６の噴出方向と
切屑３の流出方向とでなす角度θを可変にすることがで
きる。この角度θが設定角度となるようにノズル５の位
置を設定する。

【００１４】本実施例では、ノズル５をガイド８に沿い
動かす駆動装置をＮＣ装置９の指令により駆動するよう
にしている。これにより、切削条件に応じて角度θが設
定角度となるように自動調整することができる。よって
本実施例では角度θが常に設定角度となり、高圧で噴出
（断続的噴出または周期的圧力変動噴出）された流体６
が切屑３に当たり、切屑３の細断ができる。

【００１５】なお上記実施例ではＮＣ装置９により、ノ
ズル５に備えた駆動装置に指令を出していたが、他の制
御装置により指令を出すようにしてもよい。更に噴射方
向を可変にするようにノズル５を支持する支持機構とし
て他の機構を用いることもできる。

【００１６】次に、切屑流出方向に対する噴射方向の角
度θと、細断される切屑３の長さとの関係の一例を図２
に示す。本例は、ステンレス鋼をノーズ半径０．８ｍｍ
の切削工具で、送り０．１ｍｍ／ｒｅｖ，切込み０．２
５ｍｍ．流体５である切屑油剤を５０ｋｇｆ／ｃｍ² の
圧力で噴射して切削した時の結果である。同図より、切
屑流出方向に対する噴射方向の角度θが６０°以上では
切屑は細断されないが、１０°ぐらいでは２０ｍｍ程度
に細断されていることがわかる。被削材材質や切削条件
により若干異なるがこのように適正な角度で噴射するこ
とにより、切屑を細断することができる。よって適正な
角度を設定角として設定しておき、角度θが設定角度と
なるように調整することにより、切屑３の細断が良好に
できる。

【００１７】次に、切屑流出方向の求め方の説明を切削
部の拡大図である図３を参照して説明する。

【００１８】図３に示すようにノーズ半径を持った切削
工具２で被削材１を切削すると、図中斜線部が切削部と
なり、切削に関与する切れ刃の両端ＡＢを結ぶ直線に対
して直角方向に切屑３は流出する。なお、図中Ｆは送り
量、ｔは切込みである。これにより切屑流出方向は切削
工具２のノーズ半径と送り量、切込みによりおおよそ幾
何学的に求められ、加工形状が変化しても切屑の流出す
る方向が予測できる。以上により切削条件、加工形状に
対するノズル５の設定位置が決定される。

【００１９】

【発明の効果】以上発明実施例と共に具体的に説明した
ように、本発明による切屑処理方法及び切屑処理装置で
は、切削条件や加工形状が変化しても、常に切屑を細断
することができるため、切屑が工具や被削材に巻きつく
のを防止でき、加工面の面粗さの悪化や工具の損傷を抑
えられるとともに、オペレータによる監視が不要とな
り、無人加工化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る切屑処理装置を示す構成
図。

【図２】流体の噴射角度と切屑長さとの関係を示す特性
図。

【図３】切屑流出方向を求める手法を示す説明図。

【図４】従来の切屑処理装置を示す構成図。

【図５】切屑点を拡大して示す拡大図。

【図６】切屑細断過程を示す説明図。

【図７】図６（４）のＡ−Ａ矢視方向から見た矢視図。

【符号の説明】

１ 被削材 ２ 切削工具 ３ 切屑 ４ ポンプ ５ ノズル ７ 工具すくい面 ８ ガイド ９ ＮＣ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日朝 幸雄 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 有塚 千尋 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 宮内 仁志 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削工具のすくい面に向けて断続的にま
   たは圧力を周期的に変えて高圧の流体を噴出すると共
   に、流体の噴出方向と切屑の流出方向とでなす角度があ
   らかじめ設定した設定角度となるように流体の噴出方向
   を調整することを特徴とする切屑処理方法。
2. 【請求項２】 切削工具のすくい面に向けて断続的にま
   たは圧力を周期的に変えて高圧の流体を噴出する流体噴
   出手段と、 流体の噴出方向と切屑の流出方向とでなす角度があらか
   じめ設定した設定角度となるように前記流体噴出手段の
   向きを調整する噴出方向調整手段と、を有することを特
   徴とする切屑処理装置。