JP2007331088A - Machining device using micro bubble - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machining device using a cutting liquid attaining high machining accuracy and small wear-out of a cutting tool. <P>SOLUTION: A dicer 1 comprises: a flange 2 attached to a rotary shaft 3 of a rotary driver; a disklike blade 4; a second flange 2; and a nut 5 for tightening the blade 4 by the flanges 2 for retaining. In addition, the cutting liquid 8 containing micro bubbles is supplied from a nozzle 9 to the blade 4 and a workpiece 6 to be machined. The workpiece is cut by the blade. The workpiece is fixed to a workpiece mounting platform 7 via wax. The blade 4 used comprises a super-hard substrate with a thickness of approximately 60 μm electro-coated with diamond. The workpiece 6 is glass. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロバブルを含む切削液を切削工具と被加工物に吹き付けて機械加工を行う機械加工装置に関するものである。  The present invention relates to a machining apparatus that performs machining by spraying a cutting fluid containing microbubbles onto a cutting tool and a workpiece.

一般に、ガラス、セラミック、シリコーン、チタン、超硬金属などの硬度が高い脆性材料を切断、研削等の加工を施すことは、非常に困難であり従来から工具に超音波振動を加え加工することが行われている。このような超音波切削加工は、切削抵抗が低減するため、切削ツールの摩擦熱が少なく加工面の熱歪が少なくなり、切削ツールの寿命が長くなると共に、加工精度の向上につながってくる。なお超音波切削加工については非特許文献１に詳しく記載されている。
超音波便覧編集委員会、「超音波便覧」、丸善株式会社、平成１１年８月、ｐ６７９−６８４ Generally, it is very difficult to cut and grind brittle materials with high hardness such as glass, ceramic, silicone, titanium, and super hard metal. Has been done. In such ultrasonic cutting, since cutting resistance is reduced, the frictional heat of the cutting tool is reduced, the thermal distortion of the processed surface is reduced, the life of the cutting tool is extended, and the machining accuracy is improved. Note that ultrasonic cutting is described in detail in Non-Patent Document 1.
Ultrasonic Handbook Editorial Committee, “Ultrasonic Handbook”, Maruzen Co., Ltd., August 1999, p679-684

例えば、特許文献１の超音波振動を用いた切断装置がある。この切断装置は切削工具であるブレードに直接、圧電素子をエポキシ樹脂を用いて接合し、この圧電素子に超音波発振回路から交流電圧を印加する。ブレードに直接超音波振動源が固着しているため、効率よく超音波振動させることができる。そして切削抵抗が低減し、切削ツールの摩擦熱が少なく加工面の熱歪が少なくなり、切削ツールの寿命が長くなると共に、加工精度が向上する。
特開２００４−２９１６３６号公報 For example, there is a cutting device using ultrasonic vibration of Patent Document 1. In this cutting apparatus, a piezoelectric element is directly bonded to a blade as a cutting tool using an epoxy resin, and an AC voltage is applied to the piezoelectric element from an ultrasonic oscillation circuit. Since the ultrasonic vibration source is directly fixed to the blade, the ultrasonic vibration can be efficiently performed. The cutting resistance is reduced, the frictional heat of the cutting tool is reduced, the thermal distortion of the processed surface is reduced, the life of the cutting tool is increased, and the processing accuracy is improved.
JP 2004-291636 A

しかしながら、ブレードが薄い場合は、好ましいブレードの径方向の振動の他、ブレードの面と直交する方向の好ましくない曲げ振動してしまう。また、フランジによりブレードが保持されると、ブレードと接触するフランジ部が節となる、曲げ振動が発生する。さらに、切断される被加工物にブレードが接触すると、さらに複雑な振動が発生し、被加工物の加工精度を悪化させ、加工速度を小さくし、そして砥石の消耗を大きくする。  However, when the blade is thin, in addition to the vibration in the radial direction of the preferred blade, an undesirable bending vibration in the direction orthogonal to the surface of the blade occurs. Further, when the blade is held by the flange, a bending vibration is generated in which the flange portion in contact with the blade becomes a node. Further, when the blade comes into contact with the workpiece to be cut, more complicated vibrations are generated, deteriorating the machining accuracy of the workpiece, reducing the machining speed, and increasing the consumption of the grindstone.

本発明者は、上記の超音波振動を用いた切断装置の問題点を解決するために、様々な調査研究を行ってきた。そして、機械加工装置の切削液を、マイクロバルブを含むものにすることにより上記の問題点を解決することを案出した。マイクロバブルがブレード及び被加工物による圧力により破壊される時に、マイクロジュット流が発生する。このマイクロジェット流が持つエネルギーを利用して被加工物及びブレードに付着した切削物を除去することができる。また、マイクロバルブは、帯電しているため前記除去した切削物を吸着して外部に出すことができる。このようにすることで、ブレードは常に切断能力を維持することができる。  The present inventor has conducted various research studies in order to solve the problems of the above-described cutting apparatus using ultrasonic vibration. And it devised to solve said problem by making the cutting fluid of a machining apparatus contain a microvalve. When the microbubbles are broken by pressure from the blade and the workpiece, a micro jut flow is generated. Using the energy of the microjet flow, it is possible to remove the workpiece and the cut material adhering to the blade. Further, since the microvalve is charged, the removed cut material can be adsorbed and taken out to the outside. By doing so, the blade can always maintain the cutting ability.

本発明の目的は上述の問題点を解消する、切削液にマイクロバブルを用いた機械加工装置を提供することにある。  An object of the present invention is to provide a machining apparatus that uses microbubbles as a cutting fluid to solve the above-mentioned problems.

本発明は、機械加工装置において、切削工具および被加工物にマイクロバブルを含む切削液を吹き付け、切削加工を行うものである。  The present invention performs cutting by spraying a cutting fluid containing microbubbles onto a cutting tool and a workpiece in a machining apparatus.

本発明はまた、前記マイクロバブルの直径が５０μｍ以下であるものとすることである。  The present invention is also that the diameter of the microbubbles is 50 μm or less.

本発明の機械加工装置および加工法は、切削液にマイクロバブルを含ませることにより、被加工物の加工精度と加工速度の向上および工具の消耗を小さくすることができる。  The machining apparatus and the machining method of the present invention can improve machining accuracy and machining speed of the workpiece and reduce tool consumption by including microbubbles in the cutting fluid.

本発明の第１の実施の形態を図１の側面図、そして図２の概略図により示す。図１に示すダイサ１は、図示しない回転駆動装置の回転軸３に取付けられたフランジ２、円盤状のブレード４、図示しない第二のフランジ２、そしてこれらのフランジ２によりブレード４を締め付け固定するためのナット５から構成されている。また、切削液８をブレード４と被加工物６にノズル９より供給する。ここで、切削液８は水である。また、被加工物はワーク取付け台７にワックスを用いて固定している。ここで用いたブレード４は、約６０μｍ厚の超硬製の基板にダイヤモンドを電着したものである。また、被加工物６はガラスである。  A first embodiment of the invention is illustrated by the side view of FIG. 1 and the schematic diagram of FIG. A dicer 1 shown in FIG. 1 has a flange 2 attached to a rotary shaft 3 of a rotary drive device (not shown), a disk-like blade 4, a second flange 2 (not shown), and the blade 4 is fastened and fixed by these flanges 2. It is comprised from the nut 5 for. Further, the cutting fluid 8 is supplied from the nozzle 9 to the blade 4 and the workpiece 6. Here, the cutting fluid 8 is water. Further, the workpiece is fixed to the workpiece mounting base 7 using wax. The blade 4 used here is obtained by electrodepositing diamond on a cemented carbide substrate having a thickness of about 60 μm. Moreover, the workpiece 6 is glass.

図２の概略図によりマイクロバブルの発生方法について説明する。切削液供給源１０の内部には、切削液８中にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成器１１が収納されている。マイクロバブル生成器１１には気体供給源１２が配管１３ａにより接続されている。また、ここで用いた気体は空気である。  A method for generating microbubbles will be described with reference to the schematic diagram of FIG. Inside the cutting fluid supply source 10 is housed a microbubble generator 11 that generates microbubbles in the cutting fluid 8. A gas supply source 12 is connected to the microbubble generator 11 by a pipe 13a. The gas used here is air.

マイクロバブル生成器の具体的構成としては次のようなものが挙げられる。  Specific examples of the microbubble generator include the following.

（１）二流体ノズル
二流体ノズルは、混合室内で開口する液体導入孔に隣接する気体導入孔とを有している。液体導入孔からは加圧された液体が混合室内に勢いよく噴射され、噴射された液体の持つ流体エネルギーから生じる負圧により気体導入孔から気体が吸入される。そして、液体の流れに気体が混合されてマイクロバブルを含んだ気液混合流が形成される。(1) Two-fluid nozzle The two-fluid nozzle has a gas introduction hole adjacent to a liquid introduction hole that opens in the mixing chamber. The pressurized liquid is vigorously ejected from the liquid introduction hole into the mixing chamber, and the gas is sucked from the gas introduction hole by the negative pressure generated from the fluid energy of the injected liquid. Then, gas is mixed with the liquid flow to form a gas-liquid mixed flow containing microbubbles.

（２）多孔体を用いた気体分散器
エアストーンなどの多孔体は、互いに連通する多数の細孔を有しており、それらの細孔の一部は多孔体の表面で開口している。多孔体を液体に浸漬させた状態で多孔体の内部に気体を導入すると、気体は細孔を通って多孔体の表面から微細な気泡となって液体中に放出される。したがって、細孔の径を小さくすれば、所望の直径を有するマイクロバブルを生成することができる。なお、多孔体として膜状の気体分散材を用いてもよい。(2) Gas Disperser Using Porous Body A porous body such as an air stone has a large number of pores communicating with each other, and some of the pores are opened on the surface of the porous body. When a gas is introduced into the porous body while the porous body is immersed in the liquid, the gas passes through the pores and becomes fine bubbles from the surface of the porous body and is released into the liquid. Therefore, if the pore diameter is reduced, microbubbles having a desired diameter can be generated. A film-like gas dispersion material may be used as the porous body.

（３）気液攪拌器
気液攪拌器は、液体中に配置されたスクリューなどの攪拌部材を備え、液体中に気体を供給しながら攪拌部材を高速で回転させ、液体中に気泡として存在する気体を攪拌する。これにより、液体中の気泡を微細化させてマイクロバブルを生成する。(3) Gas-liquid stirrer The gas-liquid stirrer has a stirring member such as a screw arranged in the liquid, and rotates the stirring member at high speed while supplying the gas into the liquid, and exists as bubbles in the liquid. Stir the gas. Thereby, the bubble in a liquid is refined | miniaturized and a microbubble is produced | generated.

マイクロバブルを形成する気体としては、空気、オゾン、２酸化炭素および酸素などがある。  Gases that form microbubbles include air, ozone, carbon dioxide and oxygen.

次にダイサ１の運転方法について説明する。まず、マイクロバブル生成器１１を運転して切削液８中にマイクロバブルを生成する。そして配管１３ｂを通してマイクロバブルを含んだ切削液８をノズル９よりブレード４と被加工物６に向けて放射する。次にダイサ１のモータのスイッチを入れ、ブレード４を回転させる。そして被加工物６をブレード４により切断する。  Next, an operation method of the dicer 1 will be described. First, the microbubble generator 11 is operated to generate microbubbles in the cutting fluid 8. Then, cutting fluid 8 containing microbubbles is radiated from the nozzle 9 toward the blade 4 and the workpiece 6 through the pipe 13b. Next, the dicer 1 motor is switched on and the blade 4 is rotated. Then, the workpiece 6 is cut by the blade 4.

切削液の役割は、ブレード４と被加工物６との間に生じる摩擦熱を冷却することである。ブレード４を高速回転させ、被加工物６を切削加工するとブレード４と被加工物６との開に生じる摩擦熱が、ブレードの磨耗や破損を早めたり、また被加工物６の加工面上のチッピングや異常切断の原因となる。  The role of the cutting fluid is to cool the frictional heat generated between the blade 4 and the workpiece 6. When the blade 4 is rotated at a high speed and the workpiece 6 is cut, the frictional heat generated in the opening of the blade 4 and the workpiece 6 accelerates the wear and breakage of the blade, and on the processing surface of the workpiece 6. It causes chipping and abnormal cutting.

マイクロバブルを含んだ切削液の作用についての考察をする。被加工物６とブレード４の間にマイクロバブルを含んだ切削液８が入り込み、被加工物６とブレード４の相対的な運動などによりマイクロバブルが破壊する。マイクロバブルが破壊されると、マイクロジュット流が発生する。このマイクロジェット流が持つエネルギーを利用して被加工物６及びブレード４に付着した切削物を除去する。また、除去された切削物は、マイクロバルブの吸着力により外部に出すことができる。マイクロバブルは、被加工物６とブレード４の間に入り込みためにはブレード４の厚さ６０μｍより小さいことが必要であり、５０μｍ以下の直径であることが望ましい。  Consider the action of cutting fluid containing microbubbles. The cutting fluid 8 containing microbubbles enters between the workpiece 6 and the blade 4, and the microbubbles are destroyed by the relative movement of the workpiece 6 and the blade 4. When the microbubbles are destroyed, a micro jut flow is generated. Using the energy of the microjet flow, the workpiece 6 and the cut material adhering to the blade 4 are removed. Further, the removed cut material can be taken out by the adsorption force of the microvalve. In order for the microbubbles to enter between the workpiece 6 and the blade 4, the thickness of the blade 4 needs to be smaller than 60 μm, and the diameter is desirably 50 μm or less.

マイクロバブルを含んだ切削液８よる被加工物６とブレード４からの切削物の除去は、ブレード４と被加工物６との間に生じる摩擦力を小さくするので、被加工物６の加工精度を向上させ、ブレード４の磨耗を小さくする。  The removal of the workpiece 6 from the workpiece 6 and the blade 4 with the cutting fluid 8 containing microbubbles reduces the frictional force generated between the blade 4 and the workpiece 6, so that the machining accuracy of the workpiece 6 is improved. To reduce the wear of the blade 4.

マイクロバブルを含んだ切削液は、通常の切削液に比較してブレードの磨耗は約半分に、被加工物のチッピングの数は半分以下になった。  The cutting fluid containing microbubbles has about half the blade wear and less than half the number of chippings on the workpiece compared to the normal cutting fluid.

本発明の第２の実施の形態について図３の研磨装置１４の側面図を用いて説明する。加工テーブル１９を回転させる加工テーブル回転軸がある。そして、加工テーブル回転軸は、モータ１５ａに接続されている。加工テーブル１９上には鋼製の円板状のワーク取付け台７に、被加工物６であるリチウムナイオベイト基板を、ホットメルトワックスを用い接着する。  A second embodiment of the present invention will be described with reference to a side view of the polishing apparatus 14 shown in FIG. There is a processing table rotation axis for rotating the processing table 19. The machining table rotating shaft is connected to the motor 15a. On the processing table 19, a lithium niobate substrate, which is the workpiece 6, is bonded to a steel disk-shaped workpiece mounting base 7 using hot melt wax.

一方、砥石１８を接合した円環状の弾性体は、弾性体を回転させるための回転円板に図示しないボルトにより接続されている。砥石１８はビトリファイド砥石と呼ばれるものでダイヤモンド砥粒の平均粒度は１０００番であり、μｍで表現するとその平均粒度は１８〜１４．５μｍである。平均粒度を小さくすると砥石１８と被加工物６との摩擦力が大きくなる。このため、マイクロバブルを含む切削液が有効である。  On the other hand, the annular elastic body to which the grindstone 18 is joined is connected to a rotating disk for rotating the elastic body by a bolt (not shown). The grindstone 18 is called a vitrified grindstone, and the average grain size of diamond abrasive grains is No. 1000. When expressed in μm, the average grain size is 18 to 14.5 μm. When the average particle size is reduced, the frictional force between the grindstone 18 and the workpiece 6 increases. For this reason, the cutting fluid containing microbubbles is effective.

また、加工テーブル１９の上方位置にマイクロバブルを含む切削液８が噴出するように配置されている。また砥石１８にも砥石回転軸の中心部を通り、マイクロバブルを含む切削液８が吹き付けられている。  Moreover, it arrange | positions so that the cutting fluid 8 containing a microbubble may eject to the upper position of the process table 19. FIG. Further, the cutting fluid 8 containing microbubbles is sprayed on the grindstone 18 through the central portion of the grindstone rotating shaft.

また砥石１８と弾性体を接合した構成は、カップ砥石またはグラインディングホイールなどの名称で呼ばれている。  Moreover, the structure which joined the grindstone 18 and an elastic body is called by names, such as a cup grindstone or a grinding wheel.

この研磨装置１４の運転方法について図３を用いて説明する。まず、加工テーブル１９にリチウムナイオベイト基板を接着した鋼製の円板状のワーク取付け台７を電磁力により吸着する。そして砥石１８の位置を適正な位置になるようにモータ１５ｂを作動させる。次にモータ１５ａを起動して加工テーブル１９を回転させる。これと同時にノズル９ｂからマイクロバブルを含む切削液を噴出させる。またノズル９ａから砥石回転軸の中心部を通りマイクロバブルを含む切削液８を砥石１８に当てる。次にモータ１５ｃの電源を入れて砥石１８を回転させ、リチウムナイオベイト基板を研磨する。ここで用いた切削液は水である。  A method of operating the polishing apparatus 14 will be described with reference to FIG. First, a steel disk-like work mounting base 7 having a lithium niobate substrate bonded to the processing table 19 is adsorbed by electromagnetic force. Then, the motor 15b is operated so that the position of the grindstone 18 becomes an appropriate position. Next, the motor 15a is activated to rotate the machining table 19. At the same time, a cutting fluid containing microbubbles is ejected from the nozzle 9b. Further, the cutting fluid 8 containing microbubbles is applied to the grindstone 18 from the nozzle 9a through the center of the grindstone rotating shaft. Next, the motor 15c is turned on and the grindstone 18 is rotated to polish the lithium niobate substrate. The cutting fluid used here is water.

砥石１８と被加工物６との間にマイクロバブルを含む切削液８が入り砥石１８と被加工物６の間の相対的な運動あるいは圧力により、マイクロバブルが破壊される。マイクロバブルが破壊されると、マイクロジュット流が発生する。このマイクロジェット流が持つエネルギーを利用して被加工物６及び砥石１８に付着した切削物を除去する。また、除去された切削物は、マイクロバルブの吸着力により外部に出すことができる。マイクロバブルは、被加工物６と砥石１８の間に入り込みためには５０μｍ以下の直径であることが望ましい。さらにダイヤモンド砥粒の平均粒度より小さいことが望ましく本例では、１５μｍ以下が望ましい。  Cutting fluid 8 containing microbubbles enters between the grindstone 18 and the workpiece 6, and the microbubbles are destroyed by relative movement or pressure between the grindstone 18 and the workpiece 6. When the microbubbles are destroyed, a micro jut flow is generated. The cutting object adhering to the workpiece 6 and the grindstone 18 is removed using the energy of the microjet flow. Further, the removed cut material can be taken out by the adsorption force of the microvalve. The microbubbles desirably have a diameter of 50 μm or less in order to enter between the workpiece 6 and the grindstone 18. Further, it is preferably smaller than the average grain size of the diamond abrasive grains, and in this example, 15 μm or less is desirable.

マイクロバブルを含んだ切削液よる被加工物と砥石からの切削物の除去は、砥石と被加工物との間に生じる摩擦力を小さくするので、被加工物の加工精度を向上させ、砥石の磨耗を小さくする。また、加工速度を向上させることができる。  Removal of the workpiece from the workpiece and the grindstone with the cutting fluid containing microbubbles reduces the frictional force generated between the grindstone and the workpiece, thus improving the machining accuracy of the workpiece and Reduce wear. Further, the processing speed can be improved.

マイクロバブルを含んだ切削液は、通常の切削液に比較して砥石の磨耗は約半分に、被加工物のチッピングの数は半分以下になった。  The cutting fluid containing microbubbles reduced the wear of the grindstone by about half compared to the normal cutting fluid, and the number of chippings on the workpiece was less than half.

なお、本例で用いたマイクロバブル発生方法は図２で示したものと同様であるので省略した。  The microbubble generation method used in this example is the same as that shown in FIG.

本発明の第３の実施の形態を図４の平面図を用いて説明する。バイトを旋盤２０の刃物台２２に取り付け、例えば金属材料やプラスチック材料等からなる被加工物６の切削加工に行う。旋盤２０の刃物台２２に切削チップ２３を備えたバイトホルダー２１を取付ける。被加工物６を旋盤主軸先端のチャック装置２４に取り付ける。被加工物６を回転させると同時に刃物台２２に送りを与え、そしてノズル型のマイクロバルブ発生装置よりマイクロバルブを含んだ切削液８を切削チップ２３と被加工物６に吹き付ける。これにより被加工物６を所定の寸法に加工する。なお、ノズル型のマイクロバルブ発生装置は、たとえば特許文献２の詳しく記述してある。
特開２００１−５８１４２号公報 A third embodiment of the present invention will be described with reference to the plan view of FIG. The cutting tool is attached to the tool post 22 of the lathe 20 and is cut into the workpiece 6 made of, for example, a metal material or a plastic material. A tool holder 21 having a cutting tip 23 is attached to a tool post 22 of a lathe 20. The workpiece 6 is attached to the chuck device 24 at the tip of the lathe spindle. At the same time as the workpiece 6 is rotated, a feed is applied to the tool post 22, and a cutting fluid 8 containing a micro valve is sprayed onto the cutting tip 23 and the workpiece 6 from a nozzle type micro valve generator. Thereby, the workpiece 6 is processed into a predetermined dimension. The nozzle-type microvalve generator is described in detail in, for example, Patent Document 2.
JP 2001-58142 A

切削液８の従来からの役割は、切削チップ２３と被加工物６との間に生じる摩擦熱を冷却することである。被加工物６を高速回転させ、被加工物６を切削加工すると切削チップ２３と被加工物６との間に生じる摩擦熱が、切削チップ２３の磨耗や破損を早めたり、また被加工物６の仕上面の劣化そして仕上寸法の不安定と原因となる。  The conventional role of the cutting fluid 8 is to cool the frictional heat generated between the cutting tip 23 and the workpiece 6. When the workpiece 6 is rotated at a high speed and the workpiece 6 is cut, frictional heat generated between the cutting tip 23 and the workpiece 6 accelerates wear and breakage of the cutting tip 23, and the workpiece 6 This causes deterioration of the finished surface and instability of the finished dimensions.

マイクロバブルを含んだ切削液８の作用についての考察をする。被加工物６と切削チップ２３の間にマイクロバブルを含んだ切削液８が入り込み、被加工物６と切削チップ２３の相対的な運動などによりマイクロバブルが破壊する。マイクロバブルが破壊されると、マイクロジュット流が発生する。このマイクロジェット流が持つエネルギーを利用して被加工物６及び切削チップ２３に付着した切削物を除去する。また、除去された切削物は、マイクロバルブの吸着力により外部に出すことができる。ここで、被加工物６と切削チップ２３の間にマイクロバブルを含んだ切削液８が入り込ませるためには、マイクロバブルは、５０μｍ以下の直径であることが望ましい。ここで用いた切削液は市販の水溶性切削液である。  The action of the cutting fluid 8 containing microbubbles will be considered. The cutting fluid 8 containing microbubbles enters between the workpiece 6 and the cutting tip 23, and the microbubbles are destroyed by the relative movement of the workpiece 6 and the cutting tip 23. When the microbubbles are destroyed, a micro jut flow is generated. The cutting object attached to the workpiece 6 and the cutting tip 23 is removed using the energy of the microjet flow. Further, the removed cut material can be taken out by the adsorption force of the microvalve. Here, in order for the cutting fluid 8 containing microbubbles to enter between the workpiece 6 and the cutting tip 23, the microbubbles preferably have a diameter of 50 μm or less. The cutting fluid used here is a commercially available water-soluble cutting fluid.

マイクロバブルを含んだ切削液よる被加工物と切削チップからの切削物の除去は、切削チップと被加工物との間に生じる摩擦力を小さくするので、被加工物の加工精度を向上させ、切削チップの磨耗を小さくする。  The removal of the workpiece from the workpiece and the cutting tip with the cutting fluid containing microbubbles reduces the frictional force generated between the cutting tip and the workpiece, thus improving the machining accuracy of the workpiece, Reduce wear of cutting tips.

マイクロバブルを含んだ切削液は、通常の切削液に比較して切削チップの磨耗は約半分に、被加工物の加工面粗さは約半分になった。  The cutting fluid containing microbubbles had about half the wear of the cutting tip and about half the surface roughness of the workpiece compared to the normal cutting fluid.

図５は、第４の実施の形態を示す基本的な構成を示すボール盤２５の正面図である。ステンレス製の回転軸３を回転させるためのモータ１５が備えられている。回転軸３を回転自在に支持するための軸受１６があり、さらにこの軸受１６を固定するための図示しないステンレスのケースがある。そして、ドリルチャック２７によりドリル２６を固定する。  FIG. 5 is a front view of a drilling machine 25 showing a basic configuration showing the fourth embodiment. A motor 15 for rotating the stainless steel rotating shaft 3 is provided. There is a bearing 16 for rotatably supporting the rotating shaft 3, and there is a stainless case (not shown) for fixing the bearing 16. Then, the drill 26 is fixed by the drill chuck 27.

次にこのボール盤の運転方法を説明する。まずモータ１５の電源をいれ回転軸３を回転させる。次に図２に示すマイクロバブル生成器を運転して切削液８中にマイクロバブルを含ませる。そして図示しない配管を通してマイクロバブルを含んだ切削液８をノズル９よりドリル２６と被加工物６に向けて放射する。次にドリル２６を下方に移動させ、被加工物６をドリル２６により穴をあける。ここで用いた切削液は市販の水溶性切削液である。  Next, the operation method of this drilling machine will be described. First, the power of the motor 15 is turned on to rotate the rotary shaft 3. Next, the microbubble generator shown in FIG. 2 is operated to include microbubbles in the cutting fluid 8. Then, the cutting fluid 8 containing microbubbles is radiated from the nozzle 9 toward the drill 26 and the workpiece 6 through a pipe (not shown). Next, the drill 26 is moved downward, and the workpiece 6 is drilled with the drill 26. The cutting fluid used here is a commercially available water-soluble cutting fluid.

ドリル２６と被加工物６との間にマイクロバブルを含む切削液８が入りドリル２６と被加工物６の間の相対的な運動あるいは圧力により、マイクロバブルが破壊される。マイクロバブルが破壊されると、マイクロジュット流が発生する。このマイクロジェット流が持つエネルギーを利用して被加工物６及びドリル２６に付着した切削物を除去する。また、除去された切削物は、マイクロバルブの吸着力により外部に出すことができる。マイクロバブルは、被加工物６とドリル２６の間に入り込みためには５０μｍ以下の直径であることが望ましい。  The cutting fluid 8 containing microbubbles enters between the drill 26 and the workpiece 6, and the microbubbles are destroyed by relative movement or pressure between the drill 26 and the workpiece 6. When the microbubbles are destroyed, a micro jut flow is generated. Using the energy of the microjet flow, the workpiece 6 and the cut object adhering to the drill 26 are removed. Further, the removed cut material can be taken out by the adsorption force of the microvalve. The microbubbles desirably have a diameter of 50 μm or less in order to enter between the workpiece 6 and the drill 26.

マイクロバブルを含んだ切削液よる被加工物とドリル２６からの切削物の除去は、ドリル２６と被加工物６との間に生じる摩擦力を小さくするので、被加工物の加工精度を向上させ、ドリルの磨耗を小さくする。また、加工速度を向上させることができる。  Removal of the workpiece from the drill 26 and the workpiece with the cutting fluid containing microbubbles reduces the frictional force generated between the drill 26 and the workpiece 6, thereby improving the machining accuracy of the workpiece. Reduce drill wear. Further, the processing speed can be improved.

マイクロバブルを含んだ切削液は、通常の切削液に比較してドリル２６の磨耗は約半分になった。  The cutting fluid containing microbubbles halved the wear of the drill 26 compared to the normal cutting fluid.

上記は、機械加工の際に切削液にマイクロバブルを用いて加工性能を向上させたが、さらにマイクロバブルの特徴を引き出すため、切削工具に超音波振動を与え、マイクロバブルが切削工具に接触したときにマイクロバブルを超音波エネルギーで破壊して、より効率的にマイクロジェット流を発生させることもできる。例えば、切削工具に超音波振動を与える方法として、先に述べた特許文献１に記載した方法がある。  The above has improved the machining performance by using microbubbles in the cutting fluid during machining, but in order to bring out the characteristics of the microbubbles, ultrasonic vibrations were applied to the cutting tool, and the microbubbles contacted the cutting tool. Sometimes microbubbles can be destroyed with ultrasonic energy to generate a microjet flow more efficiently. For example, as a method for applying ultrasonic vibration to a cutting tool, there is a method described in Patent Document 1 described above.

本発明の機械加工装置および加工法は、切削液を用いる機械加工に用いることができる。  The machining apparatus and the machining method of the present invention can be used for machining using a cutting fluid.

本発明の第一の構成を示す側面図である。  It is a side view which shows the 1st structure of this invention. マイクロバブル発生装置の概略図。である。  Schematic of a microbubble generator. It is. 本発明の第二の構成を示す側面図である。  It is a side view which shows the 2nd structure of this invention. 本発明の第三の構成を示す平面図である。  It is a top view which shows the 3rd structure of this invention. 本発明の第四の構成を示す側面図である。  It is a side view which shows the 4th structure of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ ダイサ
２ フランジ
３ 回転軸
４ ブレード
５ ナット
６ 被加工物
７ ワーク取付け台
８ 切削液
９ ノズル
１０ 処理液供給源
１１ マイクロバブル生成器
１２ 気体供給源
１３ 配管
１４ 研磨装置
１５ モータ
１６ 軸受
１７ モータ
１８ 砥石
１９ 加工テーブル
２０ 旋盤
２１ バイトホルダー
２２ 刃物台
２３ 切削チップ
２４ チャック装置
２５ ボール盤
２６ ドリル
２７ ドリルチャックDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dicer 2 Flange 3 Rotating shaft 4 Blade 5 Nut 6 Work piece 7 Work mounting base 8 Cutting fluid 9 Nozzle 10 Treatment liquid supply source 11 Micro bubble generator 12 Gas supply source 13 Piping 14 Polishing device 15 Motor 16 Bearing 17 Motor 18 Grinding wheel 19 Processing table 20 Lathe 21 Tool holder 22 Tool post 23 Cutting tip 24 Chuck device 25 Drilling machine 26 Drill 27 Drill chuck

Claims (2)

機械加工装置において、機械加工装置に用いられる切削工具および被加工物にマイクロバブルを含む切削液を吹き付け、切削加工を行うことを特徴とする。  The machining apparatus is characterized in that a cutting fluid used for the machining apparatus and a workpiece are sprayed with a cutting fluid containing microbubbles to perform cutting. 前記マイクロバブルの直径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の機械加工装置。  The machining apparatus according to claim 1, wherein a diameter of the microbubble is 50 μm or less.
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