JPS59182009A - ドリル及び被加工物への冷却流体供給方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は金属被加工物の穴あけ加工の際にドリルと被加
工物を流体冷却するための冷却流体供給方法及び装置に
関するものである。 ドリル内部を通してドリルの先端に冷却流体を供給する
従来の油穴付きドリルにあっては、その穴あけ効率、寿
命はドリルに供給する冷却流体の圧力を規則正しく、パ
ルス状に変化させることにより非常に向上することがで
き、例えば流体圧ツクを毎分５０回規則正しくパルス状
に変化させることにより、ドリルの寿命を約５０パーセ
ント向上し、且つ穴あけ速度も増大し得るのである。 一般に冷却流体を油穴付きドリルに供給するための空圧
モータ駆動ポンプは操作範囲が広く、且つ苛酷な動作条
１！目こ於ける寿命が長いことにより最も有利であると
されている。またほとんどの工場に於いては、携帯用器
具等に使用する小型ニューマヂックモータを駆動するた
めに、工場内全体に９０ボンド／平方インチの圧力空気
供給管が配設されており、そしてそのために圧力空気が
得られるので、空気ポンプの動力源は一般に安価であり
有利である。 従来公知の穴あけ操作においては、チップが定期的にた
まって圧縮されて、ドリル内を通ってパルス状に供給さ
れる流体の流れに対して背圧を発生させ、この背圧の発
生によりドリル内を流れる冷却流体の供給量が非常に減
少し、穴あけ速度を低下させると共に、ドリルの効率を
低下させる。 この問題を解決するための一方法として、高圧パルス流
体冷却ポンプを用いることが考えられる。 しかしながら、多くの場合そのような標準空圧管以外か
ら駆動されるポンプは現在では得られづ゛、またそのよ
うな特殊のポンプを製作することは不経済である。 本発明の目的の一つは、ドリル内にたまって圧縮される
チップを減少または除去することが可能な冷却流体をド
リル内に供給する方法及び装置に関し、更に具体的な目
的は、チップの圧縮等により発生する冷却流体の流れに
対する背圧を緩和し得る穴あけ加工に於けるドリルと被
加工物の冷却を行うための冷却流体供給装置を提供する
ことである。 本発明の更に他の目的は、被加工物に係合する油穴付き
ドリルに対して連続的な大量のパルス状の冷却流体を供
給し、且つドリル先端にチップがたまるのを防ぐために
断続的な高圧冷却流体をパルス状に供給する装置を提供
することである。 本発明の更に他の目的は、空圧駆動ポンプを使用するド
リルの内部を通ってその先端に供給される連続的な大量
のパルス状の冷却流体の流れに対して発生する背圧を緩
和するための装置を提供することである。 本発明の上記目的を達成するため、本発明に於ては、被
加工物に係合するドリル内に設けた縦方向の流体通路に
低圧−次ポンプを介して低圧の一次冷却流体をパルス状
に供給し、更に高圧二次ポンプを介して一次冷却流体に
比して高圧の二次冷却流体を一次冷却流体と同じドリル
内の流体通路にパルス状に供給する。それによって−水
冷却流体の流れに対する背圧が一定の値を越えたとき、
高圧二次冷却流体を大量の低圧−水冷却流体に断続的に
加えて、背圧の原因であるチップをドリルから押し流し
、チップが押し流されて一次冷却流体に対する背圧が一
定値以下に下がると二次冷却流体の供給を停止させる。 高圧二次ポンプが低圧−次ポンプと共に用いられる場合
、この二段階パルス状冷却流体供給装置によって冷却流
体の供給量とその全体の圧力との双方が増大される。例
えば、背圧５００ボンド／平方インチの場合、上記二段
階パルス状冷却流体供給装置を用いることにより、冷却
流体供給量を平均３乃至４ガロン／分増大し得る。高圧
二次ポンプを操作することにより流体の供給量と圧力が
突然増すために、背圧の原因である圧縮チップ等が取り
除かれる。二段階パルス状冷却流体供給装置の伯の利点
は、高圧二次ポンプが操作される場合、二個のパルス状
冷却流体の流路からの流体により複合流体のパルス数が
増加することであり、これにより一段階冷却流体供給装
置の場合と比べて、穴あけ速度の増大を図ることができ
、この二段階冷却流体供給装置は空圧並びに電動ポンプ
装置に使用し得る。 工場全体に配設された空圧ライン以外から駆動される空
圧往復動ポンプが使用される場合には、上記二段階装置
は単一の工場空圧ラインから駆動される空圧往復動ポン
プによっては達成し得ない高供給量、高圧を可能とする
利点をイｊする。本装置の二段階ポンプ構成を用いるこ
とにより高供給量、高圧を断続的にではあるが達成し穴
あ（プ動作を向上させ得る。 合本発明の実施例を図に就いて詳細に説明するに、第１
図は空圧駆動往復動ポンプを用いる本発明の第１実施例
を示すもので、被加工物に穴をあけるためのドリルに冷
却流体を供給する装置に於いて、パルス状の冷却流体の
流れを形成するために加圧空気により駆動される大容量
の低圧−次ボンブ（１０）が用いられる。油等の冷却流
体が冷却流体容器（１２）より管（１３）を介して低圧
−次ポンプ（１０）に供給され、この低圧−次ポンプ（
１０）からの冷却流体は一次流路（１４）を介して通常
のボール盤、或いはターレット旋盤等の工作機械（１５
）に供給される。冷却流体は通常の油穴ｆ」ぎドリル内
に形成された縦方向、即ち軸方向の流路を通り、そこよ
りドリル先端に形成された間口部を通って外部に出てド
リルとそれに係合した被加工物を冷却する。穴あ１プ加
二１ニが進みドリルが被加工物内に進入するに従い、チ
ップが圧縮された状態でドリルの流路にたまり、−送流
路（１４）内の冷却流体の流れに対して背圧を発生する
。この背圧の増大とともに、ドリル内での冷却流体の供
給量が減少し始める。この圧縮されたチップを押し出し
て背圧を減少させるために、冷却流体供給装置に高圧二
次ポンプ（２０）を設ける。この高圧二次ポンプ（２０
）は低圧−次ボンブ（１０）と同様の構造であるが、そ
の油圧対空圧比は１６：１である。高圧二次ポンプ（２
０）は加圧空気源（１１〉からではなく、加圧管（２１
）より得られる空気によって駆動されるニューマチック
モータを有し、且つ前記高圧二次ポンプ（２０）は冷却
流体容器（２２）と管（２３）を介して連通している。 そして、これら２つの冷却流体容器（１２）、（２２）
に代えて単一の冷却流体容器を用いることも可能である
。 高圧二次ポンプ（２０）からパルス状に供給される高圧
二次冷却流体は、二次流路（２４）を通って一次流路（
１４）との合流点く２５）に至る。 高圧二次ポンプ（２０）より二次流路（２４）を介して
一次流路（１４）に加えられる冷却流体の司は、低圧−
次ボンブ（１０）からの冷却流体の量に比して少ない。 高圧二次ポンプ（２ｏ）からのパルス状の冷却流体のピ
ーク圧力は、低圧−次ポンブ（１０）の冷却流体のもの
に比して相当に高り、最適の結果を得るためには、高圧
二次ポンプ（２０）からの流体圧が、低圧−次ボンプ（
１０）からの流体圧に比して約５０％多いことが望まし
い。 通常の逆止弁く２８）、（２９）が夫々−次流路（１４
）及び二次流路（２４〉に設けられ、これら逆止弁（２
８）、（２９＞ｌは動作時そのいずれかによって発生づ
−る逆流を明由づ−るように設（っである。そしてこれ
ら逆止弁（２８）、（２９）は−次流路（１４）と二次
流路（２４）の合流点（２５）に隣接して設けらること
が推奨される。 本発明装置に於ては、低圧−次ボンブ（１ｏ）は工作機
械〈１５）のドリルを通って、連続したパルス状の一次
冷却流体を供給するように形成されてあり、また高圧二
次ポンプ（２０）はドリル内を流れる冷却流体に対する
背圧の発生に相応して、高圧パルス状の冷却流体の流れ
を一次冷却流体の流れに加えるように形成されている。 高圧二次ポンプ（２０）へ連通する加圧管（２１）にパ
イ１］ツト弁（３０）が設けられ、このパイロット弁（
３０）の附勢、除勢に応じて加圧管（２１）を開放、閉
鎖し−Ｃ高圧二次ポンプ（２０）のニューマヂックモー
タを駆動づる。パイｌコツト弁（３０）は−次流路（１
４）に合流する制御用管〈３１）を介してこれと連通接
続されており、更に一次流路（１４）の背圧が一定値に
達すると、パ、イ

【コツ１へ弁〈３０）が操作されて加
圧空気を加圧管（２１）を介して供給して、高圧二次ポ
ンプ〈２０〉の二フーマチックモータを駆動してドリル
への二次高圧冷ｆ６＋流体の供給を開始させるように調
節される。減少された一次冷却流体の流れに加えられた
高１］エバルス状の冷却流体の作用によって背圧が一定
値以下に下ったとき、パイロット弁〈３０）が除勢され
て加圧管（２１）に流れる加圧空気の流れを停止させる
。また本発明装置に於りる弁（３０）としてソレノイド
弁、手動弁等を容易に用いることもできる。 次に本発明装置の作用を述べると、初めは空圧が加圧空
気源（１１）を介して低圧−次ボンプ（１０）のみに供
給され、この場合通常供給される空圧ば９０ボンド／平
方インチ前後に設定される。低圧−次ポンプ（１０）か
ら連続的なパルス状の一次冷却流体が一次流路（１４）
を介して工作１１械（１５）の油穴（＝Ｉきドリルに送
給される。 ドリルの流路に圧縮チップがたまり一次ｔｌ路（１４〉
に背圧が発生し始め、制御用管（３１）を介して−泡流
路（１４＞に一定レベルの背圧の発生したことが検出さ
れると、パイロット弁（３０）が駆動される。それに応
じて加圧空気が加圧管（２１）に流れて高圧二次ポンプ
（２０）のニューマヂックモータを動作させて、−泡流
路（１４）に合流する二次流路（２４）に二次高圧パル
ス状冷却流体の流れを発生させる。この高圧二次冷却流
体の流れが一次冷却流体の流れに加えられて高圧と低圧
の圧力パルスが重合されることにより、チップ等が押し
出されて、−次冷却流体の流れに対する背圧が減少もし
くは除去される。背圧が一定値以下に下がると、パイロ
ット弁（３ｏ）が除勢されて高圧二次ポンプ（２ｏ）が
閉鎖される。 次に本発明の冷却流体供給装置の効果を第３図を参照し
て説明すると、図示のグラフは横軸に冷却流体供給量く
ガ［］ン７／分）、縦軸に背圧（ボンド／平方インチ）
を取ったものである。曲線Ａは従来の方法により低圧ポ
ンプ（１０〉のみを用いた場合を示し、曲線Ｂは本発明
装置に於いて低圧−次ポンプ（１０）と高圧二次ポンプ
（２０）を用いた場合を示し、いずれの場合も供給空圧
８０ポンド／平方インチの場合（実線Ａ’　、Ｂ’　）
と供給空圧１００ポンド／平方インチの場合（点線Ａ″
、Ｂ”）とを示す。背圧発生のために合流点（２５）の
下流の一次流路（１４）に制御弁を設けてテストを行っ
た。 低圧−次ボンプ（１０）と高圧二次ポンプ（２０）を共
に用いた場合〈曲線Ｂ〉は、低圧ポンプ（１０）のみの
場合（曲線Ａ）に比して、ドリルへの冷却流体の供給量
が相当に増大していることが判る。例えば、背圧５００
ボンド／平方インヂに於ては、低圧ポンプ（１０）のみ
では供給量が１ガロン／分（曲線Ａ′上の点（４０））
であったものが、高圧二次ポンプ（２０）を併用した場
合４ガロン／分〈曲線Ｂの点（４１））に増大した。ま
た、冷却流体供給量が一定値の４ガロン／分のとき、低
圧ポンプ（１０）のみでは背圧がわずか２００ボンド／
平方インヂ（曲線Ａ’　　ｋの点（４２））であるのに
対し、低圧−次ボンプ〈１０）と高圧二次ポンプ（２０
）を併用した場合の背圧は約５００ボンド／平方インチ
（曲線Ｂ′上の点（４１））であることが判る。 第２図は第１図の第１実施例に於（プる空圧駆動往復ポ
ンプに代えて、従来の電動往復動ポンプを用いる場合に
本発明を利用した場合の第２実施例の概略図である。本
実施例の二段階冷却流体供給装置は前記のものと略同−
であり、低圧−次ポンプ（５０）と高圧二次ポンプ〈５
１）を備える。 低圧−次ポンブ（５０）は、冷却流体容器く５２）より
管（４９Ａ）を介して一次冷却流体が供給されて一次流
路（５３）を介して工作機械（５４）へパルス状の一次
冷却流体を送給する。高圧二次ポンプ（５１）、も同様
に冷却流体容器（５２）より管（４９Ｂ）を介して二次
冷却流体が供給されて、それを高い圧力のパルス状の流
れとして一次流路（５３）と合流点（５５）で合流する
二次流路（／１．８　）を介して送給する。−送流路（
５３）及び二次流路（／１８）には夫々逆１に弁（５６
）、（５７）が設（ブられている。 一一次流路（５３）に於１プる一次冷？ｉｌ］流体の背
圧量を胴側するため圧力計（５８）等の計測手段が設（
プられており、この圧カニｔ　（５８＞はスイッチ等の
制御手段〈５９）と連通し、制御手段（５９）からの信
号によって高圧二次ポンプ（５１）を駆動制御づる。す
なわら、圧力計（５８）により検出される背圧が一定値
に達すると、制御手段（５９）は高圧二次ポンプ（５１
）に出力信号を発し、高圧二次ポンプ（５１）から高圧
パルス状の二次冷却流体を送給せしめて、背圧の原因で
あるチップを押し出し除去する。背圧が一定値以下に下
ったことを圧力ｉｔ　（５８）が検出すると、制御手段
（５９）が高圧二次ポンプ（５１）を除勢づる。 上）本の本発明の実施例は本発明を説明するために示し
たものであり、本発明の原理を逸脱することなく、その
構成全体または一部を種々に変更することが可能である
。また本発明を穴あけ加工に適用したものとして３）明
したが、例えばタンピング、ミーリング、リーミング等
の一般に被加工物にめくら孔等の孔を加工するすべての
場合に本発明を適用し得る。更に、１ｑられる装置、装
置を使用する環境等によって電動モータとニューマチッ
クモータを適宜組合せることによって本発明の効果を達
成することが可能である。 本発明は上述のようであるから、パルス状の冷却流体を
ドリル向流１本通路に連続的に供給することによって１
〜リルにたまったデツプを減少または除去することがで
き、またチップの圧縮等により発生する冷ム１】流体の
流れ（こ対する背圧を緩和することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理に基いた空ＩＪ駆動１１復動ポン
プを用いた冷却流体供給装置の概略図、第２図は電動ポ
ンプを用いる場合の本発明の伯の実施例の概略図、第３
図は従来装置と本発明装置による冷却流体供給けと背圧
の関係を示づグラフである。 図中、１０は低圧−次ポンプ、１１は加圧空気源、１２
は冷却流体容器、１３は管、１／Ｉは一次流路、１５は
工作機械、２０は高圧二次ポンプ、２１は加圧管、２２
は冷ム１］流体容器、２３は管、２４は二次流路、２５
は合流点、２８．２９は逆止弁、３０はパ弁ロン１〜弁
、３１は制御用管、４８は二次流路、４９Ａ、Ｂは管、
５０は低圧−次ポンプ、５１は高圧二次ポンプ、５２は
冷２．１１流体容器、５３は一次流路、５４は工作機械
、５５は合流点、５６．５７は逆止弁、５８は圧力計、
５９は制御手段である。 昭和５９年３月２３日 出　　願　　人　　ホイールアブレータ−外１名 第１図 第２図 ２ ！：）ｌ）　　　りり

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　加圧パルス状の一次冷却流体を低圧−次ポンプによ
   りドリル内の流体通路に送給し、該ドリル内に於【プる
   一次冷却流体の流れに対する背圧の発生に応じて、−次
   冷却流体より高圧の加圧パルス状の高圧二次冷却流体を
   高圧二次ポンプによりドリル内流体通路に送給し、二次
   冷却流体の流れを発生さゼて、背圧の原因であるチップ
   をドリル先端より押し出して除去し、−次冷却流体の流
   れに対づる背圧の降下に応じて二次冷却流体の流れを停
   止させることを特徴とするドリル及び被加工物への冷却
   流体供給方法 ２　冷却流体をその圧力を規則正しく変化させることに
   より、パルス状の一次冷却流体としてドリル内流体通路
   に送給する低圧−次ポンプと、該低圧−次ポンプからの
   一次冷却流体の流れをドリル内流体通路に導く一次流路
   と、冷却流体をその圧力を一次冷却流体の流れより高い
   ピーク圧を有するように規則正しく変化させることによ
   りパルス状の二次冷却流体の流れとしてドリル内流体通
   路に送給する高圧二次ポンプと、該高圧二次ポンプから
   の二次冷却流体の流れをドリル内流体通路に導く二次流
   路と、−送流路及び二次流路警こ夫々設けられた逆流を
   阻止する逆止弁と、第一流路に発生する圧力に応動して
   高圧二次ポンプを附勢、除勢するように動作し、−次流
   路内の圧力が一定レベル以上になったとき、高圧二次ポ
   ンプを附勢し、−次流路内の圧力が一定レベル以下にな
   ったとき高圧ポンプを除勢する制御手段とを具備したこ
   とを特徴とするドリル及び被加工物への冷却流体供給装
   置 ３　低圧−次ボンブが一次冷却流体を連続的に送給する
   大容量ポンプであり、高圧二次ポンプが制御手段により
   継続的に動作される高圧ポンプである特許請求の範囲第
   ２項記載のドリル及び被加工物への冷却流体供給装置 ４　二次冷却流体の流れの圧力が一次冷却流体の流れの
   圧力より約５０％高い圧力である特許請求の範囲第２項
   記載のドリル及び被加工物への冷却流体供給装置 ５　高圧二次ポンプが低圧−次ポンプより約５０％高い
   冷却流体の圧力を発生する特許請求の範囲第２項記載の
   ドリル及び被加工物への冷却流体供給装置 ６　低圧−次ポンプ及び高圧二次ポンプがそれぞれの流
   路を介して、低圧−次ポンプ及び高圧二次ポンプに接続
   された共通の加圧空気源から空圧駆動される特許請求の
   範囲第２項記載のドリル及び被加工物への冷却流体供給
   装置 ７　制御手段が一次流路と高圧二次ポンプに接続された
   加圧管とに接続されたパイロット弁であり、−次流路に
   於ける圧力の増大によってパイロット弁が附勢されて空
   気を高圧二次ポンプに送給してこれを駆動し、−次流路
   に於【プる圧力の減少によってパイロット弁が除勢され
   て高圧二次ポンプへの空気の送給を停止する特許請求の
   範囲第２項または第３項記載のドリル及び被加工物への
   冷却流体供給装置゛ ８　制御手段が高圧二次ポンプに接続される高圧管に接
   続されたソレノイド弁と、−次流路に於しプる圧力を測
   定する圧力応答手段と、該圧力応答手段と共動し、−次
   流路に於ける圧力の増大、減少に応じてソレノイド弁を
   夫々附勢、除勢する信号発生手段とを含む特許請求の範
   囲第２項または第３項記載のドリル及び被加工物への冷
   却流体供給装置 ９　少くとも低圧−次ポンプ及び高圧二次ポンプのいず
   れかが電動ポンプである特許請求の範囲第２項記載のド
   リル及び被加工物への冷却流体供給装置