JP5745794B2 - Mist generator - Google Patents
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Description
本発明は、旋盤やフライス盤等の工作機械による切削・研削加工において、工具や被加工物の冷却や潤滑を行うためのミストを生成するミスト生成装置に関する。 The present invention relates to a mist generating device that generates mist for cooling and lubricating a tool or a workpiece in cutting and grinding by a machine tool such as a lathe or a milling machine.
マシニングセンタ等の工作機械では、環境負荷の低減や切削液使用量の低減等を目的として、ミスト化した微少量の潤滑油を加工点に供給する所謂MQL(Minimal Quantity Lubrication)方式が普及している。このMQL方式では、圧縮空気を用いて2流体ノズルから噴霧された液体微粒子は、粒径の大きいものがミスト供給ライン(例えば、遠心力が作用するスピンドルの内壁)に付着して加工点まで到達し難くなり、所望の冷却や潤滑を達成できない場合がある。 In machine tools such as machining centers, the so-called MQL (Minimal Quantity Lubrication) system is widely used to supply a small amount of misted lubricating oil to the processing point for the purpose of reducing environmental impact and cutting fluid usage. . In this MQL method, liquid fine particles sprayed from a two-fluid nozzle using compressed air adhere to a mist supply line (for example, the inner wall of a spindle on which centrifugal force acts) and reach the processing point. It may become difficult to achieve desired cooling and lubrication.
そこで、2流体ノズルから噴射された大小の液体微粒子が混在したミストから均一な小さい粒子を選別した後、この小さい粒子のみからなるミストを工作機械に向けて供給するミスト生成装置が知られている(特許文献1参照)。 Therefore, a mist generating device is known in which uniform small particles are selected from a mist mixed with large and small liquid fine particles ejected from a two-fluid nozzle, and then a mist composed only of the small particles is supplied to a machine tool. (See Patent Document 1).
近年、上記MQL方式と比べてより大量の切削液を必要とする大型部品や難削材(例えば、チタンやインコネル)に対して、オイルミストを用いた切削・研削加工を適用する試みがなされている。しかしながら、上記従来のミスト生成装置は、比較的小さな粒径(例えば、平均粒径1〜3μm程度)からなる液体微粒子を生成し、しかも比較的小さな供給量(例えば、最大供給量20〜50ml/hr程度)で噴霧するものであるため、難削材等の加工に必要な冷却や潤滑を達成することができないという問題があった。 In recent years, attempts have been made to apply cutting / grinding using oil mist to large parts and difficult-to-cut materials (for example, titanium and Inconel) that require a larger amount of cutting fluid than the MQL method. Yes. However, the conventional mist generating device generates liquid fine particles having a relatively small particle size (for example, an average particle size of about 1 to 3 μm) and has a relatively small supply amount (for example, a maximum supply amount of 20 to 50 ml / spraying at a rate of about hr), there is a problem that cooling and lubrication necessary for processing difficult-to-cut materials cannot be achieved.
本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、切削液の供給量を増大させることを可能としたミスト生成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a mist generating apparatus capable of increasing the amount of cutting fluid supplied.
上記課題を解決するためになされた本発明の第1の側面によれば、切削液と気体とを混合してミストを生成するノズル(3)と、前記ノズルから噴霧されたミストを収容するミスト収容器(4)と、前記ミスト収容器内のミストを工作機械(2)に向けて供給するミスト供給ライン(6)とを備え、前記ミスト供給ラインは、前記ミスト収容器内のミストを外部に排出するミスト取込管(51)を有し、当該ミスト取込管は、前記ミストをその管内に導入するミスト取込口(55)が、前記ノズルのスプレーパターンを画成する噴霧領域(X)内に配置されたことを特徴とする。 According to the 1st side of this invention made | formed in order to solve the said subject, the nozzle (3) which mixes cutting fluid and gas and produces | generates mist, The mist which accommodates the mist sprayed from the said nozzle A container (4) and a mist supply line (6) for supplying the mist in the mist container toward the machine tool (2), the mist supply line externally supplying the mist in the mist container A mist take-in pipe (51) for discharging the mist into the pipe, and a mist take-in port (55) for introducing the mist into the pipe defines a spray pattern of the nozzle ( X).
また、本発明の第2の側面によれば、上記第1の側面に関し、前記ミスト収容器内において前記ノズルに対峙し、当該ノズルから噴霧されたミストが衝当する衝当板(14)を更に備え、前記ミスト取込口は、前記ノズルと前記衝当板との間に配置されたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an impact plate (14) that faces the nozzle in the mist container and abuts against the mist sprayed from the nozzle. Further, the mist intake port is disposed between the nozzle and the abutting plate.
また、本発明の第3の側面によれば、上記第1または第2の側面に関し、前記ミスト取込口は、前記ノズルの噴霧方向(C)に対して交差する方向に開口することを特徴とする。 Moreover, according to the 3rd side surface of this invention, regarding the said 1st or 2nd side surface, the said mist intake opening opens in the direction which cross | intersects with the spraying direction (C) of the said nozzle. And
また、本発明の第4の側面によれば、上記第1から第3のいずれかの側面に関し、前記ノズルは、前記ミストを鉛直方向に噴霧し、前記ミスト取込管は、前記ミスト収容器内において鉛直方向に延びる鉛直部(51a)と、当該鉛直部の下端から水平に延びる水平部(51b)とを有し、前記ミスト取込口は、前記水平部の一端に形成されたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, with respect to any one of the first to third aspects, the nozzle sprays the mist in a vertical direction, and the mist intake pipe is the mist container. A vertical portion (51a) extending in the vertical direction and a horizontal portion (51b) extending horizontally from the lower end of the vertical portion, and the mist inlet is formed at one end of the horizontal portion. Features.
上記本発明の第1の側面によれば、ミスト取込口をノズルの噴霧領域内に配置したため、ミスト収容器内に滞留する比較的小さな液体微粒子に加えて、噴霧直後の比較的大きな液体微粒子を工作機械に向けて供給することができ、切削液の供給量を増大させることが可能となる。
また、上記本発明の第2の側面によれば、ミスト供給ラインにおいて液化し易い粒径の液体微粒子を衝当板によって排除することができる。
また、上記本発明の第3の側面によれば、ミスト供給ラインのミスト取込口周辺における液体微粒子の液化を防止することができる。
また、上記本発明の第4の側面によれば、ミスト供給ラインのミスト取込口周辺において液体微粒子が液化した場合でも、当該液化により生じた切削液が工作機械に向けて供給されることを防止できる。
According to the first aspect of the present invention, since the mist intake port is disposed in the spray region of the nozzle, in addition to the relatively small liquid particles staying in the mist container, the relatively large liquid particles immediately after spraying. Can be supplied to the machine tool, and the supply amount of the cutting fluid can be increased.
Further, according to the second aspect of the present invention, the liquid fine particles having a particle size that is liable to be liquefied in the mist supply line can be eliminated by the impact plate.
Further, according to the third aspect of the present invention, liquefaction of liquid fine particles around the mist intake port of the mist supply line can be prevented.
Further, according to the fourth aspect of the present invention, even when the liquid fine particles are liquefied around the mist intake port of the mist supply line, the cutting fluid generated by the liquefaction is supplied to the machine tool. Can be prevented.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係るミスト生成装置について説明する。 Hereinafter, a mist generating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、ミスト生成装置1は、旋盤やフライス盤等の工作機械2に対してミスト化された切削液(以下、単にミストという。)を供給するものであり、水溶性切削油等を含む切削液と気体(ここでは、圧縮空気)とを混合してミストをそれぞれ生成するノズル3と、このノズル3から噴霧されたミストを収容するミスト収容器4と、ノズル3に圧縮空気を供給するための空気供給ライン5と、ミスト収容器4内のミストを工作機械2に向けて供給するためのミスト供給ライン6とを主として備える。
As shown in FIG. 1, a mist generating device 1 supplies a cutting fluid (hereinafter simply referred to as mist) to a machine tool 2 such as a lathe or a milling machine, such as a water-soluble cutting oil. A
ミスト収容器4は、図2に示すように、円筒状の周壁11と、この周壁11の上下の開口を塞ぐ円板状の上壁12及び下壁13とを有している。上壁12の底面にはノズル3が取り付けられており、このノズル3から下向きにミストが噴射される。また、ミスト収容器4の内部空間は、上壁12から吊り下げられた円板状の衝当板14により上下に仕切られており、衝当板14上方におおいてミストが収容されるミスト収容部15と、衝当板14下方において切削液L(液化したミストを含む)が貯留される切削液収容部16とが画成されている。
As shown in FIG. 2, the mist container 4 has a cylindrical
ノズル3は、サイホン式の周知の2流体ノズルからなり、空気供給ライン5が接続された上下方向に延びる空気導入路21と、この空気導入路21の上下方向の中間部に連通して水平方向に延びる液導入路22とを有している。液導入路22を画成する部位には、切削液収容部16の切削液L中から上方に延びる切削液供給管23の上端が接続されている。このような構成により、ノズル3は、空気導入路21に圧縮空気が導入された際に、液導入路22の連通部と切削液収容部16とに生じる圧力差により、切削液収容部16から切削液供給管23を通して切削液Lを吸い上げてノズル内部で空気と混合する。
The
空気供給ライン5は、図1に示すように、空気圧源31からの圧縮空気をノズル3の空気導入路に導く第1圧縮空気管32と、この第1圧縮空気管32から分岐した後に上壁12を貫通してミスト収容器4の内部空間に連通する第2圧縮空気管34とから主として構成される。
As shown in FIG. 1, the
第1圧縮空気管32には、圧縮空気の流量を調整する可変絞り弁42が設けられている。また、第1圧縮空気管32から分岐した第2圧縮空気管34には、ミスト収容器4内の圧力(すなわち、後述するオイルホールドリル54から噴射するミストの圧力)を所定の圧力に調整するための減圧弁47が設けられている。
The first
ミスト供給ライン6は、ミスト収容器4の内部に配置されたミスト取込管51と、このミスト取込管51の下流側に連なり、ミストを工作機械2に導入するミスト導入管52とから主として構成される。ミスト導入管52は工作機械2内のミスト通路53に接続されており、これにより、ミスト通路53の最下流に位置するオイルホールドリル(工具)54の噴霧孔54aからワークWに対してミストが噴霧される。
The mist supply line 6 mainly includes a
ミスト取込管51は、図2に示すように、ミスト収容器4の上壁12から下方に延びる鉛直部51aと、この鉛直部51aの下端に連なる水平部51bとを有するL字状の管である。ミスト収容器4内のミストは、水平部51bの一端に開口するミスト取込口55からミスト供給ライン6に導入される。ミスト取込口55は、ノズル3と衝当板14との間に配置され、ノズル3の噴霧の中心軸(噴霧方向)Cに対して交差(ここでは、直交)する方向に開口する。また、ミスト取込口55は、ノズル3のスプレーパターンを画成する円錐状の噴霧領域(図2中の2点鎖線の内側の領域)X内に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
次に、上記構成のミスト生成装置1の動作について説明する。 Next, the operation of the mist generating apparatus 1 having the above configuration will be described.
工作機械2においてワークWの加工を行う際には、空気圧源31から圧縮空気を空気供給ライン5に導入する。圧縮空気は、第1圧縮空気管32を介してノズル3の空気導入路21に導入される。これにより、切削液収容部16の切削液Lが切削液供給管23を介してノズル3の液導入路22に導入される。そして、ノズル3内で切削液と空気とが混合され、生成されたミストがノズル3の噴孔60から噴射される。切削液Lは、サイホン作用によりノズル3に連続的に供給される。
When machining the workpiece W in the machine tool 2, compressed air is introduced from the
ミスト取込管51のミスト取込口55は、ノズル3の噴霧領域X内に配置されているため、ノズル3から噴霧された直後の比較的大きな液体微粒子(例えば、粒径10〜20μm程度)を含むミストの一部は、衝当板14に到達する前に、ミスト収容器4内の圧力によって押し出されてミスト取込管51内に導かれる。一方、衝当板14まで到達したミスト中の比較的大きな粒径の粒子は、衝当板14に衝当することにより液化して切削液収容部16に戻される。また、衝当板14によって液化せずにミスト収容部15内に滞留する比較的小さな液体微粒子(例えば、粒径1〜3μm程度)は、ノズル3から噴霧された直後の比較的大きな液体微粒子と共に、ミスト取込口55からミスト取込管51内に導入される。ミスト取込管51内に導入されたミストは、ミスト導入管52を介して工作機械2に導入され、オイルホールドリル54の先端からワークWの加工点に対して噴霧される。
Since the
なお、ミスト取込管51の構造は種々の変更が可能であり、例えば、図2中の2点鎖線で示すように、鉛直部51aの下端にミスト取込口55’を設けることもできる。たたし、この場合にもミスト取込口55’は、ノズル3の噴霧領域内に配置される必要がある。
The structure of the
このように、ミスト生成装置1は、ミスト供給ライン6の末端のミスト取込口55をノズル3の噴霧領域X内に配置したため、従来のMQL方式に用いる装置と同様の簡易な構成でありながら、ミスト収容器4内に滞留する比較的小さな液体微粒子に加えて、噴霧直後の比較的大きな液体微粒子を工作機械2に向けて供給することができ、その結果、切削液の供給量を増大させることが可能となる。
Thus, since the mist generating device 1 has the
また、ミスト生成装置1では、ミスト供給ライン6のミスト取込口55がノズル3と衝当板14との間に配置されているため、ミスト供給ライン6において液化し易い粒径の液体微粒子を衝当板14によって排除することができる。特に、ミスト供給ライン6のミスト取込口55が、ノズル3の噴霧方向に対して直交する方向に開口するため、ミスト供給ライン6のミスト取込口55周辺における液体微粒子の液化を防止することができる。さらに、ミスト取込管51が、鉛直部51aと、この鉛直部51aの下端に連なる水平部51bとを有する構成としたため、ミスト供給ライン6のミスト取込口55周辺において液体微粒子が液化した場合でも、当該液化により生じた切削液が工作機械2に向けて供給されることを防止できる。
In the mist generating device 1, since the
本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、ミスト取込管は、その全体がミスト収容器に配置される必要はなく、少なくともミスト吸出口を有するミスト取込管の一部がミスト収容器内に配置されていればよい。また、ミストを生成するノズルの数および配置は、適宜変更することが可能である。ミスト取込口はノズルの数に拘わらず全てのノズル噴霧領域内に配置されるようにするとよい。さらに、工作機械に供給されたミストは、上述のオイルホールドリルの噴霧孔に限らず任意の排出孔から加工点に向けて噴霧することが可能である。上記実施形態に示した本発明に係るミスト生成装置の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて選択的に用いることが可能である。 Although the present invention has been described in detail based on specific embodiments, these embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these embodiments. For example, the mist intake pipe does not need to be disposed entirely in the mist container, and at least a part of the mist intake pipe having the mist suction port may be disposed in the mist container. The number and arrangement of nozzles that generate mist can be changed as appropriate. The mist intake port may be arranged in all nozzle spray regions regardless of the number of nozzles. Furthermore, the mist supplied to the machine tool can be sprayed toward the processing point from any discharge hole, not limited to the spray hole of the oil hole drill described above. All the constituent elements of the mist generating apparatus according to the present invention shown in the above embodiment are not necessarily essential, and can be selectively used at least as long as they do not depart from the scope of the present invention.
1 ミスト生成装置
2 工作機械
3 ノズル
4 ミスト収容器
5 空気供給ライン
6 ミスト供給ライン
14 衝当板
51 ミスト取込管
52 ミスト導入管
53 ミスト通路
54 オイルホールドリル
55 ミスト取込口
C 噴霧中心軸(噴霧方向)
X 噴霧領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mist generator 2
X Spray area
Claims (3)
前記ノズルから噴霧されたミストを収容するミスト収容器と、
前記ミスト収容器内のミストを工作機械に向けて供給するミスト供給ラインと
を備え、
前記ミスト供給ラインは、前記ミスト収容器内のミストを外部に排出するミスト取込管を有し、当該ミスト取込管では、前記ミストをその管内に導入するミスト取込口が、前記ノズルのスプレーパターンを画成する噴霧領域内に配置され、かつ前記ノズルの噴霧方向に対して交差する方向に開口し、
前記ミスト取込管は、水平方向に延びる水平部を有し、前記ミスト取込口が、前記水平部の一端に開口することを特徴とするミスト生成装置。 A nozzle that mixes cutting fluid and gas to generate mist;
A mist container for containing mist sprayed from the nozzle;
A mist supply line for supplying the mist in the mist container toward the machine tool,
The mist supply line has a mist intake pipe for discharging the mist in the mist container to the outside. In the mist intake pipe, a mist intake port for introducing the mist into the pipe is connected to the nozzle. Disposed in a spray region defining a spray pattern and opening in a direction intersecting the spray direction of the nozzle ;
The said mist taking-in pipe has a horizontal part extended in a horizontal direction, and the said mist taking-in opening opens to the end of the said horizontal part, The mist production | generation apparatus characterized by the above-mentioned .
前記ミスト取込口は、前記ノズルと前記衝当板との間に配置されたことを特徴とする請求項1に記載のミスト生成装置。 In the mist container, the mist container is further opposed to the nozzle, and further comprises an impact plate against which the mist sprayed from the nozzle is impacted,
The mist generating device according to claim 1 , wherein the mist intake port is disposed between the nozzle and the abutting plate.
前記ミスト取込管は、前記ミスト収容器内において鉛直方向に延びる鉛直部と、当該鉛直部の下端から水平に延びる水平部とを有し、
前記ミスト取込口は、前記水平部の一端に形成されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のミスト生成装置。 The nozzle sprays the mist vertically.
The mist intake pipe has a vertical portion extending in the vertical direction in the mist container, and a horizontal portion extending horizontally from the lower end of the vertical portion,
The mist inlet is mist generating device according to claim 1 or claim 2, characterized in that formed at one end of the horizontal portion.
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