JPH06500959A - 改良されたチップの制御による機械加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 改良されたチップの制御による機械加工方法および装置発明の分野 本発明は施盤加工、ミリング加工、正面切削、ねし切り、穿孔および溝切削のよ うな金属加工に関し、さらに詳しくは改良されたチップの制御によりこのような 金属加工を高速にて行うための方法および装置に関する。

発明の背景 大抵の機械加工作業は工具ホルダーおよびそれぞれ１つまたはそれ以上の切削縁 部に終端する頂面を育する１つまたはそれ以上の切削インサートを含む切削工具 によって行われる。工具ホルダーはソケットを形成され、その中に切削インサー トが定位置に緊締されるようになっている。１つのインサートの先導縁部すなわ ち切削縁部は被加工材に接触してこの被加工材から材料をチ・ノブの形状で除去 する。このようなチップは多数の薄い、一般に矩形の形状の材料の部分より成っ ていて、インサートによって被加工材から分離された時にこれらの部分か剪断面 に沿って互いに相対的に滑動する。チ・ツブを形成する時の互いに相対的な材料 の薄い部分の剪断運動は大量の熱を発生させ、これがインサートの切削縁部と被 加工材との保合によって発生される熱と組合う時に８１５゜６−１０９３．３℃ （＋５００−２０００’　Ｆ）またはそれ以上の温度になる可能性がある。

従来技術の機械加工作業に使用された切削インサートの破損の原因は切削インサ ートと被加工材との間の摩耗であって、クレータリング（ｃｒａｔｅｒｉｎｇ） として知られている問題である。このクレータリングはチップを形成する時およ び切削インサートに対してチップが摩擦係合する時に生じる強烈な熱によって生 じる。チップを形成する材料が被加工材から剪断される時に、材料はインサート の露出された頂面の少なくとも一部分に沿って動く。

このような摩擦係合のため、およびチップを形成する時に発生される強烈な熱の ために、インサートの頂面に沿う材料が除去されて［クレータ−」を形成する。

もしクレータ−が充分に深くなると、被加工材に接触した時にインサート全体が 切削縁部に沿い、またインサートの側部に沿って亀裂および破損を受けるように なる。クレータリングは硬質合金鋼、高強度プラスティックおよびエポキシのよ うな剛性マトリックス材料を被覆された高張カフアイバーによって形成される複 合材料の発展および広範な利用によって近年特に問題になっている。

被加工材に対する摩耗によるインサートのクレータリングおよび摩耗を回避する ための従来の試みは工具の寿命および機械加工能率に僅かな増加を与えただけで あった。１つの探究方法はタングステンカーバイドのような高強度材料のインサ ートを形成することであった。タングステンカーバイドのインサートは著しく硬 質ではあるけれども、脆く、剥離（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）を生じて、これが早期の 破損を生じさせる恐れがある。インサートの潤滑性を改良するために硬化される か、または混合されたセラミックスのような材料が切削インサートを製造するの に使用されて来た。さらにまた種々の低摩擦被覆か切削イ１　ンサートおよび被 加工材の間の摩擦を減少させるために切削インサートに対して開発されて来た。

切削インサートの製造に使用される改良された材料および被覆に加えて、「切削 面積部分Ｊすなわちインサート切削縁部、インサート−被加工材の界面および材 料か剪断されてチップを形成する部分のインサートから直接上流側の被加工材の 面積部分の温度を低減させることによって工具の寿命を増加させる試みがなされ て来た。

切削面積部分を冷却させるために普通使用されて来た１つの方法はインサートお よび被加工材に向かって冷却剤の低圧の流れを噴射することを含む共流冷却（ｆ ｌｏｏｄｃｏｏｌｉｎｇ）として知られている。通常、切削工具および被加工材 の上方数十■（数ｉｎ）に配置されるノズルが冷却剤の低圧の流れを被加工材、 工具ホルダーおよび形成されつつあるチップの頂部に向って指向させるようにな っている。

このような共流冷却に関する主な問題点は切削面積部分に実際に到達させるため には有効でないことである。

切削インサートの露出された頂面に接触するチップの下側、インサートの切削縁 部および材料が被加工材から剪断される面積部分は工具ホルダーの上方からチッ プの頂面に指向される冷却剤の低圧の流れによっては冷却されない。このことは このような切削面積部分における熱が極めて強烈で、すなわち１０９３．３℃（ ２０００’Ｆ）またはそれよりも高く、熱の障壁（ｈｅａｔｂａｒＢｅｒ　）が 生じ、冷却剤がインサートの切削縁部の近辺まで流れる前に冷却剤を蒸発させる からである。

上述の共流冷却技術に対して改善を行うために若干の試みかなされて来た。例え ば冷却剤を移送するノズルの排出オリフィスがインサートおよび被加工材にさら に近接して配置され、および（または）工具ホルダーの一体的な部分として作ら れ、冷却剤を切削面積部分にさらに近く放出するようになされた。例えば、米国 特許第１゜６９５．９５５号、第３，３２３，１９５号および第３゜３６４．８ ００号が参照される。ノズルをインサートおよび被加工材にさらに近く配置する ことに加えて、切削面積部分に発生した熱の障壁を突破させようとして通常の共 流冷却を与えるよりもさらに高圧の冷却剤の流れが放出されるようになされた。

米国特許１２，６５３，５１７号参照。

種々の型式の切削作業に対する他の工具ホルダーは冷却剤供給通路を組込んでい て、これらの通路が冷却剤の流れをインサートの露出された頂面を横切って被加 工材に接触する切削縁部に向って指向させるようになされている。これらの設計 においては、切削面積部分に向って冷却剤を噴射させる別個の導管またはノズル が省略され、切削工具をさらに小量になしている。この型式の設計の例は米国特 許第４，３０２，１３５号、第４，０７２゜４３８号、第３，１７６．３３０号 、第３．００２，１４０号、第２，３６０，３８５号および西独国特許第３゜０ ０４．１６６号に示されている。

上述の特許に記載されている型式の装置における共通の問題点は、油−水または 合成された混合物の形態の冷却剤が環境温度で、切削面積部分の廻りの熱の障壁 を突破するのに充分な速度を有しないでインサートの頂面上の切削面積部分に向 って指向されるようになされていることである。その結果冷却剤は蒸発される前 に切削インサートおよび被加工材の間の界面および（または）チップが形成され つつある部分の被加工材上の面積部分に到達できない。このような情況において は、熱はクレータリングを阻止するように切削面積部分から消散されることがな い。さらに、切削面積部分から熱を除去しないことは高温状態に保たれるインサ ートの切削縁部および冷却剤によって冷却されるインサートの後部の間に著しい 温度差を発生させ、従ってインサートの熱破損を生じさせる。

切削面積部分の温度を有効に低減させないことは機械加工作業に多くの欠点およ び制限を与える。上述のように、高温状態はインサートの破損を生じさせる。こ のことは直接に種々の方面で生産速度に悪影響を与える。温度を低減させるため に、工作機械は低速で、小さい切削深さで、低減された送り速度で運転されなけ ればならず、これらのことはそれぞれ生産性を低下させる。もし速度が増加され るならば、インサートを頻繁に交換しなければならないために工作機械の休止時 間が増加する。切削作業においてインサートの作動時間が短い程与えられた工作 機械の生産性が低下する。従って全体的な生産性は歴史的に工作機械の作動速度 よりも遥かに遅れた切削インサートの有効寿命および性能によって制限される。

今日の機械加工作業における他の重大な問題点は切削インサート、工具ホルダー および被加工材および工具ホルダーを定位置に取付けるために工作機械に組合さ れたチャックからチップを破壊して除去することを含んでいる。もしチップが連 続した長さで形成されると、これらのチップは工具ホルダーまたはチャックの廻 りに巻付き、このことが工具を破損に導き、または少なくとも衝突して巻付いた チップの部分を取除くために周期的に機械加工を中断する必要を生じる。このこ とは全体の機械加工作業が完全に自動化されるように企図されている融通性のあ る製造装置（ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ） 　ｌ：：おいて特に不利である。もし作業者が、衝突したり、または巻付いたチ ップをこのような製造装置の工具ホルダーおよび（または）チャックから規則的 に除去しなければならない場合には、その能率は極端に低減される。

チップの除去および破壊の問題を解決する１つの試みは切削インサートにチップ 破壊溝を形成することを含んでいる。このようなチップ破壊溝はインサートの露 出された頂面から内方に伸長し、切削縁部から間隔をおかれている。チップ破壊 溝はチップが切削縁部によって被加工材から剪断された時にこれらのチップと係 合し、これ、らのチップをインサートの露出した面から上方に折り、または曲げ て、チップが破壊する傾向を与えるようになす。

若干の応用面においては、若干のチップ破壊溝の設計によって許容可能の性能が 得られるが、異なる材料、機械の型式、切削深さ、送り速度、運転速度およびそ の他の要因のような機械加工作業における変数が１つのチップ破壊溝の設計が総 ての応用面で有効になすのを実際上不可能になす。このことは現在入手できる多 くのチップブレーカ−によって証明されている。特定の機械加工の応用面に対し て適当な切削インサートを選択することは、たとえこのようなものが得られると しても、困難で永続的な問題である。

チップ破壊溝を存する切削インサートによって得られるチップの［１の改良を行 う努力をする間に、流体力学的に、すなわち共流冷却装置およびその他の装置に 比較して高速で切削面積部分に供給される冷却剤の流れによりチップをＩｎして 破壊するために多くの装置が設計されて来た。例えば、私の従来技術の特許第４ ，６２１゜５４７号は、インサートを工具ホルダーに固定するクランプまたはキ ャップが冷却剤を高速でインサートの切削縁部に向って指向する冷却剤供給通路 を形成されている工具ホルダーを開示している。冷却剤はクランプまたはキャッ プ内で加速され、望ましくは毎秒的７６．２５ｍ（２５０ｆ　ｔ＞よりも大きい 速度で排出されて、切削面積部分に発生した熱の障壁を突破して被加工材から作 られるチップの下を流過するようになされる。

この特許１Ｆ４，６２１，５４７号に記載された装置はチップを効果的に比較的 小さい長さに破壊するが、特別な作動パラメーターおよび成る形状の材料に対し てだけにしか有効でないことが見い出されている。特に、冷却剤供給通路の排出 出口がインサートの切削縁部から約１゜０２＋＋ａ＋＋　（０，０４０ｉｎ）か ら１１．１８ｍ（０，４４０ｉｎ）までの距離に保持され、また送り速度が０． １０ｍ（０，００４ｉｎ）から０．　６４ｍ　（０，０２５ｉｎ）までの範囲に 設定される場合に、若干の材料に対して少なくとも毎秒的７６．　２５ｍ　（２ ５０ｆｔ）の速度を有する冷却剤のジェットがチップを小さい長さに破壊するの に有効である。しかし、この装置における潜在的な問題点は、この装置が有効に なされるようなパラメーターが種々の型式の機械加工作業に対して常に保持され 得るとは限らないことである。さらに、このような装置は、高速で、大きい送り 速度でさらに硬質の材料を機械加工するには、このような機械加工作業に付随す る高温のために比較的有効でなくなる。

このような装置は私の米国特許第４，８２９，８５９号によって改善されたので あるか、この特許は高速の、混合相の冷却剤流がインサートの切削縁部および被 加工材に向って指向されて、切削面積部分の温度を低下させ、被加工材から剪断 された材料を甚だ小さいチップまたは粒子に破壊するようになす機械加工方法を 開示している。

「混合相」の冷却剤流は切削面積部分に排出される前に、水−曲冷却剤、二酸化 炭素ガスおよび冷却剤をインサートのクランプ内で液化二酸化炭素または同様の 流体と混合することによって形成される氷の粒子の組合せ体を含んでいる。被加 工材から材料を剪断することによって発生される熱は被加工材から混合相の冷却 剤流に伝達され、このようにしてこの流れの中で氷の粒子を固相から気相に変換 させる。蒸発の過程において、氷の粒子は爆発的な容積膨張を受け、これが被加 工材から材料を剪断するのを助け、このような剪断された材料を微細な粒子に破 壊するのを可能になす力を発生させる。

米国特許第４，８２９，８５９号に記載された方法および装置が遥かに高い送り 速度および運転速度およびさらに大きい切削深さの機械加工を可能にするととも に、卓越したチップの制御を得られることか見出されている。

しかし、この装置の１つの潜在的な制限条件は、液化二酸化炭素または同様の液 化ガスが混合相の冷却剤流を形成するために必要なことである。液化ガスはタン クによって商業的に入手できるか、これらのタンクは使用前に機械加工設備の建 物内に貯蔵され、製造の間規則的な期間間隔で交換され、その後室にされた後で 供給業者に戻す出荷を行うために貯蔵されなければならない。これらの取扱いお よび貯蔵の要求条件は特に小さい機械加工設備において問題を生じさせる。さら に、特に一層硬質の材料に対して、比較的大量の液化ガスが機械加工を行うため に必要になり、このことは機械加工作業の費用を増従って、本発明の目的は、卓 越したチップの制御を与え、機械加工作業が高速で行われるのを可能にし、種々 の形状の工作機械に対して容易に適用でき、また作動および保守を行うのに比較 的安価である機械加工方法および装置を提供することである。

これらの目的は、種々の形状の工作機械とともに使用され、種々の機械加工作業 を行うようになされたノズル装置によって達成されるが、このノズル装置は、ノ ズル本体を含み、このノズル本体は冷却剤、例えば水−油混合物の供給源に連結 される同軸の大きい直径の入口通路との交差部において、このノズル本体に形成 される出口通路内に取付けられたノズルインサートを有する。このノズルインサ ートは入口通路から受入れられた冷却剤の流れを加速してノズル本体の内部を通 る冷却剤流が流過する間に衝撃波の形成を誘起させるように構成されている。こ れらの衝撃波は冷却剤のエネルギーおよび速度を増大させ、切削面積部分に発生 される熱の障壁を突破してその部分の温度を低下させ、効果的に被加工材から剥 離されるチップの破壊を助けるようになされている。

現在望ましい実施例においては、参考のためにその記載が全体的に本明細書に組 込まれている私の特許第４゜８３０．２８０号の教義によって本発明のノズル本 体の一部分が構成されている。ノズル本体内に形成された入口通路は供給導管お よびポンプを通って通常の水−油冷却剤の供給源に連結されるようになっている 。出口通路は入口通路よりも小さい直径有するように形成され、入口通路と同軸 になされて、これと交差し、この交差部に肩部を形成している。ドーナツ形の凹 部がこの肩部内に形成され、この凹部かノズル本体内の出口通路の内部に支持さ れるノズルインサートの廻りに同心的に配置されている。このノズルインサート は貫通孔を形成され、この貫通孔はその角度を付された入口端部にて始まる半径 方向に内方にテーパーする喉部およびこの貫通孔の大体中間点にある最小の直径 部分を育するようになされるのが望ましい。これらの喉部および最小直径部分は 全体的にノズルインサートの入口部分を形成しているが、このことは特許第４， ８３０，２８０号に開示されている。

以下に説明されるように、本発明のノズルインサートは貫通孔の中間点から出口 端部まで伸長する半径方向に外方にテーパーする出口部分を含むように修正され ている。

米国特許第４，８３０，２８０号に詳細に記載されているように、ノズルインサ ートの入口部分はノズル本体の入口通路からインサートの直径を減小された部分 を通る冷却剤を流過抵抗または撹乱による損失を最少になして有効に加速する。

ノズル本体の入口通路内に流入する冷却剤流の一部分はドーナツ形の凹部に流入 するようになされる。冷却剤流のこの部分はこの凹部内でノズル本体を通る冷却 剤流と同じ方向に回転される。冷却剤流の大部分は大きい直径の入口通路および 小さい直径の出口通路の間の遷移面積部分を通って流動するから、凹部内の冷却 剤の回転する部分は前記大部分の冷却剤の外側の境界部に衝突して、この部分を ノズルインサート内の貫通孔の入口部分内に案内して加速するように動く。

凹部内の回転する冷却剤および貫通孔の半径方向に内方にテーパーする入口部分 の組合された作用は、冷却剤流が大きい直径の入口通路から小さい直径の出口通 路内に流入する時に生じる恐れのある撹乱および流過抵抗の大部分を除去する。

その結果、冷却剤流は入口通路から出口通路に向って効果的に加速され、ノズル インサート内の貫通孔の小さい直径の部分における実際の速度が流過抵抗または 撹乱による何等の損失がない場合に得られる理論的速度にさらに接近するように なる。

冷却剤流がノズル本体内に導入される時の流量およびポンプ圧力に関係して、冷 却剤流が直径を減小された部分またはノズルインサート内の貫通孔の中間点にお ける面積部分にて毎秒約３０５ｍ（１０００ｆｔ）から３６６ｍ（１２００ｆｔ ）までの＃！囲の速度まで加速されると信じられている。冷却剤流のこのような 加速が、冷却剤流の内部の少なくとも若干の溶解ガスの部分、すなわち若干の窒 素、酸素、二酸化炭素等の流れから放出され、または逃げ出して、泡を形成する ように冷却剤流内に衝撃波が発生される条件を作るものであることが理論付けさ れている。

本発明の重要な特徴は、冷却剤流内の衝撃波の形成がノズルインサート内の貫通 孔の半径方向に外方にテーノく−する部分およびノズルインサートから直接に下 流側のノズル本体の出口通路内に挿入される大きい直径の排出管によって形成さ れる膨張室を設けることによって誘起されて増大されることである。この膨張室 は溶解ガスが溶液から放出され、または逃げ出す時に冷却剤流の容積の膨張を与 え、このようにしてノズルインサートの貫通孔内に形成される衝撃波が下流側に 伝播するのを可能になしている。試験によって、貫通孔の内部の半径方向に外方 にテーパーする部分により形成されるノズルインサート内の壁部が貫通孔の長手 方向軸線に対して約８°の夾角で配向され、冷却剤流が半径方向に外方にノズル インサート内に発生した衝撃波の減衰または閉塞を受けるのを回避するのに充分 な量で半径方向に外方に膨張するのを可能になすのが望ましい。

泡を含む冷却剤流は膨張室からノズル本体の排出管を通って下流に向って伝達さ れる。この排出管はノズルインサートからノズル本体の出口通路に終端する排出 出口まで一定の直径を有するのが望ましい。ガスの泡が、ノズルインサートの直 径を減小された部分から直接に下流側、すなわち膨張室内で形成されることが可 能になされるが、これらの泡は排出管の残余の部分を通って流動する間に冷却剤 流内に溶解されて戻される傾向があることが理論付けされている。このことは泡 が形成された後で速やかに、排出管が泡のさらに膨張するのを制限するように働 いて、泡が破裂し、または圧潰して冷却剤流内に再び入るようになすものと信じ られている。

現在においては、冷却剤流が排出管の出口を通って大気に放出される間に第２の 衝撃波が冷却剤流内に形成されるものと考えられている。冷却剤流が排出管から 大気に放出される時に、冷却剤流内の溶解されたガスが再び逃げ出して泡を形成 するのを許される。このことは冷却剤流内に第２の衝撃波を発生させて、これが 冷却剤流を排出出口から切削インサートおよび機械加工されている被加工材に向 って外方に３６６ｍ／ｓ　（１２００ｆｔｓ　）を超過し得る増加された速度で 流れるように加速させることが理論付けされている。この第２の衝撃波によって 発生される冷却剤流のエネルギーおよび速度は機械加工作業を助けるのに利用さ れ、すなわち冷却剤流がインサートの頂面に対してその切削縁部に向って指向さ れて、切削縁部および被加工材を冷却し、材料が被加工材から除去される時にチ ップを比較的小さい長さまたは粒子に破壊するのを助けるように作用する。ノズ ル本体の排出出口から放出される冷却剤流またはジェットは約２０’の角度でイ ンサートの頂面に指向され、被加工材から剪断されつつあるチップの全体の幅を 覆うように配向される。

若干の応用面、特に硬質材料の機械加工に関連する応用面においては、材料が被 加工材から剪断されようとしている切削インサートの直接上方の被加工材の面積 部分にて被加工材に対する少なくとも若干の初期冷却を与えるのか望ましい。現 在望ましい１つの実施例においては、加圧空気を被加工材の前記面積部分に指向 させるように配向された排出出口を存する空気ジェット通路がノズル本体内に形 成される。加圧空気、すなわち工場空気（ｓｈｏｐ　ａｊｒ）の供給源がマ二フ ｔルド内に、次いでノズル本体内の空気通路に連結される導管を通って導かれる のか望ましい。若干の応用面においては、少量の、液化窒素のような液化ガスが 加圧空気とともにマニフオルト内に導入されてノズル本体の空気通路内に導入さ れる前に加圧空気の温度を低下させるようになされる。マニフオルドおよびこれ の内部に液化ガスを添加する作動は商業的に入手可能のパーソナルコンピュータ ーまたは同様のもののような制御装置によって制御されるが、この制御装置はま たノズル本体の入口通路内への冷却剤の供給をも制御する。

従って、本発明は、速度および送りを増加させ、チップの形成を制御するように 企図された従来の方法よりも優れた多くの利点を与える。液化ガスまたはその他 の冷却媒体は特許第４，８２９，８５９号におけるように冷却剤流に組合される ことはない。このことは液化ガスの多数の容器を貯蔵することに関連する費用お よび問題点を低減する。冷却剤流内に発生される実質的なエネルギーおよび速度 は衝撃波の形成を促進することによって得られ、このことは一部分最小限の撹乱 および抵抗損失しか有しないノズル本体内の大きい直径の入口通路から小さい直 径の出口通路への能率のよい伝達によって得られる。従って、大なる冷却剤流の 速度が、ここに述べたような比較的少ない流量で作動する比較的小型のポンプを 使用するのを可能になす構造によって得られる能率にて達成されるのである。

図面の説明 本発明の現在望ましい実施例の構造、作動および利点は添付図面に関連して行わ れる以下の説明を考慮することによりさらに明らかになる。これらの図面におい て、第１図は本発明の装置を含む、旋盤作業を行うための工具ホルダーおよび切 削インサートを示す図示の目的で誇張して示された部分的斜視図であり、第２図 は第１図の線２−２に大体沿った断面図であり、第３図は第２図に示されたノズ ル本体の一部分の拡大断面図である。

発明の詳細な説明 さて第】図および第２図を参照すれば、被加工材１４に対して旋盤作業を行う旋 盤ホルダー（ｔｕｒｎｉｎｇｈｏｌｄｅｒ）　１２とともに使用される本発明の ノズル装置１０の現在望ましい１つの実施例か示されている。被加工材１４はこ れを１１図に示される方向に回転させる工作機械（図示せず）のチャックに取付 けられている。旋盤ホルダー１２が第１図に示されているが、本発明の方法およ び装置がミリング、孔明け、切削、溝切り、ねじ切り、穿孔およびその他の加工 のような他の機械加工作業に使用するのに応用可能で、図示の旋盤作業か単に本 発明を説明する目的で示されているだけであることは理解されなければならない 。

旋盤ホルダー１２は、切削縁部２２に終端する上面２０を有する切削インサート １８を受入れるようになされた座を形成されている支持バー１６を含んでいる。

切削インサート１８は通常の設計のクランプ２４によって支持バー１６の庫内に 固定されている。ノズル装置■０は以下に詳細に説明されるように、大きいエネ ルギーの、高速の冷却剤流をインサート１８の切削縁部２２および被加工材Ｉ４ に向って指向するようにインサー１−１８の上面２０に対して相対的な位置に取 付けられている。ノズル装置ＩＯは、特定の機械に対して特に設計される取付は 構造体によって工作機械（図示せず）のタレット上に支持されるのか望ましい。

このような取付は構造体はそれ自体本発明の部分を構成するものではないからこ こでは説明されない。

現在望ましい実施例においては、ノズル装置ＩＯは、冷却剤供給源３４に連通す るポンプ３２に導管３０により連結された人口通路２８を形成されているノズル 本体２６を含んでいる。このポンプ３２はパーソナルコンピューター、マイクロ プロセッサ−またはその他の閉鎖ループ制御装置のような制御装置３５に接続さ れているか、この制御装置は、以下に説明されるように入口通路２８内への冷却 剤の流れを制御するように働く。ここで使用される用語「冷却剤」は一般に油、 水およびその他の添加剤の混合物より成る工作機械工業にて使用される商業的に 入手可能の種々の液体冷却剤の何れかを示すことを意味している。ノズル本体２ ６はまた入口通路２８と同軸の出口通路３６を形成されている。現在望ましい実 施例においては、この出口通路３６は入口通路２８よりも小さい直径を有し、こ れらの通路２８．３６が交差する位置に肩部３８を形成している。

第２図および第３図に示されるように、ノズル本体２６は入口および出口通路２ ８．３６の交差部によって形成されるＨ部３８に環状の、ドーナツ形の凹部４０ を形成されている。この凹部４０は大体Ｕ形の断面を有するように形成されるの が望ましいが、他の断面も以下に説明される目的のために使用されることかでき る。

現在望ましい実施例においては、ノズル本体２６の出口通路３６はノズルインサ ート４２および排出管４４を取付けるための内側ねじを形成されている。ノズル インサート４２は円筒形のねじを切られた外面４６および砂時計形の貫通孔４８ を有する。この貫通孔４８の入口部分の形状は試験的に、また参考のためにその 記載が全体的に本明細書に組込まれている私の米国特許第４，８３０．２８０号 の教義によって決定される。この貫通孔４８の入口部分は、少なくとも一部分入 口通路２８内に伸長する丸められた入口端部５２およびこの人口端部５２から半 径方向に内方に貫通孔４８の大体中間点５６に位置するＤｏで示された最小直径 部までテーパーする喉部５４を含むのが望ましい。米国特許第４．　８３０．　 ２８０号に説明されているように、この半径方向に内方にテーパーする喉部５４ の正確な形状は試験によって経験的に決定されるが、この形状は大体貫通孔４８ の入口端部５２および貫通孔４８の中間点５６における直径Ｄ０の間を伸長する 滑らかにテーパーした多くの曲率の曲線として特徴付けられることができる。従 って、ノズルインサート４２内の貫通孔４８のこの入口部分は以下に説明される 目的でベンチュリーを形成する。貫通孔４８の入口端部５２および中間点５６の 間の軸線方向距離は中間点５６における貫通孔４８の直径Ｄ０の大体３倍である と考えられる。第３図参照。

ノズルインサート４２の砂時計形の貫通孔４８の排出部分、すなわち中間点５６ から下流側は中間点５６からノズルインサート４２の出口端部６０まで伸長する 半径方向に外方にテーパーする排出部分５８によって特徴付けられている。この 排出部分５８によって形成される貫通孔４８の壁部が貫通孔４８の長手方向軸線 に平行に伸長する線６２および中間点５６から伸長し、実質的に排出部分５８に 沿って形成される貫通孔４８の壁部と一致する線６３の間で測定される約８°の 夾角でテーパーされるべきであることが試験的に決定されている。第３図参照。

ノズルインサート４２の中間点５６および出口端部６０の間で測定される排出部 分５８の軸線方向距離は貫通孔４８の最小直径Ｄ０の約３倍径度になすのが望ま しい。

排出管４４はノズルインサート４２から下流側でノズル本体２６の出口通路３６ にねじ込まれていて、ノズルインサート４２の出口端部６０に当接する端部４７ を有する。この排出管４４は形状が円筒形になされて、一定の直径り、を有する のが望ましい。排出管４４の直径り、は次の式によって得られる。

Ｄ、＝Ｄ、＋２　（ｊａｎ、８’　）　（１）第２図および第３図に示されるよ うに、また排出管４４は出口通路３６の終端部と同平面に位置する排出端部６４ を育し、これが排出出口６５を形成している。これらの図面に示された実施例に おいては、排出管４４の軸線方向の長さはノズルインサート４２の貫通孔４８の 最小直径Ｄ０の約１２倍程度である。

若干の応用面においては、以下Ｃ二説明されるように、本発明のノズル装置ＩＯ によって行われる機械加工作業に関連して冷却空気を使用するのが宥和である。

この目的のために、ノズル本体２６は導管６８によって冷却マニフオルド７０に 連結される空気通路６６を形成されている。第１図および第２図参照。この冷却 マニフオルド７０はまた加圧空気、例えば工場空気の供給源７２および液化窒素 のような液化ガスのタンク７４に連結されている。制御装置３５は液化ガスタン ク７４およびマニフォルド７０に作動的に連結されて、以下に説明されるように これらのものを制御するようになっている。

装置の作動 ノズル装置ＩＯの作動の最初の目的は、ノズル本体２６内のノズルインサート４ ２の入口部分へ、またこれを通る冷却剤流の流れる際の撹乱および流過抵抗を低 減させて、最終的に管４４の排出出口６５から切削縁部１８および被加工材１４ に向って放出される冷却剤流７８の最大のエネルギーおよび速度を得るのを助け ることである。この点において、本発明のノズル族ｆｌＩＯは、冷却剤を供給源 ３４からポンプ３２および導管３０を通して入口通路２８に、次いでノズル本体 ２６内のノズルインサート４２の入口部分を通して伝達するための私の米国特許 第４，８３０，２８０号の教義を利用している。

上述の特許第４，８３０，２８０号の教義によって、冷却剤流７８の比較的低い 速度、例えば約６．１から１２．２ｍ／ｓ　（２０から４０ｆｔ／Ｓ）までの程 度の速度かポンプ３２から導管３０を通ってノズル本体２６の入口通路２８内に 指向される。この冷却剤流７８の一部分８０はノズルインサート４２と同心的な 環状の、Ｕ形の凹部４０内に流入する。この凹部４０に流入する冷却剤の部分８ ０が第３図に示される矢印の方向、すなわちノズル本体２６を通る冷却剤流７８ の主な部分の流れと同じ方向に回転させられるものと考えられる。凹部４０内の 流れのこの部分８０は冷却剤流７８の外面８２に衝突して、冷却剤流７８の主な 部分をノズルインサート４２内の砂時計形の貫通孔４８の滑らかに角度を付され た丸められた入口端部５２内に案内して加速するように働く。

角度を付された入口端部５２の形状および貫通孔４８の半径方向に内方にテーパ ーする喉部５４は冷却剤流７８の主な部分を滑らかに受入れるように協働し、こ のことがノズル本体２６内の大きい直径の入口通路２８および小さい直径の出口 通路３６の間の遷移部分における撹乱を低減させる。このことは流過抵抗または 撹乱による損失を最少になし、改善された能率を生じさせる。

貫通孔４８の喉部５４は入口５２から半径方向に内方にテーパーしているから、 このノズルインサート４２の入口部分はベンチュリーとして働き、ノズル本体２ ６の入口通路２８からノズルインサート４２内に流過する間に冷却剤流７８の速 度を実質的に加速させる。例えば、約２１０ｋｇ／ａｌ（３０００ｐｓｉ　）の 作動圧力で毎分約３゜７８５Ｉ！（１ガロン）の流量の定格を有するポンプ３２ を使用する時に、冷却剤流７８の速度が入口通路２８内における毎秒的６．１か ら１２．２ｍ（２０から４０ｆｔ）までの速度から最少直径Ｄ０を存する貫通孔 ４８の中間点５６またはその近辺における毎秒的３０５から３６６ｍ（１０００ から１２００ｆｔ）までの程度の速度に増加すると信じられている。このような 速度の実質的な増加は凹部４０内の回転する冷却剤の部分８０および貫通孔４８ の入口部分の形状のために得られるのである。

このことのさらに詳細な説明のため、および所望のポンプ圧力、流量および冷却 剤速度に基づくこの構造に対する設計上の考慮点に関する教義を得るためには私 の米国特許第４，８３０，２８０号を参照すべきである。

入口通路２８からノズルインサート４２内への冷却剤流７８のこのうな加速は、 衝撃波が冷却剤流７８内に発生されることができ、その際冷却剤流の水の部分に 溶解していたガス、例えば窒素、二酸化炭素、酸素等が溶液から追い出され、ま たは逃げ出して泡８４を形成するものと信じられている。このような衝撃波の形 成および泡８４の発生は最小直径り。を育するノズルインサート４２の中間点５ ６から直接下流側の貫通孔４８の排出部分５８の形状によって誘起され、増大さ れる。すなわち、貫通孔４８の排出部分５８の半径方向に外方にテーパーする形 状は、この部分の直接下流側にある大きい直径の排出管４４と組合されて、泡８ ４か形成される時の冷却剤流の容積膨張を許す膨張部分、すなわち膨張室８６を 形成する。排出部分５８か約８°の夾角αで中間点５６から半径方向に外方にテ ーパーする部分において、空気の泡８４が少なくともｆｌＪＦ！ｌされた容積膨 張を受ける冷却剤流７８内で自由に形成され得ることが試験的に決定されている 。第３図に示されるように、泡８４を含む冷却剤流７８はノズルインサート４２ の出口端部６０から直径Ｄ０の約３倍の距離にて管４４の内壁部に接触する。

膨張室８６内にて冷却剤流７８内に泡８４の形成が行われた後で、これらの泡８ ４の少なくとも一部分は、冷却剤流７８が排出管４４を通って流動を続ける時に 溶液内に戻されるように強制されると信じられている。排出管４４の直径り、は 、冷却剤流７８が貫通孔４８の中間点５６から膨張室８６に流動する時に泡８４ の最初の形成を許すのに充分ではあるが、冷却剤流が排出管４４の排出出口６５ に向って流れ続ける時に冷却剤流７８がさらに容Ｗ膨張を行うのを阻止する。泡 ８４が膨張室８６から下流側でさらに半径方向に外方に膨張しようとする時に、 これらの泡は排出管４４の壁部によって拘束され、このような泡８４が破裂また は圧潰して冷却剤流７８内の溶液に戻されることが理論付けされている。その結 果、冷却剤流７８は排出管４４の排出出口６５に達する時までに、膨張室８６内 におけるよりもさらに少ない量の泡８４しか有しないようになる。第３図の管４ ４の中央部分参照。

泡８４が冷却剤流７８内に形成されるのを最初に許し、次に泡８４を排出管４４ 内で溶液内に戻すように強制する過程は、冷却剤流７８が排出管４４の排出出口 ６５から大気中に放出される時に冷却剤流７８内に第２の衝撃波を形成するのに 寄与することか理論付けされている。

第２図および第３図に示されるように、冷却剤流が管４４から排出されて大気に 露出される際に、少なくとも溶解されたガスの少なくとも若干量が溶液から出さ れるので空気の泡８４が再び冷却剤流７８内に形成される。このことは冷却剤流 ７８の速度を大いに加速し、例えば３０５から３６６ｍ／５（１０００から１２ ００ｆｔ／Ｓ）までを超過する程度に加速し、冷却剤流７８がインサート１Ｂに よって被加工材１４から剪断されるチップ８７を効果的に破壊し、切削面積部分 、すなわちインサート−被加工材の界面およびチップ８６が剪断されつつある位 置の被加工材１４の面積部分８８の温度を低下させるようになす効果を有する。

第２図に示されるように、空気の泡８４を含む高速の冷却剤流は切削インサート １８の上面２０に対して約２０°の角度θで指向され、冷却剤流７８の頂部８９ がインサート１８の切削縁部２２に照準されるとともに冷却剤流７８の残余の部 分がインサート１８の上面に沿って流れるように配向される。このことは冷却剤 流を被加工材１４から剪断されつつあるチップ８７の下方に指向させてこれらの チップを比較的小さい長さまたは粒子に破壊するのを助ける。排出出口６５がイ ンサート１８から間隔をおかれる距離は、冷却剤流７８の幅が、形成されている チップ８７の全体の幅を覆うのに充分になされるのが望ましい。このような間隔 は装置ＩＯの作動の間に視認観察によって得られるが、通常約２．５４ｃｍ（１ ｉｎ）またはそれ以上の程度になされる。

若干の機械加工作業、特に硬質材料に対して行われる機械加工作業においては、 加圧空気のジェット９２がノズル本体２６内の空気通路６６から被加工材１４０ 面積部分８８に対して、形成されつつあるチップ８７の直接上方に排出されるよ うになされる。上述のように、空気のジェット９２の温度は窒素ガスのような液 化ガスを冷却マニフォルド７０内で加圧空気と混ぜ合わせることによって低下さ せ得る。この低下された温度の空気のジェット９２は空気通路６６を通って面積 部分８８に指向される。このような面積部分８８における被加工材１４の温度の 低下はチップ８７を被加工材から除去するのを助けるが、このことは特に硬質材 料に対して青用である。

冷却マニフォルド７０内への液化ガスの導入は所望に応じて制御装置３５により 制御される。多くの型式の材料に対して、液化ガスが必要とされないようになす ことが企図される。硬質材料に対しては、液化ガスは必要に応じてパルス化され た間隔で加圧空気に組合されて、加圧空気のジェット９２の温度を低下させ、こ のようにして所望の程度まで被加工材１４の面積部分８８の温度を低下させるよ うになし得る。さらに、制御装置３５は、特定の応用面における要求条件によっ てノズル本体２６に流入する冷却剤の流れを制御するように作動可能である。例 えば、ノズル本体２６から放出される冷却剤流７８の最良の速度を得るために、 ノズル本体２６に流入する冷却剤の流量および（または）ポンプ３２の作動圧力 を増加する必要がある。

本発明の望ましい実施例を参照して説明されたが、当業者には本発明の範囲から 逸脱しないで変更を行い得るものであり、また上述の種々の機素の代りに等価物 が置換えられ得ることが理解される。さらに、本発明の範囲を逸脱しないで特定 の態様または材料を本発明の教義に適用させるように多くの修正がなされ得るの である。

例えば、ノズル本体２６は別個のノズルインサート４２および排出管４４を含む ようにこれらの図面に示されている。これらのものは、説明された望ましい実施 例において、ノズル本体２６内の出口通路３６から取外されて、異なる型式の材 料または機械加工作業に必要となるような異なるポンプ寸法および異なる冷却剤 の流量のような種々の異なる作動パラメーターに順応するように異なる寸法を有 する他のノズルインサート４２および（または）排出管４４と置換えられるよう に形成される。しかし、ノズル本体２６は別個のノズルインサート４２および排 出管４４によって形成される構造体と一体的に形成されることができる。特に、 排出管４４が省略されて、ノズル本体２６内の一定の直径の孔に置換えられるこ とかでき、ノズルインサート４２内の砂時計形の貫通孔４８は通常の機械加工技 術を利用して直接にノズル本体２６に対して機械加工されることができる。従っ て、このような構造のノズル本体２６は本発明の範囲内にあると考えられる。

従って、本発明はこれを実施するために企図された最良の実施態様として説明さ れた特定の実施例に制限されるものではなく、本発明が添付請求の範囲内にある 総ての実施態様を包含することが企図されている。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法＠１８４条）８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．冷却剤流をノズル本体内に形成されている冷却剤通路の、直径を減小された 面積部分を通して前記冷却剤流に指向させる間に前記冷却剤派内に第１の衝撃波 を発生させ、 前記冷却剤通路の出口から大気中に前記冷却剤流を排出する間に前記冷却剤流内 に第２の衝撃波を発生させて、冷却剤流がこの第２の衝撃波によって加速され、 機械加工作業を行うために被加工材に係合している切削インサートに向って高速 で指向されるようなす、ことを含んでいる機械加工方法。 ２．前記第１の衝撃波を発生させる工程が、前記冷却剤流を前記冷却剤通路の、 直径を減小された面積部分を通して加速させ、 前記冷却剤流内に含まれている溶解ガスが逃げ出して、前記直径を減小された面 積部分から下流側に位置する前記冷却剤通路の大きい直径の膨張部分内に泡を形 成するのを可能になす、 ことを含んでいる請求の範囲第１項に記載された方法。 ３．前記第２の衝撃波を発生させる工程が、少なくとも前記泡の一部分を前記ノ ズル本体の前記膨張部分から下流側で前記冷却剤流中に溶解するように強制し、 然る後に前記冷却剤流を前記ノズル本体から大気中に排出させる間に前記冷却剤 流中に溶解されたガスの少なくとも一部分を逃げ出させて、泡を形成させ、泡を 含む前記冷却剤流が前記切削インサートおよび前記被加工材に向って高速に加速 されるようになす、ことを含んでいる請求の範囲第２項に記載された方法。 ４．前記切削インサートが前記被加工材に接触して機械加工作業を行う位置の直 接前方に配置される前記被加工材の一部分に向って空気のジェットを指向させる 工程をさらに含んでいる請求の範囲第１項に記載された方法。 ５．空気のジェットを指向させる前記工程が、前記空気のジェットが前記被加工 材に指向される前にこの空気のジェットを冷却することを含んでいる請求の範囲 第４項に記載された方法。 ６．溶解されたガスを含む冷却剤流をノズル本体内に形成されている冷却剤通路 の、直径を減小された面積部分を通して加速し、 前記冷却剤流を前記直径を減小された面積部分から前記冷却剤通路の大きい直径 の膨張面積部分内に伝達して、この大きい直径の膨張面積部分内で前記溶解され たガスの少なくとも一部分が前記冷却剤流から逃げ出して、泡を形成するように なし、 前記膨張面積部分から下流側にある前記泡を含む冷却剤流を伝達させて、前記ガ スの泡の少なくとも一部分を圧潰して前記冷却剤流中に溶解するように強制し、 前記ノズル本体から大気中に前記冷却剤流を加速し、この高速の冷却剤流を切削 インサートおよび被加工材に向って指向させ、前記冷却剤流が前記ノズル本体か ら放出される時に前記冷却剤流内に溶解されているガスの少なくとも一部分が逃 げ出して、泡を発生するようになす、ことを含んでいる機械加工方法。 ７．前記冷却剤流を加速して指向させる工程が前記冷却剤流を前記切削インサー トの頂面に対して相対的に約ｔ ２０°の角度で指向させることが含んでいる請求の範囲第６項に記載された方法 。 ８．機械加工作業を行うために被加工材に係合可能の切削インサートに向って冷 却剤流を放出する装置において、 冷却剤供給源に連結される第１の通路と、出口端部および前記第１の通路と交差 する入口端部を有する第２の通路とを形成されたノズル本体と、 前記第２の通路がこの通路の前記入口端部から直径を減小された部分に軸線方向 に伸長する半径方向に内方にテーパーする喉部および前記直径を減小された部分 から軸線方向に伸長する半径方向に外方にテーパーする排出部分であって、この 排出部分から下流側に前記第２の通路に沿って形成された大きい直径の膨張部分 に連通する前記排出部分を形成されていることと、冷却剤流を前記第１の通路か ら前記第２の通路の前記入口部分に指向させ、これによって前記冷却剤流が前記 第２の通路を流過する間に加速されて、高速で前記第２の通路の前記出口端部か ら前記切削インサートおよび前記被加工材に向って排出されるようになす手段と 、を含んでいる冷却剤流を放出する装置。 ９．機械加工作業を行うために被加工材に係合可能の切削インサートに向って冷 却剤流を放出する装置において、 冷却剤供給源に連結される第１の通路と、排出出口および前記第１の通路と交差 する入口を有する第２の通路とを形成されたノズル本体と、 前記第２の通路の前記入口において支持され、入口端部および出口端部を有する ノズルインサートであって、直径を減小された部分と、前記第１の通路と連通す る前記ノズルインサートの前記入口端部から前記直径を減小された部分に伸長す る半径方向に内方にテーパーする入口部分と、前記ノズルインサートの前記直径 を減小された部分および前記出口端部の間を伸長する半径方向に外方にテーパー する排出部分とを有する貫通孔を形成されている前記ノズルインサートと、 前記第２の通路が前記ノズルインサートから下流側にある前記ノズルインサート の前記排出部分の最大横寸法と少なくとも等しい直径を有していることと、冷却 剤流を前記第１の通路から前記第２の通路内の前記ノズルインサートの前記貫通 孔内に指向させ、これにより前記冷却剤流が前記ノズルインサートおよび前記第 ２の通路を流過する間に前記冷却剤流が加速されて、前記排出出口から前記切削 インサートおよび前記被加工材に向って高速で排出されるようになす手段と、を 含んでいる冷却剤流を放出する装置。 １０．前記ノズルインサートの前記入口端部が丸められて前記入口通路から前記 ノズル本体内への前記冷却剤流を滑らかに受入れて、撹乱を底減させるようにな されている請求の範囲第９項に記載された装置。 １１．前記ノズルインサートの前記貫通孔の前記半径方向に内方にテーパーした 入口部分の長さが前記貫通孔の前記直径を減小された部分の直径の約３倍になさ れている請求の範囲第９項に記載された装置。 １２．前記貫通孔の前記半径方向に外方にテーパーする出口部分が約８°の突角 で前記貫通孔の前記直径を減小された部分から外方に傾斜する壁部を前記ノズル 本体内に形成するようになされている請求の範囲第９項に記載された装置。 １３．前記ノズルインサート内の前記貫通孔の前記半径方向に外方にテーパーす る出口部分の軸線方向の長さが前記貫通孔の前記直径を減小された部分の直径の 約３倍になされている請求の範囲第９項に記載された装置。 １４．円筒形の管が前記第２の通路内に取付けられて、前記ノズルインサートの 前記出口端部および前記第２の通路の前記排出出口の間を伸長し、前記円筒形の 管が前記ノズルインサート内の前記貫通孔の前記出口端部よりも大きい直径を有 するようになされている請求の範囲第９項に記載された装置。 １５，機械加工作業を行うために冷却剤流を按加工材と係合可能の切削インサー トに向って放出する装置において、 冷却剤の供給源に連結される第１の通路と、排出出口および前記第１の通路と交 差する入口を有する第２の通路を形成されたノズル本体と、 前記第２の通路の前記入口において支持され、入口端部および出口端部を有する ノズルインサートであって、直径を減小された部分と、前記第１の通路に連通す る前記ノズルインサートの前記入口端部から前記直径を減小された部分に伸長す る半径方向に内方にテーパーする入口部分と、前記直径を減小された部分および 前記ノズルインサートの前記出口端部の間を伸長する半径方向に外方にテーパー する排出部分とを有する貫通孔を形成されている前記ノズルインサートと、 前記第２の通路が前記ノズルインサートから下流側において前記ノズルインサー トの前記排出部分の最大横寸法に少なくとも等しい直径を有することと、冷却剤 流を前記第１の通路から前記第２の通路内の前記ノズルインサートの前記貫通孔 内に指向させ、これによって前記冷却剤流が前記ノズルインサートおよび前記第 ２の通路を流過する間に加速され、前記排出出口から高速で排出されるようにな す手段と、 前記ノズル本体が加圧空気の供給源に連結される空気通路を形成されていて、こ の空気通路が前記第２の通路の前記排出出口に対して配置される排出出口を有し 、前記ノズル本体を前記切削インサートおよび前記被加工材に対して相対的に位 置決めすることによって前記冷却剤流が前記第２の通路の前記排出出口から前記 切削インサートの頂面および切削縁部に向って放出されるようになされていて、 空気のジェットが前記空気通路の前記排出出口から前記切削インサートが前記被 加工材に接触する部分に近接する被加工材の部分に向って放出されるようになさ れていることと、 を含んでいる冷却剤流を放出する装置。 １６．機械加工作業を行うために冷却剤流を被加工材と係合可能の切削インサー トの方向に放出する装置において、 冷却剤の供給源に連結される入口通路と、排出出口および前記入口通路と交差す る入口を有する同軸の出口通路とを形成されたノズル本体であって、前記入口通 路の直径が前記出口通路の直径よりも大きくなされて、これにより肩部がこれら の通路の交差部に形成されるようになされており、前記入口通路が冷却剤流を受 入れて、前記小さい直径の出口通路を通して排出させるようになされている前記 ノズル本体と、 前記第２の通路の前記入口において支持されて、入口端部および出口通路を有す るノズルインサートであって、直径を減小された部分と、前記第１の通路に連通 する前記ノズルインサートの前記入口端部から前記直径を減小された部分に伸長 する半径方向に内方にテーパーする入口部分と、前記直径を減小された部分およ び前記ノズルインサートの前記出口端部の間を伸長する半径方向に外方にテーパ ーする排出部分とを有する貫通孔を形成されている前記ノズルインサートと、 前記ノズルインサートの前記肩部内に形成された凹部であって、前記入口通路に 流入する前記冷却剤流の第１の部分を受入れて、この凹部内に前記ノズル本体を 通る冷却剤流の運動方向に回転する冷却剤の部分を形成し、この冷却剤流の回転 する部分が前記冷却剤流の第２の部分に接線方向に接触して滑らかに案内するよ うになされて、前記冷却剤流の前記第２の部分を前記入口通路から前記ノズルイ ンサート内の前記貫通孔の前記半径方向に内方にテーパーする入口部分内に加速 させて流入させるようになす前記凹部と、 前記冷却剤流が前記ノズルインサート内の前記貫通孔の前記直径を減小された部 分および前記排出部分を流過する運動の間に第１の衝撃波を形成し、その際に前 記冷却剤流内に溶解されているガスの少なくとも若干の部分が逃げ出して泡を形 成し、然る後に前記冷却剤流が前記第２の通路の前記排出出口を通って前記ノズ ル本体を出て前記冷却剤流を前記切削インサートおよび前記被加工材に向って伝 達するように前記冷却剤流を高速に加速する間に第２の衝撃波を形成するように なされていることと、 を含んでいる冷却剤流を放出する装置。 １７．機械加工作業を行うために冷却剤流を被加工材と係合可能の切削インサー トの方向に放出する装置において、 冷却剤の供給源に連結される入口通路と、出口端部および前記入口通路と交差す る入口端部を有する同軸の出口通路とを形成されたノズル本体であって、前記入 口通路の直径が前記出口通路の直径よりも大きくなされて、肩部がこれらの通路 の交差部に形成されるようになされていて、前記入口通路が冷却剤流を受入れて 、前記小さい直径の出口通路を通って排出されるようになす前記ノズル本体と、 前記２番目の通路がこれの前記入口端部から前記直径を減小された部分に伸長す る半径方向に内方にテーパーする喉部および前記直径を減小された部分から軸線 方向に伸長する半径方向に外方にテーパーする排出部分を含む入口部分を形成さ れていて、前記排出部分が、これから下流側に前記２番目の通路に沿って形成さ れる大きい直径の膨張部分に連通するようになされていることと、前記ノズル本 体の前記肩部に形成された凹部であって、前記入口通路に流入する前記冷却剤流 の第１の部分を受入れて、前記ノズル本体を通る前記冷却剤流の運動方向に回転 する冷却剤の回転する部分を前記凹部内に形成し、前記冷却剤の回転する部分が 前記冷却剤流の第２の部分に接線方向に接触して前記冷却剤流の前記第２の部分 を前記入口通路から前記出口通路の前記半径方向に内方にテーパーする入口部分 内に滑らかに案内して加速させるようになす前記凹部と、 前記冷却剤流が前記出口通路の前記直径を減小された部分および前記半径方向に 外方にテーパーする排出部分を通る運動の間に第一の衝撃波を形成し、その際前 記冷却剤流内に溶解されているガスの少なくとも若干のものが逃げ出して泡を形 成するようになされ、然る後に前記冷却剤流が前記２番目の通路の前記排出出口 を通って前記ノズル本体を出て前記冷却剤流を高速に加速して前記切削インサー トおよび前記被加工材に伝達する間に第２の衝撃波を形成するようになされてい ることと、を含んでいる冷却剤流を放出する装置。