CH323998A - Process for working materials using a sharp tool - Google Patents

Process for working materials using a sharp tool

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CH323998A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
carbon dioxide
oil
liquid
suspension
nozzle
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Application number
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French (fr)
Inventor
Bruce Philip Thomas
Original Assignee
Distillers Co Yeast Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D59/00Accessories specially designed for sawing machines or sawing devices
    • B23D59/02Devices for lubricating or cooling circular saw blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • B23Q11/1076Arrangements for cooling or lubricating tools or work with a cutting liquid nozzle specially adaptable to different kinds of machining operations

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)

Description

  

  Procédé pour     travailler    les     matériaux    à     l'aide    d'un     outil        tranchant       Le présent breveta pour objets un pro  cédé pour travailler les matériaux avec un outil  tranchant et une composition réfrigérante pour  l'exécution de ce procédé.  



  L'emploi d'anhydride carbonique sous  forme de neige, aux fins de refroidissement  pendant les opérations de coupe sur un tour,  a déjà été décrit. La neige carbonique est dé  livrée sous forme d'un jet ou d'un brouillard,  au point nécessitant un refroidissement, par  alimentation d'anhydride carbonique liquide  sous pression à un tube capillaire ou     une     tuyère. A la sortie de la tuyère, par suite de  la chute de pression, l'anhydride carbonique  liquide est instantanément transformé en un  mélange de vapeur et de neige. .  



  Il est difficile dans certains cas de diriger  le jet réfrigérant sur le tranchant de l'outil ou  près de ce     tranchant,    par suite de la nature de  l'outil et de la pièce en travail. C'est le cas,  par exemple, quand on utilise l'anhydride car  bonique pour refroidir les outils     utilisés    pour  des fraisages ou des alésages profonds.  



  On a trouvé maintenant que la neige car  bonique peut être employée sous forme d'une  suspension dans une huile ou un autre liquide.  L'huile alourdit les fines particules de neige  carbonique et le composé peut se déposer sur  une distance considérable, il peut être     réfléchi     autour des angles et pénétrer dans des endroits    par ailleurs inaccessibles à un simple jet de  neige carbonique.  



  Le     procédé    selon l'invention pour     travailler     les matériaux au moyen d'un outil     tranchant     et à l'aide d'anhydride carbonique comme ré  frigérant, est caractérisé en ce qu'on amène  l'anhydride carbonique au bord tranchant de  l'outil ou au voisinage immédiat de ce bord,  sous forme d'une suspension de neige carboni  que dans un liquide. Ce liquide peut être une  huile.  



  La suspension de neige carbonique est  amenée de préférence en arrière du bord tran  chant de l'outil, de manière que les copeaux  n'entravent pas le réfrigérant.  



  La suspension de neige carbonique peut  être produite dans tout appareil approprié du       type    atomiseur ou vaporisateur, dans lequel  l'anhydride carbonique liquide est envoyé sous  pression depuis un réservoir jusqu'à une pre  mière tuyère, tandis que     l'huile    ou un autre  liquide est envoyé depuis un réservoir à une  seconde tuyère, l'une des deux tuyères entou  rant l'autre.  



  Parmi les liquides préférés comme support  de la neige carbonique, on peut citer les hui  les     fluides    de graissage et dé coupe telles que  les     huiles    sulfonées, lés huiles esters et les mé  langes liquides utilisés normalement pour faci  liter les opérations d'usinage. On peut cepen-      dont utiliser n'importe quel liquide pourvu que  sa viscosité et son point de congélation soient  tels que pratiquement toute la masse, d'ans les  conditions d'opération, reste liquide jusqu'à la  décharge hors de la tuyère. Parmi d'autres li  quides qui peuvent être     utilisés,    on peut citer  la paraffine liquide, l'huile de     pétrole    raffinée,  le kérosène, le glycol, l'eau, le tétrachlorure  de carbone et le méthanol.

   Les liquides tels  que l'eau et les huiles de coupe émulsionnées  avec de l'eau, quand ils sont alimentés à la  température ambiante, ont     tendance    à se soli  difier au contact de l'anhydride carbonique,  qui est à une température d'environ - 780 C,  mais ils donnent satisfaction s'ils sont alimen  tés à des températures plus élevées.  



  Comme on l'a dit plus haut, l'anhydride  carbonique est délivré sous pression depuis un  réservoir à une tuyère     qui    entoure la tuyère  pour l'huile, ou, de préférence, qui est entou  rée par cette tuyère. La pression d'alimenta  tion peut varier dans de larges limites, la li  mite inférieure pour une température donnée  étant la pression critique au-dessous de laquelle  l'anhydride carbonique ne reste plus à l'état li  quide. Ainsi, à - 180 C, la pression     limite    in  férieure est de 21 kg/cm2. On préfère opérer  cependant à une pression d'environ 56 kg/cmê  qui donne une marge de travail appropriée aux  températures normales.  



  L'huile est de préférence amenée à la  tuyère approximativement à la pression atmo  sphérique, par exemple par une alimentation  par gravité, et elle est entraînée au niveau de  la tuyère par le jet à haute pression d'an  hydride carbonique. Il n'y a     cependant    aucune  objection à l'amenée d'huile sous pression dans  l'appareil.  



  Le dessin annexé représente, à titre d'exem  ple, une forme d'exécution d'un appareil pour  la mise en     aeuvre    du présent procédé.  



  La     fig.    1 est une coupe longitudinale.  



  La     fig.    2 montre schématiquement l'appa  reil en fonction.  



  L'appareil représenté à la     fig.    1 comprend  une tuyère interne 1     alimentée    en anhydride  carbonique, formée d'un tube capillaire relié    à une pompe et un réservoir (non représentés),  et une tuyère externe 2     alimentée    en huile par  gravité au moyen d'un tuyau 3 relié à un ré  servoir d'huile (non représenté). Les dimen  sions des tuyères n'ont pas une importance cri  tique, mais des variations dans les dimensions  relatives des deux tuyères modifient la propor  tion d'huile entraînée par le jet d'anhydride  carbonique.

   Quand la dimension de la tuyère  pour l'huile est augmentée relativement à celle  de la tuyère pour l'anhydride carbonique, la  proportion d'huile dans le jet composé résul  tant augmente également, et le jet possède une  plus grande     puissance    de pénétration. Les di  mensions appropriées pour chaque usage     par-          ticulier    peuvent être facilement déterminées  par l'expérience. La proportion d'huile entraî  née par l'anhydride carbonique dépend aussi  de la pression de l'huile, de la quantité d'huile  alimentée, et de la position de la tuyère à  haute pression (anhydride carbonique) relati  vement à la tuyère pour     l'huile.     



  La     fig.    2 montre l'appareil représenté à la       fig.    1     utilisé    avec une fraise horizontale 4 creu  sant une rainure de clavette dans une pièce 5.



  Method for working materials with a sharp tool The present patent discloses a method for working materials with a sharp tool and a cooling composition for carrying out this method.



  The use of carbon dioxide in the form of snow, for cooling purposes during cutting operations on a lathe, has already been described. Dry ice is delivered as a jet or a mist, to the point requiring cooling, by supplying liquid carbon dioxide under pressure to a capillary tube or nozzle. On leaving the nozzle, as a result of the drop in pressure, the liquid carbon dioxide is instantly transformed into a mixture of vapor and snow. .



  It is difficult in some cases to direct the coolant jet on or near the cutting edge of the tool, due to the nature of the tool and the workpiece. This is the case, for example, when carbonic anhydride is used to cool the tools used for milling or deep boring.



  It has now been found that carbonated snow can be employed as a suspension in an oil or other liquid. The oil weighs down the fine particles of dry ice and the compound can settle a considerable distance, it can be reflected around corners and penetrate places otherwise inaccessible to a simple jet of dry ice.



  The method according to the invention for working the materials by means of a cutting tool and using carbon dioxide as refrigerant, is characterized in that the carbon dioxide is brought to the cutting edge of the tool or in the immediate vicinity of this edge, in the form of a suspension of carbonized snow in a liquid. This liquid can be an oil.



  The carbon dioxide snow suspension is preferably brought behind the cutting edge of the tool, so that the chips do not interfere with the coolant.



  The carbon dioxide snow suspension can be produced in any suitable apparatus of the atomizer or vaporizer type, in which the liquid carbon dioxide is sent under pressure from a reservoir to a first nozzle, while the oil or other liquid is sent from a tank to a second nozzle, one of the two nozzles surrounding the other.



  Among the preferred liquids as a carrier for carbon dioxide snow, there may be mentioned lubricating and cutting fluids such as sulfonated oils, ester oils and liquid mixtures normally used to facilitate machining operations. Any liquid can, however, be used as long as its viscosity and freezing point are such that substantially all of the mass, under operating conditions, remains liquid until discharge from the nozzle. Among other liquids which can be used, there may be mentioned liquid paraffin, refined petroleum oil, kerosene, glycol, water, carbon tetrachloride and methanol.

   Liquids such as water and cutting oils emulsified with water, when supplied at room temperature, tend to solidify on contact with carbon dioxide, which is at a temperature of about - 780 C, but they are satisfactory if supplied at higher temperatures.



  As stated above, carbon dioxide is delivered under pressure from a reservoir to a nozzle which surrounds the nozzle for the oil, or, preferably, which is surrounded by this nozzle. The supply pressure can vary within wide limits, the lower limit for a given temperature being the critical pressure below which the carbon dioxide no longer remains in the liquid state. Thus, at - 180 C, the lower limit pressure is 21 kg / cm2. It is preferred, however, to operate at a pressure of about 56 kg / cm 2 which gives an adequate working margin at normal temperatures.



  The oil is preferably supplied to the nozzle at approximately atmospheric pressure, for example by gravity feed, and is entrained at the nozzle by the high pressure jet of carbon dioxide. However, there is no objection to the supply of pressurized oil into the device.



  The accompanying drawing shows, by way of example, an embodiment of an apparatus for carrying out the present method.



  Fig. 1 is a longitudinal section.



  Fig. 2 schematically shows the device in operation.



  The apparatus shown in FIG. 1 comprises an internal nozzle 1 supplied with carbon dioxide, formed of a capillary tube connected to a pump and a reservoir (not shown), and an external nozzle 2 supplied with oil by gravity by means of a pipe 3 connected to a re oil pan (not shown). The dimensions of the nozzles are not critical, but variations in the relative dimensions of the two nozzles modify the proportion of oil entrained by the carbon dioxide jet.

   When the size of the oil nozzle is increased relative to that of the carbon dioxide nozzle, the proportion of oil in the resulting compound jet also increases, and the jet has greater penetrating power. The appropriate dimensions for each particular use can be readily determined by experience. The proportion of oil entrained by carbon dioxide also depends on the pressure of the oil, the amount of oil supplied, and the position of the high pressure nozzle (carbon dioxide) relative to the nozzle for oil.



  Fig. 2 shows the apparatus shown in FIG. 1 used with a horizontal cutter 4 hollowing a keyway in a part 5.

 

Claims (1)

REVENDICATION I Procédé pour travailler les matériaux au moyen d'un outil tranchant et à l'aide d'an hydride carbonique comme réfrigérant, carac térisé en ce qu'on amène l'anhydride carboni que au bord tranchant de l'outil ou au voisi nage immédiat de ce bord, sous forme d'une suspension de neige carbonique dans un li quide. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce qu'on amène la suspension de neige carbonique en arrière du bord tranchant de l'outil. 2. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on utilise de l'huile comme li quide de suspension. 3. CLAIM I Process for working materials using a sharp tool and using carbon dioxide as coolant, characterized in that carbon dioxide is brought to the cutting edge of the tool or to the vicinity immediate swimming of this edge, in the form of a suspension of carbon dioxide snow in a liquid. SUB-CLAIMS 1. A method according to claim I, characterized in that the suspension of carbon dioxide snow is brought behind the cutting edge of the tool. 2. Method according to claim I, characterized in that oil is used as suspension liquid. 3. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise une huile fluide de graissage comme li quide de suspension. 4. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise une huile de coupe comme liquide de suspension. REVENDICATION II Composition réfrigérante pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, ca- ractérisée en ce qu'elle comprend une suspen sion de neige carbonique dans un liquide. SOUS-REVENDICATION 5.. Composition selon la revendication II, caractérisée en ce que ledit liquide est une huile. Process according to Claim I and sub-Claim 2, characterized in that a lubricating fluid oil is used as the suspension liquid. 4. Method according to claim I and sub-claim 2, characterized in that a cutting oil is used as suspension liquid. CLAIM II Cooling composition for carrying out the process according to claim I, characterized in that it comprises a suspension of carbon dioxide snow in a liquid. SUB-CLAIM 5. Composition according to Claim II, characterized in that said liquid is an oil.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5272945A (en) * 1992-08-26 1993-12-28 Kennametal Inc. Toolholder assembly and method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5272945A (en) * 1992-08-26 1993-12-28 Kennametal Inc. Toolholder assembly and method

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