KR101300691B1

KR101300691B1 - 초음파발생기를 적용한 절삭유분사장치

Info

Publication number: KR101300691B1
Application number: KR1020110037322A
Authority: KR
Inventors: 박정수; 전병국; 루코스예이브 맥심
Original assignee: 스마트엔지니어링(주)
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2013-08-26
Also published as: KR20120119417A

Abstract

본 발명은 절삭유와 공기를 혼합시켜 분사하는 절삭유 분사장치에 있어 식물성오일과 물을 혼합한 절삭유가 주입되는 탱크와 상기 탱크로 주입된 절삭유를 초음파발생기로 인해 절삭유를 초미립자절삭유가 되도록 혼합한 후 분사노즐을 통해 가공 면에 분사할 수 있는 장치를 제공함으로써, 초음파발생기를 이용하여 절삭유를 초미립자절삭유 상태로 만들기 때문에 오일의 사용이 극히 소량이며, 가공방식에 따라 분사되는 압력을 조절하여 툴과 원재료의 변형을 막을 수 있도록 하여 오
일의 사용과 사출압력을 줄여서 가공비용의 효율성을 높이고 환경을 보호할 수 있는 장치에 관한 것이다.

Description

초음파발생기를 적용한 절삭유분사장치{An ultrasonic generator cutting fluid application system}

본 발명은 기계 가공 시 사용되는 절삭유분사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파발생기를 이용하여 절삭유를 초미립자 화하여 얻은 초미립자절삭유를 가공 면에 직접 분사시키는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 선반, 밀링 등 공작기계에서 공작물을 가공함에 있어 가공부위에 절삭유를 공급하면서 절삭가공을 하게 되는데, 이러한 이유는 윤활작용과 냉각작용, 마찰계수 감소, 칩 제거, 가공 면 처리 등을 하기 위한 것으로 이에 대한 종류도 크게 석유와 수용성절삭유, 광물성유, 지방질유로 나누어진다.

상기 절삭유들은 공구의 회전속도에 따라 주입되는 절삭유를 다르게 사용하게 되는데, 위의 절삭유 중에서 고속절삭 시에는 비교적 점성이 낮은 수용성절삭유가 적합하게 사용되며, 저속절삭 시에는 점성이 높은 절삭유가 사용되고 있는 실정이다.

이때, 상기 절삭유를 액체 상태로 분사시키는 경우 절삭유의 소모량이 너무 많아지고, 각 부위에 고르게 절삭유가 도포되지 아니하게 되는 것이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 절삭유를 미립자화 시켜 분사하도록 구성되는 출원번호 20-2004-0001862호의 절삭유 안개분사장치와 출원번호 10-2006-0124977호의 절삭유 분사장치가 제안된 바 있다.

그러나 이와 같이 구성되는 종래의 절삭유 안개분사장치와 절삭유 분사장치에 사용되고 있는 절삭유 이용방식은 대량의 유체를 절삭 면에 직접 분사하는 방식으로서, 광물성 기름을 사용한 대량의 절삭유가 사용됨에 따라 광물성오일은 폐기가 불가능하여 환경문제가 제기되며, 재사용을 위한 필터장치가 요구되었다.

또한, 분사되는 유체의 압력이 높아서 초소형 정밀 가공 시에는 절삭 툴과 가공하는 원재료의 변형을 발생시키며, 이에 따라 치수 정밀도를 떨어뜨리는 결과가 발생하게 되는 문제점이 발생하게 되었다.

그리고 종래의 절삭유 혼합 시 정제오일과 물을 혼합하여 절삭유를 제조하게 되는데, 이러한 정제오일의 사용 시 버리지 못하며, 대량이 필요하였다.

그러므로 소량의 절삭유를 사용하여 가공비와 환경문제를 줄이고, 분사되는 절삭유의 압력이 낮은 분사 장치를 적용할 필요가 있어야 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 식물성오일과 물을 혼합한 절삭유가 주입되는 탱크와 상기 탱크로 주입된 절삭유를 초음파발생기로 인해 절삭유를 초미립자절삭유가 되도록 혼합한 후 분사노즐을 통해 가공 면에 분사할 수 있는 장치를 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성해 낸 것이다.

이에 상기 목적을 달성하기 위하여 오일과 물의 혼합으로 제조되는 절삭유와 공기를 혼합시켜 분사하는 절삭유분사장치에 있어서, 물과 오일이 주입되는 절삭유주입구가 형성된 탱크와 상기 탱크가 연결되되 초음파발생기가 구비된 하우징이 구성되어진다.

상기 탱크에는 초미립자절삭유의 배출을 도와주는 저속공기공급노즐과 배출밸브가 구성되고, 상기 탱크의 배출밸브와 호스로 연결되며, 에어를 분사하는 고속공기 공급노즐이 구성된 분사노즐이 포함되어 구성되어야 한다.

상기 탱크로 주입되는 오일은 식물성오일을 사용하도록 하여야 한다.

상기 하우징은 초음파발생기가 장착되는 하부하우징과 상부하우징으로 분리형으로 될 수도 있으며, 일체형으로도 구성할 수 있어야 하는 것이다.

상기 탱크에는 내부에 고여 있는 물이나 오일을 배출하기 위한 배수밸브와 상기 탱크가 하우징에 결합 시 밀폐를 위하여 링이 포함되도록 구성되어야 한다.

본 발명에 따르면 초음파발생기를 적용한 절삭유분사장치는 초음파발생기를 통해 식물성오일과 물이 혼합된 절삭유의 식물성오일을 초미립자 화하여 물과 잘 혼합되도록 하여 초미립자절삭유를 제조하게 되어 극히 소량의 오일을 사용함에 따라 생산비용을 절감하는 효과가 있으며, 초미립자절삭유가 분사노즐을 통해 분사되는 압력이 낮아 초정밀, 미세 가공 시 툴과 절삭면의 변형을 막아 가공 치수의 정밀도를 높이고, 그로 인해 불량률을 최소화하여 유지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있는 장치에 관한 발명이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 단면도
도 2는 본 발명의 구성인 초음파발생기의 작동으로 절삭유의 변화를 나타내는 작동상태도
도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 나타내는 정면도
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 나타내는 측면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 나타내는 단면도
도 6은 본 발명의 다른 실시 예를 나타내는 작동상태도
도 7은 본 발명의 구성인 초음파발생기의 작동으로 절삭유의 변화를 나타내는 작동상태도
도 8은 본 발명 중 분사노즐을 나타내는 단면도

일반적으로 정제오일과 물이 혼합되어 제조되는 절삭유(200)는 정제오일을 사용하여 제조되어 사용 후 처리에 있어 어려움이 있으며, 정제오일을 대량으로 사용하여 혼합해야 하는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 식물성오일과 물을 혼합하여 절삭유(200)를 제조하게 되는데, 상기 식물성오일은 물과 잘 섞이지 않는 문제가 있었다. 하지만 식물성오일을 사용하게 되면, 사용 후 처리에 있어 용이하며, 초음파발생기(11)가 적용된 절삭용분사장치(100)를 사용하여 혼합하게 되면, 초음파발생기(11)로 인해 식물성오일이 초미립자 화되어 물과 잘 섞이게 되어 초미립자절삭유(300)를 제조할 수 있는 것이다.

이에 본 발명을 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명하면,

오일과 물의 혼합으로 제조되는 절삭유(200)와 공기를 혼합시켜 분사하는 절삭유분사장치(100)에 있어서, 물과 오일이 주입되는 절삭유주입구(24)가 형성된 탱크(20)와 상기 탱크(20)가 연결되되 초음파발생기(11)가 구비된 하우징(10)이 구성되어야 한다.

상기 탱크(20)에는 초미립자절삭유(300)의 배출을 도와주는 저속공기공급노즐(23)과 배출밸브(21)가 구성되고, 상기 탱크(20)의 배출밸브(21)와 호스(h)로 연결되며, 에어를 분사하는 고속공기 공급노즐(41)이 구성된 배출구(42)가 포함되어 구성되어야 한다.

상기 탱크(20)로 주입되는 오일은 식물성오일을 사용하도록 하여야 한다.

상기 하우징(10)은 초음파발생기(11)가 장착되는 하부하우징(10b)과 상부하우징(10a)으로 분리형으로 될 수도 있으며, 일체형으로도 구성할 수 있어야 하는 것이다.

상기 탱크(20)에는 내부에 고여 있는 물이나 오일을 배출하기 위한 배수밸브(22)와 상기 탱크(20)가 하우징(10)에 결합 시 밀폐를 위하여 링(r)이 포함되도록 구성되어야 한다.

상기 탱크(20)의 일 측에는 상기 절삭유(200)를 보충할 수 있도록 보조탱크(30)가 포함되되 상기 탱크(20)와 보조탱크(30)를 연결하여 보조탱크(30)의 절삭유(200)를 탱크(20)로 주입시키는 노즐(12)이 포함되도록 구성되어야 하는 것이다.

상기 탱크(20)에 연결 구성되는 배수밸브(22)와 저속공기 공급밸브(23)는 탱크(20)의 외주 면에서 내부로 관통되어 각각 연결 구성되어야 한다. 여기서 저속공기 공급밸브(23)는 초음파발생기(11)로 인해 초미립자화 된 초미립자절삭유(300)를 쉽게 배출밸브(21)로 이동할 수 있도록 하며, 상기 배수밸브(22)는 탱크(20) 내부의 남은 물과 오일을 배출할 수 있도록 구성되어야 하는 것이다.

도 8을 참고로 하게 되면, 상기 배출구(42)는 일 측에 고속공기 공급노즐(41)이 연결 구성되되 연결된 고속공기 공급노즐(41)은 배출구(42)의 내부로 관통하여 초미립자절삭유(300)가 배출되는 분사노즐(40)까지 연결되며, 상기 배출구(42)의 분사노즐(40)보다 길이를 짧게 하고, 초미립자절삭유(300)의 분사 시 에어와 함께 가속되어 분사할 수 있도록 구성되어야 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명인 초음파발생기를 적용한 절삭유 분사장치에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 또는 도 2를 참고로 하여 절삭유분사장치의 작용에 대해 설명하게 되면,

본 발명인 초음파발생기(11)를 적용한 절삭유분사장치(100)에 적용되는 초미립자절삭유(300)를 위하여 종래의 정제오일과 물을 혼합한 것이 아닌 식물성오일과 물을 탱크(20)에 구성된 절삭유주입구(24)를 통해 주입시키게 되는 것이다. 그로 인해 상기 탱크(20)에는 식물성오일과 물이 혼합된 절삭유(200)가 채워지게 되는 것이다.

상기 탱크(20)에 채워진 절삭유(200)는 전원의 인가에 의해 작동되고 하우징(10)에 의해 포함되어 결착 구성된 초음파발생기(11)의 작동으로 인해 식물성오일과 물이 초미립자화 되어 초미립자절삭유(300)가 되는 것이다.

상기와 같이 제조된 초미립자절삭유(300)를 상기 탱크(20)의 상부에 구성된 배출밸브(21)로 이송하게 되는데, 이때 탱크(20)의 일 측에 구비된 저속공기공급노즐(23)을 통해 주입되는 저속의 에어로 인해 초미립자절삭유(300)가 쉽게 배출밸브(21)로 이송하게 되는 것이다.

상기와 같이 배출밸브(21)로 이송된 초미립자절삭유(300)는 호스(h)를 통해 상기 배출밸브(21)와 호스(h)로 연결되며, 에어를 분사하는 고속공기 공급노즐(41)이 구성된 배출구(42)를 통해 외부로 배출하게 되는 것이다.

이때 상기 배출구(42)의 중심부로 고속공기 공급노즐(41)이 구성되어 있어 배출구(42)로 이송된 초미립자절삭유(300)는 고속공기 공급노즐(41)에서 분사되는 고속의 에어에 이끌려 가속이 되어 배출구(42)의 분사노즐(40)을 통해 가공 면에 분사되게 되는 것이다.

여기서 분사되는 초미립자절삭유(200)의 속도는 가공 면에 큰 압력을 주지는 않지만 가공 면을 충분히 적실만큼의 낮은 속도이며, 동시에 가공 시 발생된 이물질을 제거할 정도의 충분한 속도를 가지도록 하여야 하는 것이다.

또한, 상기 탱크(20)에는 탱크(20)의 내부에 고여 있는 물이나 오일 및 잔여물을 외부로 배출하기 위하여 탱크(20)의 하부에 구성된 배수밸브(22)를 통해 배출하게 되는 것이다.

도 3 또는 도 5를 참고로 하여 절삭유분사장치의 다른 실시 예의 작용에 대해 설명하게 되면,

본 발명인 초음파발생기(11)를 적용한 절삭유분사장치(100)에 적용되는 초미립자절삭유(300)를 위하여 종래의 정제오일과 물을 혼합한 것이 아닌 식물성오일과 물을 보조탱크(30)에 구성된 절삭유주입구(24‘)를 통해 주입시키게 되는 것이다. 그로 인해 상기 보조탱크(30)에는 식물성오일과 물이 혼합된 절삭유(200)가 채워지게 되는 것이다.

상기 보조탱크(30)에 채워진 절삭유(200)는 상기 보조탱크(30)와 탱크(20)를 잇는 하우징(10)의 노즐(12)을 통하여 탱크(20)로 이동하게 되는 것이다. 여기서 상기 탱크(20)와 하우징(10)의 연결 시 링(r)을 사용하게 되면 초음파발생기(11)의 작동 시 밀폐력을 높일 수도 있는 것이다.

상기 보조탱크(30)의 절삭유(200)가 탱크(20)로 이동하게 되면, 하우징(10)에 구성되되 상기 탱크(20)의 하부에 위치한 초음파발생기(11)의 작동으로 인해 탱크(20) 내부의 절삭유(200)인 식물성오일과 물이 미세한 진동으로 인해 서로 혼합되어 초미립자절삭유(300)가 제조되게 되는 것이다.

이때 상기 탱크(20)와 보조탱크(30)가 장착되는 하우징(10)은 상부하우징(10a)과 하부하우징(10b)으로 분리되어 있으며, 이는 일체형으로 구성할 수도 있는 것이다.

상기와 같은 초음파발생기를 적용한 절삭유분사장치를 사용하게 되면, 극히 소량의 식물성오일을 사용함에 따라 생산비를 절감하는 효과가 있으며, 초미립자절삭유(300)가 분사되는 압력이 낮아 초정밀, 미세 가공 시 툴과 절삭면의 변형을 막아 가공 치수의 정밀도를 높이고, 그로 인해 불량률을 최소화하여 유지하는 효과를 발휘할 수 있는 장치에 관한 발명이다.

100 : 절삭유분사장치 200 : 절삭유 300 : 초미립자절삭유
10 : 하우징 10a : 상부하우징 10b : 하부하우징
11 : 초음파발생기 12 : 노즐
20 : 탱크 21 : 배출밸브
22 : 배수밸브 23 : 저속공기 공급노즐 24 : 절삭유주입구
30 : 보조탱크
40 : 분사노즐 41 : 고속공기공급노즐 42 : 배출구
r : 링 h : 호스

Claims

절삭유를 배출하는 호스와 분사노즐이 구비된 배출구로 구성된 탱크와, 상기 탱크와 연결 구성되되 전원에 의해 작동하는 초음파발생기로 구성되어 오일과 물의 혼합으로 제조되는 절삭유와 공기를 혼합시켜 분사하는 절삭유분사장치에 있어서,
상기 초음파발생기와 탱크는 상, 하부하우징으로 구분된 하우징에 연결 구성하되 상기 탱크의 하부에 초음파발생기를 구성하고,
상기 탱크의 일 측에는 물과 오일이 주입되는 절삭유주입구와, 상기 탱크의 내부로 저속의 공기를 공급하는 저속공기공급노즐과, 탱크 내부 저면에 고인 물이나 오일을 외부로 배출시키는 배수밸브가 구성되되,
상기 오일은 식물성 오일을 사용하는 것을 특징으로 하는 초음파발생기를 적용한 절삭유분사장치
제 1항에 있어서,
상기 탱크와 노즐로 연결되어 탱크 내부의 절삭유를 보충시키는 보조탱크가 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파발생기를 적용한 절삭유분사장치
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 하우징은 상부하우징과 하부하우징으로 분리 구성하거나 또는 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 하는 초음파발생기를 적용한 절삭유분사장치
삭제
삭제