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.