KR20010083174A - 공작가공방법과 이에 이용되는 미스트 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작가공방법과 이에 이용되는 미스트 공급장치에 관한 것으로서, 공작물을 가공할 때 공작가공장치의 주축(2) 내의 인장막대(5)에 그 길이방향을 따라서 설치된 관통구멍(25)내에, 압축공기와 액체를 각각 따로따로 공급하고 관통구멍(25)내를 각각 별개의 상태로 통과시킨 후, 관통구멍(25)의 선단측부분에서 압축공기와 액체를 혼합시켜 미스트화시키고, 이 미스트를 상기 관통구멍(25)의 선단개구로부터 유출시켜 가공공구의 외주 또는 내부를 따라서 가공공구의 선단측으로 보내고, 이 가공공구의 선단부로부터 분사시켜 가공부에 공급하면서 가공하도록 하고 있는 것으로, 액체를 미스트로 분사함으로써 액체 분사에 의한 문제를 없앨 수 있고 공작기계의 주축을 이용한 구조이면서 액체와 공기를 균일하게 혼합할 수 있는 공작가공방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

공작가공방법과 이에 이용되는 미스트 공급장치{WORK MACHINING METHOD AND APPARATUS FOR SUPPLYING MIST USED THEREIN}
본 발명은 공작물에 대하여 절삭가공이나 연마가공 등을 실시하는 공작가공방법과 이에 이용되는 미스트(mist) 공급장치에 관한 것이다.
종래에는 공작물에 대하여 절삭가공이나 연마가공 등을 실시하는 경우에는 공작물과 가공공구의 충돌에 의해 생기는 발열을 냉각시키기 위해 가공부 주변을 향하여 주수 노즐을 연장시켜 이 주수 노즐로부터 액체분사를 실시하고 있다. 그러나, 머시닝 센터와 같이 입형으로 대형의 공작기계로 가공을 실시하는 경우 등에는 가공 오목부 내에 물이나 절삭분이 남기 쉬어 오히려 가공성능이 나빠지는 경우가 있다. 또한, 초경합금제의 공구를 단속적으로 공작물에 충돌시켜 절삭을 실시하는 경우 등에는 칼날이 가공점에서는 발열에 의해 고온이 되고, 가공점 이외의 부분에서는 액체분사에 의해 냉각되고, 이 급격한 열변화의 반복에 따라 파열(이른바, 치핑현상)이 발생하거나 균열이 발생하는 문제가 있다.
이 때문에, 최근에는 액체를 그대로 뿌리는 것이 아니라, 미스트로 분사하여 공작물 및 가공공구를 냉각하기도 하고 있다. 이 방법에 의하면 액체분사와 같이 가공오목부 내에 물이 고이는 불합리함이나 급속냉각에 의한 치핑 현상이 발생하지 않게 된다.
또한, 가공부 주변을 향하여 냉각재를 공급하는 방법으로서, 공작기계의 주축을 이용하는 방법이 사용되고 있다. 예를 들어, 일본 특개평10-29131호 공보에 나타나는 공구착탈장치에서는 도 10에 도시한 바와 같이 냉각재 공급원으로서의 로터리 조인트(81)로부터 공급되는 냉각재를, 주축(82)내의 인장막대(83)에 상하 관통형상으로 형성된 냉각재 유통구멍(도시하지 않음), 공구홀더(84)에 상하 관통형상으로 형성된 유통구멍(도시하지 않음), 및 공구(도시하지 않음)에 상하 관통형상으로 형성된 냉각재 유통구멍을 통과한 후, 공구의 선단으로부터 분사하도록 하고 있다.
그러나, 상기의 장치에서는 냉각재가 액체인 경우에는 상술한 바와 같이 가공 오목부 내에 물이 고인다는 불합리함이나 급속 냉각에 의한 치핑 현상이 발생한다. 한편, 냉각재가 미스트인 경우에는, 고속회전하는 인장막대(83)내의 냉각재 유통구멍을 냉각재가 관통할 때 상기 고속회전에 의한 원심력의 영향을 받아 냉각재 중의 액체성분(비중이 기체성분보다 크다)이 외주부측에 편중되어 가공부 주변을 균일하게 냉각 또는 윤활시킬 수 없다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로 액체를 미스트로 분사함으로써 액체분사에 의한 문제를 제거할 수 있고 공작기계의 주축을 이용한 구조이면서 액체와 공기를 균일하게 혼합할 수 있는 공작가공방법과 이에 이용되는 미스트 공급장치의 제공을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 미스트 공급장치의 한 실시형태를 나타낸 설명도,
도 2는 공구홀더의 단면도,
도 3은 상기 미스트 공급장치의 주요부의 단면도,
도 4는 공압 실린더의 단면도,
도 5는 상기 미스트 공급장치의 주요부의 단면도,
도 6는 제 1 로터리 시일의 단면도,
도 7은 제 2 로터리 시일의 단면도,
도 8은 상기 미스트 공급장치의 작용을 도시한 단면도,
도 9는 2개의 유입관을 도시한 설명도, 및
도 10은 종래예의 설명도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2: 주축 5: 인장막대
25: 관통구멍
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 공작물을 가공할 때 공작가공장치의 주축내의 인장막대에 그 길이방향을 따라서 설치된 관통구멍내에 압축공기와 액체를 각각 따로따로 공급하고 관통구멍내를 별개의 상태로 통과시킨 후, 관통구멍의 선단측부분에서 압축공기와 액체를 혼합시켜 미스트화시키고, 이 미스트를 상기 관통구멍의 선단개구로부터 유출시켜 공구의 외주 또는 내부를 따라서 공구의 선단측으로 보내고, 이 공구의 선단부로부터 분사시켜 가공부에 공급하면서 가공하도록 한 공작가공방법을 제 1 요지로 하고, 케이싱과 이 케이싱에 회전 자유롭게 유지되는 주축과, 상기 주축내를 그 길이방향을 따라서 관통하는 내부구멍과, 이 내부구멍에 설치되어 상기 주축의 회전시에 상기 주축과 일체적으로 회전하는 인장막대와, 상기 인장막대에 착탈 자유롭게 고정되는 공구유지구와, 상기 공구유지구에 착탈 자유롭게 고정되는 공구를 구비하고, 상기 인장막대 내에 그 길이방향을 따라서 관통구멍을 설치하며, 그 관통구멍내에 압축공기 공급수단으로부터 압축공기의 공급을 받는 압축공기용 유로와 액체공급수단으로부터 액체의 공급을 받는 액체용 유로를 따로따로 설치하고, 인장막대의 공구유지구측의 단부에서 유체용 유로로부터 분사되는 액체를 압축공기용 유로에 공급된 압축공기로 미스트화시키고, 이 미스트를 공구 유지구에 설치한 유로를 통하여 공구의 외주 또는 내부를 따라서 공구의 선단측에 보내고, 이 공구의 선단부로부터 분사하도록 구성한 미스트 공급장치를 제 2 요지로 한다.
즉, 본 발명의 공작가공방법은 공작물을 가공할 때 공작가공장치의 주축내의 인장막대에 그 길이 방향을 따라서 설치된 관통구멍내에 압축공기와 액체를 각각 따로따로 공급하고 관통구멍내를 각각 따로따로의 상태로 통과시키도록 하고 있다. 이와 같이, 서로 혼합되어 있지 않은 압축공기와 액체가 고속회전하는 인장막대의 관통구멍내를 통과하는 경우에는 이 통과시에 상기 고속회전에 의한 원심력의 영향을 받아도, 이 통과 후에 실시되는 양자의 혼합에 악영향을 미치는 일이 없다. 또한, 관통구멍의 선단측 부분에서 압축공기와 액체를 혼합시켜 미스트화시키고, 이 미스트를 상기 관통구멍의 선단개구로부터 유출시켜 공구의 외주 또는 내부를 따라서 공구의 선단측으로 보내고, 이 공구의 선단부로부터 분사시켜 가공부에 공급하면서 가공하고 있다. 이와 같이 하여 액체를 미스트로 하여 가공부에 공급하는 경우에는 액체분사와 같이 가공 오목부 내에 물이 고이는 불합리함이나 급한 냉각에 의한 치핑현상이 발생하지 않게 된다. 한편, 본 발명의 미스트 공급장치에 의해서도, 본 발명의 공작가공방법과 동일한 작용·효과를 갖는다. 또한, 본 발명에서, 「가공부」라는 것은 예를 들어 가공면이나 피가공면을 가리킨다. 또한, 본 발명에서 미스트는 공구의 외주 및 내부의 쌍방을 지나 공구의 선단측에 보내어져도 좋다.
본 발명의 공작가공방법에서 액체로서, 냉각수와 절삭액의 혼합액을 관통구멍내에 공급하도록 한 경우에는 가공부에 냉각효과와 윤활효과를 동시에 부여할 수 있다. 또한, 본 발명의 미스트 공급장치에 액체용 유로에, 냉각수와 절삭액의 혼합액을 통과시킨 경우에도 동일한 작용·효과를 갖는다.
본 발명의 공작가공방법에서 액체로서, 냉각수와 절삭액을 따로따로 관통구멍내에 공급하고 관통구멍내를 따로따로 통과시키도록 한 경우에는, 냉각수와 절삭액은 관통구멍의 선단측 부분에 도달할 때까지 혼합되지 않으므로, 품질열화가 일어나기 어렵다. 또한, 관통구멍의 선단측 부분에서는 냉각수와 절삭액이 미스트화되어 혼합되므로, 냉각수와 절삭액의 혼합이 충분하게 이루어져 냉각효과와 윤활효과가 뛰어나다. 또한, 본 발명의 미스트 공급장치에서 액체용 유로인 냉각수용 유로와 절삭액용 유로를 각각 따로따로 설치하고, 냉각수 공급수단으로부터 냉각수용 유로에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급로와, 절삭액 공급수단으로부터 절삭액용 유로에 절삭액을 공급하는 절삭액 공급로를 각각 따로 설치한 경우에도 동일한 작용·효과를 갖는다.
다음에, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 미스트 공급장치의 한 실시형태를 도시하고 있다. 도면에서 "1"은 원통형상의 케이싱이고, 그 내부에서 거의 원형의 관으로 형성된 주축(스핀들)(2)의 베어링(4)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. "5"는 거의 원형의 관 형상으로 형성된 인장막대이고 주축(2)의 중앙관통구멍(3)내에 주축(2)의 길이방향(이 실시형태에서는 상하방향)을 따라서 이동자유롭게 설치되어 있다. "6"은 주축(2)의 중앙관통구멍(3)의 상측 대직경 부분(3a)에 수용된 접시 스프링이고, 인장막대(5)에 고정된 고정부재(7)를 통하여 인장막대(5)를 위쪽으로 탄압부세하고 있다. 이 접시 스프링(6)은 주축(2)의 상측 대직경 부분(3a)의 내부면과 인장막대(5)의 외주면에 접하고 있고, 이 접촉에 의해 발생하는 마찰저항으로 주축(2)의 회전이 인장막대(5)에 전달되어, 인장막대(5)가 주축(2)의 회전시에 주축(2)과 일체적으로 회전하도록 이루어져 있다. "8"은 고정부재(7)의 상방 이동을 저지하는 스토퍼이고, 주축(2)의 상측 대직경 부분(3a)의 상단부에 고정되어 있다.
"10"은 모터이고, "11"은 주축(2)의 상단부에 고정된 풀리이고, "12"는 모터(10)의 회전축(10a)과 주축(2)의 풀리(11)에 걸쳐진 벨트이고, 이 벨트(12)에 의해 상기 회전축(10a)의 회전이 주축(2)에 전달되도록 이루어져 있다.
"13"은 공구홀더이고, 주축(2)의 중앙관통구멍(3)의 하단부에 형성된 하부가 넓어지는 형상의 척부(3b)에 착탈 자유롭게 삽입되어 있다. 이 공구홀더(13)에는 도 2에 도시한 바와 같이 그 상단부에 풀스터드(14)가 고정되어 있고, 하단부에 콜릿(15), 체결너트(16), 캡(17)에 의해 가공공구(18)가 착탈 자유롭게 고정되어 있다. 또한, 공구홀더(13)의 내부에 상기 길이방향을 따라서 설치된 관통구멍(상측 소직경 구멍(13a)과 하측 대직경 구멍(13b)으로 이루어짐)과 풀스터드(14)의 내부에 상기 길이방향을 따라서 설치된 관통구멍(14a)이 일직선상으로 연결되어 있다. 한편, 가공공구(18)에는 그 상단면이 아래쪽을 향하여 연장된 후 도중에서 두 갈래 형상으로 분기하는 유로(19)가 설치되어 있고, 한쪽의 분기유로(19a)는 가공공구(18)의 경사면에 개구하고 다른쪽의 분기유로(19b)는 가공공구(18)의 도출면에 개구하고 있다. 또한, 가공공구(18)의 외주면과 콜릿(15)의 내부면 사이에는 후술하는 미스트 혼합체가 통과할 수 있는 미소간격이 형성되어 있다.
"20"은 인장막대(5)의 하단부 외주면에 나사 고정된 제 1 원형의 관이고, 도 3에 도시한 바와 같이 그 하단부에 설치된 4개(도면에서는 2개는 숨겨져 보이지 않음)의 구멍(20a)에 각각 강구(21)가 직경 방향으로 이동 자유롭게 설치되어 있다. "22"는 주축(2)의 중앙관통구멍(3)에 고정된 제 2 원형의 관이고, 그 하단부 내주면이 대직경으로 형성되어 있다. 그리고, 후술하는 공압 실린더(23)의 작동에 의해, 풀스터드(14)가 제 1 원형의 관(20)에 클램프되는 상태와 언클램프되는 상태로 전환할 수 있다.
또한, 상기 인장막대(5)에는 그 중앙관통구멍(25)의 하단부에 하측대직경부(25a)가 형성되어 있고, 이 하측 대직경부(25a)에 스토퍼용 너트(26), 활동축(27) 및 스프링(28)이 조립되어 있다(도 1에서는 스토퍼용 너트(26), 활동축(27) 및 스프링(28)은 도시하지 않음).
보다 상세하게 설명하면, 상기 하측 대직경부(25a)의 하단부에 스토퍼용 너트(26)가 나사 고정되어 있다. 이 스토퍼용 너트(26)에 중앙관통구멍(26a)이 상기 인장막대(5)의 길이방향을 따라서 설치되어 있고, 이 중앙관통구멍(26a)에 활동축(27)이 상하 자유롭게 삽입 통과되어 있다. 이 활동축(27)은 원통부(27a)와, 이 원통부(27a)의 상단부에 설치된 차양부(27b)로 이루어지고, 상기 원통부(27a)에 중앙관통구멍(27c)이 상기 인장막대(5)의 길이방향을 따라서 설치되어 있다. 그리고, 상기 활동축(27)의 차양부(27b)가 인장막대(5)의 하측 대직경부(25a)내에 설치된 상태에서, 활동축(27)의 원통부(27a)가 스토퍼용 너트(26)의 중앙관통구멍(26a)에 삽입 통과되어 있고, 활동축(27)의 차양부(27b)의 상단면과 인장막대(5)의 하측 대직경부(25a)의 상단면 사이에, 활동축(27)을 하측으로 탄압 부세하는 스프링(28)이 설치되어 있다. 그리고, 풀스터드(14)가 클램프된 상태에서는 스프링(28)의 탄압부세력으로 활동축(27)의 하단면이 풀스터드(14)의 상단면에 항상 접하고 있고, 이 때문에 활동축(27)의 중앙관통구멍(27c)이 풀스터드(14)의 관통구멍(14a)에 항상 연결되어 있다.
"23"은 공압실린더이고, 도 4에 도시한 바와 같이 실린더로드(31), 로드플랜지(32), 외주부에 스토퍼부(33a)가 설치된 상측 실린더벽(33), 외주부에 스토퍼부(34a)가 설치된 하측 실린더벽(34), 중간 실린더벽(35), 로드 플랜지(32)를 위쪽으로 탄압부세하는 스프링(36), 로드 플랜지(32)의 상측 실린더실과 외부의 고압공기공급원(도시하지 않음)을 연결하는 고압공기유통구멍(도시하지 않음), 및 로드 플랜지(32)의 하측 실린더실과 상기 고압공기공급원을 연결하는 고압공기유통구멍(도시하지 않음)을 갖는다. 또한, 상기 실린더 로드(31)의 하단부에 천정부가 있는 원통형 케이스(37)가 고정되어 있고, 이 케이스(37)의 하단면에서 인장막대(5)의 상단부에 외부에서 끼우는 형태로 고정된 고정부재(38)(도 5 참조)를 하방으로 억압할 수 있도록 이루어져 있다.
그리고, 로드 플랜지(32)의 하측 실린더실에 고압공기를 공급함으로써 실린더 로드(31)를 상승시키고, 접시 스프링(6)에 대한 하방으로의 억압을 해제하면, 접시 스프링(6)의 탄압부세력에 의해 고정부재(7)를 통하여 인장막대(5)가 상승하고, 풀스터드(14)가 클램프된 상태가 된다. 한편, 로드 플랜지(32)의 상측 실린더실에 고압공기를 공급함으로서 실린더 로드(31)를 하강시키면, 이 실린더 로드(31)의 강하가 케이스(37), 고정부재(38)를 통하여 인장막대(5)에 전달되고, 접시 스프링(6)의 탄압부세력에 대항하여 인장막대(5)가 하강하고, 풀스터드(14)가 언클램프된 상태가 된다.
상기 케이스(37)는 도 5에 도시한 바와 같이 상측 소직경 원통부(40)와 하측 대직경 원통부(41)로 이루어지고, 그 내부에 제 1 및 제 2 로터리 시일(42,43)이 부착되어 있다. 제 1 로터리 시일(42)은 도 6에 도시한 바와 같이 원통부(44)와, 이 원통부(44)의 하단부 외주면에 돌출되어 설치된 차양부(45)를 구비하고 있고, 이 차양부(45)가 케이스(37)에 볼트(46) 고정되어 있다. 또한, 상기 원통부(44)의중앙관통구멍(44a)에는 그 중간부 당 1조의 환형 오목부(47)가 형성되어 있다.
도 6에서 "45b"는 제 1 로터리 시일(42)의 차양부(45)에 설치된 볼트 삽입통과구멍이다.
또한, 제 2 로터리 시일(43)은 도 7에 도시한 바와 같이 천정이 있는 원통부(48)와, 이 천정이 있는 원통부(48)의 하부 외주면에 형성된 차양부(49)를 구비하고 있고, 이 차양부(49)에, 볼트(50)(도 5 참조)를 삽입 통과한 4개(도면에서는 3개는 숨겨져 보이지 않음)의 볼트 삽입통과구멍(49a)이 설치되어 있다. 이 각 볼트 삽입통과구멍(49a)의 직경은, 상기 볼트(50)의 나사부의 직경 보다도 크게 형성되어 있다. 또한, 상기 각 볼트 삽입통과구멍(49a)에 대응하는 상기 제 1 로터리 시일(42)의 차양부(45)의 부분에, 볼트(50)에 나사 결합하는 나사구멍(45a)(도 6 참조)이 형성되어 있고, 상기 각 나사구멍(45a)에 볼트(50)를 부착한 상태에서, 각 볼트(50)의 나사부의 돌출길이가 상기 제 2 로터리 시일(43)의 차양부(49)의 두께보다 커지도록 설정되어 있다. 이에 의해, 제 2 로터리 시일(43)이 제 1 로터리 시일(42)에 상하 이동 자유롭게 부착된 구조로 이루어져 있고, 제 2 로터리 시일(43)이 각 볼트(50)를 따라서 하강하고, 제 2 로터리 시일(43)의 하단면과, 후술하는 너트(29)의 상단면이 접하는 접촉상태(도 8 참조)로부터, 제 2 로터리 시일(43)이 각 볼트(50)를 따라서 상승하고, 제 2 로터리 시일(43)의 하단면과 너트(29)의 상단면이 이간되는 이간상태(도 5 참조)로 이행할 수 있게 하고 있다.
또한, 제 2 로터리 시일(43)의 하단면에는 세라믹제의 시일(51)이 고정되어 있고, 상기 제 2 로터리 시일(43)의 천정이 있는 원통부(48)의 중앙관통구멍(48a)에 대응하는 상기 시일(51)의 부분에 중앙관통구멍(51a)이 설치되어 있다. 또한, 상기 천정이 있는 원통부(48)의 천정벽의 중앙부에 2개의 세로구멍(52)(한쪽의 세로구멍(52)에는 후술하는 냉각수 유입관(55)이 삽입 통과되어 있고, 다른쪽 세로 구멍(52)에는 후술하는 절삭액 유입관(56)이 삽입 통과되어 있다. 또한, 도 7에서는 다른쪽 세로 구멍(52)은 감추어져 보이지 않는다.)이 설치되어 있음과 동시에, 그 상부에 4개(도 7에서는 1개는 감추어져 보이지 않는다)의 가로구멍(53)이 설치되어 있다.
한편, 상기 인장막대(5)에는 도 5에 도시한 바와 같이 그 중앙구멍(25)의 상단부에, 상단면에 세라믹제의 시일(30)이 고정된 너트(29)가 나사 고정되어 있고 상기 접촉 상태에서는 이 시일(30)이 제 2 로터리 시일(43)의 시일(51)과 접촉하도록 하고 있다. 또한, 상기 너트(29)에 중앙관통구멍(29a)이 상기 인장막대(5)의 길이방향을 따라서 설치되어 있고, 이 중앙관통구멍(29a)에 대응하는 상기 시일(30)의 부분에 중앙관통구멍(30a)이 설치되어 있다.
또한, 상기 인장막대(5)의 중앙관통구멍(25) 및 공압실린더(23)의 실린더 로드(31)의 중앙에 설치된 중앙관통구멍(31a)(도 4 참조)에는 1개의 냉각수 유입관(55)과 1개의 절삭액 유입관(56)(도 9참조)이 삽입 통과되어 있다(도 1에서는 두 유입관(55,56)은 도시하지 않는다).
보다 상세하게 설명하면 상기 두 유입관(55,56)은 실린더 로드(31)의 중앙관통구멍(31a), 케이스(37)의 상측 소직경 원통부(40)의 천정벽에 설치된 중앙관통구멍(40a)(도 5 참조), 제 1 로터리 시일(42)의 중앙관통구멍(44a), 제 2 로터리 시일(43)의 천정이 있는 원통부(48)의 각 세로구멍(52), 천정이 있는 원통부(48)의 중앙관통구멍(48a), 시일(51)의 중앙관통구멍(51a), 시일(30)의 중앙관통구멍(30a), 너트(29)의 중앙관통구멍(29a), 인장막대(5)의 중앙관통구멍(25)을 각각 관통한 후, 활동축(27)의 중앙관통구멍(27a) 내에 연장되어 이 중앙관통구멍(27a)의 하단부 근방에까지 도달하고 있다.
또한, 상기 두 유입관(55,56)의 상단부는 모두 실린더 로드(31)의 중앙관통구멍(31a)으로부터 위쪽으로 돌출하고 있다. 그리고, 상기 냉각수 유입관(55)은 냉각수 공급배관(도시하지 않음)을 통하여 (냉각수〔수돗물 등〕 수용탱크, 펌프 등을 구비함)냉각수 공급수단(도시하지 않음)에 연장되어 통과하고 있고, 냉각수 공급수단으로부터 소정 압력으로 설정된 냉각수가 공급된다. 한편, 상기 절삭액 유입관(56)은 절삭액 공급배관(도시하지 않음)을 통하여(절색액〔미국 ITW사 제조 부르베#LB-1〕 수용탱크, 펌프 등을 구비함) 절삭액 공급수단(도시하지 않음)에 연결되어 있고, 절삭액 공급수단으로부터 소정 압력으로 설정된 절삭액이 공급된다. 또한, 상기 실린더 로드(31)의 중앙관통구멍(31a)은 압축공기공급배관(58)(도 4 참조)를 통하여 컴푸레서 등으로 이루어진 압축공기 공급수단(도시하지 않음)에 연결되어 있고, 압축공기 공급수단으로부터 소정 압력으로 설정된 압축공기(이 압축공기 중에는 미량의 윤활유가 포함되어 있다)가 공급된다.
그리고, 모터(10)의 구동에 의해 주축(2)이 회전하기 시작하면, 이 회전에 따라서 인장막대(5)가 회전하기 시작하고, 이 회전에 의해 인장막대(5)의 상단부에 선회류가 발생한다. 이어서, 이 선회류에 의해 제 2 로터리 시일(43)을 상방으로밀어 올리는 힘이 발생하고, 제 2 로터리 시일(43)이 상승하기 시작한다. 이 상승에 따라 제 1 로터리 시일(42)의 원통부(44)의 환상 오목부(47)와 제 2 로터리 시일(43)의 천정이 있는 원통부(48)의 각 가로구멍(53)이 연결되고, 이 연결에 의해 압축공기 공급수단으로부터 공급된 압축공기는 상기 환상 오목부(47), 각 가로구멍(53)을 지나 제 2 로터리 시일(43)의 천정이 있는 원통부(48)의 중앙관통구멍(48a) 내에 유입한다. 이 때, 제 2 로터리 시일(43)의 상승거리는 주축(2)의 회전이 고속이 됨에 따라서 커지므로, 상기 환상 오목부(47)와 각 가로구멍(53)의 연결면적은 주축(2)의 회전이 고속이 됨에 따라서 커지고, 상기 천정이 있는 원통부(48)의 중앙관통구멍(48a) 내에 유입하는 압축공기량이 증가한다. 이와 같이 하여 상기 천정이 있는 원통부(48)의 중앙관통구멍(48a)내에 유입한 압축공기는 시일(51)의 중앙관통구멍(51a), 시일(30)의 중앙관통구멍(30a), 너트(29)의 중앙관통구멍(29a), 인장막대(5)의 중앙관통구멍(25)을 통과하고, 활동축(27)의 중앙관통구멍(27a)의 하단부 근방에까지 도달한다.
또한, 압축공기가 시일(51)의 중앙관통구멍(51a)으로부터 시일(30)의 중앙관통구멍(30a)에 유입할 때, 두 시일(30,51)이 이간하고 있으므로 두 시일(30,51)간에 압축공기가 새어 나오고 에어 조인트 작용을 실시한다. 또한, 새어 나온 압축공기 중에 포함되는 윤활유에서 두 시일(30,51)의 인화를 방지할 수 있다. 한편, 모터(10)의 구동을 정지하면 주축(2)의 회전이 정지하여 상기 선회류가 잘 발생하지 않게 되고, 제 2 로터리 시일(43)은 자동으로 강하한다. 이에 의해 제 2 로터리 시일(43)의 하단면과 너트(29)의 상단면이 접하는 접촉 상태가 되고, 상기 환상오목부(47)와 각 가로구멍(53)이 비연결 상태가 된다.
상기 구성에서 모터(10)를 구동하고 실린더 로드(31)의 중앙관통구멍(31a)에 압축공기를 공급하고, 냉각수 유입관(55)에 냉각수를 공급하고 절삭액 유입관(56)에 절삭액을 공급하면, 활동축(27)의 중앙관통구멍(27a)의 하단부 근방에서 상기 냉각수 유입관(55)으로부터 냉각수가 분사되고, 절삭액 유입관(56)으로부터 절삭액이 분사된다. 이와 동시에, 실린더 로드(31)의 중앙관통구멍(31a)에 공급된 압축공기에서 냉각수 및 절삭액이 미세한 입자가 되어 미스트가 되면서 서로 혼합된다. 이 미스트 혼합체는 활동축(27)의 중앙관통구멍(27a)으로부터 유출된 후, 풀스터드(14)의 관통구멍(14a), 공구홀더(13)의 관통구멍(상측 소직경 구멍(13a), 하측 대직경 구멍(13b))을 통과하고 그 대부분이 가공공구(18)의 유로(19)를 통과하고, 한쪽의 분기유로(19a)로부터 가공공구(18)의 경사면에 분사되어, 다른쪽 분기유로(19b)로부터 가공공구(18)의 도출면에 분사된다. 또한, 나머지 미스트 혼합체(가공공구(18)의 유로(19)에 유입되지 않았던 미스트 혼합체)는 가공공구(18)의 외주면과 콜릿(15)의 내부면간의 미소간격을 통과하고, 이 미소간격으로부터 가공공구(18)의 외주면을 따라서 분사된다.
상기와 같이 이 실시형태에서는 냉각수와 절삭액을 혼합시키지 않고 액체의 상태로 고속 회전하는 인장막대(5)내를 통과시키므로, 이 통과후에 양자를 균일하게 혼합시킬 수 있다. 또한, 냉각수와 절삭액을 공구홀더(13)의 직전에 혼합시키고 있으므로, 양자의 혼합시간이 짧고 절삭액이 열화되는 일이 거의 없다. 또한, 냉각수와 절삭액을 미스트로 하여 혼합시키므로 양자를 충분하게 혼합시킬 수 있고냉각효과 및 윤활효과가 뛰어나다. 이 때문에 액체분사와 같이 급격한 냉각을 받지 않으므로, 단속적인 열충격이 없고 공구수명이 대폭 연장되는 이점이 있다.
또한, 가공공구(18)의 외주면과 콜릿(15)의 내주면간의 미소간격으로부터 가공공구(18)의 외주면을 따라서 미스트 혼합체를 분사하고 있으므로, 드릴 등의 가공공구(18)의 찌꺼기를 보호할 수 있다. 또한, 가공조건에 따라서 압축공기, 냉각수 및 절삭액의 분사압을 변화시킬 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 상기 실시형태에서는 상기 인장막대(5)내에 냉각수 유입관(55)과 절삭액 유입관(56)을 따로따로 설치하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 상기 인장막대(5)내에 1개의 유입관을 설치하고 이 유입관에 냉각수와 절삭액의 혼합액을 흐르도록 해도 좋다. 또한, 냉각수 유입관(55), 절삭액 유입관(56) 이외에 상기 인장막대(5)내에 압축공기 유입관을 설치해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는 유로(19), 분기유로(19a,19b)가 설치된 가공공구(18)를 사용하고 있지만, 유로(19), 분기유로(19a,19b)가 설치되어 있지 않은 가공공구(18)를 사용해도 좋다. 이 경우에는 가공공구(18)의 외주면과 콜릿(15)의 내부면간이 미소간격으로부터 가공공구(18)의 외주면을 따라서 분사되는 미스트 혼합체만이 가공부에 공급된다. 또한, 상기 실시형태에서 상기 미소간격으로부터 가공공구(18)의 외주면을 따라서 미스트 혼합체가 분사되지 않아도 좋다.
또한, 미스트의 종류에 따라서 냉각효과 및 윤활효과가 대폭 달라지므로, 가공조건에 따라서 상기 냉각수 공급배관(55), 절삭액 공급배관(56)에 도입하는 냉각수, 절삭액의 공급량을 변화시켜 양자의 배합비율을 조절하거나 실린더 로드(31)의중앙관통구멍(31a), 냉각수 유입관(55) 및 절삭액 유입관(56)에 공급하는 압축공기, 냉각수 및 절삭액의 압력을 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 고속절삭의 경우에는 냉각수와 절삭액 중 물의 비율이 많아지도록 물의 공급량을 많게 하여 냉각효과를 높이고, 중·저속 절삭의 경우에는 절삭액의 비율이 많아지도록 절삭액의 공급량을 많게 하여 윤활효과를 높인다.
또한, 상기 실시형태에서는 냉각수로서 수돗물을 사용하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니고 순수, 초순수를 사용해도 좋다. 또한, 절삭액으로서 부르베#LB-1을 사용하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 통상의 각종 절삭액을 사용해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는 액체로서 냉각수와 절삭액의 쌍방을 사용하고 있지만, 에멀전, 약액 등, 각종의 것을 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 장치는 상기 실시형태와 같이 머시닝 센터에 의한 공작가공에 한정되지 않고 NC선반, 연삭반 등 각종의 공작기계에 부착할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 공작가공방법에 의하면 공작물을 가공할 때 공작가공장치의 주축내의 인장막대에 그 길이방향을 따라서 설치된 관통구멍내에 압축공기와 액체를 각각 따로따로 공급하고, 관통구멍내를 각각 별개의 상태로 통과시키도록 하고 있다. 이와 같이 서로 혼합되어 있지 않은 압축공기와 액체가 고속회전하는 인장막대의 관통구멍내를 통과하는 경우에는 이 통과시에 상기 고속회전에 의한 원심력의 영향을 받아도, 이 통과후에 실시되는 양자의 혼합에 악영향을 미치지 않는다. 또한, 관통구멍의 선단측 부분에서 압축공기와 액체를 혼합시켜 미스트화시키고, 이 미스트를 상기 관통구멍의 선단개구로부터 유출시켜 공구의 외주 또는 내부를 따라서 공구의 선단측에 보내어, 이 공구의 선단부로부터 분사시켜 가공부에 공급하면서 가공하고 있다. 이와 같이, 액체를 미스트로 하여 가공부에 공급하는 경우에는 액체분사와 같이 가공오목부내에 물이 고인다는 불합리함이나 급속냉각에 의한 치핑현상이 발생하지 않게 된다. 한편, 본 발명의 미스트 공급장치에 의해서도, 본 발명의 공작가공방법과 동일한 작용·효과를 갖는다.
본 발명의 공작가공방법에 있어서, 액체로서 냉각수와 절삭액의 혼합액을 관통구멍내에 공급하도록 한 경우에는 가공부에 냉각효과와 윤활효과를 동시에 부여할 수 있다. 또한, 본 발명의 미스트 공급장치에 있어서, 액체용 유로에 냉각수와 절삭액의 혼합액을 통과하도록 한 경우에도 동일한 작용·효과를 갖는다.
본 발명의 공작가공방법에 있어서, 액체로서 냉각수와 절삭액을 따로따로 관통구멍 내에 공급하고 관통구멍 내를 따로따로 통과시키도록 한 경우에는, 냉각수와 절삭액은 관통구멍의 선단측 부분에 도달할 때까지 혼합되지 않으므로, 품질열화가 일어나기 어렵다. 또한, 관통구멍의 선단측 부분에서는 냉각수와 절삭액이 미스트화되어 혼합되므로, 냉각수와 절삭액의 혼합이 충분히 이루어져 냉각효과와 윤활효과가 뛰어나다. 또한, 본 발명의 미스트 공급장치에 있어서, 액체용 유로로서 냉각수용 유로와 절삭액용 유로를 각각 따로따로 설치하고, 냉각수 공급수단으로부터 냉각수용 유로에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급로와, 절삭액 공급수단으로부터 절삭액용 유로에 절삭액을 공급하는 절삭액 공급로를 각각 따로따로 설치한 경우에도 동일한 작용·효과를 갖는다.

Claims (6)

  1. 공작물을 가공할 때에, 공작가공장치의 주축 내의 인장막대에 그 길이방향을 따라서 설치된 관통구멍 내에 압축공기와 액체를 각각 따로따로 공급하고, 상기 관통구멍 내를 각각 별개의 상태로 통과시킨 후 관통구멍의 선단측 부분에서 압축공기와 액체를 혼합시켜 미스트화시키고, 이 미스트를 상기 관통구멍의 선단 개구로부터 유출시켜 공구의 외주 또는 내부를 따라서 공구의 선단측으로 보내고, 상기 공구의 선단부에서 분사시켜 가공부로 공급하면서 가공하도록 한 것을 특징으로 하는 공작가공방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    액체로서 냉각수와 절삭액의 혼합액을 관통구멍 내에 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 공작가공방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    액체로서 냉각수와 절삭액을 따로따로 관통구멍 내에 공급하고, 관통구멍 내를 따로따로 통과시키도록 한 것을 특징으로 하는 공작가공방법.
  4. 케이싱, 상기 케이싱에 회전 자유롭게 유지되는 주축, 상기 주축 내를 그 길이방향을 따라서 관통하는 내부 구멍, 상기 내부 구멍에 배치되어 상기 주축의 회전시에 상기 주축과 일체적으로 회전하는 인장막대, 상기 인장막대에 착탈 자유롭게 고정되는 공구유지구 및 상기 공기유지구에 착탈 자유롭게 고정되는 공구를 구비하고, 상기 인장막대 내에 그 길이방향을 따라서 관통구멍을 설치하고, 상기 관통구멍 내에 압축공기 공급수단으로부터 압축공기의 공급을 받는 압축공기용 유로와 액체공급수단으로부터 액체의 공급을 받는 액체용 유로를 따로따로 설치하고, 인장막대의 공작유지구측의 단부에서 액체용 유로에서 분사되는 액체를 압축공기용 유로에 공급된 압축공기로 미스트화 시키고, 상기 미스트를 공구유지구에 설치된 유로를 통하여 공구의 외주 또는 내부를 따라서 공구의 선단측으로 보내어 상기 공구의 선단부에서 분사하도록 구성한 것을 특징으로 하는 미스트 공급장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    액체용 유로에 냉각수와 절삭액의 혼합액을 통과하도록 한 것을 특징으로 하는 미스트 공급장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    액체용 유로로서 냉각수용 유로와 절삭액용 유로를 각각 따로따로 설치하고, 냉각수 공급수단으로부터 냉각수용 유로에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급로와 절삭액 공급수단으로부터 절삭액용 유로에 절삭액을 공급하는 절삭액 공급로를 각각 따로따로 설치한 것을 특징으로 하는 미스트 공급장치.
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