WO2021210793A1 - 공작기계의 미세칩 처리 장치 - Google Patents

공작기계의 미세칩 처리 장치 Download PDF

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WO2021210793A1
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cutting oil
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tank
machine tool
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서은수
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두산공작기계 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a chip processing apparatus for a machine tool, and more particularly, to an apparatus for processing fine chips with high hardness.
  • Materials with high hardness such as glass or quartz, are processed with low loads in machine tools such as machining centers, and fine chips in the form of powder are generated during processing.
  • microchips mixed with the cutting oil can scatter into the inside of the machine tool and penetrate the feed system or spindle through the cover or gap of the machine tool. Since these chips have very small particle size and high hardness, they accelerate the wear of rotating and sliding parts, thereby reducing the precision of the machine tool and further shortening the lifespan.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-207314
  • a channel-shaped cutting dust discharge path is installed on both sides of a table of the machine tool at an angle, and the cutting powder discharge path is installed.
  • a pump is installed on one side of the , and cutting chips are collected in the chip storage by supplying cutting oil to the cutting powder discharge path using the pump.
  • a filter is provided on one side of the chip storage and a chip container for separating chips and coolant is provided, and the coolant collected in the chip container is transferred back to the coolant storage tank for reuse.
  • the chip processing apparatus of Patent Document 1 has a simple channel-shaped chip discharge path structure, even if the chip discharge path is inclined and the cutting oil flows using a pump. Fine chips with high hardness, such as glass or quartz, may be deposited or adsorbed in the cutting dust discharge path and may not be discharged well. Moreover, fine chips such as glass or quartz are not sufficiently filtered with a simple filter, and may cause wear problems by penetrating into rotating and sliding parts of machine tools by reuse.
  • Patent Document 2 Korean Patent No. 10-1585597 introduced as a prior art, as a chip conveyor device, a high-pressure pump is used after additional filtering of the coolant in the chip storage unit in which the chips separated by the chip separation unit are stored. It introduces the chip conveyor device of the high-pressure coolant supply device that supplies machine tools through the
  • the chip processing apparatus of Patent Document 2 may not be sufficiently filtered because the size of the chips is so fine even after secondary filtration. Therefore, by reusing coolant that has not been sufficiently filtered, it can penetrate into the rotating and sliding parts of the machine tool and cause wear problems.
  • the present invention is to overcome the problems of the prior art as described above, by improving the flow of cutting oil to collect fine chips, separating the collected fine chips and reusing the refined cutting oil in a machine tool, so that fine chips with high hardness
  • the purpose is to prevent them from penetrating into the machine tool and accelerating the wear of the machine tool.
  • the apparatus for processing fine chips of a machine tool for achieving the object of the present invention as described above is installed on both sides of the table of the machine tool in the longitudinal direction of the table, and one end is installed to be inclined, but the lower section is a V-shaped inclined surface A flushing duct that forms a streamlined bend at the corner where both inclined surfaces meet,
  • the lower section forms a V-shaped inclined surface, and the corner portion where the two inclined surfaces meet is a slope forming a streamlined bend.
  • a coolant supply valve installed at the higher end of the inclined flushing duct and supplying coolant to the flushing duct
  • a coolant tank installed at a lower portion of the tip of one side of the slope duct to collect cutting oil falling from the flushing duct and the slope duct;
  • It is installed on one side of the coolant tank and comprises a centrifugal separator device for separating the coolant and the fine chips contained in the coolant.
  • a primary filter for filtering large-sized chips from among the fine chips contained in the coolant supplied from the flushing duct and the slope duct is installed, and the central portion of the coolant tank is located below the primary filter.
  • a sliding plate is installed in an inclined direction toward do.
  • a secondary filter is installed between the coolant tank and the dirty tank so that the coolant that has not been transferred through the primary return pump moves to the dirty tank to communicate with each other.
  • the coolant tank includes a water level sensor for detecting the coolant level inside the coolant tank, and when the coolant level detected by the water level sensor is within a predetermined range, the coolant containing microchips inside the coolant tank is supplied with the dirty centrifuge device.
  • a primary return pump for transferring to the tank is installed, and the water level sensor makes an emergency stop of the machine tool when the level of the cutting oil detected by the water level sensor reaches a predetermined maximum level.
  • the centrifugal separator device includes a dirty tank for receiving and storing cutting oil containing fine chips from a primary return pump installed in the center of the coolant tank, and a secondary return installed on the top of the dirty tank to pump the coolant of the dirty tank A pump, a centrifuge body for centrifuging the coolant supplied through the secondary return pump into fine chips and cutting oil, a coolant cooler for cooling the purified coolant separated from the centrifuge body, and the coolant cooled from the coolant cooler It consists of a clean tank that receives cutting oil.
  • the present invention collects fine chips in a coolant tank without leaving any residue when machining a workpiece that has high hardness such as glass or quartz and generates microchips during machining, and completely separates and discharges the microchips contained in the collected coolant, By reusing only refined cutting oil in the machine tool, it is possible to prevent abrasion inside the machine tool due to the penetration of the fine needle.
  • FIG. 1 is a perspective view of a machine tool in which a microchip processing apparatus is installed as an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an embodiment of the present invention, a partial perspective view showing one end of the machine tool table.
  • Figure 3 is an embodiment of the present invention, a partial perspective view showing the other end of the machine tool table.
  • FIG 4 is a side view of the flushing duct installed on both sides of the table as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a front end portion of one side of the flushing duct as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view of a slope duct installed on one side of a table as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front view of a slope duct as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a portion in which a coolant tank is installed as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of a portion in which a coolant tank is installed as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically illustrating a centrifuge device as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a flow state of cutting oil on a plan view of a machine tool as an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are partial perspective views showing both ends of the machine tool table as an embodiment of the present invention.
  • the flushing duct 20 is installed on both sides of the table 11 of the machine tool 10 in the longitudinal direction of the table 11 but one end is inclined.
  • the flushing duct 20 discharges the coolant sprayed from the coolant spray nozzle 13 of the spindle 12 and the chips of the workpiece being machined on the table 11, and the flushing duct 20 is installed to be inclined in one direction. Create a flow of coolant containing chips.
  • a slope duct 40 is installed at one end of the table 11 for the machine tool 10 so as to receive cutting oil falling from the flushing ducts 20 installed on both sides of the table 11, but the slope duct 40 ) is installed inclined toward the coolant tank (50). Accordingly, the cutting oil including the fine chips discharged from the flushing duct 20 falls into the slope duct 40 and flows into the coolant tank 50 .
  • a coolant tank 50 for storing cutting oil and chips discharged from the slope duct 40 is installed at the lower end of one end of the slope duct 40 from which the cutting oil falls from the slope duct 40 .
  • a centrifugal separator device 60 for separating cutting oil and fine chips contained in the cutting oil is installed on one side of the coolant tank 50 .
  • a coolant supply valve 30 for supplying coolant to the flushing duct 20 is installed at the tip opposite to the tip of one side discharging the coolant from the flushing duct 20 .
  • the coolant supply valve 30 receives coolant from the coolant supply pump 71 and supplies coolant to the flushing duct 20.
  • the 20 In addition to coolant sprayed from the coolant spray nozzle 13 to the table 11, the 20), by increasing the amount of cutting oil, the flow of cutting oil including fine chips is smoothed in the discharge direction.
  • the flushing duct 20 is installed on both sides of the table 11 of the machine tool 10 in the longitudinal direction of the table 11, and the cutting oil including the fine chips flowing down from the table 11 is smoothly on the flushing duct 20.
  • One end is installed to be inclined by a certain height (h) higher than the opposite end so that it can flow down smoothly.
  • the flushing duct 20 has a V-shaped inclined surface 21 in the lower section so as to improve the flow of cutting oil including fine chips and to generate a fast flow rate even at a small flow rate, and the corner portion where both inclined surfaces 21 meet forms a streamlined bend 22 .
  • the coolant including the fine chips flowing down from the table 11 forms a flow path along the inclined surface 21 and the bent portion 22 of the flushing duct 20, and a coolant supply valve 30 installed at the rear end of the flushing duct 20. ) is smoothly discharged without being accumulated in the flushing duct 20 by the additionally supplied cutting oil.
  • 6 and 7 are a side view and a front view of the slope duct, respectively.
  • the slope duct 40 serves to receive cutting oil falling from the flushing ducts 20 installed on both sides of the table 11 and discharge it to the coolant tank 50, and the slope duct 40 is the coolant tank 50.
  • One side is installed lower than the other side by a certain height (h).
  • the slope duct 40 like the flushing duct 20, also improves the flow of the cutting oil containing the fine chips discharged from the flushing duct 20, and the lower section has a V-shaped inclined surface ( 21), and a corner portion of the inclined surface 21 forms a streamlined curved portion 22. As such, the slope duct 40 smoothly discharges the cutting oil containing the fine chips flowing down from the flushing duct 20 to the coolant tank 50 without being accumulated in the slope duct 40 .
  • coolant tank 50 will be described.
  • 8 and 9 are respectively a cross-sectional view and a perspective view of a portion in which a coolant tank is installed as an embodiment of the present invention.
  • the coolant tank 50 is installed at a point where the coolant falls at the lower end of the tip of the slope duct 40 , and stores cutting oil including fine chips discharged from the slope duct 40 .
  • a primary filter 51 for filtering relatively large chips among the fine chips included in the coolant falling from the flushing duct 20 and the slope duct 40 is installed.
  • a sliding plate 53 is installed at a lower portion of the primary filter 51 to be inclined toward the center of the coolant tank 50 . The sliding plate 53 serves to guide the fine chips contained in the coolant falling through the primary filter 51 to collect in the center of the coolant tank 50 on the sliding plate 53 .
  • a suction port is installed in the center of the coolant tank 50 toward the bottom surface of the coolant tank 50 to suck the cutting oil containing fine chips and pump it to the dirty tank 62 of the centrifuge device 60 .
  • a return pump 55 is installed.
  • the coolant tank 50 in the coolant tank 50 , relatively large chips are filtered through the primary filter 51 , and the remaining fine chips are guided to the sliding plate 53 and all collected in the center of the coolant tank 50 . Nevertheless, the remaining fine chips that did not gather to the center are collected in the center of the coolant tank 50 by the vortex of the coolant formed by the sliding plate 53 and are dirty of the centrifuge device 60 through the primary return pump 55 . It is transferred to the tank 62 .
  • the secondary filter 52 is installed between the coolant tank 50 and the dirty tank of the centrifuge device 60 installed on one side of the coolant tank 50, so that it cannot be transferred through the primary return pump 55. Some cutting oil moves to the dirty tank 62 through the secondary filter 52 .
  • a water level sensor 54 is installed in the coolant tank 50 .
  • the water level sensor 54 measures the coolant level inside the coolant tank 50, and when the water level reaches a predetermined predetermined height (eg, the intermediate high water level), the primary return pump 55 is operated, and the predetermined low When the water level is reached, the operation of the primary return pump 55 is stopped to transfer the cutting oil containing the microchips in the coolant tank 50 to the dirty tank 62 of the centrifugal separator device 60 .
  • a predetermined predetermined height eg, the intermediate high water level
  • the coolant level in the coolant tank 50 is in a high state, which is a failure of the primary return pump 55 or a failure of the water level sensor 54 . It is determined that the machine tool 10 is controlled to make an emergency stop.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically illustrating a centrifuge device as an embodiment of the present invention.
  • the centrifugal separator device 60 is installed on one side of the coolant tank 50, and the coolant transferred from the coolant tank 50 through the primary return pump 55 uses centrifugal force to finally remove the microchips included in the coolant. It is a device that reuses cutting oil by separating and discharging it.
  • the centrifugal separator device 60 is provided with a dirty tank 62 at the lower portion for receiving and storing the cutting oil containing the microchips from the primary return pump 55 of the coolant tank 50 .
  • a secondary return pump 63 is installed on the upper portion of the dirty tank 62 to supply cutting oil of the dirty tank 62 containing microchips to the centrifuge body 61 installed on the top of the dirty tank 62 .
  • a gradient 65 is formed on the bottom surface of the dirty tank toward the suction port 64 of the secondary return pump 63, so that the fine chips are collected toward the suction port 64 through the slope 65, and the centrifugal separator is not left behind. to be transferred to the body 61 .
  • the centrifuge body 61 uses centrifugal force to separate fine chips and cutting oil, and the separated fine chips are discharged to the outside, and the purified cutting oil passes through a coolant cooler 66 provided on one side of the centrifuge body 61 . After being cooled to a constant temperature, it is transferred to a clean tank 70 provided on one side of the centrifuge body 61 .
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a flow state of cutting oil on a plan view of a machine tool as an embodiment of the present invention.
  • the cutting oil from which the fine chips are refined is supplied through the coolant supply pump 71 installed in the clean tank 70 and the coolant injection nozzle 13 installed in the spindle 12 portion of the machine tool 10 and It is supplied to the coolant supply valve 30 installed at the rear end of the flushing duct 20 and reused.
  • the present invention collects fine chips in the coolant tank 50 without leaving any microchips during machining of a workpiece that has high hardness, such as glass or quartz, and generates microchips during machining, and the microchips contained in the collected coolant.
  • a workpiece that has high hardness, such as glass or quartz
  • the present invention collects fine chips in the coolant tank 50 without leaving any microchips during machining of a workpiece that has high hardness, such as glass or quartz, and generates microchips during machining, and the microchips contained in the collected coolant.
  • the present invention has been described with respect to a workpiece generating microchips such as glass or quartz in the above embodiment, it can also be applied to general machine tools that process all workpieces generating microchips, including metals or non-metals.

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Abstract

공작기계의 테이블 양쪽 측면에 테이블의 길이 방향으로 경사지게 플러싱덕트를 설치하고, 플러싱덕트 하부에는 절삭유탱크 쪽으로 경사지게 설치되는 슬로프덕트를 설치하며, 상기 플러싱덕트와 슬로프덕트의 바닥은 미세칩이 포함된 절삭유의 흐름을 원활하게 하기 위해 V자형 경사면과 유선형 굴곡부를 형성하고, 상기 플러싱덕트의 후단에는 배출되는 절삭유의 흐름을 더욱 좋게 하기 위하여 추가적으로 절삭유를 공급하는 절삭유 공급밸브를 설치한다. 또한 슬로프덕트의 하부에는 절삭유탱크를 설치하되, 절삭유탱크에는 미세칩을 여과는 필터를 설치하고, 추가적으로 리턴펌프를 통해 미세칩이 포함된 절삭유를 원심분리기 장치로 이송하여 절삭유에 포함된 미세칩을 원심 분리한다. 원심분리를 통해 정제된 절삭유를 공작기계에 공급함으로써, 공작기계의 회전부와 슬라이딩 부위에 미세칩의 침투로 인한 이상 마모를 방지한다.

Description

공작기계의 미세칩 처리 장치
본 발명은 공작기계의 칩 처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 경도가 높은 미세칩을 처리하는 장치에 관한 것이다.
유리나 석영과 같이 경도가 높은 소재는 머시닝센터와 같은 공작기계에서 저 부하로 가공을 수행하며, 가공 시 분말 형태의 미세한 칩이 발생한다.
이러한 칩 분말은 워낙 입자의 크기가 작아서 보통의 공작기계 칩 처리장치로는 충분히 여과되지 않고 절삭유와 함께 재순환 되면서 재사용 된다.
절삭유와 함께 혼합된 미세칩은 공작기계의 내부로 비산되어 공작기계의 커버나 틈새를 통해 내부의 이송계나 스핀들에 침투할 수 있다. 이러한 칩은 입자의 크기가 매우 작고 경도가 높기 때문에 회전 및 슬라이딩 부위의 마모를 가속화 시켜 공작기계의 정밀도를 떨어뜨리고 나아가 수명을 단축시키게 된다.
종래기술로 소개하는 특허문헌 1(일본 공개특허 2008-207314호)에서는 문형공작기계의 칩 처리장치로서, 공작기계의 테이블 양측에 채널 형상의 절삭분 배출로를 경사지게 설치하고, 이 절삭분 배출로의 일측에는 펌프를 설치하고, 이 펌프를 이용하여 절삭분 배출로에 절삭유를 공급함으로써 절삭 칩을 칩 저장고에 포집되게 한다. 또한 칩 저장고 일측에는 필터를 구비하여 칩과 절삭유를 분리하는 칩 수용 용기를 구비하고, 이 칩 수용용기에 모아진 절삭유는 다시 절삭유 저장탱크로 이송되어 재사용하는 구조이다.
그러나, 특허문헌 1의 칩 처리장치는 유리나 석영 같이 경도가 높은 미세칩인 경우는, 절삭분 배출로를 비록 경사지게 형성하고 펌프를 이용하여 절삭유를 흘려 주더라도, 단순한 채널형상의 절삭분 배출로 구조만으로는 유리나 석영 같이 경도가 높은 미세칩이 절삭분 배출로에 침전되거나 흡착되어 잘 배출되지 않을 수 있다. 더욱이 유리나 석영 같은 미세칩은 단순한 필터로는 충분히 여과되지 않아 재사용에 의해 공작기계의 회전 및 슬라이딩 부위에 침투하여 마모 문제를 일으킬 수 있다.
또한, 종래기술로 소개하는 특허문헌 2(한국 특허 10-1585597호)에서는, 칩 컨베이어 장치로서, 칩 분리부에 의해 분리된 칩이 저장되는 칩 저장부의 쿨런트를 추가로 필터링한 뒤 고압펌프를 통해 공작기계에 공급하는 고압 쿨런트 공급장치의 칩 컨베이어 장치를 소개하고 있다.
그러나 특허문헌 2의 칩 처리장치는 유리나 석영 같이 경도가 높은 미세칩인 경우는, 2차에 걸차 여과를 하더러도 칩의 크기가 워낙 미세하기 때문에 충분히 여과되지 않을 수 있다. 따라서 충분히 여과되지 않은 절삭유를 재사용함으로써 공작기계의 회전 및 슬라이딩 부위에 침투하여 마모 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 절삭유의 흐름을 개선하여 미세칩들을 포집하고, 포집한 미세칩들을 분리하여 정제된 절삭유를 공작기계에 재사용함으로써, 경도가 높은 미세칩들이 공작기계 내부로 침투하여 공작기계의 마모를 가속시키는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 공작기계의 미세칩 처리 장치는, 공작기계의 테이블 양쪽 측면에 테이블의 길이 방향으로 설치하며, 한쪽 선단을 경사지게 설치하되, 하부 단면이 V자 형태의 경사면을 이루며, 양쪽 경사면이 만나는 모서리 부분은 유선형의 굴곡부를 형성한 플러싱덕트와,
상기 플러싱덕트로부터 공급된 절삭유가 상기 공작기계 테이블의 한 쪽 선단 하부방향으로 흐르도록 경사지게 설치하되, 하부 단면이 V자 형태의 경사면을 이루며, 양쪽 경사면이 만나는 모서리 부분은 유선형의 굴곡부를 형성하는 슬로프덕트와,
상기 경사진 플러싱덕트의 높은 쪽 선단에 설치하며 상기 플러싱덕트에 절삭유를 공급하는 절삭유 공급밸브와,
상기 플러싱덕트와 슬로프덕트로부터 낙하하는 절삭유를 포집하도록 상기 슬로프덕트의 일측 선단 하부에는 설치하는 절삭유탱크와,
상기 절삭유탱크의 일측에 설치하며 절삭유와 절삭유에 포함된 미세칩을 분리하는 원심분리기 장치를 포함하여 이루어진다.
상기 절삭유탱크의 입구에는 상기 플러싱덕트와 상기 슬로프덕트로부터 공급되는 절삭유에 포함된 미세칩 중에서 크기가 큰 칩을 여과하는 1차필터를 설치하고, 상기 1차필터의 하부에는 상기 절삭유탱크의 중심부를 향하여 경사지게 미끄럼판을 설치하며, 상기 절삭유탱크의 중심부에는 흡입구가 상기 절삭유탱크의 바닥면을 향하여 설치되어 미세칩이 포함된 절삭유를 흡입하여 원심분리기 장치의 더티탱크로 펌핑하는 1차리턴펌프를 설치한다.
상기 절삭유탱크와 상기 더티탱크 사이에는 상기 1차리턴펌프를 통해 이송되지 못한 절삭유가 상기 더티탱크로 이동하도록 2차필터를 설치하여 연통시킨다.
상기 절삭유탱크에는 절삭유탱크 내부의 절삭유 수위를 검출하는 수위센서와, 상기 수위센서로부터 검출한 절삭유의 수위가 미리 정한 범위 내인 경우 상기 절삭유탱크 내부의 미세칩이 포함된 절삭유를 상기 원심분리기 장치의 더티탱크로 이송하는 1차리턴펌프를 설치하고, 상기 수위센서는 상기 수위센서로부터 검출한 절삭유의 수위가 미리 정한 최고 수위가 되면 공작기계를 비상정지 시킨다.
상기 원심분리기 장치는 상기 절삭유탱크의 중심부에 설치된 1차리턴펌프로부터 미세칩이 포함된 절삭유를 공급받아 저장하는 더티탱크와, 상기 더티탱크 상부에 설치되어 상기 더티탱크의 절삭유를 펌핑하는 2차리턴펌프와, 상기 2차리턴펌프를 통해 공급되는 절삭유를 미세칩과 절삭유로 원심분리하는 원심분리기 본체와, 상기 원심분리기 본체로부터 분리되어 정제된 절삭유를 냉각시키는 절삭유냉각기와, 상기 절삭유냉각기로부터 냉각된 절삭유를 공급받는 크린탱크로 이루어진다.
본 발명은 유리나 석영 등과 같이 경도가 높고, 가공할 때 미세칩이 발생하는 공작물의 가공 시 미세칩들을 남김없이 절삭유탱크로 포집하고, 포집된 절삭유에 포함된 미세칩들을 완전하게 분리하여 배출하고, 정제된 절삭유만을 공작기계에 재사용 함으로써, 미세침의 침투로 인한 공작기계 내부의 마모를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 미세칩 처리장치가 설치된 공작기계 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계 테이블의 일측 선단을 나타내는 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계 테이블의 타측 선단을 나타내는 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 테이블 양측에 설치되는 플러싱덕트의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 플러싱덕트 일측 선단부의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 테이블의 일측에 설치되는 슬로프덕트의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예로서, 슬로프덕트의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 절삭유탱크가 설치된 부분의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예로서, 절삭유탱크가 설치된 부분의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 원심분리기 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계의 평면도 상에 절삭유의 흐름 상태를 나타내는 개념도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 대략적인 구성에 대해 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 미세칩 처리장치가 설치된 공작기계 사시도이고, 도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계 테이블의 양쪽 선단을 나타내는 부분 사시도이다.
공작기계(10)의 테이블(11) 양쪽 측면에 테이블(11)의 길이 방향으로 설치하되 한쪽 선단이 경사지게 플러싱덕트(20)를 설치한다. 플러싱덕트(20)는 스핀들(12)의 절삭유 분사노즐(13)로부터 분사되는 절삭유와 테이블(11)에서 가공되는 공작물의 칩을 배출하는 것으로, 플러싱덕트(20)를 한쪽 방향으로 경사지게 설치함으로 미세칩이 포함된 절삭유의 흐름을 형성하게 한다.
또한, 상기 테이블(11) 양쪽에 설치된 플러싱덕트(20)로부터 낙하하는 절삭유를 공급받도록 공작기계(10) 테이블(11)의 한 쪽 선단에 슬로프덕트(40)를 설치하되, 이 슬로프덕트(40)는 절삭유탱크(50) 쪽으로 경사지게 설치한다. 따라서 플러싱덕트(20)로부터 배출되는 미세칩을 포함한 절삭유는 슬로프덕트(40)로 낙하하여 절삭유탱크(50)로 흘러 들어간다.
상기 슬로프덕트(40)로부터 절삭유가 낙하하는 슬로프덕트(40)의 일측 선단 하부에는 상기 슬로프덕트(40)로부터 배출되는 절삭유와 칩을 저장하는 절삭유탱크(50)를 설치한다.
상기 절삭유탱크(50)의 일측에는 절삭유와 절삭유에 포함된 미세칩을 분리하는 원심분리기 장치(60)를 설치한다.
한편, 도 3에 개시한 것처럼, 상기 플러싱덕트(20)에서 절삭유를 배출하는 일측 선단의 반대쪽 선단에는 플러싱덕트(20)에 절삭유를 공급하는 절삭유 공급밸브(30)를 설치한다. 이 절삭유 공급밸브(30)는 절삭유 공급펌프(71)로부터 절삭유를 공급받아 플러싱덕트(20)에 절삭유를 공급함으로써, 절삭유 분사노즐(13)로부터 테이블(11)에 분사되는 절삭유에 더하여 플러싱덕트(20)에 절삭유 량을 증가시킴으로 미세칩을 포함한 절삭유의 배출방향으로 흐름을 원활하게 한다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 주요 구성품에 대해 보다 자세히 설명한다.
먼저 플러싱덕트(20)에 대해 설명한다. 도 4와 도 5는 각각 플러싱덕트의 측면도 및 일측 선단부의 사시도이다. 플러싱덕트(20)는 공작기계(10) 테이블(11)의 양쪽 측면에 테이블(11)의 길이 방향으로 설치하되, 테이블(11)로부터 흘러내린 미세칩을 포함한 절삭유가 플러싱덕트(20)상에서 원활하게 흘러내려 갈 수 있도록 한 쪽 선단이 반대쪽 선단 보다 일정 높이(h)만큼 높게 경사지게 설치된다.
또한, 플러싱덕트(20)는 미세칩을 포함한 절삭유의 흐름을 좋게 하고 적은 유량에도 빠른 유속을 낼 수 있도록 하부 단면이 V자 형태의 경사면(21)을 이루며, 양쪽 경사면(21)이 만나는 모서리 부분은 유선형의 굴곡부(22)를 형성한다.
따라서 테이블(11)로부터 흘러내린 미세칩을 포함한 절삭유는 플러싱덕트(20)의 경사면(21)과 굴곡부(22)를 따라 유로를 형성하며, 플러싱덕트(20)의 후단에 설치된 절삭유 공급밸브(30)에서 추가로 공급되는 절삭유에 의해 플러싱덕트(20) 내부에 쌓이지 않고 원활하게 배출된다.
다음은 슬로프덕트(40)에 대해 설명한다. 도 6과 도 7은 각각 슬로프덕트의 측면도 및 정면도이다.
슬로프덕트(40)는 상기 테이블(11) 양쪽에 설치된 플러싱덕트(20)로부터 낙하하는 절삭유를 공급받아 절삭유탱크(50)로 배출하는 역할을 하는 것으로, 슬로프덕트(40)는 절삭유탱크(50) 쪽이 반대쪽 보다 일정 높이(h) 만큼 낮게 설치된다.
또한, 슬로프덕트(40)도 플러싱덕트(20)와 마찬가지로, 플러싱덕트(20)로부터 배출되는 미세칩을 내포한 절삭유의 흐름을 좋게 하고, 빠른 유속을 만들기 위해 하부 단면이 V자 형태의 경사면(21)을 이루며, 경사면(21)의 모서리 부분은 유선형의 굴곡부(22)를 형성한다. 이와 같이 슬로프덕트(40)는 플러싱덕트(20)로부터 흘러내린 미세칩이 내포된 절삭유를 슬로프덕트(40) 내부에 쌓이지 않고 원활하게 절삭유탱크(50)로 배출한다.
다음은 절삭유탱크(50) 대해 설명한다. 도 8과 도 9는 각각 본 발명의 일 실시예로서, 절삭유탱크가 설치된 부분의 단면도 및 사시도이다.
절삭유탱크(50)는 상기 슬로프덕트(40)의 선단 하부에 절삭유가 낙하하는 지점에 설치되며, 슬로프덕트(40)로부터 배출되는 미세칩을 포함한 절삭유를 저장한다.
절삭유탱크(50)의 입구에는 상기 플러싱덕트(20)와 슬로프덕트(40)로부터 낙하하는 절삭유에 포함된 미세칩 중에서 비교적 크기가 큰 칩을 여과하는 1차필터(51)가 설치된다. 또한 1차필터(51)의 하부에는 절삭유탱크(50)의 중심부를 향하여 경사지게 미끄럼판(53)이 설치된다. 상기 미끄럼판(53)은 상기 1차필터(51)를 통과하여 낙하하는 절삭유에 포함된 미세칩이 미끄럼판(53)을 타고 절삭유탱크(50)의 중심부로 모이도록 유도하는 역할을 한다.
한편, 절삭유탱크(50)의 중심부에는 흡입구가 절삭유탱크(50)의 바닥면을 향하여 설치되어 미세칩이 포함된 절삭유를 흡입하여 원심분리기 장치(60)의 더티탱크(62)로 펌핑하는 1차리턴펌프(55)가 설치된다.
이와 같이 절삭유탱크(50)는 1차필터(51)를 통해 비교적 크기가 큰 칩은 여과되고, 나머지 미세칩은 미끄럼판(53)에 유도되어 절삭유탱크(50)의 중심부로 모두 모인다. 그럼에도 불구하고 중심부로 모이지 못한 나머지 미세칩은 미끄럼판(53)에 의해 형성된 절삭유의 와류에 의해 절삭유탱크(50)의 중심부로 모아져 1차리턴펌프(55)를 통해 원심분리기 장치(60)의 더티탱크(62)로 이송된다.
한편, 절삭유탱크(50)와 절삭유탱크(50)의 일측면에 설치된 원심분리기 장치(60)의 더티탱크 사이에는 2차필터(52)가 설치되어 1차리턴펌프(55)를 통해 이송되지 못한 일부 절삭유는 2차필터(52)를 통해 더티탱크(62)로 이동한다.
또한, 절삭유탱크(50)에는 수위센서(54)가 설치된다. 이 수위센서(54)는 절삭유탱크(50) 내부의 절삭유 수위를 측정하여, 수위가 미리 정한 일정 높이(예를 들면 중간 높이 수위)가 되면 1차리턴펌프(55)를 작동시키고, 미리 정한 낮은 수위가 되면 1차리턴펌프(55)의 작동을 중단시킴으로 절삭유탱크(50) 내부의 미세칩이 포함된 절삭유를 원심분리기 장치(60)의 더티탱크(62)로 이송한다.
한편, 수위센서(54)가 미리 정한 최고 수위가 되면, 이 때는 절삭유탱크(50) 내부의 절삭유 수위가 노무 높은 상태이므로, 이는 1차리턴펌프(55)의 고장 또는 수위센서(54)의 고장으로 판단하여 공작기계(10)를 비상정지 시키도록 제어한다.
다음은 원심분리기 장치(60)에 대해 설명한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 원심분리기 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
원심분리기 장치(60)는 절삭유탱크(50)의 일측에 설치되어, 1차리턴펌프(55)를 통해 절삭유탱크(50)로부터 이송된 절삭유를 원심력을 이용하여 절삭유에 포함된 미세칩을 최종적으로 분리하여 배출함으로써 절삭유를 재사용하도록 하는 장치이다.
원심분리기 장치(60)는 하부에 상기 절삭유탱크(50)의 1차리턴펌프(55)로부터 미세칩이 포함된 절삭유를 공급받아 저장하는 더티탱크(62)가 구비된다. 상기 더티탱크(62)의 상부에는 2차리턴펌프(63)가 설치되어 미세칩이 포함된 더티탱크(62)의 절삭유를 더티탱크(62)의 상부에 설치된 원심분리기 본체(61)로 공급한다. 이 때 더티탱크의 바닥면은 상기 2차리턴펌프(63)의 흡입구(64) 쪽으로 구배(65)가 형성되어 미세칩이 이 구배(65)를 통해 흡입구(64) 쪽으로 모아져서 남김없이 원심분리기 본체(61)로 이송되도록 한다.
원심분리기 본체(61)는 원심력을 이용하여 미세칩과 절삭유를 분리하고, 분리된 미세칩은 외부로 배출하고, 정제된 절삭유는 원심분리기 본체(61) 일측에 구비된 절삭유냉각기(66)를 경유하여 일정한 온도로 냉각된 후 원심분리기 본체(61)의 일측에 마련된 크린탱크(70)로 이송된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계의 평면도 상에 절삭유의 흐름 상태를 나타내는 개념도이다. 도 11에 개시한 바와 같이, 미세칩이 정제된 절삭유는 크린탱크(70)에 설치된 절삭유 공급펌프(71)를 통해 공작기계(10)의 스핀들(12) 부위에 설치된 절삭유 분사노즐(13)과 플러싱덕트(20)의 후단에 설치된 절삭유 공급밸브(30)로 공급되어 재사용된다.
상기에 설명한 바와 같이, 본 발명은 유리나 석영 등과 같이 경도가 높고, 가공할 때 미세칩이 발생하는 공작물의 가공 시 미세칩들을 남김없이 절삭유탱크(50)로 포집하고, 포집된 절삭유에 포함된 미세칩들을 완전하게 분리하여 배출하고, 정제된 절삭유만을 공작기계(10)에 재사용 함으로써, 미세침의 침투로 인한 공작기계(10) 내부의 마모를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 실시예에서 유리나 석영 등과 같이 미세칩을 발생시키는 공작물에 대해 설명하였지만, 금속 또는 비금속을 포함하여 미세칩을 발생시키는 모든 공작물을 가공하는 일반적인 공작기계에도 적용할 수 있다.
<부호의 설명>
10 공작기계
11 테이블
12 스핀들
13 절삭유 분사노즐
20 플러싱덕트
21 경사면
22 굴곡부
30 절삭유 공급밸브
40 슬로프덕트
50 절삭유탱크
51 1차필터
52 2차필터
53 미끄럼판
54 수위센서
55 1차리턴펌프
60 원심분리기 장치
61 원심분리기 본체
62 더티탱크
63 2차리턴펌프
64 흡입구
65 구배
66 절삭유냉각기
70 크린탱크
71 절삭유 공급펌프
본 발명은 공작기계의 칩 처리장치에 적용함으로써, 미세 칩으로 인한 공작기계의 마모 수명을 연장할 수 있다. 따라서 공작기계의 제조 및 이를 사용하는 산업 분야에 유용한 기술이다.

Claims (5)

  1. 공작기계의 테이블 양쪽 측면에 테이블의 길이 방향으로 설치하며, 한쪽 선단을 경사지게 설치하되, 하부 단면이 V자 형태의 경사면을 이루며, 양쪽 경사면이 만나는 모서리 부분은 유선형의 굴곡부를 형성한 플러싱덕트;
    상기 플러싱덕트로부터 공급된 절삭유가 상기 공작기계 테이블의 한 쪽 선단 하부방향으로 흐르도록 경사지게 설치하되, 하부 단면이 V자 형태의 경사면을 이루며, 양쪽 경사면이 만나는 모서리 부분은 유선형의 굴곡부를 형성하는 슬로프덕트;
    상기 경사진 플러싱덕트의 높은 쪽 선단에 설치하며 상기 플러싱덕트에 절삭유를 공급하는 절삭유 공급밸브;
    상기 플러싱덕트와 슬로프덕트로부터 낙하하는 절삭유를 포집하도록 상기 슬로프덕트의 일측 선단 하부에는 설치하는 절삭유탱크;
    상기 절삭유탱크의 일측에 설치하며 절삭유와 절삭유에 포함된 미세칩을 분리하는 원심분리기 장치를 포함하는 공작기계의 미세칩 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 절삭유탱크의 입구에는 상기 플러싱덕트와 상기 슬로프덕트로부터 공급되는 절삭유에 포함된 미세칩 중에서 크기가 큰 칩을 여과하는 1차필터를 설치하고, 상기 1차필터의 하부에는 상기 절삭유탱크의 중심부를 향하여 경사지게 미끄럼판을 설치하며, 상기 절삭유탱크의 중심부에는 흡입구가 상기 절삭유탱크의 바닥면을 향하여 설치되어 미세칩이 포함된 절삭유를 흡입하여 상기 원심분리기 장치의 더티탱크로 펌핑하는 1차리턴펌프를 설치한 것을 특징으로 하는 공작기계의 미세칩 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 절삭유탱크와 상기 더티탱크 사이에는 상기 1차리턴펌프를 통해 이송되지 못한 절삭유가 상기 더티탱크로 이동하도록 2차필터를 설치하여 연통시킨 것을 특징으로 하는 공작기계의 미세칩 처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 절삭유탱크에는 절삭유탱크 내부의 절삭유 수위를 검출하는 수위센서와, 상기 수위센서로부터 검출한 절삭유의 수위가 미리 정한 범위 내인 경우 상기 절삭유탱크 내부의 미세칩이 포함된 절삭유를 상기 원심분리기 장치의 더티탱크로 이송하는 1차리턴펌프를 설치하고, 상기 수위센서는 상기 수위센서로부터 검출한 절삭유의 수위가 미리 정한 최고 수위가 되면 공작기계를 비상정지 시키는 것을 특징으로 하는 공작기계의 미세칩 처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 원심분리기 장치는 상기 절삭유탱크의 중심부에 설치된 1차리턴펌프로부터 미세칩이 포함된 절삭유를 공급받아 저장하는 더티탱크와, 상기 더티탱크 상부에 설치되어 상기 더티탱크의 절삭유를 펌핑하는 2차리턴펌프와, 상기 2차리턴펌프를 통해 공급되는 절삭유를 미세칩과 절삭유로 원심분리하는 원심분리기 본체와, 상기 원심분리기 본체로부터 분리되어 정제된 절삭유를 냉각시키는 절삭유냉각기와, 상기 절삭유냉각기로부터 냉각된 절삭유를 공급받는 크린탱크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 미세칩 처리 장치.
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