机床的制作方法

本发明涉及一种机床，特别涉及一种能够适当地抑制在加工时产生的切屑的飞散的机床。

背景技术：

以往，在利用机床对作为加工对象物的工件进行切削加工、磨削加工时，例如，切屑进入机床的滑动面等而导致发生磨损、工具寿命缩短等不良情况，因此试图抑制切屑的飞散。另外，在本说明书中“切屑”能广泛地解释，包括粉状的“切屑粉末”。

作为抑制切屑飞散的对策，能够列举出例如向工件的加工部(加工对象位置)供给液体的方法(参照例如专利文献1、专利文献2)、自喷嘴向工件的周围等呈帘幕状射出液体的方法(参照例如专利文献3)、利用罩构件包封工件的方法等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－077475号公报

专利文献2：日本特开2005－103734号公报

专利文献3：日本特开2001－121388号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

另一方面，近年来，机床的精密加工的进一步精密化正在加速发展。并且，cfrp、树脂材料的加工、加工性优异且被利用于电极等的石墨的加工的需求高涨。

这些cfrp、树脂材料、石墨等也存在材料出现裂纹、变形等加工方面的问题，在不使用冷却剂而以干式进行切削、磨削等、进行所谓的干式加工时，与金属加工相比，抑制在加工时产生的切屑的飞散的对策变得更加重要。

具体而言，例如，与以往的铜电极相比，石墨具有粗加工的时间较短、热变形较少且轻量等众多优点，因此用作电极等的需求高涨。但是，石墨是以微小的碳颗粒为主要成分的粉末烧结体，因此在切削、磨削等加工时会产生粉末化的切屑(切屑粉末)，这样的切屑进入机床的滑动部会导致出现这样的问题：在滑动面发生磨损而促进机械老化，使工具寿命明显降低等。

另外，在加工能产生微小切屑的材质、例如树脂材料、cfrp等时，微小切屑的处理也需要花费不少劳力，而且切屑飞散可能会成为机械的故障原因、给作业者的健康造成伤害。

相对于此，在上述以往的专利文献1、专利文献2和专利文献3的机床中，在主轴与加工部之间具有供切屑向外部飞出的间隙，难以充分地抑制在加工石墨、树脂材料、cfrp等时产生的微小切屑的扩散。

另外，在专利文献1、专利文献2、专利文献3的机床的情况下，无法灵活地应对工具直径·工具长度的不同，需要根据工具直径·工具长度的不同，相应地变更结构、规格，切屑会附着于喷嘴、配管等，考虑到检查·维护等也需要花费不少劳力。

因此，强烈地期望开发一种即使在加工材质为石墨、树脂材料、cfrp等的工件时也能够适当地抑制切屑的扩散的方法。

本发明的目的在于提供一种不只是在加工材质为金属的加工对象物时在加工材质为石墨、树脂材料、cfrp等的加工对象物时也能够适当地抑制切屑的扩散的机床。

用于解决问题的方案

本发明人发现了即使在加工石墨等的情况下也适当地抑制切屑的扩散的方法，并完成了本发明。

(1)本发明是一种机床(例如，后述的机床a)，其包括：能安装工具(例如，后述的工具3)的主轴(例如，后述的主轴1)和支承加工对象物(例如，后述的工件w)的工作台(例如，后述的工作台4)，一边使所述主轴和所述工作台相对移动一边利用所述工具对所述加工对象物进行加工，其特征在于，该机床包括用于抑制因加工而自所述加工对象物产生的切屑(例如，后述的切屑d)的飞散的切屑飞散抑制机构(例如，后述的切屑飞散抑制机构5)，所述切屑飞散抑制机构包括：切屑搅乱部件(例如，后述的切屑搅乱部件7)，其向所述工作台上的包含所述加工对象物的干式加工区域(例如，后述的干式加工区域r1)喷出气体(例如，后述的气体m1)而将所述切屑搅乱；流体帘幕形成部件(例如，后述的流体帘幕形成部件11)，其从上方向所述干式加工区域的外侧以围绕所述干式加工区域的方式呈幕状喷出液体或气体即流体(例如，后述的流体m2)，利用幕状的流体帘幕(例如，后述的流体帘幕10)形成包括所述干式加工区域的封闭区域(例如，后述的封闭区域r2)；以及排出部件(例如，后述的排出部件12)，其接收利用所述流体帘幕形成部件呈幕状喷出的流体并将该流体排出。

(2)在上述(1)的基础上，也可以是，所述流体帘幕形成部件包括喷出流体的流体帘幕形成用喷嘴(例如，后述的流体帘幕形成用喷嘴11a)以及向所述流体帘幕形成用喷嘴供给流体的流体供给部件(例如，后述的流体供给部件11b)，所述流体帘幕形成用喷嘴安装于所述主轴。

(3)在上述(2)的基础上，也可以是，该机床被设为能够调节所述流体帘幕形成用喷嘴喷出流体的喷出方向。

(4)在上述(1)～(3)中任一项的基础上，也可以是，所述切屑飞散抑制机构包括：筒状的内轮廓(例如，后述的内轮廓13)，其自所述工作台的上表面向上方延伸且以围绕所述加工对象物的方式配置；以及筒状的外轮廓(例如，后述的外轮廓14)，其自所述工作台的上表面向上方延伸且以围绕所述内轮廓的方式配置，所述内轮廓的内部设为所述干式加工区域，所述内轮廓与所述外轮廓之间设为用于接收呈所述幕状喷出的流体并将该流体排出的排出流路(例如，后述的排出流路15)。

另外，本发明中的“筒状”也包括“有底筒状、在周向上非连续的形状等大致筒状”。

(5)在上述(4)的基础上，也可以是，所述排出部件包括：所述排出流路；以及去除回收槽(例如，后述的去除回收槽23)，其与所述排出流路连接，流体自所述排出流路被送到该去除回收槽。

(6)在上述(4)或(5)的基础上，也可以是，所述排出部件包括：所述排出流路；以及排出流路抽吸部件(例如，后述的排出流路抽吸部件24)，其使所述排出流路相对于所述封闭区域而言为负压。

(7)在上述(4)～(6)中任一项的基础上，也可以是，在所述内轮廓的上端部一体地设有对所述切屑具有吸附性能的吸附剂(例如，后述的吸附剂16)，在所述外轮廓的上端部一体地设有对所述切屑具有吸附性能的吸附剂(例如，后述的吸附剂16)。

(8)在上述(1)～(7)中任一项的基础上，也可以是，本发明包括抽吸所述干式加工区域内的所述切屑并将该切屑去除的加工区域抽吸部件。

发明的效果

根据本发明，能够在不使用冷却剂的情况下在干式加工区域对加工对象物(工件)进行干式加工，利用被喷出到干式加工区域的气体将该加工时产生的切屑搅乱而使切屑飞扬，利用形成在干式加工区域的外侧的流体帘幕抑制切屑从由流体帘幕包围的封闭区域向外部飞散，并且能够使切屑与形成流体帘幕的幕状的液体或气体即流体一起排出。

因此，根据本发明的机床，即使在对利用干式加工区域和以往方法难以抑制微小切屑的扩散的石墨、树脂材料、cfrp等的加工对象物进行切削加工、磨削加工等时，也能够适当地抑制切屑的扩散并将切屑排出。

附图说明

图1是表示本发明的机床的一实施方式的图。

附图标记说明

1、主轴；3、工具；4、工作台；5、切屑飞散抑制机构；7、切屑搅乱部件；7a、切屑搅乱用喷嘴；7b、压缩气体供给部件；10、流体帘幕；11、流体帘幕形成部件；11a、流体帘幕形成用喷嘴；11b、流体供给部件；11c、配管；12、排出部件；13、内轮廓；14、外轮廓；15、排出流路；16、吸附剂；20、相对位置检测部件；21、控制部件；22、配管；23、去除回收槽；24、排出流路抽吸部件；a、机床；d、切屑；m1、气体；m2、流体(液体或气体)；o1、轴线；r1、干式加工区域；r2、封闭区域；w、工件(加工对象物)

具体实施方式

以下，参照图1说明本发明的一实施方式的机床。

本实施方式的机床是用于将材质为金属、石墨、树脂材料、cfrp等的加工对象物的工件去除加工(切削加工、磨削加工等)为规定的形状的加工中心等机床。另外，本发明的机床并非一定要限定于包括加工中心的机床，能够应用于利用工具对工件进行切削加工、磨削加工等的各种情况。

具体而言，如图1所示，本实施方式的机床a例如构成为包括：机床主体2、轴线o1方向朝向上下方向地配置的主轴1、用于驱动主轴1绕轴线o1旋转的旋转驱动部件(未图示)、安装于主轴1的工具3、配置于主轴1、工具3的下方的工作台4、以及切屑飞散抑制机构5。工作台4在上表面固定、支承加工对象物的工件w，并且该工作台4能够相对于主轴1、工具3在上下方向(z)和前后方向(前后左右的横向：xy)上相对移动。切屑飞散抑制机构5用于抑制因工件w的加工而产生的切屑d的飞散，去除并回收切屑d。

在此，在本实施方式中，工具3被设为与主轴1的轴线o1同轴，借助保持件6可拆装地连接并设于主轴1。另外，在本实施方式中，主轴1绕轴线o1旋转，但并不限制于此。例如，也可以是，机床a包括轴线o1方向朝向上下方向地配置的大致圆筒状的主轴1、借助轴承以能够绕轴线o1旋转的方式支承于主轴1的内部的旋转轴、以及用于驱动旋转轴旋转的旋转驱动部件，借助保持件6将工具3可拆装地连接于旋转轴，以将工具3安装于主轴1的方式构成机床a。

切屑飞散抑制机构5包括切屑搅乱部件7、流体帘幕形成部件11和排出部件12。切屑搅乱部件7用于从主轴1、工具3侧向工作台4上的包含工件w的干式加工区域r1喷出(包括射出)空气等气体m1。流体帘幕形成部件11用于从主轴1、工具3侧的上方以围绕工作台4上的干式加工区域r1的方式呈幕状喷出水、空气等流体(液体或气体)m2而形成流体帘幕10。流体帘幕10围绕干式加工区域r1，因此形成与外部之间被阻断的封闭区域r2。排出部件12用于接收由流体帘幕形成部件11喷出的流体m2(流体帘幕10)并将其向外部排出。

在本发明中，“围绕”是指宏观上的“围绕”。因而，在微观上，也可以具有间隙。实际上，难以没有间隙地围绕。

另外，本实施方式的切屑飞散抑制机构5包括用于形成干式加工区域r1的内轮廓13和与流体帘幕10一起形成封闭区域r2的外轮廓14。

内轮廓13形成为上部开口，呈规定的高度尺寸的筒状(包括有底筒状的大致筒状)，被设为与主轴1及工具3的轴线o1同轴，且以围绕设置工件w的工件设置区域的方式设在工作台4上。

外轮廓14被设为与主轴1及工具3的轴线o1同轴，且以围绕内轮廓13的方式设在工作台4上。并且，外轮廓14配置为与内轮廓13之间隔开规定宽度的间隙。该间隙形成用于接收流体帘幕10并将其排出的排出流路15。

另外，内轮廓13随着朝向上端部侧去而向中心轴线o1侧的内侧倾斜。以上部开口13a与主轴1、工具3等机床主体2不干涉的方式确保上部开口13a的面积。该上部开口13a的面积形成为比下部侧的横截面面积小。外轮廓14的上端部配置于比内轮廓13的上端部靠上方的位置。外轮廓14以沿着内轮廓13的方式随着朝向上端部侧去而向中心轴线o1侧的内侧倾斜。上部开口14a的面积形成为比下部侧的横截面面积小。

此外，在本实施方式中，在内轮廓13的上端部(上方部分)、外轮廓14的上端部(上方部分)一体地设有相对于切屑d具有化学方面和/或物理方面的吸附性能的吸附剂16。

切屑搅乱部件7例如可拆装地安装于将工具3保持为可拆装且将工具3连接于主轴1的保持件6等。此外，切屑搅乱部件7包括切屑搅乱用喷嘴7a和压缩气体供给部件7b。切屑搅乱用喷嘴7a用于朝向下方喷出空气等气体m1。由此，从内轮廓13的上部开口13a向内部的干式加工区域r1喷出空气等气体m1。压缩机等压缩气体供给部件7b用于向切屑搅乱用喷嘴7a供给压缩气体m1。此外，切屑搅乱部件7的切屑搅乱用喷嘴7a沿着以轴线o1为中心的周向等间隔地设有多个。

并且，在进行工件w的加工时等，切屑搅乱部件7自多个切屑搅乱用喷嘴7a向内轮廓13的内部的干式加工区域r1喷出空气等气体m1，搅乱切屑d使其飞扬(吹起)。即，切屑搅乱部件7用于进行搅乱，以避免切屑d堆积于干式加工区域r1的底部。

另外，在本实施方式中，切屑搅乱部件7包括多个切屑搅乱用喷嘴7a，但并不限制于此。只要能够在干式加工区域r1适当地搅乱切屑d即可，也可以将切屑搅乱部件7构成为：向保持件6、工具3的内空部(穿过中心)供给压缩气体m1，从保持件6的顶端部、工具3的开口向干式加工区域r1喷出气体m1。此外，也可以根据加工条件等适当地设定向干式加工区域r1的哪个位置喷出气体m1。

另外，例如，也可以是，相对位置检测部件20检测加工时的工作台4与主轴1、工具3之间的相对位置，控制部件21接收该相对位置检测部件20的检测结果来调节并控制气体m1的喷出方向(多个切屑搅乱用喷嘴7a的朝向等)。在该情况下，能够控制为：根据工作台4与主轴1、工具3之间的相对位置，适当地在干式加工区域r1搅乱切屑d使其飞扬。

接着，流体帘幕形成部件11例如包括：流体帘幕形成用喷嘴11a，其可拆装地安装于主轴1且喷出水、空气等流体(液体或气体)m2；以及泵、压缩机等流体供给部件11b，其用于向流体帘幕形成用喷嘴11a供给压缩流体m2。

流体帘幕形成部件11的流体帘幕形成用喷嘴11a沿着以轴线o1为中心的周向等间隔地设有多个。利用由多个流体帘幕形成用喷嘴11a喷出的流体m2自主轴1朝向内轮廓13的上端部与外轮廓14的上端部之间的排出流路15的流路开口部15a地呈幕状形成大致圆台状的流体帘幕10。

在本发明中，“幕状”是指宏观上的“幕状”。因而，在微观上，也可以具有间隙。实际上，难以没有间隙地喷出流体。

另外，在本实施方式中，自流体帘幕形成用喷嘴11a喷出水m2，呈幕状形成大致圆台状的水帘幕(流体帘幕10)。此外，流体帘幕形成部件11包括配管11c。配管11c连接多个流体帘幕形成用喷嘴11a和流体供给部件11b，用于输送水、空气等流体m2。配管11c例如也可以支承于用于支承主轴1的柱8地配置。而且，多个流体帘幕形成用喷嘴11a也可以利用适当的支承部件安装于主轴1(优选可拆装地安装)。所述结构、部件不需要特别限定。

利用流体帘幕形成部件11呈幕状喷出的流体m2的流体帘幕10从流路开口部15a进入排出流路15的内部，流体帘幕10在排出流路15中流通之后向外部排出。此时，排出流路15的流路开口部15a形成为可靠地接收流体帘幕10并将其收入排出流路15的内部的大小(形状)。

在本实施方式中，机床a例如包括用于检测加工时的工作台4与主轴1、工具3之间的相对位置的相对位置检测部件20以及控制部件21。控制部件21接收相对位置检测部件20的检测结果来调节控制流体m2的喷出方向(多个流体帘幕形成用喷嘴11a的朝向等)。在该情况下，能够控制为：根据工作台4与主轴1、工具3之间的相对位置，可靠地利用排出流路15的流路开口部15a接收流体帘幕10并将其收入排出流路的内部。

另外，切屑搅乱部件7的相对位置检测部件20及控制部件21和流体帘幕形成部件11的相对位置检测部件20及控制部件21也可以兼用。并且，也可以是，不是追随加工动作地控制切屑搅乱部件7的多个切屑搅乱用喷嘴7a的朝向、流体帘幕形成部件11的多个流体帘幕形成用喷嘴11a的朝向等，而是在加工前预先将切屑搅乱部件7的多个切屑搅乱用喷嘴7a的朝向、流体帘幕形成部件11的多个流体帘幕形成用喷嘴11a的朝向等调节为期望的朝向等，以便能够适当地搅乱切屑d使其飞扬以及可靠地利用排出流路15的流路开口部15a接收流体帘幕10。

在本实施方式中，外轮廓14与内轮廓13之间的排出流路15通过连接配管22等向外部延伸设置，与自排出流路15暂时储存液体或气体的流体m2的去除回收槽23连接。

在此，流体帘幕形成部件11也可以包括真空泵等排出流路抽吸部件24。由此，能够通过在排出流路15产生负压来提高流体等的流通效率，而且在排出流路15的流路开口部15a产生抽吸力，而更可靠地将流体帘幕10自流路开口部15a收入排出流路15。

另外，在本实施方式中，本发明的排出部件包括排出流路15、配管22、去除回收槽23以及排出流路抽吸部件24。

并且，在由上述结构构成的本实施方式的机床a中，在使工具3一边与主轴1一起绕轴线o1旋转一边切入等来对工件w进行加工时，利用流体帘幕形成部件11自流体帘幕形成用喷嘴11a喷出水、空气等流体m2。由此，呈自主轴1到达排出流路15的流路开口部15a的幕状形成大致圆台状的流体帘幕10。由此，能够利用流体帘幕10和外轮廓14形成配置有内轮廓13、工件w且与外部之间被阻断的封闭区域r2。

在利用流体帘幕10和外轮廓14形成封闭区域r2的状态下，在内轮廓13的内侧的干式加工区域r1对工件w进行加工。在该情况下，自切屑搅乱部件7的多个切屑搅乱用喷嘴7a向干式加工区域r1喷出空气等气体m1。由此，因工件w的加工而产生的切屑d被自多个切屑搅乱用喷嘴7a喷出的气体m1搅乱而飞扬(吹起)。

即使切屑d在干式加工区域r1被搅乱而自内轮廓13的上部开口13a向外部飞扬，也会因干式加工区域r1的外侧是由流体帘幕10和外轮廓14封闭的封闭区域r2内而不会飞散到比流体帘幕10靠外部。

并且，在干式加工区域r1被搅乱而飞扬的切屑d与流体帘幕10接触并被带入流体帘幕10，与流体m2一起自流路开口部15a收入排出流路15内。由此，切屑d与形成了流体帘幕10的水、空气等流体m2一起自排出流路15向去除回收槽23排出，而被去除并回收。

因而，在本实施方式的机床a中，能够在不使用冷却剂的情况下在干式加工区域r1对工件w进行干式加工，加工时产生的切屑d被喷出到干式加工区域r1的气体m1搅乱而飞扬，利用形成在干式加工区域r1的外侧的流体帘幕10抑制切屑d从由流体帘幕10包围而封闭的封闭区域r2向外部飞散，并且能够将切屑d与形成流体帘幕10的流体m2一起自流路开口部15a收入排出流路15。

即，在本实施方式的机床a中，以在主轴1与加工工件w的加工部之间几乎不存在间隙的方式形成流体帘幕10，因此，不只是在以干式加工金属的加工对象物时，即使是在以干式加工石墨、树脂、cfrp等的加工对象物的工件w时，也能够可靠地抑制此时产生的微小切屑d向外部飞散。本实施方式的机床a特别适合自工件产生切屑粉末的情况。

因此，根据本实施方式的机床a，即使在对利用干式加工区域r1和以往方法难以抑制切屑d的扩散的石墨、树脂材料、cfrp等的工件w进行加工时，也能够适当地抑制切屑d的扩散，将切屑d去除并回收。

而且，在本实施方式的机床a中，干式加工区域r1和封闭区域r2以分离开的形态形成，因此，仅通过利用切屑搅乱部件7搅乱在干式加工区域r1产生的切屑d使其飞扬，就能够依次将产生的切屑d高效地送到封闭区域r2而利用流体帘幕10经由排出流路15排出、去除并回收。

另外，在机床主体2的主轴1可拆装地安装有流体帘幕形成部件11的多个流体帘幕形成用喷嘴11a，利用自主轴1到达排出流路15的流路开口部15a的流体帘幕10形成封闭区域r2。像这样将用于形成流体帘幕10的多个流体帘幕形成用喷嘴11a设于主轴1，从而能够抑制连接多个流体帘幕形成用喷嘴11a和流体供给部件11b的配管11c的磨损、接触等导致的损伤，能够实现维护性较高的切屑飞散抑制机构5以及机床a。

而且，通过将多个流体帘幕形成用喷嘴11a安装于主轴1，不使用特别的固定用具就能够利用适当简单的固定部件进行安装。并且，是切屑d等不易附着于多个流体帘幕形成用喷嘴11a的结构，因此能够使检查、维护变得容易。

在本实施方式的机床a的情况下，例如，仅通过调节排出流路15的流路开口部15a的大小、流体帘幕形成用喷嘴11a的朝向等，就能够使封闭区域r2的大小变化，能够应对使用不同直径、长度的工具3的各种加工情况。

而且，本实施方式的机床a包括：相对位置检测部件20，其用于检测加工时的工作台4与主轴1、工具3之间的相对位置；以及控制部件21，其接收该相对位置检测部件20的检测结果来调节并控制气体m1、流体m2的喷出方向(多个切屑搅乱用喷嘴7a的朝向、流体帘幕形成用喷嘴11a的朝向等)，从而能够追随加工时的动作适当地在干式加工区域r1搅乱切屑d使其飞扬，并且适当地形成流体帘幕10，更可靠且有效地抑制切屑d的扩散，去除并回收切屑d。

由此，根据本实施方式的机床a，不需要根据加工对象物的工件w、工具3以及程序来选定、变更设备。此外，即使在加工区域(上下方向、前后方向：xyz)不同的情况下，根据情况也很少需要变更流体帘幕形成用喷嘴11a等的固定部位。而且，这样的设定变更等变少，从而也不易发生因人为的失误导致的破损等。

另外，通过在工作台4上设置内轮廓13和外轮廓14，能够容易地形成干式加工区域r1、排出流路15以及封闭区域r2。并且，能够根据内轮廓13和外轮廓14的大小、形状等容易地设定干式加工区域r1、排出流路15以及封闭区域r2的大小、形状。

而且，能够将收入到排出流路15的切屑d连同流体m2一起送到去除回收槽23进行去除、回收。由此，能够容易地进行切屑d等的处理。而且，通过设置排出流路抽吸部件24，能够使切屑d连同流体m2一起自排出流路15向去除回收槽23高效且有效地流通，进行去除、回收。

另外，在本实施方式的机床a中，在内轮廓13的上端部、外轮廓14的上端部具备吸附剂16，从而能够利用吸附剂16吸附并捕捉在干式加工区域r1被搅乱而飞扬的切屑d。因此，能够进一步可靠地抑制切屑d向外部飞散。

此外，也能够使自流体帘幕形成部件11喷出而形成流体帘幕10的水、空气等流体m2、自切屑搅乱部件7喷出的空气等气体m1作为冷却剂发挥作用。

以上，对本发明的机床的一实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的一实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内适当地变更。

例如，在本实施方式中，将切屑d连同流体m2一起自排出流路15送到去除回收槽23进行去除、回收，但也可以未必构成为储存于去除回收槽23。另外，只要能够接收流体帘幕10而使流体m2与切屑d一起流通即可，也可以不将排出流路15的结构限定为本实施方式那样。

另外，在切屑d积存在干式加工区域r1内的情况下，也可以利用抽吸干式加工区域r1内而向外部去除的加工区域抽吸部件(未图示)回收并去除切屑d。加工区域抽吸部件例如可以构成为(1)包括抽真空装置和与抽真空装置连接的抽吸管，随着抽真空装置的驱动而自配置于干式加工区域r1的抽吸管的顶端抽吸切屑d，也可以构成为(2)在工作台4形成与干式加工区域连通的抽吸路径，随着抽真空装置的驱动而对抽吸路径作用抽吸力(负压)，从而向抽吸路径抽吸干式加工区域r1的切屑d，并自抽吸路径向外部排出切屑d。