JP2014180744A - Processing device of machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超高圧クーラント液の直噴冷却の高圧で小物ワークが振動して加工精度を低下させること、加工熱による激しい熱変位を起こすアルミニウム加工、加工熱により激しく熱酸化反応して炭化摩耗を起こすダイヤモンド工具、切削加工中に起きる切粉の発火による火災危険を起こすマグネシウム加工等の数々の問題点を、一台の工作機械で実施可能に解消して切換加工できるようにした工作機械の加工装置に関するものである。 The present invention is such that small workpieces vibrate at high pressure of direct injection cooling of ultra-high pressure coolant liquid and machining accuracy is lowered, aluminum machining that causes severe thermal displacement due to machining heat, intense thermal oxidation reaction by machining heat and carbonization wear A machine tool that eliminates many problems such as diamond tools that cause cracking and magnesium processing that causes fire hazards due to the ignition of chips that occur during cutting, so that it can be implemented with a single machine tool. The present invention relates to a processing apparatus.
近年、切削加工や研削加工分野において、加工材に対して切削液や研削液を外部の噴射ノズルから超高圧クーラント液を噴射冷却させる方式と、工具内や砥石内に明けた噴射孔から加工材の切削面や研削面に向けて切削液や研削液をダイレクトに効率良く噴射する方式が提供されている。更に、切削加工中に起きる切粉の発火による火災危険を起こすマグネシウム加工において、発火を防ぐべく加工点を無酸素状態にした窒素雰囲気で加工する技術や加工点を無酸素状態にする窒素を含んだ泡で包んで加工する加工装置が提供されている。 In recent years, in the cutting and grinding fields, a cutting fluid or grinding fluid is sprayed and cooled on the workpiece from an external spray nozzle, and a work material is ejected from an injection hole in a tool or a grindstone. A method for directly and efficiently injecting a cutting fluid or a grinding fluid toward a cutting surface or a grinding surface is provided. In addition, in magnesium processing that causes a fire hazard due to ignition of chips that occur during cutting processing, technology to process in a nitrogen atmosphere with the processing point made oxygen-free to prevent ignition and nitrogen that makes the processing point oxygen-free A processing device for processing by wrapping with foam is provided.
上記加工工具と被加工物との接触部を泡状の加工液で覆って加工するバブル研削が提供されている。このバブル研削は、ドライ研削、スラッジ吸引、酸素を遮断して酸化を防止できるメリットを持つ。その具体的な公知例の構成の1つは、発泡装置で切削液が泡立てられ、その泡が被加工物に供給され、被加工物と切刃との接触部が泡で覆われた状態で切削が行われる。切削時に発生する粉塵状の切粉が泡に捕捉されて飛散が回避される。泡は液体より滞留性がよく、使用する切削液の量を少なくしてもこれらの間の潤滑性を良好に保つことができコストダウンを図ることができる。また、泡は切刃を急激に冷却することがないため、サーマルクラックの発生を抑制し得、フライスの寿命を長くするものが提供されている(例えば、特許文献1参照。)。 Bubble grinding is provided in which a contact portion between the processing tool and the workpiece is covered with a foam-like processing liquid for processing. This bubble grinding has the merit that dry grinding, sludge suction, and oxygen can be cut off to prevent oxidation. One of the specific known configurations is that the cutting fluid is foamed by a foaming device, the foam is supplied to the workpiece, and the contact portion between the workpiece and the cutting blade is covered with foam. Cutting is performed. Dust-like chips generated at the time of cutting are trapped by the bubbles and scattering is avoided. The foam has better retention than the liquid, and even if the amount of the cutting fluid used is reduced, the lubricity between them can be kept good, and the cost can be reduced. Moreover, since foam does not cool the cutting edge abruptly, it is possible to suppress the occurrence of thermal cracks and to increase the life of the milling cutter (for example, see Patent Document 1).
更に、使用量が少なくて済み、かつ、加工工具や被加工物の化学反応を抑制し得る加工液が提供されている。その構成は、加工液の一種である水溶性クーラントから消泡剤を除いたものを、不活性ガスの一種であるアルゴンガスにより泡立て、泡状クーラントとする。この泡状クーラントを被加工物とスローアウェイチップとの加工部位周辺に供給すれば、切削熱により高温となる部分がアルゴンガスにより覆われて酸化等の化学反応が抑制され、スローアウェイチップの寿命が延び、被加工物の加工品質が向上する。また、泡状クーラントは被加工物等に付着して滞留し易いため、少量のクーラントにより潤滑,冷却の目的を達成することができるものである(例えば、特許文献2参照。)。 Furthermore, there is provided a machining fluid that can be used in a small amount and that can suppress a chemical reaction of a machining tool or a workpiece. The configuration is obtained by removing a defoaming agent from a water-soluble coolant that is a kind of processing liquid, and bubbling with argon gas that is a kind of inert gas to obtain a foamy coolant. If this foamed coolant is supplied around the workpiece and the throwaway tip, the part that becomes hot due to the cutting heat is covered with argon gas to suppress chemical reactions such as oxidation, and the life of the throwaway tip And the processing quality of the workpiece is improved. Further, since the foamed coolant is likely to adhere to and stay on the workpiece or the like, the purpose of lubrication and cooling can be achieved with a small amount of coolant (see, for example, Patent Document 2).
更に、切削加工や研削加工によって排出される切粉、粉塵などの微粉体を捕捉しながら、それを安全に運搬して回収・処理し、加工工具とその周囲の作業環境を改善可能な微粉体回収装置とその方法が提供されている。その構成は、第一の液体を貯留し不活性ガスを導入して多量の泡を発生させて泡塊を形成させる泡発生部と、この泡発生部に接続されるとともに微粉体を発生する箇所の周囲に設置され泡発生部から供給される泡塊を移動させながら微粉体を捕集して運搬する泡充填部と、この泡充填部に接続され微粉体を捕集した泡塊を導いて消泡させる第二の液体を貯留する微粉体回収部からなるものである(例えば、特許文献3参照。)。 Furthermore, while capturing fine powder such as chips and dust discharged by cutting and grinding, it can be safely transported and collected and processed to improve the working tool and surrounding work environment. A recovery device and method are provided. The configuration is that the first liquid is stored and an inert gas is introduced to generate a large amount of bubbles to form a foam lump, and a portion that is connected to the bubble generating portion and generates fine powder The foam filling part that collects and transports fine powder while moving the foam lump that is installed around the foam generating part, and the foam lump that is connected to this foam filling part and collects the fine powder is guided It consists of the fine powder collection | recovery part which stores the 2nd liquid defoamed (for example, refer patent document 3).
上記特開平5−104393号公報は、加工工具と被加工物との接触部を泡状の加工液で覆い、切削時に発生する粉塵状の切粉を捕捉して飛散回避でき、泡は滞留性がよく、切削液の量も少なく潤滑性を良好に保てる特長を持つ。しかし、発泡装置で切削液を空気と混ぜて泡立たせたものであるから、設備の増大やランニングコストの増大、発泡装置のメンテナンスの増大を招く。そして、切削液と混じり合う気体は酸素を含有する空気であるから、加工点に泡中の酸素が停滞する状態で接触し、加工点の酸化を促すことで加工点の防錆低減、加工点の洗浄不良、加工後の泡と切削屑の分離不良の現象が見られる。更に、マグネシウム加工において、泡内の水と反応して切粉の発火現象を抑制できない。 JP-A-5-104393 discloses that a contact portion between a machining tool and a workpiece is covered with a foam-like machining liquid, dust-like chips generated during cutting can be captured and scattered, and bubbles are retained. The amount of cutting fluid is small and the lubricity is good. However, since the cutting fluid is mixed with air in the foaming device and foamed, the equipment is increased, the running cost is increased, and the maintenance of the foaming device is increased. And since the gas mixed with the cutting fluid is oxygen-containing air, it comes into contact with the processing point in a state where the oxygen in the bubble is stagnant, and promotes oxidation of the processing point to reduce rust prevention at the processing point, processing point There is a phenomenon of poor cleaning and poor separation of foam after processing and cutting waste. Furthermore, in magnesium processing, it cannot react with the water in the foam and suppress the ignition phenomenon of chips.
上記特開平5−329742号公報は、加工液は水溶性クーラントから消泡剤を除き、これに不活性ガスのアルゴンガスで泡立て、泡状クーラントとした。これにより、泡状クーラントを被加工物とスローアウェイチップとの加工部位周辺に供給すると、切削熱により高温となる部分がアルゴンガスにより覆われて酸化等の化学反応が抑制され、スローアウェイチップの寿命が延び、被加工物の加工品質が向上するという。しかし、発泡装置等の設備が必須で、この設備費の増大とランニングコストの増大、発泡装置のメンテナンスの増大を招く。更に、加工液は水溶性クーラントであるから、不活性ガスのアルゴンガスで泡立させても水溶性クーラントとの混合泡であるから弱酸性に止まり、高い防錆、洗浄、腐敗防止効果が期待できない。更に、マグネシウム加工において、泡内の水と反応して切粉の発火現象を抑制できない。 In the above-mentioned JP-A-5-329742, the anti-foaming agent is removed from the water-soluble coolant and the foamed coolant is made by bubbling with an inert argon gas. As a result, when foam coolant is supplied to the periphery of the workpiece and the throwaway tip, the portion that becomes hot due to the cutting heat is covered with argon gas, and chemical reactions such as oxidation are suppressed. The service life is extended and the processing quality of the workpiece is improved. However, equipment such as a foaming device is essential, and this increases the equipment cost, the running cost, and the maintenance of the foaming device. Furthermore, since the processing fluid is a water-soluble coolant, even if it is bubbled with an inert gas, argon gas, it is a mixed foam with the water-soluble coolant, so it remains weakly acidic, and is expected to have high antirust, cleaning, and anti-corruption effects. Can not. Furthermore, in magnesium processing, it cannot react with the water in the foam and suppress the ignition phenomenon of chips.
また、上記特開2003−236730号公報は、第一の液体を貯留し不活性ガスを導入して多量の泡と泡塊を形成させる泡発生部と、微粉体を発生する箇所の周囲に設置され泡発生部からの泡塊を移動して微粉体を捕集運搬する泡充填部と、泡充填部に接続され微粉体を捕集した泡塊を導いて消泡する第二の液体を貯留する微粉体回収部とを必要とし、発泡装置となる泡充填部の設備費の増大やランニングコストの増大、発泡装置のメンテナンスの増大を招く。更に、液体との混合泡は弱酸性に止まり、高い防錆、洗浄、腐敗防止効果が期待できない。そして、マグネシウム加工において、泡内の水と反応して切粉の発火現象を抑制できない。 JP-A-2003-236730 discloses a foam generation unit that stores a first liquid and introduces an inert gas to form a large amount of foam and foam mass, and is installed around a place where fine powder is generated. The foam filling part that moves the foam from the foam generation part and collects and transports the fine powder and the second liquid that is connected to the foam filling part and guides the foam that collects the fine powder and defoams are stored. A fine powder recovery unit is required, resulting in an increase in equipment cost, running cost, and maintenance of the foaming device. Furthermore, the mixed foam with the liquid remains weakly acidic, and high antirust, cleaning, and anticorruption effects cannot be expected. And in magnesium processing, it reacts with the water in a bubble and cannot suppress the ignition phenomenon of a chip.
上記公知技術の問題点は、(1)、工具刃先や砥石外周に泡供給するものであるから、砥石内部に目詰まりを引き起こす。(2)、加工点に確実に泡供給でき難く、砥石外周面に対して不活性ガスを含んだ泡で完全包囲でき難い。(3)、砥石移動が激しいと、泡が砥石外周を完全包囲して追随移動出来ず、加工面の冷却と無酸素状態が不完全と成り易い。(4)、研削盤や加工機の機内全体を泡で充満出来ないから加工面の冷却と無酸素状態が不完全と成り易く、研削屑・切削屑の回収処理が不完全となる。(5)、大きな冷却効果は期待できないから、加工熱による激しい熱変位を起こすアルミニウム加工には対応できない。更に、加工熱による激しい熱酸化反応して炭化摩耗を起こすダイヤモンド工具の問題。(6)、更に、泡発泡装置のみを備えた単能機であるから、切削加工中に起きる切粉の発火による火災危険を起こすマグネシウム加工等には使用できない。 The problem of the above-mentioned known technique is that (1) bubbles are supplied to the tool cutting edge and the outer periphery of the grindstone, which causes clogging inside the grindstone. (2) It is difficult to reliably supply foam to the processing point, and it is difficult to completely surround the outer peripheral surface of the grindstone with foam containing an inert gas. (3) If the grindstone moves vigorously, the foam completely surrounds the outer periphery of the grindstone and cannot follow and move, and the cooling of the work surface and the oxygen-free state tend to be incomplete. (4) Since the entire inside of the grinding machine or processing machine cannot be filled with foam, the cooling of the processing surface and the oxygen-free state are likely to be incomplete, and the grinding and cutting waste recovery processing is incomplete. (5) Since a large cooling effect cannot be expected, it cannot cope with aluminum processing that causes severe thermal displacement due to processing heat. Furthermore, there is a problem of diamond tools that cause carbonization wear due to intense thermal oxidation reaction due to processing heat. (6) Furthermore, since it is a single-function machine equipped only with a foam foaming device, it cannot be used for magnesium processing that causes a fire hazard due to ignition of chips occurring during cutting processing.
以上のように、超高圧クーラント液の直噴冷却の高圧で小物ワークが振動して加工精度を低下させること、加工熱による激しい熱変位を起こすアルミニウム加工、加工熱による激しい熱酸化反応して炭化摩耗を起こすダイヤモンド工具、切削加工中に起きる切粉の発火による火災危険を起こすマグネシウム加工等の数々の問題点を解決すべく、一台の工作機械を多機能な加工機として使用できないから稼働率の低下とともに、多くの設備機械を持たなければならない。 As described above, small workpieces vibrate at a high pressure of direct injection cooling of ultra-high pressure coolant liquid to reduce machining accuracy, aluminum machining that causes severe thermal displacement due to machining heat, intense thermal oxidation reaction due to machining heat, and carbonization Occupancy rate because a single machine tool cannot be used as a multi-function machine to solve a number of problems, such as diamond tools that cause wear and magnesium machining that causes fire hazards due to ignition of chips during cutting As equipment declines, it must have a lot of equipment.
本発明は、上記各加工技術が持つ問題点に鑑みてなされたもので、一台の工作機械で、小物ワークがクーラント液の水中加工で振動無く加工精度を向上させること、クーラント液の水中加工で加工熱を抑制して熱変位を起こさせないと共に水中で起きるキャビテーションによるエロ−ジョン効果で工具刃先の溶着を防止したアルミニウム加工と、ダイヤモンド工具の水中加工及び泡状体中の不活性ガスによりダイヤモンド工具の熱酸化反応の抑制による炭化摩耗の低減と、マグネシウム加工は加工点に不活性ガスを噴射した無酸素環境とするとともに外周を泡状体で包囲して切粉の発火を完全に防止した安全加工を可能とした。これで、一台の工作機械により多機能の加工が切換実施できて稼働率の向上と設備機械の最小化を図った新規な工作機械の加工装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the problems of the above-described processing techniques. In one machine tool, small workpieces can be processed underwater with coolant liquid to improve processing accuracy without vibration, and underwater processing with coolant liquid. In addition, aluminum processing that prevents welding of the tool edge by the erosion effect caused by cavitation that occurs in the water while suppressing the heat generated by machining, and underwater processing of the diamond tool and diamond by the inert gas in the foam Reduction of carbonization wear due to suppression of thermal oxidation reaction of the tool, and magnesium processing made an oxygen-free environment in which inert gas was injected at the processing point and surrounded the outer periphery with foam to completely prevent chip ignition Safe processing is possible. This provides a machine tool for a new machine tool that can switch multi-function machining with a single machine tool, improve the operating rate, and minimize equipment.
上記目的を達成するべく本発明の請求項1による工作機械の加工装置は、加工機の基台上に上面が開放した皿型テーブルを搭載し、上記皿型テーブル内の上面には加工材をクランプする治具手段を備え、上記皿型テーブルの上方に加工ヘッドを備え、上記基台下部には上記皿型テーブル内にクーラントタンクからクーラント液を充満供給すると共に上記クーラントタンクに回収するクーラント供給排出機構と、上記皿型テーブル内に不活性ガスとクーラントタンクからのクーラント液とを混合して泡状体として充満供給すると共に上記クーラントタンクに回収する泡供給排出機構と、不活性ガスを上記加工ヘッドの刃具と加工材の加工点に向けて噴射する噴射ノズルを設けた不活性ガス噴射手段と、を具備したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a machine tool processing apparatus according to
本発明の請求項2による工作機械の加工装置は、請求項1記載の工作機械の加工装置において、上記クーラント供給排出機構は、クーラントタンクと、クーラントポンプと、該クーラントポンプと皿型テーブル内とを繋いだ配管を備え、上記皿型テーブル内の使用済みクーラント液を排出する開閉弁と、クーラント液中の切粉を分離する濾過器と、上記分離器から排出されるクーラント液を上記クーラントタンクに戻す配管と、を具備したことを特徴とする。 A machine tool processing apparatus according to a second aspect of the present invention is the machine tool processing apparatus according to the first aspect, wherein the coolant supply and discharge mechanism includes a coolant tank, a coolant pump, the coolant pump, and a dish-shaped table. An on-off valve for discharging the used coolant liquid in the dish-type table, a filter for separating chips in the coolant liquid, and the coolant liquid discharged from the separator in the coolant tank. And a pipe for returning to the main body.
本発明の請求項3による工作機械の加工装置は、請求項1記載の工作機械の加工装置において、上記泡供給排出機構は、クーラントタンクと、該クーラントタンクに繋がれたクーラントポンプと、不活性ガスのガス供給源と、上記クーラントポンプからのクーラント液とガス供給源からの不活性ガスを気化器の原理で機能する混合器で泡状体とし、該泡状体を上記皿型テーブル内に充満供給する配管と、を備え、上記皿型テーブル内の使用済み泡状体を排出する開閉弁と、泡状体中から切粉を含んだクーラント液と泡を分離する分離器と、上記分離器から排出されるクーラント液から切粉を排除する濾過器のクーラント液を上記クーラントタンクに戻す配管と、を具備したことを特徴とする。 The machine tool processing apparatus according to
本発明の請求項4による工作機械の加工装置は、請求項1記載の工作機械の加工装置において、上記不活性ガス噴射手段は、不活性ガスのガス供給源と開閉弁と配管を介して加工ヘッドの刃具先端部にセンタスルークーラント孔で連絡させると共に、加工ヘッドに設置して刃具先端部に不活性ガスを噴射する噴射ノズルを設けてなることを特徴とする。 A machine tool processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the machine tool processing apparatus according to the first aspect, wherein the inert gas injection means is processed through a gas supply source of an inert gas, an on-off valve, and a pipe. It is characterized in that an injection nozzle for injecting an inert gas to the cutting tool tip is provided at the machining head while being connected to the cutting tool tip of the head through a center through coolant hole.
本発明の請求項5による工作機械の加工装置は、請求項1〜4記載の工作機械の加工装置において、上記クーラント供給排出機構と上記泡供給排出機構とは、各クーラントタンクと各濾過器と各クーラントポンプとは切換弁を介して共通使用形態に各々1組だけ設けたことを特徴とする。 The machine tool processing apparatus according to
本発明の工作機械の加工装置によると、加工機の基台上に上面が開放した皿型テーブルを搭載し、上記皿型テーブル内の上面には加工材をクランプする治具手段を備え、上記基台下部には上記皿型テーブル内にクーラント液を送るクーラント供給排出機構を備えたから、一台の工作機械によりクーラント供給排出機構を機能させれば、クーラント液の水中加工が行われて、加工熱による激しい熱変位を起こすアルミニウム加工を始め加工熱を嫌う金属材他の被加工材の発熱を抑制しての精密加工が高能率に実施できる。更に、小物ワークがクーラント液の水中加工で振動無く加工精度を向上できる。クーラント液の水中加工で加工熱を抑制し熱変位を起こさないと共に水中で起きる刃具の高速回転によるキャビテーションによるエロ−ジョン効果で工具刃先の溶着を防止したアルミニウム加工ができ、ダイヤモンド工具の水中加工によりダイヤモンド工具の熱酸化反応の抑制による炭化摩耗の低減ができる。 According to the machine tool processing apparatus of the present invention, a dish-shaped table having an open upper surface is mounted on a base of the machine tool, and jig means for clamping a workpiece is provided on the upper surface of the dish-shaped table, Since the lower part of the base is equipped with a coolant supply / discharge mechanism that feeds the coolant liquid into the dish-type table, if the coolant supply / discharge mechanism is operated by a single machine tool, the coolant is processed underwater. Precise machining can be performed with high efficiency by suppressing heat generation of metal materials and other workpieces that dislike processing heat, including aluminum processing that causes severe thermal displacement due to heat. Furthermore, machining accuracy can be improved without vibration in small workpieces underwater machining of coolant. Aluminum processing that prevents welding of the tool edge due to the erosion effect due to cavitation caused by high-speed rotation of the cutting tool that occurs in water and suppresses heat by underwater processing of coolant liquid, and due to underwater processing of diamond tools Carbonized wear can be reduced by suppressing the thermal oxidation reaction of the diamond tool.
更に、工作機械の加工装置に備えた上記クーラント供給排出機構は、クーラントタンクとクーラントポンプと、該クーラントポンプと皿型テーブル内とを繋いだ配管を備え上記皿型テーブル内の使用済みクーラント液を排出する開閉弁と、クーラント液中の切粉を分離する濾過器と、上記分離器から排出されるクーラント液を上記クーラントタンクに戻す配管と、を具備したから、クーラント液が常に皿型テーブル内の加工材から発熱する熱エネルギーを効率良く吸収し、小物ワークの振動抑制やアルミニウム加工を始めダイヤモンド工具等の加工熱を嫌う金属材他の工具刃先の発熱を効率良く抑制し、高精密加工が高能率に実施できるとともに、クーラント液が再利用できる。 Further, the coolant supply / discharge mechanism provided in the machining device of the machine tool includes a coolant tank, a coolant pump, and a pipe connecting the coolant pump and the dish mold table, and the used coolant liquid in the dish mold table is supplied. Since the on-off valve for discharging, the filter for separating the chips in the coolant liquid, and the piping for returning the coolant liquid discharged from the separator to the coolant tank are provided, the coolant liquid is always in the dish-type table. Efficiently absorbs the heat energy generated from the workpieces, suppresses vibrations of small workpieces, and efficiently suppresses the heat generation of metal tools and other tool blades that dislike processing heat such as aluminum machining, enabling high precision machining. It can be carried out with high efficiency and the coolant can be reused.
また、クーラント液に強アルカリ性液を使用すれば、高い防錆・洗浄・腐敗防止効果が得られる。また、天然石鹸系発泡剤水を使用すれば、高い切削屑吸着効果と高い気液分離性により、後処理となる切削屑の分離とクーラント液の清浄度維持が期待でき、クーラント液が繰り返し使用できる。 Further, if a strong alkaline liquid is used as the coolant liquid, a high effect of rust prevention, cleaning and anti-corruption can be obtained. In addition, if natural soap-based foaming agent water is used, it is possible to expect post-treatment separation of cutting waste and maintenance of the cleanliness of the coolant due to the high cutting waste adsorption effect and high gas-liquid separation, and the coolant is used repeatedly. it can.
更に、工作機械の加工装置に備えた泡供給排出機構によると、泡状体の泡は、特にダイヤモンド工具(切削及び研削時)の熱酸化反応を防ぎ炭化摩耗を抑制する効果が得られる。また、泡状体の泡のマイクロバブル化により、界面が気相と液相、液相と液相、液相と固相、固相と固相の二相間で形成される。これにより、上記界面間で界面張力により加圧が発生し、気泡の大きさに反比例して気泡に加わる圧力が高まる。この結果、微細気泡は圧力により一層小さくなり、更に圧力が高まって理論上、無限の圧力が得られる。 Furthermore, according to the foam supply / discharge mechanism provided in the processing device of the machine tool, the foam of the foam can obtain an effect of suppressing the carbonization wear particularly by preventing the thermal oxidation reaction of the diamond tool (during cutting and grinding). In addition, due to the formation of microbubbles in the foam, the interface is formed between two phases of a gas phase and a liquid phase, a liquid phase and a liquid phase, a liquid phase and a solid phase, and a solid phase and a solid phase. As a result, pressure is generated between the interfaces due to the interfacial tension, and the pressure applied to the bubbles increases in inverse proportion to the size of the bubbles. As a result, the fine bubbles are further reduced by the pressure, and the pressure is further increased to obtain a theoretically infinite pressure.
更に、工作機械の加工装置に備えた泡供給排出機構と不活性ガス供給機構とにより、切削加工中に起きる切粉の発火による火災危険を起こすマグネシウム加工は、マグネシウムの加工点周囲を不活性ガスの注入で泡状体を膨らませて包囲するとともに、マグネシウムや刃具に不活性ガスを的確に噴射充満して風船の様に無酸素空間が膨張される。この結果、膨らんだ泡状体が皿型テーブルとこの上部の加工ヘッドを包み込み、上記無酸素空間内にある加工ヘッドが三方向移動しても泡状体は破れず無抵抗に追従して完全に遮断できる。上記無酸素空間の完璧な遮断保護により、不活性ガスで満たされたマグネシウムの切粉の発火作用を完全に抑制した安全な高能率な実施ができる。 Furthermore, magnesium processing that causes a fire hazard due to ignition of chips that occur during cutting processing by the foam supply and discharge mechanism and inert gas supply mechanism provided in the processing device of the machine tool is an inert gas around the processing point of magnesium. The foam is inflated and surrounded by injection of magnesium, and an inert gas is accurately injected and filled into magnesium and blades to expand the oxygen-free space like a balloon. As a result, the swollen foam wraps around the dish-shaped table and the upper processing head, and even if the processing head in the oxygen-free space moves in three directions, the foam does not break and follows the non-resistance completely. Can be blocked. The perfect shut-off protection of the oxygen-free space enables safe and highly efficient implementation that completely suppresses the ignition action of magnesium chips filled with inert gas.
更に、工作機械の加工装置に備えた泡供給排出機構は、クーラントタンクと、該クーラントタンクに繋がれたクーラントポンプと、不活性ガスのガス供給源と、上記クーラントポンプからのクーラント液とガスタンクからの不活性ガスを気化器の原理で機能する混合器で泡状とし、該泡状体を上記皿型テーブル内に供給する配管を備え、上記皿型テーブル内の使用済み泡状体を排出する開閉弁と、泡状体中から切粉を含んだクーラント液と泡を分離する分離器と、上記分離器から排出されるクーラント液から切粉を排除する濾過器のクーラント液を上記クーラントタンクに戻す配管と、を具備したから、泡状体(泡状クーラント液)は、刃具とマグネシウムに供給でき、使用後は、再び濾過されたクーラント液がクーラントタンクに回収でき、繰り返し使用できる。 Further, the foam supply / discharge mechanism provided in the processing device of the machine tool includes a coolant tank, a coolant pump connected to the coolant tank, a gas supply source of an inert gas, and a coolant liquid and a gas tank from the coolant pump. The inert gas is made into a foam with a mixer that functions on the principle of a vaporizer, and is provided with a pipe for supplying the foam into the dish-shaped table, and the used foam in the dish-shaped table is discharged. An on-off valve, a separator that separates foam from coolant containing foam, and a filter that removes chips from the coolant discharged from the separator are supplied to the coolant tank. The foam (foam coolant liquid) can be supplied to the blade and magnesium, and after use, the filtered coolant liquid can be collected again in the coolant tank. It can be used repeatedly.
更に、工作機械の加工装置に備えたクーラント供給排出機と泡供給排出機構は、クーラントタンクと濾過器と切換弁を介したクーラントポンプとを共通使用したから、省スペースに構成出来るとともに、製造コストダウンとメンテナンスの簡易化等多くのメリットを発揮する。 Furthermore, the coolant supply / discharge machine and the foam supply / discharge mechanism provided in the machine tool processing device use a coolant tank, a filter, and a coolant pump via a switching valve in common. Many advantages such as simplification of down and maintenance.
以下、図1乃至図4を参照して本発明の各実施の形態となる工作機械の加工装置を順次に説明する。 Hereinafter, a machine tool processing apparatus according to each embodiment of the present invention will be sequentially described with reference to FIGS. 1 to 4.
本発明の第1の実施の形態となる工作機械の加工装置10は、その全体構成を図1〜図3に示す。加工機1の基台2上には、上面が開放して内部に液体や泡状体を充填できる有底の皿型テーブル3が搭載されている。上記皿型テーブル内の上面には、加工熱による激しい熱変位を起こすアルミニウムW1他の加工材Wをクランプする治具手段Kを備え、上記基台下部には上記皿型テーブル3内にクーラントタンク4からのクーラント液C1を充満供給し、上記クーラントタンク4へ回収するクーラント供給排出機構20を備える。また、上記皿型テーブル内には、ガス供給源(ガスタンクや窒素ガス生成装置も含む)5からの不活性ガスGと、クーラントタンク6からのクーラント液C2とを混合器7で泡状体Aとして充満供給し、再び上記クーラントタンク6へ回収する泡供給排出機構30も具備している。即ち、アルミニウムW1の加工材Wを水没加工するクーラント供給排出機構20と、マグネシウムW2を無酸素泡加工する泡供給排出機構30及び不活性ガス供給機構40とを、加工機1である一台の工作機械に装備している。 The machine
以下、アルミニウムW1や小物ワークW3を水没加工する上記クーラント供給排出機構20の各構成を説明する。クーラントタンク4と、クーラントポンプP1と、該クーラントポンプと皿型テーブル3内とを繋いだ配管Pを備え、上記皿型テーブル内の使用済みクーラント液C1を排出する開閉弁V1と、クーラント液中の切粉を分離する濾過器11と、上記濾過器から排出されるクーラント液C1を上記クーラントタンク4に戻す配管P3と、を具備している。上記クーラント液C1は、一般的な物の他、クーラント液に強アルカリ性液を使用すれば、高い防錆・洗浄・腐敗防止効果が得られる。また、天然石鹸系発泡剤水を使用すれば、高い切削屑吸着効果と高い気液分離性により、後処理となる切削屑の分離とクーラント液の清浄度維持が期待でき、クーラント液が繰り返し使用できる。 Hereinafter, each configuration of the coolant supply /
更に、マグネシウムW2を無酸素泡加工する上記泡供給排出機構30及び不活性ガス供給機構40の各構成を説明する。クーラントタンク6と、該クーラントタンクに繋がれたクーラントポンプP2と、不活性ガスGのガス供給源(ガスタンクや窒素ガス生成装置も含む)5と、上記クーラントポンプからのクーラント液C2とガス供給源(ガスタンクや窒素ガス生成装置も含む)からの不活性ガスGを気化器の原理で機能する混合器7で泡状体Aとし、該泡状体を上記皿型テーブル3内に充満供給する配管P4と、を備えている。上記不活性ガス供給機構40は、不活性ガスGのガス供給源(ガスタンク5叉は窒素ガス生成装置等)5と開閉弁V4と配管P6を介して加工機1の加工ヘッドHの刃具先端部Cにセンタスルークーラント孔CSで連絡させると共に、加工ヘッドHに設置して刃具先端部に不活性ガスGを噴射する噴射ノズルN1を設けてなる。 Furthermore, each structure of the said foam supply /
上記皿型テーブル内の使用済み泡状体Aは、これを排出する開閉弁V2と泡状体中から切粉を含んだクーラント液C2と泡Aとを分離する分離器8と、上記分離器から排出されるクーラント液C2から切粉を排除する濾過器12のクーラント液C2を上記クーラントタンク6に戻す配管P5と、により回収処理される。上記クーラント液C2は、一般的な物の他、クーラント液に強アルカリ性液を使用すれば、高い防錆・洗浄・腐敗防止効果が得られる。また、天然石鹸系発泡剤水を使用すれば、高い切削屑吸着効果と高い気液分離性により、後処理となる切削屑の分離とクーラント液の清浄度維持が期待でき、クーラント液が繰り返し使用できる。 The used foam A in the dish-shaped table includes an on-off valve V2 for discharging the separator, a
上記混合器7は、クーラントポンプからのクーラント液C2とガス供給源(ガスタンク5叉は窒素ガス生成装置等)5からの不活性ガスGを気化器の原理で機能して泡状体Aを生成する。その構成の一つの実施例を図3に示す。勿論、上記実施例に限定されず、各種の方式の混合器が採用できる。上記混合器7には、クーラントタンク6からのクーラント液C2がクーラントポンプP2によって、ノズルNに導かれる。また、不活性ガスGはガス供給源(ガスタンク5叉は窒素ガス生成装置等)5から混合器のベンチュリー7Aの入口側に吹き込まれる。これで、ノズル先端が負圧化して吐出口からクーラント液C2が泡状体Aになって筒体7Bの下流側へと噴出する。上記泡状体Aは、配管P4から皿型テーブル3内へ導かれて図2に示すように、治具手段KとマグネシウムW2の全体を皿型テーブル3内に充填して包み込む。そして、上記不活性ガス供給機構40は、不活性ガスGのガス供給源5から加工機1の加工ヘッドHの刃具先端部Cにセンタスルークーラント孔CSと、加工ヘッドHに設置して刃具先端部の噴射ノズルN1から不活性ガスGを噴射して、刃具Cと治具手段KとマグネシウムW2の全体を外周の泡状体Aで密閉して無酸素状態のガス空間GSを形成させ、マグネシウムW2の酸化や切粉の燃焼を防御する。 The
本発明の工作機械の加工装置10は、上記のように構成されており、アルミニウムの加工材W1を水没加工するクーラント供給排出機構20と、マグネシウムの加工材W2を無酸素泡加工する泡供給排出機構30の二つの作用を説明する。 The machine
先ず、クーラント供給排出機構20によるアルミニウムW1の水没加工は、図1に示すように、加工機1の回転主軸には刃具Cが取り付けられており、基台2上に上面が開放した皿型テーブル3を搭載し、上記皿型テーブル内の上面には加工材W(アルミニウムW1)が治具手段Kに締結される。上記基台下部には上記皿型テーブル3内にクーラント液C1を送るクーラント供給排出機構20を具備しているから、クーラントタンク4内のクーラント液C1がクーラントポンプP1により皿型テーブル3内に充満供給される。これにより、アルミニウムW1はクーラント液C1で水没し、加工熱による激しい熱変位を起こすアルミニウム加工他において、加工熱を嫌う金属材の発熱を抑制して精密加工が高能率に実施される。更に、小物ワークがクーラント液の水中加工で振動無く加工精度を向上できる。クーラント液の水中加工で加工熱を抑制し熱変位を起こさないと共に水中で起きる刃具の高速回転によるキャビテーションによるエロ−ジョン効果で工具刃先の溶着を防止したアルミニウム加工ができ、ダイヤモンド工具の水中加工によりダイヤモンド工具の熱酸化反応の抑制による炭化摩耗の低減ができる。尚、切粉混じりのクーラント液C1は、開閉弁V1からクーラント液中の切粉を分離する濾過器11に送り込まれ、上記濾過器から排出されたクーラント液C1が上記クーラントタンク4に戻されてリサイクル使用される。 First, as shown in FIG. 1, the submerged machining of the aluminum W1 by the coolant supply /
更に、工作機械の加工装置に備えた上記クーラント供給排出機構は、クーラント液が常に皿型テーブル内の加工材から発熱する熱エネルギーを効率良く吸収し、小物ワークの振動抑制やアルミニウム加工を始めダイヤモンド工具等の加工熱を嫌う金属材他の工具刃先の発熱を効率良く抑制し、高精密加工が高能率に実施できるとともに、クーラント液が再利用できる。 In addition, the coolant supply and discharge mechanism provided in the machine tool processing device efficiently absorbs the heat energy that the coolant always generates heat from the workpiece in the dish-type table. Heat generation of metal tool and other tool blades that dislike processing heat such as tools can be efficiently suppressed, high precision machining can be carried out with high efficiency, and coolant liquid can be reused.
更に、泡状体の泡のマイクロバブル化により、界面が気相と液相、液相と液相、液相と固相、固相と固相の二相間で形成される。これにより、上記界面間で界面張力により加圧が発生し、気泡の大きさに反比例して気泡に加わる圧力が高まる。この結果、微細気泡は圧力により一層小さくなり、更に圧力が高まって理論上、無限の圧力が得られる。 Furthermore, by forming the bubbles into microbubbles, an interface is formed between the two phases of the gas phase and the liquid phase, the liquid phase and the liquid phase, the liquid phase and the solid phase, and the solid phase and the solid phase. As a result, pressure is generated between the interfaces due to the interfacial tension, and the pressure applied to the bubbles increases in inverse proportion to the size of the bubbles. As a result, the fine bubbles are further reduced by the pressure, and the pressure is further increased to obtain a theoretically infinite pressure.
続いて、泡供給排出機構30と不活性ガス供給機構40とによるマグネシウムW2の無酸素泡加工は、図2に示すように行われる。加工機1の加工ヘッドHの回転主軸には刃具Cが取り付けられており、基台上に上面が開放した皿型テーブル3を搭載し、上記皿型テーブル内の上面には加工材W(マグネシウムW2)が治具手段Kに締結される。上記基台下部には上記皿型テーブル3内にクーラント液C2を送る泡供給排出機構30から、クーラントタンク6に繋がれたクーラントポンプP2からのクーラント液C2と、ガス供給源5からの不活性ガスGとが気化器の原理で機能する混合器7で泡状体Aとなる。この泡状体Aは、上記皿型テーブル内に配管P4から充満供給される。これと同時に、上記不活性ガス供給機構40は、不活性ガスGのガス供給源5から加工機1の加工ヘッドHの刃具先端部Cにセンタスルークーラント孔CSと、加工ヘッドHに設置して刃具先端部の噴射ノズルN1から不活性ガスGが泡状体A内に噴射される。これで、刃具Cと治具手段KとマグネシウムW2の全体は、皿型テーブル内で外側が泡状体Aにより密閉され内側に充填される不活性ガスGが無酸素状態のガス空間GSを形成する。これにより、マグネシウムW2の酸化や切粉の燃焼を防御したマグネシウム加工が安全に加工される。更に、上記無酸素空間内にある加工ヘッドが三次元移動しても泡状体は破れず無抵抗に追従して完全に遮断できる。上記無酸素空間の完璧な遮断保護により、不活性ガスで満たされたマグネシウムの切粉の発火作用を完全に抑制した安全な高能率な実施が行われる。 Subsequently, the oxygen-free foaming of magnesium W2 by the foam supply /
上記泡状体(泡状クーラント液)Aに、強アルカリ性液を使用すれば、高い防錆・洗浄・腐敗防止効果がある。また、天然石鹸系発泡剤水を使用すれば、高い切削屑吸着効果と高い気液分離性により、後処理となる切削屑の分離とクーラント液の清浄度維持が期待でき、クーラント液が繰り返し使用できる。即ち、上記皿型テーブル3内の使用済み泡状体Aを排出する開閉弁V2と泡状体中から切粉を含んだクーラント液C2と泡を分離する分離器8と、上記分離器から排出されるクーラント液から切粉を排除する濾過器12のクーラント液C2をクーラントタンク6に戻されてリサイクル使用される。 If a strong alkaline liquid is used for the foam (foam coolant liquid) A, there is a high anti-rust / cleaning / anti-rot effect. In addition, if natural soap-based foaming agent water is used, it is possible to expect post-treatment separation of cutting waste and maintenance of the cleanliness of the coolant due to the high cutting waste adsorption effect and high gas-liquid separation, and the coolant is used repeatedly. it can. That is, the on-off valve V2 for discharging the used foam A in the dish-shaped table 3, the coolant liquid C2 containing chips from the foam and the
以上のように、第1の実施の形態となる工作機械の加工装置10によれば、一台の工作機械に備えクーラント供給排出機構20と泡供給排出機構30と不活性ガス供給機構40を備えており、クーラント供給排出機構20を機能させれば、アルミニウムW1はクーラント液C1で水没され、加工熱による激しい熱変位を起こすアルミニウム加工は、発熱を抑制されて精密加工が高能率に実施される。ダイヤモンド工具の水中加工によりダイヤモンド工具の熱酸化反応の抑制による炭化摩耗の低減ができる。また、泡供給排出機構30と不活性ガス供給機構40を機能させれば、切削加工中に起きる切粉の発火による火災危険を起こすマグネシウム加工が発火作用を完全に抑制した安全な高能率に実施される。 As described above, according to the machine
更に、刃具とマグネシウムの全外周面は、皿型テーブル内で外側が泡状体Aにより密閉され内側に充填される不活性ガスGが無酸素状態のガス空間GSを形成し、刃具とマグネシウムの冷却及び発火防止と切屑吸着作用が発揮できる。また、クーラント液に強アルカリ性液を使用すれば高い防錆・洗浄・腐敗防止効果が得られる。また、天然石鹸系発泡剤水による高い研削屑吸着効果と、高い気液分離性により、後処理となる切削屑の分離とクーラント液の清浄度維持が期待でき、クーラント液が繰り返し使用できる。 Further, the entire outer peripheral surface of the blade and magnesium forms a gas space GS in which the inert gas G sealed inside with a foam A inside the dish-shaped table and filled inside forms an oxygen-free state. Cooling and ignition prevention and chip adsorption can be demonstrated. In addition, if a strong alkaline solution is used as the coolant, a high rust prevention, cleaning, and anti-corruption effect can be obtained. Further, due to the high grinding scrap adsorbing effect by the natural soap-based foaming agent water and the high gas-liquid separation property, it is possible to expect the separation of the cutting scraps as the post-treatment and the maintenance of the cleanliness of the coolant, and the coolant can be used repeatedly.
更に、本発明は、上記実施例に限定されない。図4に示す第2実施例のように、設計変更しても良い。工作機械の加工装置100は、加工機1の基台2上に上面が開放した皿型テーブル3を搭載し、上記皿型テーブル内の上面には加工材W(W1、W2)をクランプする治具手段Kを備えている。上記基台下部には、上記皿型テーブル内にクーラント液C1を配管Pで充満供給するクーラントタンク4とクーラントポンプP1と切換弁V3を備え、更に上記皿型テーブル内のクーラント液C1は、底部に配置した開閉弁V1から配管P3を介して濾過器11からクーラントタンク4へ回収するクーラント供給排出機構20を構成する。そして、上記皿型テーブル内に泡状体Aを供給する構成は、ガスタンク5の不活性ガスGとクーラントタンク4のクーラント液C1とは、クーラントポンプP1から切換弁V3を介して混合器7で混合して泡状体Aとする。この泡状体Aは配管P4を介して皿型テーブル3に充満供給すると共に、底部に配置した開閉弁V2から分離器8と濾過器11を介してクーラント液C1のみ配管P5でクーラントタンク6へ回収する泡供給排出機構30を構成する。上記クーラントタンク4と濾過器11と切換弁V3を介したクーラントポンプP1とは、クーラント供給排出機構20と泡供給排出機構30と共通使用する構成とした。上記不活性ガス供給機構40は、不活性ガスGのガス供給源となるガスタンク5と開閉弁V4と配管P6を介して加工ヘッド1の刃具先端部Cにセンタスルークーラント孔CSで連絡させると共に、加工ヘッドに設置して刃具先端部に不活性ガスGを噴射する噴射ノズルN1とを、独立して設けてなる。 Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiment. The design may be changed as in the second embodiment shown in FIG. A
上記図4に示す第2実施例によると、工作機械の加工装置100に備えたクーラント供給排出機構20と泡供給排出機構30は、クーラントタンク4(6)と濾過器11(12)と切換弁V3を介したクーラントポンプP1(P2)とを共通使用したから、第1実施例と同様の作用効果が得られる他、加工装置100を省スペースに構成出来るとともに、製造コストダウンとメンテナンスの簡易化等多くのメリットを発揮する。 According to the second embodiment shown in FIG. 4, the coolant supply /
本発明は、その対象物を工作機械用の加工装置に使用される実施例で説明したものであるが、様々な工作機械、例えば、研削盤やボール盤、フライス盤等のように、アルミニウムやマグネシウムや小物ワーク等を加工する各種加工機に備えた加工装置としての適用が可能である。 The present invention has been described in the embodiment in which the object is used in a processing device for machine tools, but various machine tools such as a grinding machine, a drilling machine, a milling machine, etc. The present invention can be applied as a processing apparatus provided in various processing machines for processing small workpieces and the like.
1 加工機
2 基台
3 皿型テーブル
4、6 クーラントタンク
5 ガス供給源
7 混合器
7A ベンチュリー
7B 筒体
8 分離器
10,100 加工装置
11、12 濾過器
20 クーラント供給排出機構
30 泡供給排出機構
40 不活性ガス供給機構
A 泡状体
B 泡
C 刃具
CD ダイヤモンド工具
C1,C2 クーラント液
CS センタスルークーラント孔
G 不活性ガス
GS 無酸素状態のガス空間
H 加工ヘッド
K 治具手段
N ノズル
N1 噴射ノズル
P、P3〜P6配管
P1、P2 クーラントポンプ
V1、V2 開閉弁
V3 切換弁
V4 開閉弁
W 加工材
W1 アルミニウム
W2 マグネシウム
W3 小物ワークDESCRIPTION OF
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