CN1247117A - 加工方法及其所采用的雾状体供给装置 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种加工方法,在工件加工时,由喷射喷嘴朝加工部分别喷射多种液体后,一面将此等多种液体予以雾状化一面使其彼此混合,再一面将该混合雾状体供给至上述工作部一面进行加工。本发明亦关于一种雾状体供给装置,于切削机本体设置具有喷射喷嘴的空气供给配管,于上述喷射喷嘴的前端部开设有喷射孔,且于外周部开设有空气流通孔,于上述空气供给配管内配设冷却水供给配管及切削油剂供给配管,两供给配管的前端开口部是开口于上述喷射喷的喷射孔。

Description

加工方法及其所采用的雾状体供给装置

本发明关于对工件施以切削加工、抛光加工等的加工方法及其所采用的雾状体供给装置。

以往，在对工件施以切削加工、抛光加工的场合，为了将因工件和加工工具碰撞所产生的发热予以冷却，而将注水喷嘴延伸至加工点附近，自此一注水喷嘴施行浇水。例如，于机械加工中心(复合工作机械)，图7所示，将工具支持件2装于本体1内的心轴(未图示)下端部，于其前端的工具连结轴3安装加工工具4，自本体1侧朝向此加工工具4延伸出空气供给配管。然而，于在如此一切削机般的纵立式的大型工作机械进行加工等场合，易于在加工凹部内积存水或切屑，有时加工性能反倒变差。又，在令超硬合金制成的工具断续地碰撞工件以进行切削的场合等，在切刃的加工点因发热而变成高温，而在加工点以外的位置则通过浇注液体予以冷却，由于此等剧烈的变化的反复发生，而会发生缺口(所谓“剥落(chipping)”现象)或裂缝等问题。

因此，最近，亦有不将液体直接加以浇注，而采取喷射成雾状，从而赋予工件及加工工具以润滑性的方式。依此方法，虽不致于像浇注液体的方式般发生水积存于凹部内的弊病，或因急速冷却而发生剥落(chipping)的情形；但在另一方面，若采用水作为雾状化液体则对于工件及加工工具的润滑性不充分，反之若采用油作为雾状化液体则冷却效果不充分，凡此皆其问题点。例如，在日本特开平9-141537号中，提出用以喷雾供给油剂的油剂供给装置及油剂供给方法的提案。

因此，在日本特开平6-320384号公报中乃提案一种加工法，是采用将液体喷射成雾状的方式且能同时满足冷却效果与润滑效果的方法。此一方法是采用在将雾状体供给至工件的被加工面时，并非仅只将一种液体喷射成雾状，而将二种以上的液体加以混合，再喷射成雾状。亦即，在由机械加工中心本体1(参考图7)延伸的空气供给配管5的前端，连结着图8所示的雾状体喷射喷嘴51，自连接于此一雾状体喷射喷嘴51的一侧壁(于图中为右侧壁)的液体供给配管52分歧为两根供给配管52a、52b，由一边的供给配管52a供给水，而由另一边的供给配管52b供给油。又，在上述雾状体喷射喷嘴51的内部，一旦如箭头P所示由空气供给配管5供给压缩空气，由压缩弹簧53所保持着的活塞54朝另一侧(于图中为左侧)被推压，连通于液体供给配管52的液体通路55乃开启，水及油在混合状态下成微细的粒子，自被左右分开的前端喷嘴56、57的极狭窄的排出口成雾状被排出。

在利用此一机械加工中心对工件进行加工的场合，是将压缩空气供给至空气供给配管5，并将水及油供给至液体供给配管52，则水与油的混合液体即由雾状体喷射喷嘴51成雾状被喷射出，水与油混于此一雾状体中成为微细的粒子，而碰撞工件的被加工面及压接于此加工工具4的加工面。油粒子主要是提高润滑性，而水粒子主要是将加工热予以冷却。

然而，于上述加工方法，在油与水混合时。有时会发生品质劣化的情形，而无法获得充分的润滑效果。并且，因水与油难以混合，混合液体中的水与油的混合不充分，而难以对于上述加工面、被加工面的各部分同时赋予冷却效果与润滑效果。又因为水与油是伴随着压缩空气的喷射而被喷射，故无法将压缩空气、水及油的喷射压分别设定。

本发明有鉴于前述情形，其目的在提供一种加工法及基所采用的雾状体供给装置，其不致造成液体的品质劣化，并能对各部分同时赋予冷却效果与润滑效果。且能将压缩空气、水及油的喷射压分别予以设定。

为达成前述目的，本发明的第1要旨是提供一种加工方法，其特征为：在工件加工时，由喷射喷嘴朝加工部分别喷射多液体后，一面将这些多种液体予以雾状化一面使其彼此混合，再一面将该混合雾状体供给至上述工作部一面进行加工。而其第2要旨是提供一种雾状体供给装置，其特征为：在加工装置设置具有喷射喷嘴的空气供给配管，于上述喷射喷嘴的前端部开设有喷射孔，且于外周部开设有空气出口，于上述空气供给配管内设有多根液体供给配管，上述喷射喷嘴的喷射孔是开口于这些液体供给配管的前端开口部，将压缩空气供给至上述空气供给配管，并将不同种类的液体分别供给至上述各液体供给配管，在令供给至上述空气供给配管的压缩空气由喷射喷嘴的空气出口喷出后，使其朝向喷射孔流动，而与由各液体供给配管的前端开口部喷射出的液体互相碰撞。本发明的第3要旨是提供一种加工方法，其特征为：在工件加工时由多个喷射喷嘴分别朝加工部喷射不同种类的液体后，令这些不同种类的液体备状化，一面将这些雾状体供给至上述工作部一面进行加工。本发明的第4要旨是提供一种雾状体供给装置，其特征为：在加工装置设置具有喷射喷嘴的多根空气供给配管，于上述各喷射喷嘴的前端部开设有喷射孔，且于外周部开设有空气出口，于上述各空气供给配管内设有1根液体供给配管，上述各喷射喷嘴的喷射孔是开口于这些液体供给配管的前端开口部，将压缩空气供给至上述各空气供给配管，并将不同种类的液体分别供给至上述各液体供给配管，于上述各空气供给配管中，在令供给至这些空气供给配管的压缩空气由喷射喷嘴的空气出口喷出后，使其朝向喷射孔流动，而与由液体供给配管的前端开口部喷射出的液体互相碰撞。

根据本发明的第1加工方法，是由喷射喷嘴朝加工部分别喷射多种液体后，一面将此等多种类的液体予以雾状化一面使其彼此混合，再一面将该混合雾状体供给至上述工作部一面进行加工。如此，在由喷射喷嘴喷射多种液体后使其彼此混合的场合，各液体的混合时间短，各液体几乎不发生品质劣化的情形。并且，由于是在使各液体成为雾状体后再使其彼此混合，故各液体得以充分混合，而能同时赋予加工部的各部分充分的冷却效果与润滑效果。且各液体的喷射压可分别设定而较便利。

根据本发明的第2加工方法，是由多个喷射喷嘴分别朝加工部喷射不同种类的液体后，令这些不同种类的液体雾状化，一面将这些雾状体供给至上述工作部一面进行加工。如此，在由喷射喷嘴分别喷射不同种类的液体后使其备状化的场合，各液体并不混合，而不致发生品质劣化的情形。又，在上述喷射之后一面使其雾状体后一面令其彼此混合的场合，亦因其混合时间短，几乎不发生品质劣化的情形。并且，通过将上述各雾状体分别供给至工作部的方式，可配合各液体的特征而选定对加工部的供给位置，能同时赋予加工部的各部分充分的冷却效果与润滑效果。且各液体的喷射压可分别设定而较便利。

又，于本发明的第1加工方法中，在自该喷射喷嘴朝向由该喷射喷嘴喷射出的多种液体喷射压缩空气，令此压缩空气的喷射流与上述被喷射出的多种液体互相碰撞，通过此方式而一面使其雾状化一面令其彼此混合的场合；或者于本发明的第1加工方法中，在该多个喷射喷嘴中，自各喷射喷嘴朝向由各喷射喷嘴喷射出的液体喷射压缩空气，令此压缩空气的喷射流与上述液体互相碰撞，通过此方式而使其雾状化的场合，利用喷射液体的喷射喷嘴，由此喷射喷嘴喷射压缩空气，通过此方式而可形成雾状体，其构造简单。

又，于本发明的第2加工方法中，在于该多个喷射喷嘴中的一个喷射喷嘴喷射冷却水而雾状化，将此雾状体供给至加工工具的切刃面侧，并由其他喷射喷嘴喷射切削油剂而雾状化，将此雾状体供给至加工工具的侧腹面侧的场合，能以雾化的冷却水冷却加工工具的切刃面侧，并以雾状化的切削油剂润滑加工工具的侧腹面侧。

另一方面，本发明的第1雾状体供给装置，是在加工装置设置具有喷射喷嘴的空气供给配管，于上述喷射喷嘴的前端部开设有喷射孔，且于外周部开设有空气出口，于上述空气供给配管内设有多根液体供给配管，上述喷射喷嘴的喷射孔是开口于这些液体供给配管的前端开口部。因此，通过将压缩空气供给至上述空气供给配管，并将不同种类的液体分别供给至上述各液体供给配管的方式，而可施行本发明的第1加工方法。并且，由于在令供给至上述空气供给配管的压缩空气由喷射喷嘴的空气出口喷出后，使其朝向喷射孔流动，故通过此一流动，伴随周围的空气而得以使撞击到液体的空气量增大。

本发明的第2雾状体供给装置，是在加工装置设置具有喷射喷嘴的多根空气供给配管，于上述各喷射喷嘴的前端部开设有喷射孔，且于外周部开设有空气出口，于上述各空气供给配管内设有1根液体供给配管，上述各喷射喷嘴的喷射孔是开口于这些液体供给配管的前端开口部。因此，通过将压缩空气供给至上述各空气供给配管，并将不同种类的液体分别供给至上述各液体供给配管的方式，而可施行本发明的第2加工法。并且，在令供给至上述空气供给配管的压缩空气由喷射喷嘴的空气出口喷出后，使其朝向喷射孔流动，故通过此一流动，伴随周围的空气而得以使撞击到液体的空气量增大。

图1为显示采用本发明的一实施形态的机械加工中心的示意图。

图2为显示雾状体供给装置所采用的喷嘴体的剖视图。

图3为上述喷嘴体的正视图。

图4为上述喷嘴体的要部的剖视图。

图5为显示采用本发明的另一实施形态的机械加工中心的构成图。

图6为显示雾状体供给装置所采用的空气供给配管要部的剖视图。

图7为习知例的加工的注水方法的说明图。

图8为显示另一习知例的雾状体喷射喷嘴的剖视图。

以下参照附图详细说明本发明的实施形态。

图1为显示采用本发明的一实施形态的机构加工中心。此一机械加工中心的基本构成是与习用者相同。亦即，在机械加工中心本体1内，通过轴承支持着高速旋转的心轴6，在设于其下端部的推拔状的夹头部7以自由离合方式插入夹持着工具支持件2的嵌合用的推拔部2a。又，在此一工具支持件2的下部的工具连结轴3安装着加工工具4。于上述机械加工中心本体1的下端部，安装有雾状体供给装置。此一雾状体供给装置是由以下部分构成：空气供给配管10，先由机械加工中心本体1的下端面稍微垂下后，再朝内侧成向下倾斜状而延伸；一根冷却水供给配管11，如图2所示配设于此一空气供给配管10的内部；一根切削油剂供给配管12，同样配设于此一空气供给配管10的内部；略呈圆筒状的喷嘴体(喷射喷嘴)13，其一侧部(图中的右侧部)嵌附固定于上述空气供给配管10的前端开口部10a，且其另一侧部(图中的左侧部)由上述前端开口部10a伸出。上述冷却水供给配管11及切削油剂供给配管12的前端部贯通喷嘴体13的内孔13a。又，如图3所示，支持板14成气密状受固定于上述喷嘴体13的前端开口部13b，上述冷却水供给配管11及切削油剂供给配管12的前端部11a、12a分别成气密状支持、固定于开设在该支持板14的一对的贯通孔14a、14b。于图2中，15为密封材料。

又，上述空气供给配管10的上端开口部经由形成于机械加工中心本体1内的空气供给路而连通至空气压缩机等空气供给机构。且，上述冷却水供给配管11及切削油剂供给配管12分别在空气供给配管10的上部伸出至空气供给配管10外，经由冷却水连结配管16及切削油剂连结配管17，而连通于(备有冷却水[自来水等]之容纳槽、泵等)的冷却水供给机构及(备有切削油剂[美国ITW公司制造的布鲁贝#LB-1]的容纳槽、泵等)的切削油剂供给机构(均未图示)。又，于上述空气供给配管10、空气供给路或空气供给机构、上述冷却水供给配管11、冷却水连结配管16或冷却水供给机构、及目述切削油剂供给配管12、切削油剂连结配管17或切削油剂供给机构，分别设有压力调整阀(均未图示)。而于上述空气供给配管10、冷却水供给配管11及切削油剂供给配管12分别有被设定成既定压力的压缩空气、冷却水及切削油剂流过。

于上述喷嘴体13的外周面，自右侧部开始，依序形成有：大径圆周面部21，嵌附固定于上述空气供给配管10的前端开口部10a的内周面；小径圆周面部22，相对于该大径圆周面部21形成为阶梯状(亦即，被形成为较上述空气供给配管10的前端开口部10a的内径更小径)；以及推拔面部23。由该小径圆周面部22朝向前端面缩径为圆锥台状。上述小径圆周面部22的右侧部是位于上述空气供给配管10的前端开口部10a的内侧。藉此，上述空气供给配管10的前端开口部10a的内周面与喷嘴体13的小径圆周面部22的右侧部之间乃形成圆环状的间隙20。

又，上述喷嘴体13的内孔13a，除去其前端开口部13b以外的部分，是被形成为对于上述冷却水供给配管11及切削油剂供给配管12具有充分的间隙的大小，于除去其前端开口部13b以外的部分中，在对应于上述小径圆周面部22的右侧部的位置，成等间隔开设有8个空气流通孔(空气出口)25。

在上述构成中，将空气供给至上述空气供给配管10，将冷却水供给至上述冷却水供给配管11，而将切削油剂供给至上述切油剂供给配管12，即会由冷却水供给配管11的前端开口部11a喷射冷却水，并由切削油剂供给配管12的前端开口12a喷射切削油剂。与此同时，供给上述空气供给配管10的空气流入到喷嘴体13的内孔13a，并经由各空气流通孔25由间隙20喷出，接着沿着喷嘴体13的小径圆周面部22、推拔面部23流动(箭头S)，而和由冷却水供给配管11的前端开口部11a喷射的冷却水及由切削油剂供给配管12的前端开口部12a喷射的切削油剂相碰撞。藉此方式，冷却水及切削油剂乃一面雾状化成为微细的粒子，一面互相混合。另一方面，当压缩空气沿着喷嘴体13的小径圆周面部22、推拔面部23流动之际，周围的空气伴随的而形成伴随流(箭头U)。因此，由于上述伴随流而使混合雾状体增大为大流量。此一增大为大流量的混合雾状体的流动推力强大，强烈冲撞于加工物的被加工面与加工工具4的加工面。

如上述，于本实施形态中，由于先令冷却水与切削油剂成为雾状后再使其混合，故可使两者充分混合。又，由于并非令冷却水与切削油剂在喷嘴体13内混合，故两者的混合时间短，基本无切削油剂劣化。并且，由于混合雾状体具有将加工时所产生的切屑等充分予以吹散的力量，故切屑等不致于积存在加工部的附近，更加上上述被增大成大流量的混合雾状体的冲撞，所获得的冷却效果高。并且，由于排出的混合雾状体适度润湿加工物及加工工具4，而提高润滑性，故加工性能改善。因此，加工工具4的负担减轻，又因未受到浇注液体的剧烈冷却，故无间歇性的热冲击，工具寿命得以大幅延长，为其优点。又，压缩空气、冷却水、切削油剂的喷射压力可依加工条件而变动，此为其优点。

图5为显示应用本发明的另一实施形态的机械加工中心。此一机械加工中心的基本构成与图1所示相同，同样的部分仅赋予相同的符号。于图中，4a为切屑，而8为工件。

于本实施形态中，第1及第2空气供给配管31、32由机械加工中心本体1的下端面朝下延伸，在上述第1空气供给配管31的内部配设有1根冷却水供给配管33，且在上述第2空气供给配管32的内部配设有1根切削油剂供给配管34(参照图6)。又，上述冷却水供给配管33的前端开口部成气太固定于上述第1空气供给本性这31前端的喷射喷嘴部31a，上述切削油剂供给配管34的前端开口部成气密状固定于上述第2空气供给配管32前端的喷射喷嘴部32a。上述第1空气供给配管31的喷射喷嘴部31a朝向加工工具4的切刃面侧被定位，而上述第2空气供给配管32的喷射喷嘴部32a朝向加工工具4的侧腹面侧被定位。于图5中，36、37为连结配管。

又，于上述两空气供给配管31、32各自的外周面分别外嵌有引导环31b、32b，空气由各空气供给配管31、32的外周面与各引导环31n、32b的内周面间的间隙35喷射出(箭头S)，伴随周围的空气而形成伴随流(箭头U)。

在上述构成中，将压缩空气供给至两空气供给配管31、32，将冷却水供给至冷却水供给配管33，而将切削油剂供给至切削油剂供给配管34，冷却水即由第1空气供给配管31的喷射喷嘴部31a成雾状供给到加工工具4的切刃面侧，而切削油剂即由第2空气供给配管32的喷射喷嘴部32a成雾状供给到加工工具4的侧腹面侧。又，被供给至各空气供给配管31、32的压缩空气沿着喷射喷嘴部31a、32a的外周面流动时形成伴随流。因此，乃能供给冷却效果及加工屑除去效果优越的雾状体。

如上述，于本实施形态中，亦可达到与上述实施表态相同的作用与效果。并且，因为将雾状的冷却水供给至加工工具4的侧腹面侧，故可获得优越的冷却效果与润滑效果。

又，由于冷却效果与润滑效果视雾状体的种类而存在大幅的差异，故适合于依加工条件而变更导入至上述冷却水供给配管11、33与切削油剂供给配管12、34的冷却水及切削油剂的供给量，以调整两者的配合比例，或调整由上述空气供给配管10、31、32、冷却水供给配管11、33及切削油剂供给配管12、34喷出的压缩空气、冷却水及切削油剂的喷出压力。例如，在高速切削的场合，将冷却水的供给量加多以使冷却水与切削油剂中的水的比率较大，而提高冷却效果。而在中、低速切削的场合，则将提高切削油剂的供给量将切削油剂的比率增大，以提高润滑效果。

又，在上述两实施形态中，由冷却水供给配管11、33喷射的雾状体的平均粒子直径虽亦受加工条件的影响，但通常宜设定为3～10μm左右。又，雾状体的喷射量通常宜设定为0.5～5cc/min左右。另一方面，由发削油剂供给配管12、34喷射的雾状体的平均粒子直径虽亦受加工条件的影响，但通常宜设定为3～10μm左右。又，雾状体的喷射量通常宜设定为0.1～0.5cc/min左右。

又，于上述两实施形态中，冷却水虽采用自来水，但并非限定于此，亦可采用纯水或超纯水。又，于上述实施形态中，切削油剂虽采用布鲁贝#LB-1，但并非限定于此，亦可采用通常的各种切削油剂。又，于上述两实施形态中，虽采用冷却水及切削油剂作为二种类的雾状液体，但并非限定于此，亦可选择乳液、药液等各种的液体。

又，液体的种类亦不限于二种，而可使用三种以上。

又，本发明的加工方法并非限定使用于如上述实施形态的机械加工中心的加工，可安装于NC车床、磨床等各种的工作机械。

于上述两实施形态中，虽将用以将压缩空气供给至空气供给管10、31、32的压缩空气供给路形成于机械加工中心本体1的内部，但并非限定于此，亦可设于机械加工中心本体1的外部。又，冷却水供给配管11、33及切削油剂供给配管12、34虽设于机械加工中心本体1的外部，但亦可设于机械加工中心本体1的内部。

Claims (7)

1.一种加工方法，其特征为：在工件加工时，由喷射喷嘴朝加工部分别喷射多种液体后，一面将这些多种液体予以雾状化一面使其彼此混合，再一面将混合雾状体供给至上述工作部一面进行加工。

2.如权利要求1的加工方法，其特征为，自该喷射喷嘴朝向由该喷射喷嘴喷射出的多种液体喷射压缩空气，令此压缩空气的喷射流与上述被喷射出的多种液体互相碰撞，通过此方式而一面使其雾状化一面令其彼此混合。

3.一种雾状体供给装置，其特征为：在加工装置设置具有喷射喷嘴的空气供给配管，于上述喷射喷嘴的前端部开设有喷射孔，且于外周部开设有空气出口，于上述空气供给配管内设有多根液体供给配管，上述喷射喷嘴的喷射孔是开口于这些液体供给配管的前端开口部，将压缩空气供给至上述空气供给配管，并将不同种类的液体分别供给至上述各液体供给配管，在令供给至上述空气供给配管的压缩空气由喷射喷嘴的空气出口喷出后，使其朝向喷射孔流动，而与由各液体供给配管的前端开口部喷射出的液体互相碰撞。

4.一种加工方法，其特征为：在工件加工时由多个喷射喷嘴分别朝加工部喷射不同种类的液体后，令这些不同种类的液体雾状化，一面将这些雾状体供给至上述工作部一面进行加工。

5.如权利要求4的加工方法，其特征为：于该多个喷射喷嘴中，自各喷射喷嘴朝向由各喷射喷嘴喷射出的液体喷射压缩空气，令此压缩空气的喷射流与上述液体互相碰撞，通过此方式而使其雾状化。

6.如权利要求4或5的加工方法，其特征在于，于该多个喷射喷嘴中的一个喷射喷嘴喷射冷却水而雾状化，将此雾状体供给至加工工具的切刃面侧，并由其他喷射喷嘴喷射切削油剂而雾状化，将此雾状体供给至加工工具的侧腹面侧。

7.一种雾状体供给装置，其特征为：在加工装置设置具有喷射喷嘴的多根空气供给配管，于上述各喷射喷嘴的前端部开设有喷射孔，且于外周部开设有空气出口，于上述各空气供给配管内设有1根液体供给配管，上述各喷射喷嘴的喷射孔是开口于这些液体供给配管的前端开口部，将压缩空气供给至上述各空气供给配管，并将不同种类的液体分别供给至上述各液体供给配管，于上述各空气供给配管中，在令供给至这些空气供给配管的压缩空气由喷射喷嘴的空气出口喷出后，使其朝向喷射孔流动，而与由液体供给配管的前端开口部喷射出的液体互相碰撞。

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