工具清洗装置的制作方法

本实用新型涉及在具备在主轴上装卸工具的工具更换装置的机床中的工具清洗装置。

背景技术：

在具备工具更换装置的机床中，基于工具更换指令更换工具装置自动化地更换安装于主轴上的工具。工具由刀具与保持该刀具的支架部构成，通过将该支架部的锥部插入嵌合至形成于主轴端面的锥状形状的插入孔，安装于主轴上。可是，在工具(支架部)的锥部中附着切屑等的异物的情况下，由于在主轴与工具的锥部之间啮合异物而引起工具振动，产生加工不良。

而且，在纵向小型加工中心等的小的机床中，作为工具更换装置一般使用转塔刀架方式。在该转塔刀架方式的情况下，由于待机的工具存在于机床内部，因此由加工而产生的切屑进入转塔刀架的间隙并附着于该工具上。附着于工具的锥部的切屑介于主轴与工具锥部之间，引起工具振动。因此，在日本特开2002-273640号公报以及日本特开2009-233772号公报等所周知下述方案：设置清洗喷嘴、在主轴上安装工具时，向工具喷射冷却液、空气，在除去附着于工具的锥部等的与主轴的接合面的切屑等之后，在主轴上安装工具。

在现有的工具清洗中，在向主轴上安装工具时，从主轴的内部或外部喷射冷却液等清洗工具的锥部等，从工具的与主轴的接合面除去切屑。另一方面，在如图1A以及图1B所示的莫式规格与HSK规格等的工具中，用于通过夹紧机构将工具夹紧于主轴上的特殊形状的空洞4设置于工具(工具支架1)的锥部2的内侧。因此，在如转塔刀架方式在机内具备工具更换装置的机床中存在在工具的锥部2内侧的空洞部4中堆积切屑的可能性。

另外，在纵向小型加工中心中，在主轴上安装工具(工具支架1)时，工具的锥部2的空洞4如图1A以及图1B(莫式规格)所示由于在重力方向上开口部向上，存在与为了清洗工具的锥部2而喷射的冷却液一起在锥部2内侧的空洞上附着切屑的可能性。还存在由于清洗锥部2的自身重力再次在锥部2内侧的空洞4上堆积切屑的可能性。并且，如果切屑附着并堆积于该锥部2内侧的空洞4中，产生夹紧不良，存在加工不良的可能性。因此，在转塔刀架方式的纵向小型加工中心中利用比BT规格高刚性的莫式规格、HSK规格的工具的采用的稳定加工困难。

技术实现要素：

因此，本实用新型的目的在于提供一种可进行设置于工具的锥部内侧的空洞部的清洗的工具清洗装置。

根据本实用新型而制成的工具清洗装置适用于具备在主轴上装卸工具的工具更换装置的机床上。该机床以及工具更换装置用数值控制装置进行控制。并且，该工具清洗装置安装于工具更换装置，具备清洗工具的喷嘴。而且，上述喷嘴构成为，在与工具更换位置不同的位置上向收纳于工具更换装置的工具收纳部的工具的锥部内侧喷射冷却液或空气。

上述工具更换装置的工具收纳部可以由利用从机床的输送轴、主轴独立的旋转轴而旋转的转塔刀架构成。

上述数值控制装置执行的加工程序的工具更换指令构成为，作为自变量记述更换的工具的工具号码和下次安装于主轴的应清洗的工具的工具号码，上述数值控制装置以下述方式进行控制：工具更换之后，使以工具更换指令所指示的下次安装于主轴的工具向与上述喷嘴对置的位置移动，预先读取加工程序，通过以加工程序所指示的移动量和该移动的指令速度来求出从现在的加工位置到下次指示的工具更换指令的加工时间，作为下次工具更换为止的剩余时间，在该求出的剩余时间到达工具清洗复位时间时，开始下次安装于主轴的工具的清洗，该清洗复位时间是将作为清洗工具的时间的工具清洗时间和使接受在工具清洗之后安装于主轴上的工具的上述工具收纳部的保持部返回至主轴位置所需要的时间即返回时间相加而得的时间。

在上述数值控制装置中，对安装于主轴的工具与保持下次安装的工具的上述工具收纳部的保持部的每个位置关系设定上述返回时间，并且，上述工具清洗时间也被设定存储，并且，在上述被设定存储的工具清洗时间上加上由现在安装于主轴的工具和下次安装的工具所确定的上述返回时间来求出工具清洗复位时间。

将上述返回时间设定为，从上述工具收纳部的一个保持部位置与主轴位置对置的位置移动至其他保持部位置与主轴位置对置的位置所需要的时间中最长的时间，并且将在已设定的返回时间上加上工具清洗时间所得的时间设定为工具清洗复位时间。

本实用新型的效果如下。

根据本实用新型，清洗设置于莫式规格、HSK规格等的工具的锥部内侧的空洞，除去切屑等，因此能够防止在主轴上安装工具时的夹紧不良的发生。

附图说明

本实用新型的上述以及其他目的以及特征从参照附图的以下实施例的说明变得清晰。这些图中：

图1A以及图1B是在锥部内侧具备空洞的莫式规格的工具支架的说明图，图1A是主视图，图1B是中心剖视图。

图2A～图2D是说明具备根据本实用新型的第一实施方式而制成的工具清洗装置的机床的图，图2A是主视图，图2B是侧视图，图2C是说明工具清洗装置的图，图2D是图2C的工具清洗装置的侧视图。

图3A～图3D是说明具备根据本实用新型的第二实施方式而制成的工具清洗装置的机床的图，图3A是主视图，图3B是侧视图，图3C是说明工具清洗装置的图，图3D是图3C的工具清洗装置的侧视图。

图4是表示由图2C以及图2D及图3C以及图3D所示的工具清洗装置而进行的清洗处理的流程的流程图。

具体实施方式

根据本实用新型的工具清洗装置将在工具支架的锥部的内侧具备用于在主轴上安装工具(工具支架)的夹紧用空洞的工具支架(莫式(キャプト)规格和HSK规格的工具支架)作为清洗对象。图1A以及图1B是作为在锥部内侧具备空洞的工具支架的例子的莫式规格的工具支架1的说明图。

工具支架1由锥部2与刀安装部3构成。在刀安装部3上安装工具(未图示)，将锥部2嵌合于设置在主轴上的锥孔而安装于主轴。在该锥部2的内侧设置用于夹紧机构的夹紧用特殊形状的空洞4，该夹紧机构用于在主轴上安装工具。由于存在在该空洞4中附着堆积切屑而产生夹紧不良的可能性，本实用新型是提供能够进行该空洞清洗的工具清洗装置的内容。

首先，使用图2A～图2D说明具备根据本实用新型的第一实施方式而制成的工具清洗装置的机床。

在图2A以及图2B中，符号10是机床，11是工具更换装置的转塔刀架，12是底座，13是床鞍，14是工作台，15是支柱。刀具转塔11是能够通过从使工作台13、主轴16移动的输送轴、主轴旋转的旋转轴独立的轴旋转的样式。另外，用CNC(电脑控制的数值控制装置)控制机床以及工具更换装置。这些结构与一直以来所周知的具备转塔刀架方式的工具更换装置的CNC机床的结构相同。

本实用新型的特征是在CNC机床具备的工具更换装置上安装工具清洗装置，如图2B以及图2C所示，在转塔刀架11的背侧设置用于清洗设置于工具(支架部)的锥部内侧的空洞的工具清洗装置以及外罩17。并且，在图2C以及图2D以除图2A以及图2B表示的转塔刀架11以外的状态表示。

工具清洗装置由清洗装置20与喷嘴21构成。在该实施方式中，作为工具更换装置的工具收纳部使用转塔刀架11，在该转塔刀架11的周边作为工具收纳部具备保持工具的21个夹钳(工具保持部)(在图2A中在转塔刀架11上标注1～21号码)。

如图2C所示，喷嘴21以将从与主轴16对置的夹钳位置(工具更换位置)偏离一夹钳紧位置的夹钳位置作为工具清洗位置，并向该位置的工具喷射冷却液、空气的方式配置。在图2C以及图2D中，符号1a是安装于主轴16上的工具，符号1b表示位于从与主轴16对置的夹钳位置(工具更换位置)偏离一夹钳位置的夹钳位置(工具清洗位置)的工具。另外，符号1a'、1b'是安装于工具1a、1b上的刀具。工具清洗装置的喷嘴21朝向设置于由从与主轴16对置的夹钳位置(工具更换装置)偏离的夹钳位置的夹钳保持的工具1b的锥部内侧的空洞，并向该空洞中喷射冷却液、空气而清洗空洞。

其次，使用图3A～图3D说明具备根据本实用新型的第二实施方式而制成的工具清洗装置的机床。

该第二实施方式，工具清洗装置的喷嘴的喷射位置以及朝向与第一实施方式不同。在该第二实施方式中，将从主轴位置(工具更换位置)偏离大约180度的位置作为工具清洗位置，清洗由在该工具清洗位置上的夹钳保持的工具的空洞。即，喷嘴21如图3C以及图3D所示向上方，向由从主轴位置(工具更换位置)偏离大约180度的相位的位置上的夹钳保持的工具1b的空洞喷射冷却液、空气而清洗该空洞。

在第一实施方式中，在工具清洗装置中工具的锥部内侧的空洞4的开口向上，由于对空洞内的切屑等施加向下的重力，因此在从喷嘴21喷射的冷却液、空气的力量小时等有切屑残留于空洞中的可能性。可是，在该第二实施方式中，由于工具清洗位置中的工具的锥部内侧的空洞4的开口向下，因此空洞内的切屑通过向下的重力而容易落下，由从喷嘴21喷射的冷却液、空气能够容易地从空洞除去切屑。

并且，用喷嘴21喷射冷却液、空气的位置(用转塔刀架的夹钳保持的清洗工具位置)以及方向并不限于上述第一、第二实施方式所表示的位置以及方向，可以是除了与主轴对置的位置(工具更换位置)以外的位置中的夹钳位置。

其次，关于根据上述第一实施方式以及第二实施方式而制成的工具清洗装置的工具清洗动作处理进行说明。

利用本实用新型的工具清洗装置的工具清洗除去并清洗附着堆积于工具的锥部内侧的空洞4上的切屑，因此，为了在清洗接下来使用的工具之后切屑不会附着于空洞上，进行工具清洗优选在即将更换其工具之前。使开始工具清洗的时机比工具更换时早工具清洗复位时间t，该工具清洗复位时间t通过将工具清洗时间tc和返回时间tr加起来而得到，该工具清洗时间tc为清洗下一个工具的时间，该返回时间tr为为了将安装于主轴中的工具返回至转塔刀架，用于使转塔刀架旋转至接收在主轴上安装的工具的夹钳(空夹钳)与主轴位置对置的位置(工具更换位置)的时间。即，进行下面(1)运算来求出工具清洗复位间t。

t＝tc+tr ……(1)

在工具清洗复位时间t的计算中，工具清洗时间tc预先任意确定，预先设定在控制机床以及工具更换装置的CNC。另外，返回时间tr由于因现在安装于主轴上的工具与下次安装于主轴上的工具的夹钳的转塔刀架上的位置关系(工具位置关系)而不同，因此将对应该工具位置关系的返回时间tr预先设定在CNC。并且，读出对应该工具位置关系的返回时间tr，在这些上加上预先设定的工具清洗时间tc，即，进行以上(1)式的计算，求出工具清洗复位时间t。

另一方面，首先读出加工程序，求出到从现在加工位置到开始下次工具更换的位置完成加工的加工时间(将该时间称为至下次工具更换的剩余时间)t_L。至该下次工具更换的剩余时间t_L。至该下次工具更换的剩余时间t_L通过将用指令速度Fn(n＝1、2、3、…)除每个指令速度的移动量Ln(n＝1、2、3、…)而得到的每个指令速度的时间(Ln/Fn)相加而求出。即，进行下述(2)式的演算而求出至下次工具更换的剩余时间t_L。

t_L＝L₁/F₁+L₂/F₂+L₃/F₃+… ……(2)

并且，在至下次工具更换的剩余时间t_L为工具清洗复位时间t以下时，开始清洗，在即将更换工具之前完成安装于主轴上的工具的清洗。

另外，将伴随加工程序中的工具清洗的工具更换指令的格式作为以下M600指令。

M600T^##W^##

在以上的工具更换指令的格式中，‘M600’表示工具更换清洗指令，‘T^##’表示工具号码，‘W^##’表示下一工具号码。

图4是表示在从加工程序中读取工具更换清洗指令M600时由CNC处理器实施的图2C以及图2D(第一实施方式)与图3C以及图3D(第二实施方式)中所表示的工具清洗装置进行的清洗处理流程的流程图。

CNC处理器读取加工程序并基于读取的加工程序中的指令执行加工。并且，从加工程序中读出工具更换清洗指令M600T^##W^##时，与一直以来相同，在自动地执行将用该读出的工具更换清洗指令所指示的工具号码T^##的工具安装于主轴上的工具更换处理之后，继续加工程序而执行，进行加工直至读取加工完成指令的M30、M02、M00。

而且，在根据本实用新型而实用新型的工具清洗装置的第一、第二的各实施方式中，在工具更换之后将图4所示的清洗处理与加工程序的执行并行而执行。

首先，完成工具更换之后，旋转工具更换装置的转塔刀架，用工具更换清洗指令M600T^##W^##指示，使下一工具号码W^##的夹钳位于工具清洗位置(步骤S1)。其次，在预先设定的工具清洗时间tc上加上相对于工具号码T^##与下一工具号码W^##的工具的转塔刀架上的位置关系而设定存储的返回时间tr(上述(1)式的计算)而求出工具清洗复位时间t(步骤S2)。

其次，求出现在加工位置(步骤S3)，再次读取加工程序，读取移动量与指令速度，将从步骤S3中求出的现在的加工位置至下次工具更换清洗指令M600或加工程序的完成指令的M30、M02、M00所指示的加工时间作为到下次工具更换的剩余时间t_L计算。即，执行以上(2)式的演算，求出至下次工具更换的剩余时间t_L(步骤S4)。

并且，比较步骤S2中所求出的工具清洗复位时间t与步骤S4中所求出的至下次工具更换的剩余时间t_L，判断至下次工具更换的剩余时间t_L是否为下次工具清洗复位时间t以下(步骤S5)。如果至下次工具更换的剩余时间t_L不为工具清洗复位时间t以下则返回至步骤S3。以下，在至下次工具更换的剩余时间t_L为工具清洗复位时间t以下之前，反复执行步骤S3～S5的处理。

随着加工的进行，至下次工具更换的剩余时间t_L变短，若至下次工具更换的剩余时间t_L为工具清洗复位时间t以下，就从步骤S5向步骤S6转移，向工具清洗位置的工具号码W^##的工具(接下来安装于主轴上的工具)的空洞喷射冷却液、空气来进行空洞的清洗处理(步骤S6)。

清洗处理完成之后，使转塔刀架11旋转，使在砖塔刀架上收纳现在安装于主轴上的工具号码T^##的工具的夹钳位于与主轴位置对置的位置(工具更换位置)(步骤S7)，完成本次的清洗处理。并且，若再次从执行加工中的加工程序中读取工具更换清洗指令M600T^##W^##，则实施图4所示的清洗处理。

如上，用工具更换清洗指令M600安装于主轴上的工具的锥部内侧的空洞由于在即将将工具安装于主轴上之前被清洗，因此能防止夹紧不良。

并且，在上述第一、第二实施方式的各方式中，为了在即将工具更换之前尽量进行以后安装的工具的清洗，求出通过现在安装于主轴上的工具与以后安装于主轴上的工具的夹钳的转塔刀架上的位置关系而确定的返回时间tr，在该返回时间上加上工具清洗时间tc，求出工具清洗复位时间t，但也可以一律将复位时间tr设定为恒定的时间。转塔刀架由于是正逆旋转的装置，因在转台刀具上旋转至夹紧主轴上安装中的工具的位置的量最大为半旋转，因此将转塔刀架半旋转所需要的时间作为该返回时间tr，可以在工具清洗时间tc上加上该返回时间tr作为工具清洗复位时间t。该情况下，由于工具清洗复位时间t为恒定的时间，因此只要预先设定存储该恒定时间即可。

如上，本实用新型由于能够清洗工具的锥部内侧的空洞，即使在转塔刀架式的纵向小型加工中心中，也能够采用一直以来采用困难的比BT规格高刚性的莫式规格、HSK规格的工具。