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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Zufuhr einer Kühlflüssigkeit.
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STAND DER TECHNIK
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Beim
maschinellen Bearbeiten ist die Einflussgröße, die eine Hauptrolle bei
der Verkürzung der
Verarbeitungszeit und Minimieren der Formänderung aufgrund eines Verarbeitens
spielt, eine Verbesserung einer Kontaktschmierung zwischen einem Schneidwerkzeug
oder Schleifwerkzeug und einem Werkstück und ein Fördern einer
Ableitung von Reibungswärme
oder einer Kühlung.
D.h. vom Standpunkt, dass die Schneidbedingungen durch geringfügiges Schwächen der
Oberflächenschicht
verbessert werden können,
wenn man die Kühlflüssigkeit
in alle Richtungen in das hauptsächliche
Schneidschergebiet fließen
lässt und
sie durch die erzeugten makroskopischen Risse oder Hohlräume adsorbieren
lässt, führt dies
zur einer Senkung der Oberflächenenergie und
zur Verhinderung einer Wiederanhaftung. Ein solcher Effekt von Brüchigkeit
im Schergebiet ist sehr nützlich
bei der Bereitstellung eines erhöhten
Scherwinkels und einer Abnahme in der Dicke von Späne und auch
in der Schneidkraft. Andererseits, da Werkzeuge vorübergehend
ein Feld von plastischer Verformung und Scherung in der Oberfläche eines
Werkstücks
erzeugen, ist es von äußerster
Wichtigkeit, dass eine wirkungsvolle Kühlung und Schmierung für ein solches Übergangsfeld
von plastischer Verformung und Scherung bewerkstelligt wird, mit
dem das Werkzeug in Kontakt kommt.
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Jedoch
wird in herkömmlichen
Maschinenwerkzeugen eine Kühlflüssigkeit,
die durch eine Düse
direkt einem solchen Übergangsfeld
(Werkzeugkontaktgebiet) zugeführt
wird, durch die Drehung des Werkzeugs oder Werkstücks weggeschleudert
und bewegt sich nur flüchtig
entlang den Werkzeug- und Werkstück oberflächen; deshalb
kann man wohl kaum sagen, dass die Kühlflüssigkeit zu einer wirkungsvollen
Kühlung
und Schmierung beiträgt.
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Aus
der WO-A-9204151, die den am nächsten
kommenden Stand der Technik bildet, ist ein Verfahren zur Zufuhr
einer Kühlflüssigkeit
für eine
Drehbank bekannt, umfassend die Schritte eines Positionierens einer
Düse über dem
Werkstückhaltespannfutter
der Drehbank, wobei die Düse
eine Ausströmöffnung von
im Wesentlichen kreisförmigem
Querschnitt und einen eingeschnürten
gekrümmten
Oberflächenteil
auf ihrer Innenwand umfasst, der sich zu der Ausströmöffnung erstreckt,
um eine Wirbelströmung
zu erzeugen, wodurch die Düse
so angeordnet ist, dass eine Kühlflüssigkeit,
die durch den Einlass aufgenommen wird, der stromaufwärts von
dem eingeschnürten
gekrümmten
Oberflächenteil
angeordnet ist, aus der Ausströmöffnung als
eine Sammlung von partikulären
Wirbelströmungen
ausgetragen wird, die in die Kühlflüssigkeit
gesogene Luftblasen enthalten.
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Aus
der WO-A-9204151 ist auch eine Kühlflüssigkeitszufuhrdüse für eine Drehbank
bekannt, umfassend: mindestens eine Düse mit einer Ausströmöffnung von
im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt,
einen Hauptkörper
mit einer Zufuhrkammer, die mit der mindestens einen Düse in Verbindung
steht, und einen Kühlmittelaufnahmeeinlass
in der Zufuhrkammer, wobei sich die Innenwand der Zufuhrkammer von
der Aufnahmeöffnung
zur der Ausströmöffnung erstreckt
und wobei die Innenwand der Düse
mit einem eingeschnürten
gekrümmten
Oberflächenteil
ausgebildet ist, wodurch die von der Aufnahmeöffnung aufgenommene Kühlflüssigkeit
aus der Ausströmöffnung als
eine Sammlung von partikulären
Wirbelströmungen
ausgetragen wird, die in die Kühlflüssigkeit
gesogene Luftblasen enthalten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um
zu gewährleisten,
dass eine Kühlflüssigkeit
in Maschinenwerkzeugen ihren Weg zu einem Werkzeug/Werkstück-Kontaktge biet
bei einer Filmbildungsströmung
mit einer wünschenswerten
Fließfähigkeit
gegen die Zentrifugalkraft von einer sich drehenden Oberfläche findet
und zufriedenstellend in das Schergebiet eintritt, habe ich zur
Untersuchung Phasenbedingungen von verschiedenen Kühlflüssigkeiten
experimentell erzeugt.
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Als
ein Ergebnis habe ich gefunden, dass ein fortlaufendes Mischen von
Luft in eine Kühlflüssigkeit die
Flüssigkeitsphasenmasse
verringert, wodurch es für
das flüssige
Kühlmittel
schwierig gemacht wird, um wegen der verringerten Zentrifugalkraft
weggeschleudert zu werden, wenn sie auf einen sich drehenden Körper auftrifft,
der sich benachbart zum Werkzeugkontaktgebiet befindet, dass von
den Flüssigkeitsteilchen,
die beim Platzen von Luftblasen in alle Richtungen gespritzt werden,
diejenigen, die auf dem Wege zum Werkzeugkontaktgebiet sind, auch
in das enge Schergebiet eintreten, wodurch eine verbesserte Schmierung
geliefert wird, und dass die übrigbleibenden
Luftblasen an Fremdstoffen, wie z.B. Späne, anhaften, um die Fließfähigkeit
und den Auftrieb derselben zu verbessern, wodurch zur Abtrennung
und Rückgewinnung
der Kühlflüssigkeit
beigetragen wird.
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Ein
Verfahren zur Zufuhr einer Kühlflüssigkeit
zu einer Schneidmaschine oder Schleifmaschine ist gekennzeichnet
durch Zufuhr einer Kühlflüssigkeit,
wobei bewirkt wird, dass sich Blasen fortlaufend darin bilden, für einen
Schneid- oder Schleifvorgang zu einem Gebiet unter maschineller
Bearbeitung, wobei das Verspritzen von Luftblasen in alle Richtungen gefördert wird,
wenn die Luftblasen auf das Gebiet unter maschineller Bearbeitung
auftreffen und platzen, und wobei auch der Eintritt von beschleunigten verspritzten
Flüssigkeitsteilchen
in eine Schneidapparat/Werkstück-Druckkontaktebene
gefördert
wird, wodurch das Kühlen
und die Schmierung des Gebiets unter maschineller Bearbeitung verbessert
werden, wodurch ermöglicht
wird, dass die Luftblasen in der Kühlflüssigkeit, die das Gebiet unter
maschineller Bearbeitung nicht erreicht hat oder die, obwohl sie dort
angekommen ist, von dort nach dem Rückgewinnungskanal geströmt ist,
an suspendierten Fremdstoffen in der Flüssigkeit anhaften, wodurch
das Auftauchen der Fremdstoffe gefördert wird.
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Dann
habe ich, um zu ermöglichen,
dass die Kühlflüssigkeit
dem Gebiet unter maschineller Bearbeitung reichlich fließend zugeführt wird,
versucht, sie nicht direkt gegen das Gebiet unter maschineller Bearbeitung
von einer Düse
zu speien, aber sie in der Form einer Strömung dorthin zuzuführen. Eine
Düse zu
diesem Zweck ist konstruiert, um die Kühlflüssigkeit gegen ein sich nicht
drehendes Umfangsgebiet zu speien, das das Gebiet unter maschineller
Bearbeitung umgibt. Ich habe gefunden, dass im Innern der Düse eine
partikuläre
Wirbelströmung
von Kühlflüssigkeit
ausgebildet ist und dass, indem man ihr eine spiralförmige Drehung
verleiht, die Kühlflüssigkeit,
die das Umfangsgebiet erreicht, sich zu dem mittigen Gebiet einschließlich des
sich drehenden Werkzeugs bewegt, als ob sie in einem Wirbel kriecht.
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Ein
Verfahren zur Zufuhr einer Kühlflüssigkeit
zu einer Schleifmaschine oder Schleifmaschine ist gekennzeichnet
durch Einrichten einer Ringdüse für Kühlflüssigkeit über einem
Fräswerkzeug
oder Schleifwerkzeug, das mit einer vertikalen Hauptwelle verbunden
ist, so dass sie an einer im Wesentlichen koaxialen Position nach
unten gekehrt ist, wobei die Innenwand der Düse, die sich zu ihrer Ausströmöffnung erstreckt,
mit einer gekrümmten
Oberfläche und
einem Verwindungskanal ausgebildet ist, um eine Wirbelströmung zu
erzeugen, wodurch die Kühlflüssigkeit,
die zugeführt
wird, durch die Ausströmöffnung im
allgemeinen als eine Wendelströmung
nach unten ausströmt,
die eine Sammlung von partikulären
Wirbelströmungen
ist, wodurch ein zylindrischer Vorhang von Wendelströmung von
Kühlflüssigkeit gebildet
wird, der das Fräswerkzeug
oder Schleifwerkzeug umgibt und dessen unteres Ende die Oberfläche des
Werkstücks
erreicht, wobei mindestens ein Teil der Wendelströmung dazu
veranlasst wird, sich von dem unteren Ende des zylindrischen Vorhangs
entlang der Oberfläche
des Werkstücks
in einem Wirbel in Richtung auf das mittige Gebiet zu bewegen, bis
sie dem Gebiet unter maschineller Bearbeitung zugeführt wird,
das sich in Kontakt mit dem Fräswerkzeug
oder Schleifwerkzeug befindet, wobei der mindestens eine Teil der
Wendelströmung
zusammen mit Späne
und Reibungswärme
außerhalb des
zylindrischen Vorhangs abfließt
und sich entlang der Werkstückoberfläche ausbreitet.
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In
der obigen Anordnung trägt
der zylindrische Vorhang von Kühlflüssigkeit
selbst zur Bildung der Wirbeloberflächenströmung bei und dient auch zur
Verhinderung von Umweltverschmutzung, indem der Rauch von dem Versengen
von Öl
und Ölfilmen auf
der Werkstückoberfläche aufgrund
von Schneiden umschlossen wird. Natürlich ist es ersichtlich, dass,
wenn bewirkt wird, dass sich Luftblasen in der Kühlflüssigkeit, die der zylindrischen
Düse zugeführt wird,
bilden, der Effekt der Wirbelströmung,
die eine Kühlflüssigkeit
zu dem Gebiet unter maschineller Bearbeitung zuführt, und der oben beschriebene
Effekt, der durch Luftblasen verursacht wird, gleichzeitig entwickelt
werden können.
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Die
Düsenkonstruktion,
um das Kühlflüssigkeitszufuhrverfahren
zu verwenden, bildet eine Ringdüse
zum Ausströmenlassen
von Kühlflüssigkeit nach
unten, die so angepasst ist, dass sie über und koaxial mit einem Fräswerkzeug
oder Schleifwerkzeug einzurichten ist, das mit einer vertikalen
Hauptwelle verbunden ist, wobei die Düse umfasst:
- a)
einen Einlassring, der eine ringförmige Einlasskammer definiert,
- b) einen Kanalring, der in axialer Richtung benachbart zu der
ringförmigen
Einlasskammer angeordnet ist, umfassend mindestens zwei Einleitungsdurchlässe, die
mit der Einlasskammer an axialsymmetrischen Positionen in Verbindung
stehen, Auswärts-
bzw. Einwärts-Verwindungskanäle, die
mit den Einleitungsdurchlässen
in Verbindung stehen und in einer einheitlichen Richtung verwunden
sind, und ringförmige
Wirbel strömungsbildungsteile,
die mit den Abschlussenden der Verwindungskanäle in Verbindung stehen, und
- c) einen Düsenring,
der mit allen ringförmigen
Bereichen der Wirbelströmungsbildungsteile
in dem Kanalring in Verbindung steht und einen ringförmigen Düsenraum
definiert, der sich in eine Abwärts-
und Einwärts-
oder Auswärtsrichtung öffnet,
- d) wobei die Kanalwand, die sich von den Wirbelströmungsbildungsteilen
in dem Kanalring zu dem Düsenraum
erstreckt, mit mindestens einer gebogenen Oberfläche ausgebildet ist, die zur
Bildung von Wirbelströmung
radial zurückgebogen
ist, wodurch die zugeführte
Kühlflüssigkeit
von dem Düsenraum
im Allgemeinen als eine Wendelströmung ausströmt, die eine Sammlung von partikulären Wirbelströmungen ist,
die einen im Wesentlichen zylindrischen Vorhang bilden, der aus
der Wendelströmung
besteht und der das Fräswerkzeug
oder Schleifwerkzeug umgibt.
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Weiter
habe ich mich um die Tatsache gekümmert, dass eine wirkungsvolle
Umlaufzufuhr einer Kühlflüssigkeit,
d.h. Konstruieren eines Systems zum zuverlässigen Abtrennen von Fremdstoffen,
wie z.B. Späne
und Schleifsteinfragmente, und einem migrierenden Ölanteil
von einer Kühlflüssigkeit,
die rückgewonnen
wird, nachdem sie einem Gebiet unter maschineller Bearbeitung im
gewöhnlichen
Umlaufprozess zugeführt
worden ist, eine große
Einflussgröße ist,
die die Ausfallzeit der Maschine minimiert, die mit einem Reinigen
der Kanäle,
Austauschen einer Flüssigkeit
oder Wiederzuführen
von Zusatzmitteln (Rostschutzmittel, Schmiermittel usw.) verbunden
ist, und die eine glatte wirkungsvolle Zufuhr von Kühlflüssigkeit
gewährleistet,
was zu meiner Erfindung eines Abtrennungs- und Rückgewinnungsgeräts führte, das
in Verbindung mit dem Verfahren zum Mischen von Luftblasen in einer
Kühlflüssigkeit
verwendet wird.
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Eine
Abtrennungs- und Rückgewinnungsvorrichtung
für Kühlflüssigkeit
in einer Schneifmaschine oder Schleifmaschine, um eine Kühlflüssigkeit,
die einem Gebiet unter maschineller Bearbeitung zugeführt ist,
zu sammeln und Verunreinigungen davon zu abtrennen und sie dann
auszutragen, wobei das Abtrennungs- und Rückgewinnungsgerät umfasst;
- a) einen Zulaufbehälter zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit
nachdem die letztgenannte gebraucht worden ist;
- b) eine Reihe von Hülsen-verbundenen
Behältern,
umfassend mindestens einen Satz von zwei verbundenen Behältern, die
stromabwärts
von dem Zulaufbehälter
angeordnet sind – oder
ihn darin aufnehmen, wobei ein Hülsenbündel, das
einen im Wesentlichen wabenartigen Querschnitt aufweist und sich
durch eine Trennwand zwischen den zwei verbundenen Behältern erstreckt,
von dem stromaufwärts
gelegenen Behälter
zu dem stromabwärts
gelegenen Behälter
verlaufend angeordnet ist und etwas nach oben gekehrt ist,
- c) eine Reihe von Mundöffnung-verbundenen
Behältern,
umfassend mindestens einen Satz von zwei verbundenen Behältern, die
stromabwärts von
dem Zulaufbehälter
angeordnet sind – oder ihn
darin aufnehmen, wobei eine Verbindungsöffnung, die in einer Trennwand
zwischen den zwei verbundenen Behältern ausgebildet ist, aufweist: einen
unteren Endrand, der bei einem etwas höheren Niveau angeordnet ist
als dasjenige des Behälterbodens,
und einen oberen Endrand, der bei einem tieferen Niveau angeordnet
ist als das normale Flüssigkeitsniveau,
das auf das endgültige Überlaufniveau
eingestellt ist;
- d) einen Ablaufbehälter,
der ein letzter Behälter ist,
der durch das Hülsenbündel oder
die Mundöffnung
mit dem hintersten Behälter
in einer Mehrzahl von hintereinandergeschaltenen Behältern verbunden
ist, die eine Kombination der Hülsen-verbundenen
Behälterreihe
und der Mundöffnung-verbundenen
Behälterreihe
umfassen, wobei der Ablaufbehälter
eine Überlauföffnung zum Austragen
der abgetrennten und rückgewonnenen
Kühlflüssigkeit
an dem endgültigen Überlaufniveau
aufweist,
- e) eine Fremdstoff-abtrennende Walze, umfassend eine Drehwalze
mit einer horizontalen Achse, die in mindestens einem von der Mehrzahl
von Behältern
eingerichtet ist, die von dem Zulaufbehälter bis zu dem Ablaufbehälter reichen,
wobei die Walze teilweise in die Kühlflüssigkeit in dem mindestens
einen Behälter
eingetaucht ist und mit einer Ablagerungsabkratzklinge kombiniert
ist, die eine vordere Schneide aufweist, die dem Teil der Walzenoberfläche gegenüberliegt,
der über
dem Flüssigkeitsniveau
freiliegt, wobei ein sehr enger Spielraum zwischen dem freiliegenden
Teil der Walzenoberfläche
und der Klinge begrenzt ist,
- f) wobei die Aufwärtsneigung
des Hülsenbündels so
ist, dass bewirkt wird, dass Massen von Luftblasen, an denen Fremdstoffe,
wie z.B. Späne, anhaften,
in der Kühlflüssigkeit,
die von dem Niedrigniveaueinlass in dem Hülsenbündel im stromaufwärts gelegenen
Behälter
fließt,
durch die Auftriebswirkung gegen die respektiven Deckenoberflächen der
Hülsen
anstoßen,
und während
diese Massen von Luftblasen in den Hülsen verweilen, sie mit nachfolgenden
Massen vereinigt werden, so dass sie an Größe zunehmen, wodurch die Massen
durch die in die Hülsen
fließende
Flüssigkeit
gedrückt
werden, um sich zu dem Hochniveauauslass in der Deckenoberfläche zu bewegen,
wobei die Massen von dem Auslass in die Kühlflüssigkeitsphase in dem stromabwärts gelegenen
Behälter
ausgetragen werden und schließlich
an die Oberfläche
kommen.
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In
der obigen Anordnung wird die Abtrennung von feinen Feststoffteilchen
normalerweise bewerkstelligt, ohne dass ein großtechnisches Gerät, wie z.B.
ein Zentrifugalabscheider, verwendet wird, und da Filtereinrichtungen,
wie z.B. ein Papierfilter, nicht verwendet werden, gibt es keine
Gefahr, dass die Zusatzmittel in der Kühlflüssigkeit wegen einer durch
den Ölanteil
hervorgerufenen Filterverstopfung entfernt werden. Der Grund dafür, dass
die Fremdstoffabkratzklinge mit einem engen Spielraum dazwischen
gegenüberliegend
zur Walze angeordnet ist, besteht darin, zu ermöglichen, dass sich der Ölanteil auf
der peripheren Walzenoberfläche
ablagert, um eine abgelagerte Schicht von Ölanteil (Substrat) mit einer
Dicke, die dem engen Spielraum entspricht, zu bilden, und von da
ab zu ermöglichen,
dass ein Ölfilm von
Luftblasen an Späne und
dergleichen anhaftet, um auf dem Substrat mit Leichtigkeit implantiert
zu werden, um gewissermaßen
eine Kolonie derselben Substanz zu bilden. Deshalb werden implantierte Fremdstoffe,
die gebildet werden, wenn jeder Teil der peripheren Walzenoberfläche durch
die oberste Schicht der Kühlflüssigkeit
hindurchtritt, durch die Klinge abgekratzt, wenn sie oberhalb der
Flüssigkeitsoberfläche herauskommen
und die Klinge erreichen.
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Ich
habe auch gefunden, dass, wenn eine Luftblasen enthaltende Wirbelströmung von
feinverteilter Kühlflüssigkeit
mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgespien wird,
um von oberhalb der sich drehenden peripheren Oberfläche, die
mit dem Bearbeitungsteil einer Drehbank verbunden ist, auf ein Gebiet
aufzutreffen, das sich axial mindestens bis zu dem Gebiet unter
maschineller Bearbeitung erstreckt, sich der Film von Wirbelströmung in
Richtung auf das Werkzeug/Werkstück-Kontaktgebiet
bewegt, als ob er entlang der sich drehenden peripheren Oberfläche und
dem Schneidapparat kriecht.
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Die
Erfindung liefert ein Verfahren zur Zufuhr einer Kühlflüssigkeit
für eine
Drehbank, umfassend die Schritte eines Positionierens einer Düse über dem
Werkstückhaltespannfutter
der Drehbank, wobei die Düse
eine Ausströmöffnung von
im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt und einen eingeschnürten gekrümmten Oberflächenteil
auf ihrer Innenwand umfasst, der sich zu der Ausströmöffnung erstreckt,
um eine Wirbelströmung
zu erzeugen, und auch umfassend ein lose montiertes Zungenstück von starrem
oder elastischem Material, das den Querschnitt der Ausströmöffnung kreuzt
und nach außen
vorsteht, wodurch die Düse
so angeordnet ist, dass eine Kühlflüssigkeit,
die durch den Einlass aufgenommen wird, der stromaufwärts von
dem eingeschnürten
gekrümmten
Oberflächenteil
angeordnet ist, aus der Ausströmöffnung als
eine Sammlung von partikulären
Wirbelströmungen
ausgetragen wird, die Luftblasen enthalten, die in die Kühlflüssigkeit
gesogen werden, wenn die letztgenannte an dem Zungenstück vorbeitritt,
wobei der Querschnitt der Ausströmöffnung von
dem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt im Wesentlichen orthogonal
zu der Ebene angeordnet ist, die die Hauptachse der Drehbank enthält, und
schräg
nach unten gekehrt ist, abgelenkt in die Richtung, in der das Werkstück vorsteht,
wodurch bewirkt wird, dass die aus der Düse ausgetragene Kühlflüssigkeit
auf ein Gebiet auftrifft, das sich vom höchsten Punkt der peripheren
Oberfläche
des Spannfutters bis zu mindestens dem Gebiet unter maschineller
Bearbeitung axial erstreckt, um einen Luftblasen enthaltenden Wirbelstromfilm
von Kühlflüssigkeit
zu bilden, der das Spannfutter und die periphere Oberfläche des
Werkstücks
umgibt, wobei veranlasst wird, dass sich mindestens ein Teil der Luftblasen
enthaltenden Wirbelströmung
entlang der Spannfutteroberfläche
und Werkstückoberfläche bewegt,
so dass sie dem Gebiet unter maschineller Bearbeitung zugeführt wird,
das sich in Kontakt mit dem Schneidapparat befindet, und dann zusammen
mit Späne
und Reibungswärme
in Richtung auf den Kühlflüssigkeitsrückgewinnungskanal
herausfließt.
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Die
Anordnung der Kühlflüssigkeitszufuhrdüse, die
erfunden wurde, um mit dem Verfahren zur Zufuhr einer Kühlflüssigkeit
für eine
Drehbank verwendet zu werden, umfasst;
mindestens eine Düse mit einer
Ausströmöffnung von
im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt und mit einem Zungenstück von starrem
oder elastischem Material, das den Querschnitt der Ausströmöffnung kreuzt
und außerhalb
vorsteht, wobei das Zungenstück
in der Ausströmöffnung lose
montiert ist; und
einen Hauptkörper mit einer Zufuhrkammer,
die mit der mindestens einen Düse
in Verbindung steht, und einen Kühlmittelaufnahmeeinlass
in der Zufuhrkammer,
wobei sich die Innenwand der Zufuhrkammer
von der Aufnahmeöffnung
zu der Ausströmöffnung erstreckt und
die Innenwand der Düse
mit einem eingeschnürten
gekrümmten
Oberflächenteil
ausgebildet ist, wodurch die von der Aufnahmeöffnung aufgenommene Kühlflüssigkeit
aus der Ausströmöffnung als
eine Sammlung von partikulären
Wirbelströmungen
ausgetragen wird, die Luftblasen enthalten, die in die Kühlflüssigkeit
gesogen werden, wenn die letztgenannte an dem Zungenstück vorbeitritt,
wobei bewirkt wird, dass die Ausflussströmung dieser Kühlflüssigkeit
auf die sich drehende periphere Oberfläche auftrifft, die mit dem
Gebiet unter maschineller Bearbeitung zusammenhängend ist, das sich in Kontakt
mit dem Schneidapparat befindet, und auch auf den Schneidapparat
auftrifft, um einen Luftblasen enthaltenden Wirbelstromfilm zu bilden,
wobei sich mindestens ein Teil des Luftblasen enthaltenden Wirbelstromfilms
entlang der sich drehenden peripheren Oberfläche und Schneidapparat bewegt,
bis er dem Gebiet unter maschineller Bearbeitung zugeführt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht, die das Basiskonstruktionsprinzip des
Kühlflüssigkeitszufuhrsystems
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist
eine Teilschnittansicht, die die Querschnittskonstruktion einer
Kühlflüssigkeitszufuhrdüse darstellt,
die in der Basiskonstruktion der Erfindung verwendet wird;
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3 ist
eine Ansicht, die eine Kombination von Teilschnitten darstellt,
die entlang der Linie A-A, B-B, C-C und D-D in der Teilschnittansicht
von 2 aufgenommen sind;
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4 ist
eine schematische Seitenansicht, die einen zylindrischen Vorhang
und eine Wirbeloberflächenströmung einer
Kühlflüssigkeit
darstellt, die aus der Kühlflüssigkeitszufuhrdüse hervorkommt, die
in den 1 bis 3 dargestellt ist;
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5 ist
eine schematische Draufsicht, die einen zylindrischen Vorhang und
eine Wirbeloberflächenströmung darstellt,
die in 4 dargestellt sind;
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6 ist
eine Draufsicht, die eine typische Ausführungsform eines Abtrennungs-
und Rückgewinnungsbehälters für Kühlflüssigkeit
darstellt;
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7 ist
ein vertikaler Schnitt, aufgenommen entlang der Linie E-E in 6;
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8 ist
eine Perspektivansicht eines Hülsenbündels mit
einem im Wesentlichen wabenförmigen
Querschnitt in dem Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälter, der
in den 6 und 7 dargestellt ist;
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9 ist
eine Teilschnittansicht, die eine Fremdstoffabtrennwalzenkonstruktion
darstellt, umfassend eine drehbare Walze und ein Klinge in dem Abtrennungs-
und Rückgewinnungsbehälter, der
in den 6 und 7 dargestellt ist;
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10 ist
eine schematische Ansicht, die ein erstes Einrichtungsbeispiel darstellt,
das das Basiskonstruktionsprinzip der Erfindung verwirklicht;
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11 ist
eine schematische Darstellung, die ein zweites Einrichtungsbeispiel
darstellt, das das Basiskonstruktionsprinzip der Erfindung verwirklicht;
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12 ist
eine schematische Ansicht, die ein drittes Einrichtungsbeispiel
darstellt, das das Basiskonstruktionsprinzip der Erfindung verwirklicht;
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13 ist
eine schematische Seitenansicht, die den Umriss eines anderen Konstruktionsprinzips darstellt,
das die Kühlflüssigkeitszufuhr
der Erfindung betrifft;
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14 ist
eine Draufsicht auf eine Kühlflüssigkeitszufuhrdüse, die
in der in 13 dargestellten Anordnung verwendet
wird;
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15 ist
eine vertikale Schnittansicht (a) einer festen Düse, aufgenommen entlang der
Linie F-F in 14, und eine Teilschnittdraufsicht
(b), die entlang der Linie G-G darin aufgenommen ist;
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16 ist
eine Schnittdraufsicht, die die ganze Konzeption der Kühlflüssigkeitszufuhrdüse, die
in 14 dargestellt ist, darstellt;
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17 ist
eine Schnittdraufsicht, die ein viertes Einrichtungsbeispiel darstellt,
das ein anderes Konstruktionsprinzip verwirklicht, das in 13 dargestellt
ist;
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18 ist
eine Schnittdraufsicht, die ein fünftes Einrichtungsbeispiel
darstellt, das ein anderes Konstruk tionsprinzip verwirklicht, das
in 13 dargestellt ist; und
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19 ist
eine Schnittdraufsicht, die ein sechstes Einrichtungsbeispiel darstellt,
das ein anderes Konstruktionsprinzip verwirklicht, das in 13 dargestellt
ist.
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BESTER MODUS ZUR VERWIRKLICHUNG
DER ERFINDUNG
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In 1,
die die Basissystemkonstruktion der vorliegenden Erfindung darstellt,
bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Hauptbehälter von
großem Fassungsvermögen zum
Speichern von Kühlflüssigkeit; 2 bezeichnet
eine Kühlmittelpumpe
(P1), die in diesem Fall verwendet wird, um Luft anzusaugen, um zu
bewirken, dass sich Luftblasen in einer Kühlflüssigkeit bilden, und um die
Flüssigkeit
einer Ringdüse 3 zuzuführen. Die
Ringdüse 3 wird,
wie in größerer Einzelheit
später
beschrieben wird, verwendet, um die von der Pumpe P1 zugeführte Kühlflüssigkeit
als ein zylindrischer Vorhang 4 nach unten auszuspeien, der
im Allgemeinen aus einer Wendelströmung besteht, die eine Sammlung
von partikulären
Wirbelströmungen
ist, um auf die Oberfläche
eines Werkstücks 5 aufzutreffen.
Das Werkstück 5 wird
auf einem bewegbaren Tisch 6 durch ein Fräswerkzeug 7 geschnitten,
das in diesem Fall ein Vollrück-Schneidapparat [fullback
cutter] ist, und eine Hauptwelle 8, die das Fräswerkzeug 7 trägt, tritt
durch die Ringdüse 3 hindurch.
Der größte Teil
des zylindrischen Vorhangs 4 von Kühlflüssigkeit, der an seinem unteren Ende
auf die Werkstückoberfläche auftrifft,
bewegt sich als eine Wirbeloberflächenströmung in Richtung auf die Mitte,
um reichlich fließend
dem Ort eines Kontakts zwischen der Schneidkante des Fräswerkzeugs 7 und
dem Werkstück 5 zugeführt zu werden. Nachdem
sie so dem Werkstück
zugeführt
worden ist, bewegt sich die Kühlflüssigkeit,
die jedes Mal, wenn ihr Wall ansteigt, außerhalb des zylindrischen Vorhangs 4 sinusförmig ausgetragen
wird, zusammen mit dem Teil der Kühlflüssigkeit, der zu Beginn nach
außen
gelenkt worden ist, über
das Werkstück 5 und
einen bewegbaren Tisch 6, um nach unten in diesem Fall
in ein rinnenähnliches äußeres peripheres
Becken 9 zu fließen,
und wird durch eine zweite Kühlmittelpumpe 2' (P2) durch
eine Ansaugöffnung 10 nach
oben gesogen, wobei sie schließlich
einen Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälter 11 erreicht.
In dem Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälter 11,
der später
in größerer Einzelheit
zu beschreiben ist, wird die Kühlflüssigkeit,
nachdem die Fremdstoffe, wie z.B. Öl und Späne, davon entfernt worden sind,
durch eine Einfüllöffnung 12 zu
dem Behälter
großen
Fassungsvermögens 1 rückgeführt.
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Im
obigen Beispiel der Basiskonstruktion enthält die als ein zylindrischer
Vorhang 4 zugeführte Kühlflüssigkeit
aufgrund der Luftansaugwirkung der Kühlmittelpumpe 2 vorzugsweise
Mengen von Luftblasen. Deshalb erfährt die Mengen von Luftblasen enthaltende
Kühlflüssigkeit,
die dem Gebiet eines Kontaktes zwischen dem Fräswerkzeug 7 und dem Werkstück 5 zugeführt wird,
eine Zentrifugalkraft von der Drehung des Werkzeugs zu einem geringeren Grad,
was auf ihre kleinere Masse zurückzuführen ist,
eine Tatsache, die es für
die Kühlflüssigkeit
leichter macht, um in das Werkzeug/Werkstück-Kontaktgebiet einzudringen. Und in diesem
Fall tritt die verspritzte Flüssigkeit,
die beim Platzen von Luftblasen erzeugt wird, leicht in die feinen
Risse durch die Wirkung einer Beschleunigung ein. Weiter ist diese
Anordnung auch in einer Wärmeableitung
aufgrund des Platzens überlegen,
und die Schmierungswirkung und Wärmeableitungswirkung
derselben, wie oben beschrieben, verbessern die Schneidleistungsfähigkeit
des Werkzeugs, und machen es möglich,
ein Sinterkarbidwerkzeug zu verwenden, um ein Schneiden mit hoher
Vorschubrate zu bewerkstelligen. Natürlich wird die Schneidwärme fortlaufend
durch den Strom von Kühlflüssigkeit
fortgetragen, der von dem Gebiet unter maschineller Bearbeitung
ausgetragen wird. Der Effekt einer Zufuhr von solcher Luftblasen
enthaltender Kühlflüssigkeit
wird nicht nur durch das System der vorliegenden Erfindung erreicht,
das eine Wirbelströmung
durch den zylindrischen Vorhang 4 bildet, sondern auch
durch eine direkte Düsenstrahlströmung 13 zur
Schneidstelle, wie es bisher praktiziert worden ist. Weiter wird
der Vorgang zur Verursachung von Luftblasen, um eine Kühlflüssigkeit
zu bilden, durch die Luftansaugwirkung der Pumpe 2 bewerkstelligt,
wie oben beschrieben, außer
durch diese kann er auch z.B. dadurch bewerkstelligt werden, indem
man die Fallhöhe
zwischen der Rückgewinnungsrohrausgussöffnung 14 und
dem Flüssigkeitsniveau
des Behälters 11 und
die Fallhöhe
zwischen der Einfüllöffnung 12 am
Auslass des Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälters 11 und
dem Flüssigkeitsniveau
des Behälters
großen
Fassungsvermögens 1 ausreichend
hoch macht, um ein Ausgussaufprallen zu erzeugen.
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2 stellt
in Einzelheit die Schnittkonstruktion der Ringdüse 3 für Kühlflüssigkeit
dar. In diesem Fall wird der Hauptteil der inneren peripheren Oberfläche der
Ringdüse 3 durch
die äußere periphere Oberfläche einer
Hauptwellenabdeckung 15 getragen. Die Ringdüse 3 umfasst
einen Einlassring 16 am oberen Ende, einen Zwischenkanalring 17 und
einen Düsenring 19.
Der Einlassring 16 bildet eine ringförmige Einlasskammer 20,
um eine Versorgung von Kühlflüssigkeit
von dem oberen Einlass 21 aufzunehmen. Der Kanalring 17 ist
mit dem Einlassring 16 so verbunden, dass seine obere Endoberfläche die
Bodenoberfläche
der Einlasskammer 20 begrenzt. Mindestens ein oder in diesem
Fall 6 Kühlflüssigkeitseinleitungsdurchlässe 22 sind
definiert, um sich vom oberen und zum unteren Ende zu erstrecken,
wodurch ein Auswärtsverwindungskanal 23 definiert wird,
der in einer einheitlichen Richtung einer Drehung an den unteren
Enden der Einleitungsdurchlässe 22 verwunden
ist. In dem Gebiet außerhalb
des radialen Gebiets, das die Einleitungsdurchlässe 22 und den Verwindungskanal 23 im
Kanalring 17 umfasst, gibt es einen verhältnismäßig großen Kanal, der
als ein Wirbelströmungsbildungsteil 24 dient.
Die obere Oberfläche
des Hauptteils des gebogenen Rings 18 definiert die Bodenoberflächen des
Verwindungskanals 23 und Wirbelströmungsbildungsteils 24,
und ihr äußeres Ende
definiert an einer Position, wo sie einen ringförmigen Ausflussdurchlass 25 zwischen
sich und der äußeren peripheren
Wand des Wirbelströmungsbildungsteils 24 bildet,
einen nach oben vorstehenden Teil 26 und einen nach innen
zurück
gewandten Teil 27. Deshalb trifft die nach innen verlaufende
Kühlflüssigkeitsströmung, die
in einer vorbestimmten Drehrichtung von dem Verwindungskanal 23 verwunden
ist, auf die innere Oberfläche des
nach oben vorstehenden Teils 26 des gebogenen Rings und
wird nach innen zurück
gewandt, wobei sie um den nach innen zurück gewandten Teil 27 einen Umweg
macht, um sich nach außen
zu biegen, und schließlich
als eine Sammlung von mikroskopischen Wirbelströmungen oder winzigen Wirbelströmungen durch
einen ringförmigen
Ausflussdurchlass nach unten herausfließt. Der Düsenring 19 ist mit
einer geneigten Bodenoberfläche 30 versehen,
die einen nach innen und nach unten geneigten Düsenraum 29 zwischen
der Außenwand 28,
die mit der Außenwand des
Kanalrings 17 verbunden ist, und der unteren Endoberfläche des
gebogenen Rings 18 definiert. Da das Vorderende 31 der
geneigten Bodenoberfläche 30 jäh nach unten
geneigt ist, folgt, dass die Kühlflüssigkeit,
die aus dem Ausflussdurchlass dortdroben ausgetragen wird, rotiert
und dass die Kühlflüssigkeit größtenteils
als eine zylindrische Abwärtswendelströmung unter
ihrem Eigengewicht ausgetragen wird.
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3 ist
eine Kombination von horizontalen Schnitten, die in der richtigen
Aufeinanderfolge den Strom von Kühlflüssigkeit
in der Ringdüse
darstellen, wobei sich zuerst bei A die durch den Einlassring 21 hereinfließende Kühlflüssigkeit
in einem vertikalen Einleitungsdurchlass 22 bewegt, um
nach unten zu fließen,
und sich die das untere Ende des Einleitungsdurchlasses 22 verlassende
Kühlflüssigkeit, wie
im B-Schnitt dargestellt, durch den Verwindungskanal 23 bewegt,
wobei sie in den Wirbelströmungsbildungsteil 24 eintritt,
in diesem Fall als eine Strömung
gegen den Uhrzeigersinn, und sich, wie im Schnitt C dargestellt,
nach innen und nach außen
von dem Wirbelströmungsbildungsteil 24 biegt,
um den äußeren Ausflusszwischenraum 25 zu
erreichen, der mit dem Düsenraum 29 verbunden
ist, von welchem Ausflusszwischenraum 25, wie durch Pfeile
im Schnitt D dargestellt, sie sich durch den Düsenraum 29 bewegt,
bis sie als eine Wendelströmung,
die sich nach innen und dann nach unten bewegt, ausgetragen wird,
wie ersichtlich sein wird.
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Die 4 und 5 sind
Ansichten, die in Einzelheit den Zustand des zylindrischen Vorhangs 4 und
Wirbeloberflächenströmung darstellen,
die aus der Ringdüse
ausgetragen wird. Wie in 4 dargestellt, wird die Kühlflüssigkeit
als der zylindrische Vorhang 4 ausgetragen, fällt typischerweise
in der Form einer eingeschnürten
glockenförmigen
Wendelströmung
als Ergebnis ihres Eigengewichts, Zentrifugalkraft und Drehgeschwindigkeit
herab, und in Fällen, in
denen sie in eine Anzahl von Luftblasen enthält, trifft sie auf die Oberfläche des
Werkstücks 5 auf, während sie
einen Wolkenzustand annimmt. Der größte Teil der Kühlflüssigkeit,
der auf die Oberfläche des
Werkstücks 5 auftrifft,
bewegt sich in einem Wirbel in der Richtung der spiralförmigen Drehung
auf die Mitte zu, wobei sie den unteren Teil des Werkzeugs 7 bedeckt,
wobei sie einen Wall zeigt, wie bei 32 in 4 dargestellt.
Jedes Mal, wenn die Höhe des
Walls auf ein gewisses Niveau ansteigt, fließt die Kühlflüssigkeit sinusförmig nach
außen
von dem Vorhang 4; folglich trägt die Kühlflüssigkeit zur Schmierung und
Kühlung
des Gebiets eines Kontaktes zwischen dem Fräswerkzeug 7 und dem
Werkstück 5 bei,
während
die Wallbildung wiederholt wird. Es scheint, dass ein Grund, warum
die auf die Werkstückoberfläche 5 auftreffende
Kühlflüssigkeit,
eine Wendelströmung
bildet, statt dass sie verstreut wird, ist, dass der zylindrische
Vorhang eine Spiral- oder Verwindungsdrehung,
wie durch Pfeile 33 angezeigt, macht, und ein anderer ist,
dass die Kühlflüssigkeit, die
eine Wirbelströmung
in der Ringdüse
bildet, zu einem Strom von feinen Teilchen (einer Wirbelströmungsmasse)
von Kühlflüssigkeit
führt,
welcher Strom fließt,
indem er gewissermaßen
auf einem Kühlflüssigkeitsfilm
in der Form einer auf der Werkstückoberfläche gebildeten ähnlichen
Gruppe von feinen Teilchen gleitet. Ein solcher Zustand, in dem das
Gebiet eines Kontaktes zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Werk stück beständig mit
einer Kühlflüssigkeitsphase
gefüllt
ist, ist eine Erscheinung, die bisher in der herkömmlichen
Düse vom
direkten Ausspeityp niemals gefunden worden ist und die das Schmieren
und Kühlen
des Gebietes, das geschnitten wird, außerordentlich verbessert. Und wenn
die Kühlflüssigkeit
Luftblasen enthält,
werden die Schmierungs- und Kühlungseffekte,
die durch Luftblasen verursacht werden, hinzugefügt, wobei sie die Schneidleistungsfähigkeit
weiter verbessern. In Fällen,
in denen die Kühlflüssigkeit
verhältnismäßig rein
gehalten wird, indem der Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälter verwendet
wird, kann ein Nassschneiden unter Verwendung eines beschichteten
Karbidwerkzeugs bei einer Rate so hoch wie 300–700 m/min bewerkstelligt werden,
was mehr als zweimal so viel wie die herkömmliche Schneidrate von 150–200 m/min
ist. Weiter ist es bestätigt
worden, dass, da die Reibungswärme
zum Kühlen
gut abgeleitet wird, die Späne
nicht blau sondern silberweiß abgeschreckt
werden. Weiter, selbst wenn die Kühlflüssigkeit einem Zusammenprall
aufgrund eines Aufprallens auf das Werkstück 5 oder aufgrund
einer Drehung des Werkzeugs ausgesetzt wird, wird Nebel, wenn überhaupt,
in die strömende
Kühlflüssigkeit
aufgenommen, wenn der Ausspeidruck niedrig oder durchschnittlich
ist, wodurch die Arbeitsumgebung wenig beeinflusst wird. Weiter,
da nahezu sämtliche
erzeugte Wärme
als die Verdampfungswärme von
Wasser abgeführt
wird, gibt es wenig Reduktion in den Komponenten der Kühlflüssigkeit;
folglich folgt, dass die Wiederzufuhr von Kühlflüssigkeit nur erfordert, dass
Wasser allein oder eine Kühlflüssigkeit
eines hohen Verdünnungsprozentsatzes
zugeführt
wird.
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Wie
in den 6 und 7 dargestellt, ist der Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälter 11 für die Kühlflüssigkeit
in Abschnitte eingeteilt und weist eine Mehrzahl (4 in diesem Fall)
von Hülsenbündelverbindungsbehältern 37, 38, 39 und 40 auf, die
zwischen einem Zulaufbehälter 34,
der unmittelbar unter der Zufuhröffnung 14 positioniert
ist, und einem Auslassbehälter 36,
der eine Ausströmöffnung 35 aufweist,
ange ordnet sind. Zwischen dem Einlassbehälter 34 und dem ersten
Verbindungsbehälter 37 gibt
es eine Mundöffnungsverbindung,
die durch eine Verbindungsöffnung 41 mit
einem unteren Rand bereitgestellt wird, der etwas über der
Bodenoberfläche angeordnet
ist, und einem oberen Rand, der etwas unter dem endgültigen Überlaufniveau
angeordnet ist, und die Verbindungsbehälter 37 und 38 stehen miteinander
durch ein Hülsenbündel 42 in
Verbindung, das einen im Wesentlichen wabenförmigen Querschnitt (8)
aufweist. Der letztgenannte Verbindungsbehälter 38 und der nächste Verbindungsbehälter 39 stehen
miteinander wieder durch eine ähnliche
Verbindungsöffnung 41 in
Verbindung, und der Verbindungsbehälter 39 und der nächste Verbindungsbehälter 40 stehen
miteinander durch ein zweites ähnliches
Hülsenbündels 42 in
Verbindung. Weiter stehen der letzte Verbindungsbehälter 40 und
der Auslassbehälter 36 miteinander
durch eine Verbindungsöffnung 41 in
Verbindung, wie z.B. oben erwähnt.
Vorzugsweise gibt es in dem letzten Verbindungsbehälter 40 einen
Fremdstofffesthaltebandförderer 43 mit
einem vertikalen vorderen Teil an einer dem Auslass des Hülsenbündels 42 entgegengesetzten
Position, wobei sich das obere Ende des Bandförderers über dem Niveau der Kühlflüssigkeitsoberfläche 44 im
Behälter
befindet und auch über
dem Niveau des oberen Rands 45 des Behälters. Weiter sind in den oberen
Gebieten der Hülsenbündelverbindungsbehälter 37, 38 und 39 Fremdstoffabtrennwalzen 46 angeordnet,
die ihre unteren Enden etwas unter der Kühlflüssigkeitsoberfläche 44 untergetaucht
aufweisen, die sich auf dem Normalniveau befindet. Stoff, der an
den peripheren Oberflächen
der Fremdstoffabtrennwalzen über
dem Niveau des oberen Rands 45 des Behälters haftet, und der Stoff,
der am oberen Endgebiet des Bandförderers 43 haftet,
werden durch Klingen 47 und 48, die in Phantomlinien
dargestellt sind, abgekratzt.
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Es
gibt einen geringen Spielraum zwischen jeder Klinge 47 und
den oberen Enden jeder Walze 46, und ein Ölfilm haftet
an der Oberfläche
der Walze 46 an, bis er den Spielraum ausfüllt, und
ein Ölfilm auf
der Oberfläche
einer anhaftenden Masse von Späne
und Luftblasen lagert sich leicht auf dem ersterwähnten Ölfilm in
der Form eines Haufens oder einer Kolonie ab und wird an der Klingenposition
abgekratzt. Diese Anmerkung ist auch auf die Beziehung zwischen
dem Bandförderer 43 und
der Klinge 48 anwendbar. Die Öffnungen zur Verbindung zwischen den
Behältern 34 und 37,
zwischen den Behältern 38 und 39 und
zwischen den Behältern 40 und 36 dienen
dazu, einen niederschlagsschweren Fremdstoff und einen normal an
die Oberfläche
kommenden leichtgewichtigen Fremdstoff zu kontrollieren, um zu verhindern,
dass sie in den nächsten
Behälter
fließen.
Z.B., wenn ein Fremdstoffreservoir 49 auf dem Boden des
Einlassbehälters 34 angeordnet
ist, kann der Niederschlag entfernt werden, indem das Fremdstoffreservoir 49 zu
einer geeigneten Zeit hochgehoben wird.
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Die
Hülsenbündel 42,
die so angeordnet sind, dass sie sich durch die Tandembehälter 37, 38 und 39, 40 erstrecken,
sind etwas nach oben von der Stromabwärts- zur Stromaufwärts-Seite
geneigt, wie in 8 dargestellt, und so, dass,
wenn die Kühlflüssigkeit
dorthindurch zum nächsten
Behälter
fortschreitet, Fremdstoffe, die an Ölfilmen auf den Luftblasen
anhaften und dazu tendieren, obenauf zu schwimmen, auf die obere
Oberfläche
der Hülse
auftreffen und dort bleiben, aber ähnliche Fremdstoffe auf derselben
aufeinanderfolgend auftreffen und die letztgenannten im Durchmesser
zunehmen, bis sie durch die Flüssigkeitsströmung gestoßen werden und
in den stromabwärts
gelegenen Behälter
getrieben werden, wo die Fremdstoffe auf der Flüssigkeitsoberfläche obenauf
schwimmen.
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Die
Fremdstoffe, die in jedem Behälter
an die Oberfläche
kommen, wie oben beschrieben, haften an dem Ölfilm auf der Oberfläche der
Walze 46 an und werden zu der Flüssigkeitsoberfläche getragen, woraufhin
sie durch die Klinge 47 abgekratzt werden. Die Fremdstoffe
in der von dem endgültigen
Hülsenbündel 42 ausgetragenen
Kühlflüssigkeit
haften an der zum Auslassende des Hülsenbündels entgegengesetzten vertika len
Oberfläche
des Bandförderers an
und werden dadurch über
die Flüssigkeitsoberfläche hochgehoben
und dann durch die Klinge 48 abgekratzt. Zusätzlich ist
unmittelbar unter jedem Hülsenbündel 42 ein
auf der Behälterbodenoberfläche positionierter
Heizer 50 angeordnet, der als eine Wärmequelle zur zuverlässigen Entfernung
der anhaftenden Fremdstoffe im Hülsenbündel 42 dient. Dies
verwendet die Tatsache, dass die Viskosität von Öl mit zunehmender Temperatur
abnimmt. Natürlich kann
der Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälter 11 in
seiner Ganzheit erwärmt
werden. Die Anordnung des Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälters ist
nur als Beispiel dargestellt, und es ist deutlich, dass die Anzahl
von Hülsenbündel-verbundenen
Behältern
gegenüber
den veranschaulichten 4 auf 6 oder mehr erhöht werden kann, und dass, wenn
Luftblasen bereits vorhanden sind, nur zwei Behälter ausreichen.
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Durch
die Verwendung des Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälters, der
oben beschrieben ist, wird die Kühlflüssigkeit,
die umgeführt
wird, immer sauber gehalten, wodurch das Reinigen des Behälters großen Fassungsvermögens erleichtert wird,
wobei die Erneuerungsperiode für
die Kühlflüssigkeit
ausgedehnt wird. Weiter ist es deutlich, dass, da keine Verwendung
eines Ölabsorptionsmittels, Papierfilters
oder dergleichen eingeschlossen ist, die Festhaltekosten verringert
werden können.
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Die 10 bis 12 stellen
drei Einrichtungsbeispiele dar, die das Basiskonstruktionsprinzip der
vorliegenden Erfindung verwirklichen. Eine erste Ausführungsform
weist eine Flüssigkeitsbehälteranordnung
auf, die von der Basisanordnung, die in 1 dargestellt
ist, verschieden ist, wobei eine Kühlflüssigkeit, die vorzugsweise
Luftblasen enthält, von
einer Kühlmittelpumpe
P1, die direkt auf einem Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälter 101 eingerichtet
ist, in die Ringdüse 3 bzw.
eine Hilfsdüse 102 vom
herkömmlichen
Typ durch Durchflusssteuerventile 103 und 104 zugeführt wird.
Das Bezugszeichen 105 bezeichnet ein Werkstück; 106 bezeichnet einen Maschinenkörper; 107 bezeichnet
ein Fräswerkzeug
für Fräsmaschinen; 108 bezeichnet
eine Hauptwelle; und 109 bezeichnet eine Säule, und
der Behälter 110,
der unmittelbar unter dem Maschinenkörper 106 angeordnet
ist, ist nicht rinnenförmig;
es ist ein Behälter
großen
Fassungsvermögens
vom abgedichteten Typ, der die Rollen von sowohl einem direkten
Rückgewinnungsbehälter als
auch einem Hauptbehälter
für Kühlflüssigkeit
spielt, und eine zweite Kühlmittelpumpe
P2 ist darauf eingerichtet.
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In
einer zweiten Ausführungsform,
die in 11 dargestellt ist, ist ein
Abtrennungs- und Rückgewinnungsabschnitt 111 in
einem Behälter 110' ausgebildet,
der unter einem Maschinenkörper 106 angeordnet
ist, und eine davon durch eine Kühlmittelpumpe
P2 gesogene rückgewonnene
Kühlflüssigkeit wird
dem Vorbereitungsbehälter
großen
Fassungsvermögens 112 zugeführt und
wird zum Gebiet unter maschineller Bearbeitung gelenkt, wobei die übrige Anordnung
dieselbe ist wie in der ersten Ausführungsform, die in 10 dargestellt
ist.
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In
einer dritten Ausführungsform,
die in 12 dargestellt ist, ist ein
Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälter 111' selbst unmittelbar
unter dem Maschinenkörper 106 angeordnet,
wobei ein Behälter
großen
Fassungsvermögens 110'' damit verbunden ist, und eine
einzige Kühlmittelpumpe
P1 allein wird verwendet, um eine Kühlflüssigkeit zuzuführen, wobei
die übrige
Anordnung dieselbe ist, wie in den Ausführungsformen, die in den 10 und 11 dargestellt
sind.
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13 ist
eine schematische Seitenansicht, die eine andere Anordnung zur Zufuhr
einer Kühlflüssigkeit
gemäß der Erfindung
darstellt. In einer in 13 dargestellten Drehbank speit
eine Kühlflüssigkeitsdüse 53 eine
turbulente Kühlflüssigkeit,
die Luftblasen enthält,
von ihrer unteren Enddüsenöffnung von
einem rechteckigen Querschnitt über
ein Gebiet aus, das sich von dem oberen peripheren Teil eines Werkstückgreifspannfutters 55 axial
zu einem Werkstück 56 und
minde stens einem Schneidwerkzeug 57 erstreckt. Die auf
das Spannfutter 55 auftreffende Kühlflüssigkeit, die periphere Oberfläche des Werkstücks 56 und
des Schneidwerkzeugs 57 bilden einen Strömungsfilm,
der an der sich drehenden peripheren Oberfläche angebracht ist, wobei die
Anwesenheit seiner Wirbelströmung
und Luftblasen verhindert, dass die Kühlflüssigkeit verspritzt wird, wobei die
Kühlflüssigkeit
reichlich fließend
dem Gebiet eines Kontaktes zwischen dem Schneidwerkzeug 57 und
dem Werkstück 56 zugeführt wird.
In diesem System ist auch derselbe Effekt eines Schmierens und Kühlens des
Kontaktgebiets wie in dem Fall der in den 1 bis 5 dargestellten
Düse vorhanden.
Weiter, wenn sich ein Schneiden gemäß diesem Systems fortsetzt,
trifft der Kühlflüssigkeitsstrahlstrom
von der Düse 53 auf
den Werkzeugrest auf, der über
dem Schneidwerkzeug 57 angeordnet ist, so dass die Kühlflüssigkeit
dem Kontaktgebiet zufriedenstellender zugeführt wird.
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Die 14 bis 16 stellen
die Konstruktion einer Ausführungsform
der Düse 53 dar.
Die Konfiguration der in 13 dargestellten
Düse 53 zeigt
in der rechten Seite von 14 die
Beziehung zwischen einem ersten Düsenteil 53a und einem
Düsenkörper 53b.
Dieser erste Düseteil 53a und
ein zweiter Düsenteil 54c weisen
beide an ihrer unteren Endecke eine Düsenmundöffnung 58 auf, deren
Auslassschnitt H (15) im Wesentlichen rechteckig
ist, durch welche Düsenmundöffnung eine
Kühlflüssigkeit
nach unten ausgespien wird, wie in den 13 bis 15(a) dargestellt. Das Bezugszeichen 59 bezeichnet
ein Schwingelement oder Zungenelement aus Metall, das eine wesentliche
Steifigheit oder Elastizität
aufweist, das in der Düsenmundöffnung 58 eingesetzt
ist, das angepasst ist, um zu schwingen oder einen Strömungswiderstand
zu bilden, um zu bewirken, dass sich in der ausgespienen Kühlflüssigkeit während des
Ausspeiens der letztgenannten Luftblasen bilden. Dieses Schwingelement 59,
wie in 15 dargestellt, ist nur an seinem
oberen Endgebiet 60 an der Wandoberfläche der Düsenmundöffnung 58 befestigt,
wodurch ermöglicht
wird, dass die Kühlflüssigkeit
um es herum fließt.
Ein Querschnitt der Düsenmundöffnung 58,
wie bei Betrachtung von der Außenseite,
ist rechteckig, wie oben beschrieben, und ihr Inneres ist eine Einlasskammer
für Kühlflüssigkeit,
wobei die Einlasskammer mit einer Kühlflüssigkeitsaufnahmeöffnung 61 im
Hauptkörper 53b in
Verbindung steht, der mit dem ersten Düsenteil 53a eine Einheit
bildet. Eine Verbindungsöffnung 62,
die zur Aufnahmeöffnung 61 führt, dient
als ein Wirbelströmungsbildungsabschnitt,
ist eingeschnürt,
um einen kleineren Querschnitt aufzuweisen, als die zweckdienliche
Querschnittsfläche
der Einlasskammer und des Aufnahmeeinlasses, so dass die Kühlflüssigkeit, die
in die Aufnahmeöffnung 61 fließt, durch
diesen Wirbelströmungsbildungsabschnitt
hindurchtritt, wodurch sie von der Einlasskammer in die Düsenmundöffnung 58 als
eine Sammlung von partikulären
Wirbelströmungen
fließt.
Der Wirbelströmungsbildungsabschnitt 62,
wie in 15(b) dargestellt, weist eine eingeschnürte Form überall in
seiner Peripherie auf, so dass die Kühlflüssigkeit, die in die Aufnahmeöffnung 61 fließt, zuerst
auf den rückwärtigen Kamm 63 des
Hauptkörpers
auftrifft, um eine Wirbelströmung zu
bilden, und dann in dem eingeschnürten Teil 62 gedrosselt
wird, wodurch sie durch die Düsenmundöffnung als
eine Sammlung von partikulären
Wirbelströmungen
ausgetragen wird, wie oben beschrieben.
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Wie
in den 14 und 16 dargestellt,
ist der zweite Düsenteil 53c in
Bezug zum Hauptkörperteil 53b in
Winkelrichtung einstellbar, und der die Schwingplatten 59 der
zwei Düsen
einschließende Winkel
zwischen den Ebenen kann geändert
werden, um das Ausspeien auf eine solche Weise einzustellen, um
z.B. die Kühlflüssigkeit
unter rechtem Winkel gegen die periphere Oberfläche des Spannfutters auszuspeien,
das unter der Düse 53 positioniert
ist, das an der festen Position auf der Maschine angeordnet ist.
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Die 17 bis 19 stellen
drei Einrichtungsbeispiele unter Verwendung dieser zweiten Düsenkonstruktion
dar, wobei in jedem Fall zwei Düsen 53 für zwei Werkzeugreste
eingerichtet sind, und es gibt Kanäle zur Zufuhr einer Kühlflüssigkeit
direkt zu diesen Werkzeugresten 113a und 113b,
wobei Durchflusssteuerventile 114a, 114a' und 114b darin platziert
sind. Hierin bezeichnet 108' eine
Hauptwelle; 201 bezeichnet einen Abtrennungs- und Rückgewinnungsbehälter; 210 bezeichnet
einen Hauptbehälter;
und 212 bezeichnet einen Vorbereitungsbehälter. Die übrige Anordnung,
so lange wie die eine, die in 17 dargestellt
ist, betroffen ist, ist dieselbe wie die das erste Konstruktionsprinzip
betreffende erste Ausführungsform,
die in 10 dargestellt ist.
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Die
in den 18 und 19 dargestellten Ausführungsformen
weisen dieselben Düsenkanäle und Werkzeugrestzufuhrkanäle auf,
wie in 17, wobei die übrige Anordnung
auf dieselbe Weise konstruiert ist wie in der das erste Konstruktionsprinzip betreffenden
zweiten und dritten Ausführungsform, die
in den 11 und 12 dargestellt
ist.
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BEISPIELE ZUM MASCHINELLEN
BEARBEITEN UNTER VERWENDUNG DES ERFINDERISCHEN SYSTEMS
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Es
ist bestätigt
worden, dass die Verwendung des Systems unter Verwendung des Basiskonstruktionsprinzips
der vorliegenden Erfindung eine steile Verringerung in den Gesamtkosten
des Schneidens und Fräsens
von Maschinenteilen in einer maschinellen Hochpräzisionsbearbeitung bereitstellt. D.h.,
es ist gefunden worden, dass bemerkenswerte Verbesserungen in einer
Kühlungsleistungsfähigkeit und
Schmierungsleistungsfähigkeit
eine maschinelle Hochgeschwindigkeits-Hochvorschubraten-Bearbeitung
von dünnen
Eisenblechen ermöglichen,
die sich sonst unter Verwendung eines Vollrück-Schneidapparats leicht verbiegen.
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Z.B.
wurde eine 12 mm dicke, 1212 mm weite, 2424 mm lange SS400-Platte,
die allgemein als schwer zu schneiden galt, mit einer Hauptwellen-Leistung
von 15 KW/h, einem Schneidapparatdurchmesser von 200 mm, einer Schneidtiefe
von 1,3 mm, einer Schneidrate von 500 mm/min und einer Schneidvorschubrate
von 3000 mm/min bis 5000 mm/min erfolgreich geschnitten. Was das
zu verwendende Werkzeug anbetrifft, ist es auch möglich, eine im
Handel erhältliche
nichtbeschichtete Schneidplatte zu verwenden.
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Wenn
eine im Handel erhältliche
beschichtete Schneidplatte verwendet wird, wurde ein im Handel erhältliches
nicht-angelassenes Schwarzeisenblech, das 12 mm dick × 1212 mm × 2424 mm
war, mit einer Hauptwellen-Pferdestärke von 15 KW/h, einer Schneidtiefe
von 1,7 mm, einer Schneidrate von 400 mm/min und einer Schneidvorschubrate
von 3650 mm/min geschnitten, und selbst wenn ein Vollrück-Schneidapparat
verwendet wurde, war es möglich,
die Verbiegung bis auf 0,1 mm niedrig zu halten. Anschließend an
das rohe Schneiden, wenn das Verbiegen entfernt wird und die endgültige Oberflächenbearbeitung
bewerkstelligt wird, indem ein Flachschlitten-ausgerüsteter Vollrück-Schneidapparat
zur Oberflächenbehandlung
verwendet wird, wird es möglich,
die Produktivität
zu erhöhen.
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Die
Kühlflüssigkeit-Zufuhrdüse erfordert
kein Einstellen, selbst wenn die Werkzeuglänge geändert wird, um die Kühlflüssigkeit
nicht direkt zur Schneidstelle fließen zu lassen. Dies ist sehr
wirkungsvoll für eine
Maschine, wie ein Bearbeitungszentrum, das immer Werkzeuge von unterschiedlichen
Längen verwendet.
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Da
die Kühlflüssigkeit
zur Schneidstelle in engem Kontakt mit und entlang der Werkstückoberfläche fließt, kann
derselbe Effekt erreicht werden, nicht nur in einem Vollrück-Schneidapparate-,
sondern auch in einem Anbohr-, Stirnfräser-, Gewindebohr- und einem
Bohrvorgang.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die
vorliegende Erfindung liefert in der oben beschriebenen Anordnung
ein Verfahren zum Herstellen einer Luftblasen enthaltenden Kühlflüssigkeit, die
in Schmierung und Kühlung überlegen
ist, ein Düsenzufuhrsystem
zur Erzeugung einer reichlich fließenden Zufuhr von Kühlflüssigkeit
zur Schneidstelle und ein Kühlflüssigkeitsumlaufsystem,
das in einer Fremdstoffabtrennfunktion überlegen ist, wodurch ein Hochpräzisions-Schneiden
oder -Fräsen
durch Zufuhr einer solchen Kühlflüssigkeit
ermöglicht
wird. Die maschinelle Bearbeitungsrate kann auf 1,5–3 mal erhöht werden,
und folglich ist der sich ergebende wirtschaftliche Effekt sehr
hoch. Weiter, da eine große
Verringerung in den Schneidölkosten
und in den Behälterreinigungskosten
erwartet werden kann, werden weitreichende Effekte in einer Wirkungsgradverbesserung,
der Linderung von Umweltverschmutzung, Arbeitseinsparung usw. bereitgestellt.
Weiter können
als Kühlflüssigkeit
in einigen Fällen
Wasser und ein Frostschutzmittel allein verwendet werden, um ein
Schneiden zu bewerkstelligen.