冷却介质喷射装置的制作方法

1.本发明涉及一种对自机床的主轴供给的冷却介质进行喷射的冷却介质喷射装置。


背景技术：

2.在进行金属制工件的切削加工等的机床中，使用能够安装于机床的主轴(称为“spindle”)的刀具保持件。另外，在利用刀具对工件进行加工时，为了进行工件与刀具之间的润滑、工件或刀具的冷却、因加工而产生的切屑(有时也称为“切割碎末”)的去除(清洗)等，需要向刀具的刀尖等供给油等冷却介质。因此，使用了设有冷却介质供给机构的刀具保持件，该冷却介质供给机构供自机床的主轴供给的冷却介质通过，并将其向刀具的刀尖等进行喷射。再者，为了能够稳定地喷射冷却介质，使用了如专利文献1(日本特开昭62-4550号公报)所公开的那样的设有冷却介质供给机构的刀具保持件，该冷却介质供给机构由具有连结于主轴的旋转部的泵构成。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开昭62-4550号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.在自通常的机床的主轴供给的冷却介质的压力下，利用自设于刀具保持件的冷却介质供给机构喷射的冷却介质，无法充分地去除在加工工件时产生的切屑。另外，也无法充分地去除在加工工件时产生的毛刺。
8.因此，作业人员在对工件进行了加工之后，通过手工作业来去除残留于工件的切屑、毛刺。
9.在此，可以考虑通过使自设于刀具保持件的冷却介质供给机构喷射的冷却介质的压力提高，来提高切屑、毛刺的去除效果。
10.为了使自设于刀具保持件的冷却介质供给机构喷射的冷却介质的压力提高，需要使自机床的主轴供给的冷却介质的压力提高。
11.然而，为了使自机床的主轴供给的冷却介质的压力提高，需要将机床设计成高压规格，会变得非常昂贵。
12.另外，可以考虑使用如专利文献1所公开的那样的、设有由具有连结于主轴的旋转部的泵构成的冷却介质供给机构的刀具保持件，并提高泵的旋转部的转速，由此使自冷却介质供给机构喷射的冷却介质的压力提高。
13.然而，专利文献1所公开的刀具保持件是在使用所保持的刀具对工件进行加工的同时向刀具的刀尖等喷射冷却介质的刀具保持件。因此，提高刀具保持件的转速存在限度。
14.再者，在专利文献1所公开的刀具保持件中，由于冷却介质供给机构的喷射口与主轴一起旋转，因此自喷射口喷射的冷却介质因离心力而扩散。因此，无法将冷却介质集中地
喷射于预定部位。即，无法将冷却介质集中地喷射于切屑容易残留的部位、毛刺容易产生的部位。
15.本发明是鉴于这样的点而做成的，其目的在于提供一种能够使自机床的主轴供给的冷却介质的压力提高并且能够将冷却介质集中地喷射于预定部位的冷却介质喷射装置。
16.用于解决问题的方案
17.本发明具有主体部、支承部、泵、盖和喷嘴。
18.主体部构成为能够安装于机床的主轴。另外，主体部具有在被安装于主轴的状态下供自主轴供给的冷却介质通过的主体部通路。作为将主体部安装于主轴的方法，能够使用各种方法。例如使用如下方法：在主体部的后端侧安装拉杆，将拉杆向主轴侧拉入。
19.支承部形成为筒状，主体部可旋转地支承在支承部内侧空间内。支承部在主体部被安装于主轴的状态下固定于机床。例如构成为，在主体部未被安装于主轴的状态(支承部未被固定于机床的状态)下，主体部无法相对于支承部旋转，在主体部被安装于主轴的状态(支承部被固定于机床的状态)下，主体部能够相对于支承部旋转。作为将支承部固定于主体部的方法，能够使用各种方法。另外，支承部具有供冷却介质通过的第1通路和第2通路。
20.泵具有旋转部、吸入口和喷出口。泵的旋转部被连结于主体部，并且可旋转地支承于支承部的支承部内侧空间内。对于泵，通过旋转部进行旋转，来使自吸入口吸入的冷却介质的压力提高并将该冷却介质自喷出口喷出。作为泵，能够使用各种结构的泵。泵的旋转部只要与主体部的旋转连动地进行旋转即可，既可以直接连结于主体部，也可以借助其他构件连结于主体部。
21.盖以将支承部的支承部内侧空间封闭的方式安装于支承部的、相对于泵而言与主体部相反的一侧的部位。另外，盖具有用于安装喷嘴的喷嘴孔、以及与喷嘴孔连通的盖通路。
22.喷嘴形成有具有喷射口的喷嘴通路，以喷嘴通路与喷嘴孔连通的方式安装于盖的喷嘴孔。
23.在本发明中构成为，主体部的主体部通路经由支承部的第1通路与泵的吸入口连通，泵的喷出口经由支承部的第2通路与盖的盖通路连通。
24.在与泵的旋转部连结的主体部被安装于主轴的状态下，主轴的转速被设定为自喷嘴的喷射口喷射预定压力的冷却介质。
25.在本发明的冷却介质喷射装置中，能够将自机床的主轴供给的冷却介质的压力提高为能够去除在加工工件时产生的切屑、毛刺的压力，并且能够将冷却介质向预定方向集中地喷射。因此，通过使用本发明的冷却介质喷射装置，能够低廉地以简单的结构来可靠地去除残留于加工后的工件的切屑、毛刺。
26.在本发明的不同方案中，具备压力控制部，该压力控制部防止自泵的喷出口喷出的冷却介质的压力比设定值还要上升的情况。作为压力控制部，能够使用公知的各种结构的压力控制部。
27.在本方案中，能够防止冷却介质的压力上升。
28.在本发明的不同方案中，在主体部通路设有对冷却介质中含有的异物进行去除的过滤器。作为过滤器，能够使用公知的各种过滤器。
29.在本方案中，能够提高润滑效果、冷却效果、清洗效果。
30.发明的效果
31.通过使用本发明的冷却介质喷射装置，能够提高自机床的主轴供给的冷却介质的压力，并且能够将冷却介质集中地喷射于预定部位。由此，能够容易且可靠地去除残留于加工后的工件的切屑、毛刺。
附图说明
32.图1是一实施方式的冷却介质喷射装置的剖视图。
33.图2是对将一实施方式的冷却介质喷射装置安装于机床的动作进行说明的图。
34.图3是图1的主要部分的局部放大图。
具体实施方式
35.以下的详细的说明仅用于向本领域技术人员说明用于实施本发明的优选的应用例的详细信息。本发明的技术范围不被详细的说明限制，而是基于权利要求书的记载来确定。因此，对于以下的详细的说明中的结构、方法的组合而言，在广义的含义上，并非全都是实施本发明所必须的，仅用于在与附图的附图标记一起被记载的详细的说明中公开本发明的代表性方式。
36.以下，参照附图对本发明的冷却介质喷射装置的实施方式进行说明。
37.此外，以下，将沿着冷却介质喷射装置100的中心线p的方向称为“轴向”。并且，将沿着轴向的配置有喷嘴240的一侧(在图1中为右侧)称为“前端侧”。另外，将沿着轴向的与配置有喷嘴240的一侧相反的一侧(配置有主体构件110的一侧)(在图1中为左侧)称为“后端侧”。
38.参照图1～图3对本发明的冷却介质喷射装置的一实施方式进行说明。
39.本实施方式的冷却介质喷射装置100具有主体部、支承部、盖230、喷嘴240、泵300、安全阀400、过滤器500。
40.主体部包括主体构件110和接合构件120。
41.主体构件110在后端侧具有安装于机床的主轴的柄部112。与柄部112对应的主体构件外周面部分112a形成为以外径自前端侧朝向后端侧而变小的方式倾斜的锥面。主体构件外周面部分112a的锥面形成为能够与后述的机床的主轴10的主轴内周面部分11a的锥面锥形嵌合。另外，主体构件110具有能够供后述的设于罩210的止转杆215卡合的卡合部113。
42.另外，主体构件110在中心侧具有沿轴向延伸的主体构件通路111。主体构件通路111形成为在主体构件110的柄部112被安装于主轴10的状态下供自主轴10供给的冷却介质通过。
43.过滤器500配置于主体构件通路111内，对通过主体构件通路111的冷却介质中含有的异物进行去除。作为过滤器500，能够使用能够去除冷却介质中含有的异物的公知的各种过滤器。
44.接合构件120安装于主体构件110的前端侧。在本实施方式中，接合构件120的后端侧的部分自主体构件110的前端侧向主体构件110的主体构件通路111内插入并进行螺纹结合。另外，接合构件120的前端侧的部分自主体构件110的前端侧端面突出。在主体构件110与接合构件120之间配置有o形环等密封构件。
45.接合构件120具有供冷却介质通过的接合构件通路121。接合构件通路121具有沿轴向延伸的第1通路部分、以及与第1通路部分的前端侧连接且沿着径向延伸的第2通路部分。第1通路部分的后端侧与主体构件通路111连通，第2通路部分在接合构件120的前端侧的部分的外周面开口。
46.由主体构件110和接合构件120构成本发明的“主体部”，由主体构件通路111和接合构件通路121形成本发明的“主体部通路”。
47.支承部将主体部(主体构件110、接合构件120)和泵300的旋转部支承为能够旋转。支承部包括罩210、壳体220、环构件225。
48.主体构件110借助轴承(bearing)211可旋转地配置在罩210的罩内侧空间内。由此，主体构件110能够相对于罩210旋转。
49.另外，罩210具有孔212。孔212形成于罩210的比配置有主体构件110的罩内侧空间向径向外周侧(远离中心线p的方向)离开的位置，并沿着轴向延伸。孔212的后端侧开口。止转销213以能够沿着孔212的延伸方向移动的方式被插入孔212内。止转销213因弹簧214的弹性力而受到向自孔212拔出的方向(后端侧)移动的力。
50.在止转销213的后端侧固定有止转杆215。止转杆215的轴向位置由螺纹结合于止转销213的螺母216进行调整。
51.另外，罩210具有能够收纳止转杆215的槽217。
52.在主体构件110未被安装于主轴10的状态(罩210未被固定于机床的状态)下，止转销213因弹簧214的弹性力而向自孔212拔出的方向(后端侧)移动。由此，止转杆215卡合于主体构件110的卡合部113，主体构件110相对于罩210的旋转被阻止。
53.另一方面，在主体构件110被安装于主轴的状态(罩210被固定于机床的状态)下，止转销213受到克服弹簧214的弹性力而向插入孔212内的方向(前端侧)移动的力(详细内容将后述)。由此，止转杆215从与主体构件110的卡合部113卡合的位置向被收纳于罩210的槽217内的位置移动。当止转杆215和主体构件110的卡合部113的卡合被解除时，主体构件110能够相对于罩210旋转。
54.壳体220由螺栓等固定于罩210的前端侧。
55.壳体220具有第1壳体通路221和第2壳体通路222。
56.环构件225配置于壳体220的后端侧的部分与接合构件120的前端侧的部分之间。环构件225具有沿径向延伸并在环构件225的内周面和外周面开口的环构件通路225a。环构件225配置为环构件通路225a和接合构件通路121(第2通路部分)以及第1壳体通路221连通。
57.在环构件225与接合构件120之间配置有密封构件226(例如o形环)，在环构件225与壳体220之间配置有密封构件227(例如o形环)。
58.环构件225通过被螺纹结合于壳体220的内周面的固定构件228按压而止转。
59.由罩210的罩内侧空间、壳体220的壳体内侧空间和环构件225的环构件内侧空间形成本发明的“支承部内侧空间”。
60.泵300使冷却介质的压力提高(增压)。作为泵300，能够使用具有固定部和旋转部的公知的各种泵。在本实施方式中，使用了具有壳体220(固定部)、以及可旋转地支承于壳体220的壳体内侧空间内的旋转部的内接型齿轮泵。泵300的固定部包括壳体220的与泵300
的旋转部对应的部分。
61.泵300的旋转部的后端侧连结于主体构件110。在本实施方式中，泵300的旋转部的后端侧借助定位销310连结于与主体构件110连结的接合构件120。另外，泵300的旋转部的前端侧的部分可旋转地支承于形成于盖230(后述)的凹部内。即，泵300的旋转部可旋转地支承于壳体220的壳体内侧空间内。由此，泵300的旋转部与安装于主轴10的主体构件110的旋转连动地进行旋转。
62.泵300具有吸入口301和喷出口302。并且，当泵300的旋转部旋转时，使自吸入口301吸入的冷却介质的压力提高(增压)并自喷出口302喷出。
63.喷出口302与第2壳体通路222连通。
64.由罩210、壳体220、环构件225构成本发明的“支承部”，由环构件通路225a和第1壳体通路221形成本发明的“支承部的第1通路”，由第2壳体通路222形成本发明的“支承部的第2通路”。
65.另外，壳体220具有自第2壳体通路222分支出的排出通路223。在排出通路223配置有安全阀400。
66.如图3所示，在安全阀400中，在安全阀通路411内，自第2壳体通路222侧朝向排出口411a侧配置有钢球(阀芯)412、阀支承体413、安全弹簧414。
67.安全阀400防止第2壳体通路222内的冷却介质的压力达到设定值以上的情况。具体而言，当第2壳体通路222内的冷却介质的压力达到设定值以上时，钢球412和阀支承体413克服安全弹簧414的弹性力而向与第2壳体通路222相反的一侧移动。由此，第2壳体通路222内的冷却介质自排出口411a被排出，第2壳体通路222内的冷却介质的压力降低。当第2壳体通路222内的冷却介质的压力降低时，因弹簧414的弹性力而钢球412和阀支承体413向第2壳体通路222侧移动。
68.盖230由螺栓等固定于壳体220的前端侧，以堵塞壳体220的壳体内侧空间。
69.盖230具有用于安装喷嘴240的喷嘴安装孔231、以及与喷嘴安装孔231连通的盖通路232。
70.盖230以盖通路232与壳体220的第2壳体通路222连通的方式固定于壳体220。
71.喷嘴240具有与喷射口242连通的喷嘴通路241。
72.喷嘴240安装于盖230的喷嘴安装孔231。在本实施方式中，喷嘴240通过形成于喷嘴240的后端侧的外周的外螺纹和形成于喷嘴安装孔231的内周面的内螺纹的螺纹结合而安装于喷嘴安装孔231。
73.接下来，参照图2对将本实施方式的冷却介质喷射装置100安装于机床的动作的一例进行说明。
74.在主体构件110的后端侧安装有拉杆130。例如，使在拉杆130的外周面形成的外螺纹和在形成主体构件通路111的主体构件内周面形成的内螺纹螺纹结合。拉杆130在中心侧具有沿轴向延伸且两端开口的拉杆通路131。通过将拉杆130安装于主体构件110的后端侧，从而拉杆通路131和主体构件通路111连通。
75.将拉杆130的后端侧的部分向由机床的主轴10的主轴内周面11形成的主轴内侧空间10a内插入。然后，通过设于机床侧的拉入构件12将拉杆130向箭头方向(图2的左侧。主轴10的后端侧。)拉入。主轴内周面11的前端侧的主轴内周面部分11a形成为以内径自前端侧
朝向后端侧变小的方式倾斜的锥面。由此，当将拉杆130拉入主轴内侧空间10a内时，主体构件外周面部分112a和主轴内周面部分11a锥形嵌合，主体构件外周面部分112a(柄部112)被主轴内周面部分11a夹持。即，将主体构件110安装于主轴10。
76.另外，通过主体构件110向主轴10的后端侧移动，罩210也向主轴10的后端侧移动。并且，当罩210的止转销213的后端部被向形成于机床侧的嵌合孔13内插入时，止转销213克服弹簧214的弹性力而被向插入孔212内的方向(前端侧)按压。
77.当止转销213向前端侧移动时，固定于止转销213的止转杆215也向前端侧移动。并且，在将主体构件110安装于主轴10的状态下，止转杆215从与主体构件110的卡合部113卡合的位置向被收纳于槽217内的位置移动。当止转杆215和卡合部113的卡合被解除时，主体构件110、连结于主体构件110的接合构件120以及泵300的旋转部能够相对于罩210以及固定于罩210的壳体220旋转。
78.此外，通过将止转销213的后端部插入嵌合孔13内，来将止转销213固定于机床。由此，罩210和壳体220以绕中心轴p的旋转被限制的状态固定于机床。再者，通过将固定于止转销213的止转杆215收纳于槽217内，从而止转杆215的、绕止转销213的旋转被限制。
79.在这样的状态下，当主轴10旋转时，连结于主轴10的主体构件110旋转。再者，经由接合构件120和定位销310而连结于主体构件110的、泵300的旋转部进行旋转。
80.当泵300的旋转部旋转时，自主轴10供给的冷却介质经由拉杆通路131、主体构件通路111(包括过滤器500)、接合构件通路121、环构件通路225a、第1壳体通路221自泵300的吸入口301被吸入。然后，被泵300增压后的冷却介质经由泵300的喷出口302、第2壳体通路222、盖通路232、喷嘴安装孔231向喷嘴通路241被输送。然后，自喷射口242被喷射。
81.在本实施方式中，罩210固定于机床，壳体220固定于罩210，盖230固定于壳体220，喷嘴240安装于盖230。即，喷嘴240经由盖230、壳体220、罩210而不可旋转地固定于机床。因此，自喷嘴240的喷射口242喷射的冷却介质不会受到现有技术那样的因喷射口的旋转而产生的离心力的影响。由此，能够将冷却介质集中地喷射于预定部位。
82.冷却介质中含有的异物被配置于主体构件通路111的过滤器500去除。
83.另外，能利用安全阀400来防止冷却介质的压力达到设置值以上的情况。
84.在本实施方式中，通过设于罩210(支承部)的止转销213、设于止转销213的止转杆215、设于机床侧的嵌合孔13、设于主体构件110(主体部)的卡合部113、设于罩210(支承部)的槽217，来构成“在对主体部相对于支承部的旋转进行限制的冷却介质喷射限制状态和将支承部固定于机床并且允许主体部(连结于主体部的泵的旋转部)相对于支承部的旋转的冷却介质喷射允许状态之间进行切换的切换机构”。
85.以下对使用刀具来加工工件时的动作的一例进行说明。以下，对机床(称为“加工中心”)进行说明，该机床具备刀具库，该刀具库能够收纳保持刀具的多个刀具保持件，通过加工程序，将选自收纳于刀具库的多个刀具保持件中的刀具保持件安装于主轴，使用保持于所选择的刀具保持件的刀具对工件进行加工。此外，构成为能够自主轴10向安装于主轴10的刀具保持件供给冷却介质。
86.本实施方式的冷却介质喷射装置100与多个刀具保持件一起被收纳于刀具库。
87.在机床安装工件。
88.自收纳于刀具库的刀具保持件中选择保持有加工所需的刀具的刀具保持件，并将
其安装于主轴10。然后，通过使主轴10旋转，从而使用由安装于主轴10的刀具保持件保持的刀具对工件进行加工。此时，自主轴10供给的冷却介质被向刀具侧供给。
89.在进行了工件的加工之后，将收纳于刀具库的冷却介质喷射装置100设定为能够使用的状态。例如，将主体构件110安装于主轴10，将罩210固定于机床(将主轴10支承为能够旋转的主体侧)。由此，成为能够将自主轴10供给的冷却介质从喷嘴240的喷射口242喷射的状态。
90.并且，将安装有冷却介质喷射装置100的主体构件110的主轴10的转速设定为：使自冷却介质喷射装置100的喷嘴240的喷射口242喷射的冷却介质的压力成为能够去除残留于工件的切屑、毛刺的压力。
91.并且，通过使冷却介质喷射装置100(或工件)移动，从而自喷嘴240的喷射口242向加工结束后的工件的、残留有切屑的部位(或者切屑容易残留的部位)、产生了毛刺的部位(或者毛刺容易产生的部位)喷射冷却介质。
92.如上所述，通过使用本实施方式的冷却介质喷射装置100，能够在不需要基于作业人员的手工作业进行的去除作业的情况下以简单的结构在短时间内可靠地去除残留于加工后的工件的切屑、加工时形成的毛刺等。
93.此外，使用冷却介质喷射装置100去除切屑、毛刺的动作并不限定于所述已说明的动作。
94.本发明不限于在实施方式中已说明的结构，能够进行各种变更、追加、删除。
95.主体部包括分体的主体构件和接合构件，但主体部能够由包括1在内的适当的数量的构件构成。另外，主体部的形状、结构能够进行各种变更。
96.支承部包括罩、壳体、环构件，但支承部能够由包括1在内的适当的数量的构件构成。另外，支承部的形状、结构能够进行各种变更。
97.使主体部可旋转地支承于支承部的结构并不限定于在实施方式中已说明的结构。
98.在将主体部安装于主轴的状态下将支承部固定于机床的方法并不限定于在实施方式中已说明的方法。
99.作为泵，能够使用具有固定部、旋转部、吸入口和喷出口的公知的各种结构的泵。
100.作为连结主体部和泵的旋转部的方法，能够使用各种方法。
101.盖的形状、结构能够进行各种变更。
102.作为喷嘴，能够使用各种结构的喷嘴。
103.在对主体部相对于支承部的旋转进行限制的冷却介质喷射限制状态和将支承部固定于机床并且允许主体部相对于支承部的旋转的冷却介质喷射允许状态之间进行切换的切换机构并不限定于在实施方式中已说明的切换机构。
104.作为对冷却介质的压力进行控制的压力控制部，能够使用安全阀以外的各种结构的压力控制部。此外，也能够省略压力控制部。
105.作为去除冷却介质中含有的异物的过滤器，能够使用公知的各种过滤器。此外，也能够省略过滤器。
106.对于在实施方式中已说明的结构，既能够单独使用，也能够组合使用适当选择的多个结构。
107.本发明的冷却介质喷射装置优选用于具备能够收纳多个刀具保持件的刀具库的
机床，但也能够用于除此以外的各种结构的机床。
108.附图标记说明
109.10、机床的主轴；10a、主轴内侧空间；11、主轴内周面；11a、主轴内周面部分；12、拉入构件；13、嵌合孔；100、冷却介质喷射装置；110、主体构件；111、主体构件通路；112、柄部；113、卡合部；120、接合构件(连接构件)；121、接合构件通路(连接构件通路)；130、拉杆；131、拉杆通路；210、罩；211、轴承(bearing)；212、孔；213、止转销；214、弹簧；215、止转杆；216、螺母；217、槽；220、壳体；221、第1壳体通路；222、第2壳体通路；223、排出通路；225、环构件；225a、环构件通路；226、密封构件；227、密封构件；228、固定构件；230、盖；231、喷嘴安装孔；232、盖通路；240、喷嘴；241、喷嘴通路；242、喷射口；300、泵；301、吸入口；302、喷出口；310、定位销；400、安全阀；411、安全阀通路；411a、排出口；412、钢球(阀芯)；413、阀支承体；414、安全弹簧；500、过滤器。