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JP2018187765A - Dry ice powder jet cooling method and cooling device - Google Patents

Dry ice powder jet cooling method and cooling device Download PDF

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JP2018187765A
JP2018187765A JP2018130944A JP2018130944A JP2018187765A JP 2018187765 A JP2018187765 A JP 2018187765A JP 2018130944 A JP2018130944 A JP 2018130944A JP 2018130944 A JP2018130944 A JP 2018130944A JP 2018187765 A JP2018187765 A JP 2018187765A
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JP
Japan
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dry ice
injection
processing
ice powder
cooling
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JP2018130944A
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Japanese (ja)
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博裕 竹内
Hirosuke Takeuchi
博裕 竹内
彰 竹内
Akira Takeuchi
彰 竹内
中村 浩人
Hiroto Nakamura
浩人 中村
正三 中野
Shozo Nakano
正三 中野
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ASTRO TEKKU KK
Original Assignee
ASTRO TEKKU KK
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Abstract

【課題】被加工材を加工する際の加工部を冷却するこれまでにない冷却方法および冷却装置を提供することを課題とし、さらに、被加工材と加工工具とが摩擦することや、レーザー光等のエネルギーが集中することによる加工熱(第1次発生熱)と、被加工材や加工工具、切屑等が酸化燃焼反応することによる反応熱(第2次発生熱)と、を同時に抑制することができる冷却方法および冷却装置を提供する。【解決手段】被加工材を加工する際の加工部の冷却において、ドライアイス粉末を用いることで、第1次発生熱と第2次発生熱とを同時に抑制することができる。【選択図】図1An object of the present invention is to provide an unprecedented cooling method and cooling device for cooling a processing part when processing a workpiece, and further, friction between the workpiece and a processing tool, and laser light. Simultaneously suppresses processing heat (primary generated heat) due to concentration of energy, etc., and reaction heat (secondary generated heat) due to oxidative combustion reaction of workpieces, processing tools, chips, etc. A cooling method and a cooling device that can perform the above are provided. In cooling a processing part when processing a workpiece, by using dry ice powder, primary generated heat and secondary generated heat can be suppressed at the same time. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、被加工材を加工する際の加工部の冷却方法および冷却装置に関するものである。   The present invention relates to a cooling method and a cooling device for a processing part when processing a workpiece.

一般に、金属の切削加工において切削加工部を冷却する技術は、切削工具の劣化抑制や加工精度向上の観点から重要である。従来から切削加工において用いられる冷却手段は、切削油剤を切削加工部に供給することで冷却を行う湿式法(湿式切削)と、大気雰囲気下で切削加工部に低温の気体を噴射することで冷却を行う乾式法(乾式切削)とが存在する。   In general, a technique for cooling a cutting portion in metal cutting is important from the viewpoint of suppressing deterioration of a cutting tool and improving processing accuracy. Conventionally, the cooling means used in cutting is a wet method (wet cutting) in which cooling is performed by supplying a cutting fluid to the cutting part, and cooling by injecting a low-temperature gas into the cutting part in an air atmosphere. There is a dry method (dry cutting) to perform.

湿式切削は、切削油剤を用いることで、潤滑効果、冷却効果、洗浄効果を得ているため、加工熱の発生を抑制しながら冷却を行うことができる。しかしながら、加工後の表面に付着した切削油剤の除去が必要であることに加え、切削工具の酸化が免れないこと、切削油剤を処理する際に環境汚染が生じることや処理コストが高いこと等の問題がある。   Since wet cutting uses a cutting fluid to obtain a lubricating effect, a cooling effect, and a cleaning effect, cooling can be performed while suppressing generation of processing heat. However, in addition to the need to remove the cutting fluid adhering to the surface after processing, oxidation of the cutting tool is unavoidable, environmental pollution occurs when processing the cutting fluid, processing costs are high, etc. There's a problem.

一方で、乾式切削においては、切削油剤を用いないため上記のような問題は生じない。しかしながら、乾式切削は、潤滑効果が望めないことや冷却効率が低いことから、湿式切削に比べると非常に高い加工熱が発生する。そのため、加工面に切削焼けや切削割れが生じやすいことや切削工具の劣化が早いことから経済的負担が大きいという問題がある。   On the other hand, in dry cutting, the above problems do not occur because no cutting fluid is used. However, dry cutting cannot produce a lubrication effect and has low cooling efficiency, and therefore generates very high processing heat compared to wet cutting. Therefore, there is a problem that the economic burden is large because cutting burns and cutting cracks are likely to occur on the processed surface and the cutting tool is rapidly deteriorated.

そこで、乾式切削における冷却方法を改良する技術の提案がなされている(特許文献1、特許文献2)。
特許文献1には「−1℃以下の乾燥空気の冷風を加工点へ供給するとともに、植物油等の無公害油からなる微粒子状油を、前記加工点に直接若しくは加工治具を介して該加工点に間接的に、供給しながら砥石研削若しくは刃具切削を行なうことを特徴とする冷風加工方法」の技術が記載されている。このように、低温の乾燥空気と共に微粒子状油を切削加工部に噴射することで、従来の乾式切削よりも冷却効率を向上させることが可能である。
Therefore, proposals have been made for techniques for improving the cooling method in dry cutting (Patent Documents 1 and 2).
In Patent Document 1, “Cooling air of dry air of −1 ° C. or less is supplied to a processing point, and particulate oil composed of a non-polluting oil such as vegetable oil is directly applied to the processing point or via a processing jig. A technique of “a cold air machining method characterized in that grinding of a grinding wheel or cutting of a cutting tool is performed indirectly while supplying the point” is described. Thus, it is possible to improve a cooling efficiency rather than the conventional dry cutting by injecting particulate oil with a low-temperature dry air to a cutting part.

特許文献2には、「被加工物の乾式研削加工雰囲気として不活性気体を用いたことを特徴とする乾式研削加工法」の技術が記載されている。このように、乾式切削において、加工材料の周囲雰囲気を不活性気体により形成することで、切屑の酸化燃焼反応による発熱を抑制することが可能である。   Patent Document 2 describes a technique of “a dry grinding method characterized by using an inert gas as a dry grinding atmosphere of a workpiece”. In this way, in dry cutting, it is possible to suppress heat generation due to oxidation combustion reaction of chips by forming the ambient atmosphere of the work material with an inert gas.

特開平10−86036号公報JP-A-10-86036 特開平7−60621号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-60621

ところで、加工における熱の発生過程には、被加工材と加工工具とが摩擦することや、レーザー光等のエネルギーが集中することによる加工熱(第1次発生熱)と、被加工材や加工工具、切屑等が酸化燃焼反応することによる反応熱(第2次発生熱)とがある。   By the way, in the heat generation process in the processing, the processing heat (primary generated heat) due to friction between the workpiece and the processing tool or the concentration of energy such as laser light, the processing material and processing. There is reaction heat (secondary generated heat) due to oxidation combustion reaction of tools, chips and the like.

特許文献1に記載の冷却方法においては、加工熱である第1次発生熱の抑制を主な目的としており、被加工材等の酸化による第2次発生熱を抑制するものではない。また、微粒子状油剤を使用するため、加工後には被加工材の表面に付着した油剤を除去する必要がある。   In the cooling method described in Patent Document 1, the primary purpose is to suppress the primary generated heat that is the processing heat, and it does not suppress the secondary generated heat due to oxidation of the workpiece or the like. In addition, since the particulate oil agent is used, it is necessary to remove the oil agent adhering to the surface of the workpiece after processing.

一方、特許文献2に記載の冷却方法は、被加工材等の酸化燃焼反応による第2次発生熱の抑制を主な目的としており、加工熱自体の第1次発生熱を抑制するものではない。また、加工部周辺を不活性雰囲気とするために、加工部周囲を部材により覆うことで気密な空間を構成する必要があった。   On the other hand, the cooling method described in Patent Document 2 is mainly intended to suppress the secondary generated heat due to the oxidative combustion reaction of the workpiece or the like, and does not suppress the primary generated heat of the processing heat itself. . Moreover, in order to make the periphery of the processing part an inert atmosphere, it is necessary to form an airtight space by covering the periphery of the processing part with a member.

本発明は、かかる実情に鑑み、被加工材を加工する際の加工部を冷却するこれまでにない冷却方法および冷却装置を提供することを課題とし、さらには、第1次発生熱と第2次発生熱を同時に抑制することができる冷却方法および冷却装置を提供することを課題とする。   In view of such circumstances, the present invention has an object to provide an unprecedented cooling method and cooling device for cooling a processing portion when processing a workpiece, and further, primary generated heat and second It is an object of the present invention to provide a cooling method and a cooling device that can simultaneously suppress the next generated heat.

上記課題を解決するため、本発明に係る冷却方法は、被加工材を加工する際の加工部の冷却方法であって、ドライアイス粉末を加工部に対して噴射することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, a cooling method according to the present invention is a cooling method for a processing part when processing a workpiece, and is characterized by injecting dry ice powder to the processing part.

本発明によれば、ドライアイス粉末を被加工材の加工部に噴射し冷却することで、第1次発生熱と第2次発生熱とを同時に抑制することができる。
さらに、ドライアイス粉末は冷却後直ちに気化するため、加工表面に付着することがなく、加工後の表面を洗浄する必要がない。
According to the present invention, the primary generated heat and the secondary generated heat can be suppressed at the same time by spraying the dry ice powder onto the processed portion of the workpiece and cooling it.
Further, since the dry ice powder is vaporized immediately after cooling, it does not adhere to the processed surface and there is no need to clean the processed surface.

本発明の好ましい形態では、前記加工は、切削加工であることを特徴とする。
このように、ドライアイス粉末で切削加工部を冷却しながら切削加工を行うことで、切削工具の寿命を延伸させることができる。
In a preferred aspect of the present invention, the processing is cutting processing.
Thus, the lifetime of a cutting tool can be extended by performing a cutting process, cooling a cutting part with dry ice powder.

本発明の好ましい形態では、前記切削加工に用いる切削工具の材料が、セラミックであることを特徴とする。
このように、セラミック製の切削工具による加工に、本発明に係る冷却方法を適用することで、従来の同工具を用いた場合の切削加工に比して高速で切削加工を行うことができる。
In a preferred embodiment of the present invention, the material of the cutting tool used for the cutting is ceramic.
Thus, by applying the cooling method according to the present invention to processing with a ceramic cutting tool, cutting can be performed at a higher speed compared to the conventional cutting using the same tool.

本発明の好ましい形態では、前記加工は、ビーム加工であることを特徴とする。
このように、本発明に係る冷却方法は、加工手段がビーム加工である場合に好適である。
In a preferred embodiment of the present invention, the processing is beam processing.
Thus, the cooling method according to the present invention is suitable when the processing means is beam processing.

本発明の好ましい形態では、前記被加工材は、金属であることを特徴とする。
このように、本発明に係る冷却方法は、被加工材が金属である場合に好適である。
In a preferred embodiment of the present invention, the workpiece is a metal.
Thus, the cooling method according to the present invention is suitable when the workpiece is a metal.

本発明の好ましい形態では、前記金属が超硬合金、超耐熱合金、耐熱合金、ステンレス鋼、アルミ合金、炭素鋼、銅、及び、タングステンから選ばれることを特徴とする。
このように、本発明に係る冷却方法は、加工する金属が難加工金属材料や非鉄金属材料である場合に好適である。
In a preferred embodiment of the present invention, the metal is selected from cemented carbide, super heat resistant alloy, heat resistant alloy, stainless steel, aluminum alloy, carbon steel, copper, and tungsten.
Thus, the cooling method according to the present invention is suitable when the metal to be processed is a difficult-to-process metal material or a non-ferrous metal material.

本発明の好ましい形態では、前記被加工材は、樹脂であることを特徴とする。
このように、本発明に係る冷却方法は、被加工材が樹脂である場合に好適である。
In a preferred embodiment of the present invention, the workpiece is a resin.
Thus, the cooling method according to the present invention is suitable when the workpiece is a resin.

本発明の好ましい形態では、前記樹脂は、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックから選ばれる繊維強化プラスチックであることを特徴とする。
このように、本発明に係る冷却方法は、加工する樹脂が難加工材料である場合に好適である。
In a preferred embodiment of the present invention, the resin is a fiber reinforced plastic selected from carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic.
Thus, the cooling method according to the present invention is suitable when the resin to be processed is a difficult-to-process material.

本発明の好ましい形態では、前記ドライアイスの平均粒子径が500μm以下であることを特徴とする。
このような粒径のドライアイス粉末を噴霧することで、加工部を効率よく冷却することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, the dry ice has an average particle size of 500 μm or less.
By spraying the dry ice powder having such a particle size, the processed part can be efficiently cooled.

本発明の好ましい形態では、前記ドライアイス粉末は、液化炭酸ガスを断熱膨張させて生成することを特徴とする。
このようにドライアイス粉末を生成することにより、容易に平均粒子径が500μm以下のドライアイス粉末を噴射することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, the dry ice powder is produced by adiabatic expansion of liquefied carbon dioxide gas.
Thus, by producing | generating dry ice powder, the dry ice powder whose average particle diameter is 500 micrometers or less can be injected easily.

本発明の好ましい形態では、液化炭酸ガスの質量流量が50〜250g/minであることを特徴とする。
このような範囲の液化炭酸ガスの質量流量で生成したドライアイス粉末を噴射することで、効率よく加工部を冷却することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, the mass flow rate of the liquefied carbon dioxide gas is 50 to 250 g / min.
By injecting dry ice powder generated at a mass flow rate of liquefied carbon dioxide in such a range, the processed part can be efficiently cooled.

本発明の好ましい形態では、被加工材を加工する加工方法であって、ドライアイス粉末を加工部に対して噴射しながら、加工を行うことを特徴とする。
このように、加工を行うことで、上記したように被加工材から発生する第1次発生熱と第2次発生熱とを同時に抑制することができ、発生する熱を大幅に抑制して加工することができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a processing method for processing a workpiece, wherein the processing is performed while spraying dry ice powder onto a processing portion.
As described above, by performing the processing, the primary generated heat and the secondary generated heat generated from the workpiece as described above can be suppressed at the same time, and the generated heat is greatly suppressed to perform the processing. can do.

本発明の好ましい形態では、被加工材を加工する際の加工部を冷却する装置であって、液化炭酸ガスの供給源から供給された液化炭酸ガスを断熱膨張させる液化炭酸ガス冷却手段と、前記液化炭酸ガス冷却手段によって生成されたドライアイス粉末を噴射する噴射ノズルと、前記ドライアイス粉末を噴射する噴射ガスを供給する噴射ガス供給手段と、を備えることを特徴とする。
このような、ドライアイス噴射型冷却装置を用いることで、被加工材の冷却に最適なドライアイスの粒径を得ることができる。
In a preferred embodiment of the present invention, an apparatus for cooling a processing part when processing a workpiece, the liquefied carbon dioxide cooling means for adiabatic expansion of liquefied carbon dioxide supplied from a liquefied carbon dioxide supply source, An injection nozzle for injecting dry ice powder generated by the liquefied carbon dioxide cooling means and an injection gas supply means for supplying an injection gas for injecting the dry ice powder are provided.
By using such a dry ice jet cooling device, it is possible to obtain a dry ice particle size that is optimal for cooling the workpiece.

本発明の好ましい形態では、前記噴射ノズルは、前記被加工材を加工する加工点に向けられていることを特徴とする。
このような構成とすることにより、被加工材を効率良く冷却することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, the spray nozzle is directed to a processing point for processing the workpiece.
By setting it as such a structure, a workpiece can be cooled efficiently.

本発明の好ましい形態では、前記液化炭酸ガス冷却手段と前記噴射ノズルと前記噴射ガス供給手段とを有する噴射ユニットと、前記噴射ガスの流量を調節する噴射ガス流量制御手段と前記液化炭酸ガスの流量を調節する液化炭酸ガス流量制御手段とを有する制御ユニットと、を備え、前記噴射ユニットと前記制御ユニットとが異なる場所に設置可能であることを特徴とする。
このように、噴射ユニットと制御ユニットとを別々に配置可能とすることで、容易に既存の装置に適用することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, an injection unit having the liquefied carbon dioxide cooling means, the injection nozzle, and the injection gas supply means, an injection gas flow rate control means for adjusting a flow rate of the injection gas, and a flow rate of the liquefied carbon dioxide gas And a control unit having a liquefied carbon dioxide flow rate control means for adjusting the flow rate, wherein the injection unit and the control unit can be installed at different locations.
In this way, by allowing the injection unit and the control unit to be arranged separately, it can be easily applied to existing devices.

本発明の好ましい形態では、前記噴射ノズルが複数設けられていることを特徴とする。
このように、噴射ノズルが複数設けられていることで、被加工材が大径である場合や、被加工材の加工範囲が広い場合、加工深さが深い場合、加工パターンが複雑である場合であっても、加工部を効果的に冷却することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of the injection nozzles are provided.
In this way, by providing multiple injection nozzles, when the workpiece has a large diameter, when the workpiece has a wide processing range, when the processing depth is deep, or when the processing pattern is complex Even so, the processed portion can be effectively cooled.

本発明の好ましい形態では、被加工材を加工する加工装置であって、前記被加工材を加工する加工工具と、ドライアイス粉末を噴射する噴射ノズルと、を備え、前記加工工具が加工を行う加工部に対して、前記噴射ノズルが向けられていることを特徴とする。
このように、ドライアイス粉末による冷却手段を加工装置に適応することで、加工工具の劣化を抑制可能な加工装置とすることができる。
In a preferred embodiment of the present invention, a processing apparatus for processing a workpiece includes a processing tool for processing the workpiece and an injection nozzle for injecting dry ice powder, and the processing tool performs processing. The spray nozzle is directed to the processing portion.
Thus, by applying the cooling means using dry ice powder to the processing apparatus, it is possible to provide a processing apparatus capable of suppressing deterioration of the processing tool.

本発明の好ましい形態では、前記噴射ノズルの被加工材に対する噴射方向及び噴射位置の少なくとも何れか一方を制御可能なノズル位置制御手段を更に備えていることを特徴とする。
このように、噴射ノズルの噴射方向や噴射位置を制御可能なノズル位置制御手段を備えることにより、噴射ノズルの位置制御を、被加工材の大きさや形状、材質、加工条件、冷却条件等に対応させた高精度な制御とすることができる。
In a preferred aspect of the present invention, the apparatus further comprises nozzle position control means capable of controlling at least one of an injection direction and an injection position of the injection nozzle with respect to the workpiece.
In this way, by providing nozzle position control means that can control the injection direction and injection position of the injection nozzle, the position control of the injection nozzle can be handled according to the size, shape, material, processing conditions, cooling conditions, etc. of the workpiece. It is possible to achieve highly accurate control.

本発明の好ましい形態では、前記ノズル位置制御手段は、前記加工装置に入力される前記加工部の位置情報を受けつけて、前記被加工材を加工する加工点に向けてドライアイス粉末を噴射するように調節する位置調節機能を有していることを特徴とする。
このような構成とすることで、噴射ノズルの位置調節を手動で行わずにすみ、安全かつ正確に加工部に向けてドライアイス粉末を噴射することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, the nozzle position control means receives position information of the processing portion input to the processing apparatus and injects dry ice powder toward a processing point where the workpiece is processed. It is characterized by having a position adjusting function for adjusting the position.
By adopting such a configuration, it is not necessary to manually adjust the position of the injection nozzle, and the dry ice powder can be injected safely and accurately toward the processing portion.

本発明によれば、被加工材を加工する際の加工部を冷却するこれまでにない冷却方法および冷却装置を提供することができ、さらには、第1次発生熱と第2次発生熱を同時に抑制することができる冷却方法および冷却装置を提供することができる。
この冷却方法及び冷却装置を適用することにより加工工具寿命の延伸や被加工材の汚染防止を達成することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an unprecedented cooling method and cooling device for cooling a processing part when processing a workpiece, and further, it is possible to provide primary generated heat and secondary generated heat. A cooling method and a cooling device that can be simultaneously suppressed can be provided.
By applying this cooling method and cooling device, it is possible to extend the working tool life and prevent contamination of the workpiece.

本発明の実施形態1に係る冷却装置を適応した切削装置の斜視図である。It is a perspective view of the cutting device which applied the cooling device concerning Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る冷却装置の噴射ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the injection unit of the cooling device concerning Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る冷却装置の噴射ユニットの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the injection unit of the cooling device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る冷却装置の噴射ユニットの噴射ノズルの側断面図である。It is a sectional side view of the injection nozzle of the injection unit of the cooling device concerning Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る冷却装置の制御ユニットの正面図である。It is a front view of the control unit of the cooling device concerning Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態2に係る冷却装置の噴射ユニットの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the injection unit of the cooling device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係る冷却装置を内蔵した切削装置の正面図である。It is a front view of the cutting device incorporating the cooling device which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明の冷却方法に先だって、本冷却方法に好適に用いられる冷却装置について図1ないし図7を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, prior to the cooling method of the present invention, a cooling device suitably used in the present cooling method will be described with reference to FIGS.

なお、本発明における「切削」とは、切削加工やレーザー加工等の加工手段によって、被加工材の表面を削ることをいい、また、削ることによって切断することも含まれる。   The “cutting” in the present invention refers to cutting the surface of a workpiece by a cutting means such as cutting or laser processing, and includes cutting by cutting.

<実施形態1に係る冷却装置>
以下、本発明の実施形態1の冷却装置について、図1〜図5を参照して詳細に説明する。
本発明の実施形態1に係る冷却装置は、ドライアイス粉末を噴射する噴射ユニット1と、この噴射ユニット1にケーブル3を介して接続され、噴射ユニット1の作動制御を行う制御ユニット2と、を備えている。図1に示すように、この噴射ユニット1と制御ユニット2とは別々に配置可能な構成であり、噴射ユニット1は切削装置Mの切削加工部M1近傍に設置される。
<Cooling device according to Embodiment 1>
Hereinafter, the cooling apparatus of Embodiment 1 of this invention is demonstrated in detail with reference to FIGS.
The cooling device according to the first embodiment of the present invention includes an injection unit 1 that injects dry ice powder, and a control unit 2 that is connected to the injection unit 1 via a cable 3 and controls the operation of the injection unit 1. I have. As shown in FIG. 1, the injection unit 1 and the control unit 2 can be arranged separately, and the injection unit 1 is installed in the vicinity of the cutting portion M1 of the cutting apparatus M.

噴射ユニット1は、図2及び図3に示すように、箱型のケーシング1Aを有し、このケーシング1A内に、液化炭酸ガス供給ライン11と、噴射ガス供給ライン12と、流通管13と、噴射ノズル14と、が収容されている。この噴射ユニット1は、液化炭酸ガスの供給源から供給される液化炭酸ガスを断熱膨張させることでドライアイス粉末を生成し、制御ユニット2からの信号を受け付けてドライアイス粉末を噴射ガスと共に切削加工部M1へ向けて噴射することができるように構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the injection unit 1 has a box-shaped casing 1A, and in this casing 1A, a liquefied carbon dioxide supply line 11, an injection gas supply line 12, a flow pipe 13, The injection nozzle 14 is accommodated. This injection unit 1 generates dry ice powder by adiabatic expansion of liquefied carbon dioxide supplied from a liquefied carbon dioxide supply source, receives a signal from the control unit 2, and cuts dry ice powder together with the injection gas. It is comprised so that it can inject toward the part M1.

液化炭酸ガス供給ライン11は、液化炭酸ガス導入口111と、液化炭酸ガス中の不純物を取り除くガスフィルター112と、液化炭酸ガスを流通させる弁の開閉手段である電磁弁113と、液化炭酸ガスの絞り手段であるニードル弁114と、を備えている。   The liquefied carbon dioxide supply line 11 includes a liquefied carbon dioxide inlet 111, a gas filter 112 that removes impurities in the liquefied carbon dioxide, an electromagnetic valve 113 that is a valve opening / closing means for circulating the liquefied carbon dioxide, And a needle valve 114 which is a throttle means.

液化炭酸ガス導入口111は、液化炭酸ガス供給源Tである高圧ガス容器(ガスボンベ)や低温液化ガス貯槽などと接続されており、そこから加圧された液化炭酸ガスが供給されている。   The liquefied carbon dioxide inlet 111 is connected to a high-pressure gas container (gas cylinder) or a low-temperature liquefied gas storage tank that is a liquefied carbon dioxide supply source T, and pressurized liquefied carbon dioxide is supplied from there.

ニードル弁114は、液化炭酸ガスの流量を調節可能なように設けられている。また、一般に、液化炭酸ガスからドライアイス粉末を生成させるには、絞り部(オリフィス)や膨張用空間を設けることで、液化炭酸ガスを膨張・冷却させ、ドライアイス粉末の生成を行っている。本実施形態においても、このニードル弁114は液化炭酸ガスを膨張させ冷却させうる絞り部として機能させても良い。その場合には、ニードル弁114を調節することで液化炭酸ガスの断熱膨張の度合い、即ち、ドライアイス粉末の生成量を適宜調節することができる。   The needle valve 114 is provided so that the flow rate of the liquefied carbon dioxide gas can be adjusted. In general, in order to generate dry ice powder from liquefied carbon dioxide gas, a liquefied carbon dioxide gas is expanded and cooled by providing a throttle part (orifice) and an expansion space to generate dry ice powder. Also in this embodiment, the needle valve 114 may function as a throttle portion that can expand and cool the liquefied carbon dioxide gas. In that case, the degree of adiabatic expansion of the liquefied carbon dioxide gas, that is, the amount of dry ice powder produced can be adjusted as appropriate by adjusting the needle valve 114.

噴射ガス供給ライン12は、噴射ガス導入口121と、噴射ガスを流通させる弁の開閉手段である電磁弁122と、噴射ガスの噴射圧力を表示する圧力表示器123と、噴射ガスの加熱手段であるスポットヒーター124と、噴射ガス中の不純物を取り除くガスフィルター125と、噴射ガスの異常な圧力を逃がすリリーフ弁126と、を備えている。   The injection gas supply line 12 includes an injection gas inlet 121, an electromagnetic valve 122 that is a valve opening / closing means for circulating the injection gas, a pressure indicator 123 that displays the injection pressure of the injection gas, and a heating means for the injection gas. A spot heater 124, a gas filter 125 that removes impurities in the injection gas, and a relief valve 126 that releases an abnormal pressure of the injection gas are provided.

噴射ガス導入口121は、噴射ガス供給源Gと接続されている。この噴射ガス供給源Gとしては、窒素ガスの他に、炭酸ガス、アルゴンガス、圧縮空気等を用いても良い。これらのガスは高圧ガス容器(ガスボンベ)に加圧充填して使用しても良く、また、空気の場合は圧縮機で加圧して供給しても良い。   The injection gas inlet 121 is connected to the injection gas supply source G. As the injection gas supply source G, in addition to nitrogen gas, carbon dioxide gas, argon gas, compressed air, or the like may be used. These gases may be used by being pressurized and filled in a high-pressure gas container (gas cylinder), and in the case of air, the gas may be pressurized and supplied by a compressor.

スポットヒーター124は、温度計124aと、温度コントローラー124bとを備えており、その両方がケーブル3を介して制御ユニット2と接続されている。
リリーフ弁126は、噴射ユニット1の圧力表示器123が異常に高い値を示した場合には、リリーフ弁126を解放することで、噴射ユニット1内部と外部とを連通させ、異常な内部圧力を外部へ逃がすことができる。
The spot heater 124 includes a thermometer 124 a and a temperature controller 124 b, both of which are connected to the control unit 2 via the cable 3.
When the pressure indicator 123 of the injection unit 1 shows an abnormally high value, the relief valve 126 releases the relief valve 126 so that the inside of the injection unit 1 communicates with the outside, and an abnormal internal pressure is generated. Can escape to the outside.

流通管13は、液化炭酸ガス流通管13aと、噴射ガス流通管13bと、を備えている。この流通管13の内部は、噴射ガスが流通する噴射ガス流通管13bの中に液化炭酸ガス流通管13aが挿通された二重管構造となっている。また、液化炭酸ガス流通管13aの上流側には液化炭酸ガス供給ライン11が、噴射ガス流通管13bの上流側には噴射ガス供給ライン12が、それぞれ接続されており、また、両方の下流側には噴射ノズル14が接続されている。   The flow pipe 13 includes a liquefied carbon dioxide flow pipe 13a and a jet gas flow pipe 13b. The inside of the flow pipe 13 has a double-pipe structure in which a liquefied carbon dioxide flow pipe 13a is inserted into a jet gas flow pipe 13b through which the jet gas flows. A liquefied carbon dioxide supply line 11 is connected to the upstream side of the liquefied carbon dioxide circulation pipe 13a, and an injection gas supply line 12 is connected to the upstream side of the injection gas circulation pipe 13b. A spray nozzle 14 is connected to the nozzle.

噴射ノズル14は、図4に示すように、外管141と、内管142と、混合部143とを備え、外管141の端部には噴射口141aが、内管142の端部には液化炭酸ガス供給口142aがそれぞれ設けられ、混合部143は噴射口141aと液化炭酸ガス供給口142aとの間に設けられている。また、噴射口141aは、被加工材の切削加工点に向けられており、ドライアイス粉末を切削加工点に噴射可能なよう構成されている。   As shown in FIG. 4, the injection nozzle 14 includes an outer tube 141, an inner tube 142, and a mixing unit 143, an injection port 141 a at the end of the outer tube 141, and an end of the inner tube 142. A liquefied carbon dioxide supply port 142a is provided, and the mixing unit 143 is provided between the injection port 141a and the liquefied carbon dioxide supply port 142a. The injection port 141a is directed to the cutting point of the workpiece, and is configured to be able to inject dry ice powder to the cutting point.

混合部143は、空間が形成されていることにより、液化炭酸ガスを断熱膨張させる冷却手段として機能する。そのため、液化炭酸ガス供給口142aから供給された液化炭酸ガスが膨張させられることで、ドライアイス粉末を生成することができる。この生成されたドライアイス粉末は噴射ガスと混合され、噴射口141aから噴射される。
また、図示はしていないが、液化炭酸ガスを自由膨張させるための空間や絞り部(オリフィス)を噴射ノズル14や流通管13、液化炭酸ガス供給ライン11の途中に設けても良い。
The mixing unit 143 functions as a cooling unit that adiabatically expands the liquefied carbon dioxide gas by forming a space. Therefore, dry ice powder can be produced by expanding the liquefied carbon dioxide gas supplied from the liquefied carbon dioxide gas supply port 142a. The generated dry ice powder is mixed with the injection gas and injected from the injection port 141a.
Although not shown, a space for freely expanding the liquefied carbon dioxide and a throttle (orifice) may be provided in the middle of the injection nozzle 14, the flow pipe 13, and the liquefied carbon dioxide supply line 11.

また、図2及び図3においては、液化炭酸ガス供給ライン11、噴射ガス供給ライン12、流通管13、及び噴射ノズル14が、それぞれ1つずつ設けられた例について示しているが、これらは一つに限られず、必要な状況に応じて複数設けても良い。   2 and 3 show an example in which one liquefied carbon dioxide supply line 11, one injection gas supply line 12, one flow pipe 13, and one injection nozzle 14 are provided. The number is not limited to one, and a plurality may be provided according to a necessary situation.

制御ユニット2は、図5に示すように、ケーシング2Aの正面に、スポットヒーターの制御部21と、ブザー22と、液化炭酸ガス用電磁弁113の制御ボタン23と、噴射ガス用電磁弁122の制御ボタン24と、ブザー停止ボタン25と、設定のリセットボタン26と、主電源28と、非常停止ボタン29と、を備えている。この制御ユニット2は、ケーブル3を介して噴射ユニット1と接続され、その噴射ユニット1へ制御信号を送る構成となっている。   As shown in FIG. 5, the control unit 2 includes a spot heater controller 21, a buzzer 22, a control button 23 of the liquefied carbon dioxide electromagnetic valve 113, and an injection gas electromagnetic valve 122 on the front surface of the casing 2 </ b> A. A control button 24, a buzzer stop button 25, a setting reset button 26, a main power supply 28, and an emergency stop button 29 are provided. The control unit 2 is connected to the injection unit 1 via the cable 3 and is configured to send a control signal to the injection unit 1.

本実施形態によれば、ドライアイス粉末を生成するために必要な部材が設けられた噴射ユニット1と、噴射ユニット1を制御する制御ユニット2とを別々に配設している。
即ち、噴射ユニット1はケーシング1Aを備え、制御ユニット2はケーシング2Aを備え、ケーシング1A内に噴射ユニット1の各構成部材が収容され、ケーシング2A内に制御ユニット2の各構成部材が収容されている。
このようにすることで、噴射ユニット1の位置を自由に決定することができるため、様々な仕様の切削装置Mに適応させて装備することが可能である。この切削装置Mとしては、マシニングセンター、フライス盤、旋盤、研削盤、等が挙げられる。
また、この他にもレーザー光や電子などのエネルギーをもったビームを被加工材に照射することで加工を行うビーム加工装置等に適応しても良い。
According to this embodiment, the injection unit 1 provided with members necessary for generating dry ice powder and the control unit 2 for controlling the injection unit 1 are separately provided.
That is, the injection unit 1 includes a casing 1A, the control unit 2 includes a casing 2A, each component of the injection unit 1 is accommodated in the casing 1A, and each component of the control unit 2 is accommodated in the casing 2A. Yes.
By doing in this way, since the position of the injection unit 1 can be determined freely, it is possible to adapt and equip it with the cutting device M of various specifications. Examples of the cutting device M include a machining center, a milling machine, a lathe, and a grinding machine.
In addition, the present invention may be applied to a beam processing apparatus that performs processing by irradiating a workpiece with a beam having energy such as laser light or electrons.

また、本実施形態によれば、液化炭酸ガス供給ライン11、噴射ガス供給ライン12、流通管13、及び噴射ノズル14を複数設けることで、被加工材に対して多方向からドライアイス粉末を噴射することができる。このため、被加工材が大径である場合や、加工範囲が広い場合、加工深さが深い場合、加工パターンが複雑である場合であっても、複数のノズルを異なる場所に配置して多方向からドライアイス粉末を噴射することで、切削加工部を効果的に冷却することができる。   Moreover, according to this embodiment, by providing a plurality of the liquefied carbon dioxide supply line 11, the injection gas supply line 12, the flow pipe 13, and the injection nozzle 14, the dry ice powder is injected from multiple directions onto the workpiece. can do. For this reason, even when the workpiece has a large diameter, the processing range is wide, the processing depth is deep, or the processing pattern is complicated, multiple nozzles are arranged at different locations. By spraying the dry ice powder from the direction, the cutting portion can be effectively cooled.

なお、本実施形態における流通管13や噴射ノズル14、ケーブル3の長さ等は、適応する切削装置Mの大きさや構成に合わせて適宜変更することができる。   Note that the lengths of the flow pipe 13, the injection nozzle 14, the cable 3, and the like in the present embodiment can be changed as appropriate in accordance with the size and configuration of the applicable cutting device M.

<実施形態2に係る冷却装置>
以下、本発明の実施形態2の冷却装置について、図6を参照して詳細に説明する。この実施形態2に係る冷却装置は、先の実施形態の噴射ユニット1に取付けられていたスポットヒーター124を排除し、ケーシング1Aを小型化したことを特徴とする。なお、同実施形態において、先の実施形態と基本的に同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
<Cooling device according to Embodiment 2>
Hereinafter, the cooling device of Embodiment 2 of this invention is demonstrated in detail with reference to FIG. The cooling device according to the second embodiment is characterized in that the spot heater 124 attached to the injection unit 1 of the previous embodiment is eliminated, and the casing 1A is downsized. In the same embodiment, components that are basically the same as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified.

この実施形態2に係る噴射ユニット4(図6参照)と、先の実施形態の噴射ユニット1(図3参照)とを比較すると、本実施形態に係る噴射ユニット4は、噴射ガス供給ライン12に噴射ガスの加熱手段であるスポットヒーター124が備えられていない点と、噴射ガス供給源Gと接続されている噴射ガス導入口121の上流側に、噴射ガス加熱手段5が備えられている点で異なっている。   When the injection unit 4 (see FIG. 6) according to the second embodiment is compared with the injection unit 1 (see FIG. 3) of the previous embodiment, the injection unit 4 according to the present embodiment is connected to the injection gas supply line 12. The spot heater 124 that is a heating means for the injection gas is not provided, and the injection gas heating means 5 is provided on the upstream side of the injection gas inlet 121 connected to the injection gas supply source G. Is different.

噴射ガス加熱手段5は、噴射ガス供給源Gと噴射ガス導入口121との間に設けられ、温度計5aと、温度コントローラー5bとを備え、制御ユニット2で温度調整が行えるよう構成されている。この噴射ガス加熱手段5には、慣用の加熱手段を用いればよく、例えば、誘導加熱や誘電加熱、抵抗加熱等が挙げられる。そのため、噴射ガス供給源Gと噴射ガス導入口121とを繋ぐ管には、加熱機構を有する管が好適に用いられる。   The injection gas heating means 5 is provided between the injection gas supply source G and the injection gas inlet 121 and includes a thermometer 5a and a temperature controller 5b so that the control unit 2 can adjust the temperature. . As the spray gas heating means 5, a conventional heating means may be used, and examples thereof include induction heating, dielectric heating, resistance heating and the like. Therefore, a pipe having a heating mechanism is preferably used as a pipe connecting the injection gas supply source G and the injection gas introduction port 121.

本実施形態によれば、噴射ユニット1からスポットヒーター124を取り外したことで、噴射ユニット4のケーシング4Aを大幅に小型化することができる。そのため本実施形態に係る噴射ユニット4は、先の実施形態の噴射ユニット1よりも切削加工部M1の近傍に設置することが可能となり、さらには、切削装置Mの内部に噴射ユニット4を設置することが可能となる。このことにより、切削装置Mの種類や大きさに関わらず、噴射ユニット4を切削加工部M1の近傍に設置することができ、流通管13の長さを一定にすることができる。   According to this embodiment, by removing the spot heater 124 from the injection unit 1, the casing 4A of the injection unit 4 can be significantly reduced in size. Therefore, the injection unit 4 according to this embodiment can be installed closer to the cutting portion M1 than the injection unit 1 of the previous embodiment, and further, the injection unit 4 is installed inside the cutting apparatus M. It becomes possible. Thus, regardless of the type and size of the cutting device M, the injection unit 4 can be installed in the vicinity of the cutting portion M1, and the length of the flow pipe 13 can be made constant.

また、本実施形態によれば、噴射ユニット4を切削加工部M1の近傍に設置することができ、流通管13を短く形成することができる。そのため、流通管13内でのパーティクルの発生確率を低下させて、好ましい粒径のドライアイス粉末を安定的に供給することができる。   Moreover, according to this embodiment, the injection unit 4 can be installed in the vicinity of the cutting part M1, and the flow pipe 13 can be formed short. Therefore, it is possible to stably supply dry ice powder having a preferable particle diameter by reducing the probability of generation of particles in the flow pipe 13.

また、本実施形態によれば、噴射ガスを加熱する熱源を噴射ユニット4の外部に配置しているため、噴射ユニット4内が不用意に加熱されることを防ぐことができる。そのため、熱による故障や誤作動のリスクを減少させることができる。   Moreover, according to this embodiment, since the heat source for heating the injection gas is arranged outside the injection unit 4, the inside of the injection unit 4 can be prevented from being inadvertently heated. Therefore, the risk of malfunction and malfunction due to heat can be reduced.

<実施形態3に係る冷却装置>
以下、本発明の実施形態3の冷却装置について、図7を参照して詳細に説明する。この実施形態3に係る冷却装置は、切削装置Mに一体に設けられていることを特徴とする。なお、同実施形態において、先の実施形態と基本的に同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
<Cooling device according to Embodiment 3>
Hereinafter, the cooling apparatus of Embodiment 3 of this invention is demonstrated in detail with reference to FIG. The cooling device according to the third embodiment is provided integrally with the cutting device M. In the same embodiment, components that are basically the same as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified.

この実施形態3に係る冷却装置は、切削装置Mの切削加工部M1を冷却する冷却機構として切削装置Mの内部に設けられており、この切削装置Mとしては、マシニングセンター、フライス盤、旋盤、研削盤等の切削装置が挙げられる。図7は、本実施形態に係る冷却装置を搭載した切削装置Mの一例であり、この切削装置Mは、切削工具M2に加えて、本発明に係るドライアイス粉末を噴射する噴射ノズル14と、ドライアイス粉末の噴射パラメーターを制御する制御盤M3と、ノズル位置制御手段M4をさらに備えている。   The cooling device according to the third embodiment is provided inside the cutting device M as a cooling mechanism for cooling the cutting portion M1 of the cutting device M. The cutting device M includes a machining center, a milling machine, a lathe, and a grinding machine. And other cutting devices. FIG. 7 is an example of a cutting device M equipped with the cooling device according to the present embodiment. The cutting device M includes an injection nozzle 14 that injects dry ice powder according to the present invention in addition to the cutting tool M2, and A control panel M3 for controlling the spray parameters of the dry ice powder and nozzle position control means M4 are further provided.

噴射ノズル14は、切削工具M2の周辺に設けられ、被加工材の切削を行う切削加工部M1に向けてドライアイス粉末を噴射可能なように構成されている。また、この噴射ノズル14からは、ドライアイス粉末だけでなく、冷却用の気体や切削油剤を噴射可能なように構成しても良い。   The injection nozzle 14 is provided around the cutting tool M2, and is configured to be able to inject dry ice powder toward the cutting portion M1 that cuts the workpiece. Moreover, you may comprise from this injection nozzle 14 so that not only dry ice powder but the gas for cooling and cutting fluid can be injected.

制御盤M3は、少なくとも切削加工のパラメーターと、ドライアイス粉末の噴射パラメーターと、を制御することができるよう構成されている。即ち、この制御盤M3は、先の実施形態に係る制御ユニット2の機能を備えている。   The control panel M3 is configured to control at least cutting parameters and dry ice powder injection parameters. That is, the control panel M3 has the function of the control unit 2 according to the previous embodiment.

ノズル位置制御手段M4は、噴射ノズル14および流通管13を位置決め可能に構成されており、噴射ノズル14の被加工材に対する噴射方向及び噴射位置の少なくとも何れか一方を制御することができる。このノズル位置制御手段M4としては、手動操作でノズルの向きや位置を制御する構成としても良い。
さらに、このノズル位置制御手段M4は、前記切削装置に入力される前記切削加工部の位置情報を受けつけて、前記切削加工点に向けてドライアイス粉末を噴射するように調節する位置調節機能を設け、自動的にノズル位置を制御できる構成としても良い。
The nozzle position control means M4 is configured to be able to position the injection nozzle 14 and the flow pipe 13, and can control at least one of the injection direction and the injection position of the injection nozzle 14 with respect to the workpiece. The nozzle position control means M4 may be configured to control the direction and position of the nozzles manually.
Further, the nozzle position control means M4 is provided with a position adjusting function for receiving the position information of the cutting portion input to the cutting device and adjusting the sprayed dry ice powder toward the cutting point. Alternatively, the nozzle position may be automatically controlled.

本実施形態によれば、切削装置M内に本発明に係る冷却装置を一体に設けることで、切削工具M2の劣化を抑制可能な切削装置Mを提供することができる。
また、切削装置Mと冷却装置の制御系を同一位置に配置させることができ、装置の操作性を向上させることができる。
According to this embodiment, the cutting device M which can suppress deterioration of the cutting tool M2 can be provided by providing the cooling device which concerns on this invention in the cutting device M integrally.
Moreover, the control system of the cutting device M and the cooling device can be arranged at the same position, and the operability of the device can be improved.

本実施形態によれば、噴射ノズル14の噴射方向や噴射位置を制御可可能なノズル位置制御手段M4を備えることにより、噴射ノズル14の制御を、被加工材の大きさや形状、材質、切削条件、冷却条件等に対応させた高精度な制御とすることができる。   According to this embodiment, by providing the nozzle position control means M4 that can control the injection direction and the injection position of the injection nozzle 14, the control of the injection nozzle 14 is controlled by the size, shape, material, and cutting conditions of the workpiece. In addition, high-precision control corresponding to the cooling conditions and the like can be achieved.

本実施形態によれば、ノズル位置制御手段M4が自動的にノズル位置を制御できる構成を有していることにより、噴射ノズルの位置調節を手動で行わずにすむため、切削加工中にノズルの位置を調節する必要がなく、安全かつ正確に切削加工点に向けてドライアイス粉末を噴射することができる。   According to the present embodiment, since the nozzle position control means M4 has a configuration that can automatically control the nozzle position, it is not necessary to manually adjust the position of the injection nozzle. It is not necessary to adjust the position, and the dry ice powder can be sprayed toward the cutting point safely and accurately.

<本発明に係る冷却方法>
本発明に係る冷却方法は、上記のような冷却装置で生成されたドライアイス粉末を、切削加工部M1に噴射することで加工部の冷却を行う。
<Cooling method according to the present invention>
The cooling method which concerns on this invention cools a process part by injecting the dry ice powder produced | generated with the above cooling devices to the cutting process part M1.

本発明に係る冷却方法のドライアイス粉末は、切削加工点に向けて局所的に噴射されることが望ましく、ドライアイス粉末の照射幅を示すスプレー幅の好ましい範囲は20mm以下であり、さらに好ましい範囲は12mm以下である。
上記のスプレー幅を達成する噴射ノズル14と被加工材との距離を示すスプレー距離の好ましい範囲は50〜100mmであり、噴射ノズル14から噴射されるドライアイス粉末の広がり角を示すスプレー角度の好ましい範囲は5度以下である。また、被加工材へのドライアイス粉末の入射角の範囲は30〜60度であることが望ましいが、被加工材の形状によって設定することが可能であり、10〜170度の範囲で選択することができる。
The dry ice powder of the cooling method according to the present invention is desirably sprayed locally toward the cutting point, and a preferable range of the spray width indicating the irradiation width of the dry ice powder is 20 mm or less, and a more preferable range Is 12 mm or less.
The preferable range of the spray distance indicating the distance between the spray nozzle 14 and the workpiece to achieve the above-described spray width is 50 to 100 mm, and the spray angle indicating the spread angle of the dry ice powder sprayed from the spray nozzle 14 is preferable. The range is 5 degrees or less. Moreover, although it is desirable that the range of the incident angle of the dry ice powder to the workpiece is 30 to 60 degrees, it can be set according to the shape of the workpiece, and is selected in the range of 10 to 170 degrees. be able to.

噴射されるドライアイス粉末の平均粒子径の好ましい範囲は500μm以下であり、より好ましい範囲は100μm以下であり、さらに好ましい範囲は5〜30μmである。このような範囲の平均粒子径のドライアイス粉末で冷却を行うことにより、ドライアイスが切削加工部M1近傍で効果的に気化することが可能となっている。
なお、ここでいう平均粒子径とは、レーザー干渉画像法や画像イメージング法により求めた粒度分布における積算値50%での粒径を意味している。このレーザー干渉画像法とは、レーザー光を粒子に照射し、粒子からの散乱光を焦点位置以外で観察することにより干渉縞像を求め、干渉縞の本数から、粒径を求める方法である。
The preferable range of the average particle diameter of the sprayed dry ice powder is 500 μm or less, the more preferable range is 100 μm or less, and the more preferable range is 5 to 30 μm. By cooling with dry ice powder having an average particle diameter in such a range, dry ice can be effectively vaporized in the vicinity of the cut portion M1.
The average particle diameter here means a particle diameter at an integrated value of 50% in a particle size distribution obtained by a laser interference imaging method or an image imaging method. This laser interference imaging method is a method of obtaining an interference fringe image by irradiating a particle with laser light and observing scattered light from the particle other than the focal position, and obtaining a particle size from the number of interference fringes.

ドライアイス粉末を生成する液化炭酸ガスの質量流量の好ましい範囲は50〜250g/minであり、さらに好ましい範囲は50〜180g/minである。
なお、ここでいう質量流量の値は、サイフォン管式液化炭酸ガス貯蔵容器(圧力約6MPa)を使用した際に、一般に質量流量を計測する際に用いられる質量流量計(金属管式面積流量計やコリオリ式質量流量計等)によって得られる値である。
A preferred range for the mass flow rate of the liquefied carbon dioxide gas that produces dry ice powder is 50 to 250 g / min, and a more preferred range is 50 to 180 g / min.
In addition, the value of the mass flow rate here is a mass flow meter (metal tube type area flow meter) generally used when measuring a mass flow rate when using a siphon tube type liquefied carbon dioxide storage container (pressure about 6 MPa). Or a Coriolis type mass flow meter).

本発明の冷却方法は、超硬合金、耐熱合金、超耐熱合金、ステンレス鋼、アルミ合金、及び、炭素鋼、などの難加工金属や、銅やタングステンなどの非鉄金属、炭素繊維強化プラスチックやガラス繊維強化プラスチックなどの樹脂、を切削加工する際に好適である。
また、本発明の冷却方法に使用される切削工具M2としては、ダイヤモンド、超硬合金、セラミック、サーナイトなどを用いる場合に好適であり、これらの寿命延長に寄与することができ、さらには、切削速度を向上させることができる。
The cooling method of the present invention includes hard-working metals such as cemented carbide, heat resistant alloy, super heat resistant alloy, stainless steel, aluminum alloy, and carbon steel, non-ferrous metals such as copper and tungsten, carbon fiber reinforced plastic and glass. It is suitable when cutting resin such as fiber reinforced plastic.
Further, as the cutting tool M2 used in the cooling method of the present invention, it is suitable when diamond, cemented carbide, ceramic, sarnite or the like is used, which can contribute to extending the life of these, and further, cutting. Speed can be improved.

本発明によれば、ドライアイス粉末を切削加工部M1の冷却に用いることで、切削加工部M1周辺に冷却媒体を効率よく到達させることができる。冷却が必要な切削加工部M1周辺には、切削工具M2が駆動することにより発生する空気の対流や、被加工材の切屑などが多く存在している。この時、冷却媒体が気体である場合には、空気の対流や切り屑等に阻害されてしまい、多くの冷却媒体が冷却箇所まで到達することが出来ないため効率が悪い。しかしながら、ドライアイス粉末は固体であり、気体と比べて比重が大きいため、空気の対流や切り屑等の影響を受けにくく、冷却箇所まで容易に到達することが出来る。   According to the present invention, by using dry ice powder for cooling the cutting part M1, the cooling medium can efficiently reach the periphery of the cutting part M1. There are a lot of air convection generated by driving the cutting tool M2, chips of the workpiece, and the like around the cutting portion M1 that needs to be cooled. At this time, if the cooling medium is a gas, it is hindered by air convection, chips, etc., and a large amount of the cooling medium cannot reach the cooling location, resulting in poor efficiency. However, since dry ice powder is solid and has a larger specific gravity than gas, it is less affected by air convection, chips, etc., and can easily reach the cooling location.

また、本発明によれば、ドライアイス粉末を切削加工部M1の冷却に用いることで、切削加工部M1を結露させることなく冷却を行うことが可能である。冷却媒体がガスなどの気体である場合には、周囲の空気を不用意に冷却して加工部周辺M1を結露させてしまい、加工部周辺M1の視認性を悪くするという問題があった。一方で、本発明は、ドライアイス粉末を用いることで、不用意に空気を冷却することなく加工部周辺M1に到達するため、結露を生じさせず視認性を向上させることが可能となっている。   Moreover, according to this invention, it is possible to cool, without condensing the cutting part M1 by using dry ice powder for cooling of the cutting part M1. When the cooling medium is a gas such as a gas, there is a problem in that the surrounding air is carelessly cooled to condense the processing portion periphery M1 and the visibility of the processing portion periphery M1 is deteriorated. On the other hand, since the present invention uses dry ice powder to reach the processed part periphery M1 without inadvertently cooling the air, it is possible to improve visibility without causing condensation. .

また、本発明によれば、ドライアイス粉末を切削加工部M1の冷却に用いることで、切削加工部M1周辺を装置などで覆うことなく不活性雰囲気にすることができる。ドライアイス粉末が冷却箇所に到達した後、気化することにより、切削加工部M1周辺のみを不活性雰囲気とすることができる。そのため、切削加工部M1周辺を部材で囲う必要がない。   Moreover, according to this invention, by using dry ice powder for cooling of the cutting part M1, it can be set as inert atmosphere, without covering the cutting part M1 periphery with an apparatus etc. By vaporizing after the dry ice powder reaches the cooling location, only the periphery of the cut portion M1 can be made an inert atmosphere. Therefore, it is not necessary to surround the periphery of the cutting part M1 with a member.

また、本発明によれば、ドライアイス粉末を切削加工部M1の冷却に用いることで、加工後に被加工材表面の洗浄を行う必要がない。切削加工部M1に到達したドライアイス粉末は、冷却に寄与した後直ちに気化するため、被加工材表面に不純物を残さない。そのため、湿式切削後の被加工材表面のように切削油剤を除去する工程が必要ない。また、切削油材を用いる必要がなく環境にも優しい。   Moreover, according to this invention, it is not necessary to wash | clean the workpiece surface after a process by using dry ice powder for cooling of the cutting part M1. Since the dry ice powder that has reached the cutting portion M1 is vaporized immediately after contributing to cooling, no impurities remain on the surface of the workpiece. Therefore, there is no need for a step of removing the cutting fluid as with the surface of the workpiece after wet cutting. Moreover, it is not necessary to use a cutting oil material and is environmentally friendly.

また、本発明によれば、ドライアイス粉末を切削加工部M1の冷却に用いることで、被加工材の表面の洗浄と冷却とを同時に行うことができる。例えば、被加工材の表面に付着物が存在する場合であっても、ドライアイス粉末を吹き付けられることにより、付着物を急冷させられて熱収縮の効果により少し剥離させられる。そして、この少し剥離した付着物と被加工材との間にドライアイス粉末が入り込んで急激に気化し、体積が膨張変化することで、付着物を完全に剥がして除去することができる。このように、被加工材の表面の付着物を除去することができるため、切削加工後に表面の洗浄を行う必要がない。   Further, according to the present invention, by using the dry ice powder for cooling the cutting part M1, the surface of the workpiece can be cleaned and cooled at the same time. For example, even if there are deposits on the surface of the workpiece, the deposits can be cooled rapidly by being sprayed with dry ice powder and peeled off slightly due to the effect of heat shrinkage. Then, the dry ice powder enters between the slightly separated deposit and the workpiece, and is rapidly vaporized to change the expansion of the volume, whereby the deposit can be completely peeled off and removed. Thus, since the deposit | attachment on the surface of a workpiece can be removed, it is not necessary to wash | clean the surface after cutting.

また、本発明によれば、ドライアイス粉末を切削加工部M1の冷却に用いることで、第1次発生熱と第2次発生熱とを同時に抑制することができる。冷却媒体であるドライアイス粉末が切削加工部M1に到達し冷却することで、被加工材と切削工具M2とが摩擦することによる加工熱(第1次発生熱)を抑制する。また、ドライアイス粉末が気化して切削加工部M1周辺に不活性雰囲気を形成することで、金属(切屑、切削工具M2、被加工材等)が酸化燃焼反応することによる反応熱(第2次発生熱)を抑制する。このようにして、ドライアイス粉末を冷却媒体として適応することで、第1次発生熱と第2次発生熱とを同時に抑制することができる。   Moreover, according to this invention, a primary generated heat and a secondary generated heat can be suppressed simultaneously by using dry ice powder for cooling of the cutting part M1. The dry ice powder, which is a cooling medium, reaches the cutting portion M1 and cools, thereby suppressing processing heat (primary generated heat) due to friction between the workpiece and the cutting tool M2. In addition, the dry ice powder is vaporized to form an inert atmosphere around the cutting portion M1, so that the reaction heat (secondary) due to the oxidative combustion reaction of the metal (chip, cutting tool M2, workpiece, etc.) (Heat generated) is suppressed. Thus, by applying dry ice powder as a cooling medium, primary generated heat and secondary generated heat can be simultaneously suppressed.

また、本発明によれば、ドライアイス粉末を切削加工部M1の冷却に用いることで、切削工具M2の劣化を抑制することができる。切削工具M2の劣化において問題となるのが金属の酸化反応であるが、本発明は切削加工部周辺を不活性雰囲気とすることにより、切削工具M2の酸化反応を抑制している。また、一般に、金属の酸化反応は温度が高いほど早く進行するが、本発明においては、前述したように熱の発生を抑制することができる。そのため、切削工具M2の劣化を抑制することが可能となっている。   Moreover, according to this invention, deterioration of the cutting tool M2 can be suppressed by using dry ice powder for cooling of the cutting part M1. A problem in the deterioration of the cutting tool M2 is the oxidation reaction of the metal, but the present invention suppresses the oxidation reaction of the cutting tool M2 by setting the periphery of the cutting portion to an inert atmosphere. In general, the higher the temperature, the faster the metal oxidation reaction proceeds. However, in the present invention, heat generation can be suppressed as described above. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the cutting tool M2.

また、本発明によれば、ドライアイス粉末を切削加工部M1の冷却に用いることで、周速度を向上させることができる。一般に、周速度を向上させると、切削加工部の温度が上昇し、切削工具M2の寿命を極端に短くしてしまう。しかしながら、本発明の冷却方法を適用することで、切削加工点の温度上昇を抑制して、周速度を向上させることができ、加工時間を大幅に短縮することができる。   Moreover, according to this invention, a peripheral speed can be improved by using dry ice powder for cooling of the process part M1. In general, when the peripheral speed is increased, the temperature of the cutting portion increases, and the life of the cutting tool M2 is extremely shortened. However, by applying the cooling method of the present invention, the temperature rise at the cutting point can be suppressed, the peripheral speed can be improved, and the processing time can be greatly shortened.

また、本発明によれば、ドライアイス粉末を切削加工部M1の冷却に用いることで被加工材が超硬金属や超耐熱合金などの難加工金属材料である場合でも、切削工具M2の劣化を抑制することができる。   Further, according to the present invention, by using dry ice powder for cooling the cutting portion M1, the cutting tool M2 is deteriorated even when the workpiece is a difficult-to-work metal material such as a hard metal or a super heat-resistant alloy. Can be suppressed.

なお、本発明においては液化炭酸ガスを膨張させることでドライアイス粉末を生成する装置を示したが、一般的に用いられるドライアイス粉末を生成する装置であれば良い。例えば、ドライアイスペレットを細かく砕いて噴射する装置や、ブロックドライアイスを削って噴射する装置を採用しても良い。
また、主に切削加工について示したが、加工時の熱が被加工材に影響を与えてしまう加工方法全般に適応可能であり、例えば、レーザー光、電子、イオンなどを用いたビーム加工においても適応することができる。
In the present invention, an apparatus for generating dry ice powder by expanding liquefied carbon dioxide gas is shown. However, any apparatus that generates dry ice powder that is generally used may be used. For example, a device that finely pulverizes and injects dry ice pellets or a device that scrapes and injects block dry ice may be employed.
In addition, it has mainly shown cutting, but it can be applied to all processing methods in which heat during processing affects the workpiece. For example, in beam processing using laser light, electrons, ions, etc. Can adapt.

<加工例1>
上記の<実施形態1に係る冷却装置>を用いて加工実験を行った。当該装置は液化炭酸ガスの流量等を制御することにより、平均粒子径が5〜20μmのドライアイス粉末を噴出することが出来る。本加工例においては、表1に示す切削加工条件で超硬合金に切削加工を行い、エアーブローによる冷却を行った場合(テスト1)と、ドライアイス粉末と噴射ガスによる冷却を行った場合(テスト2)とで、切削工具の摩耗状態の比較を行った。その結果を表2に示す。
なお、この時用いたドライアイス粉末の平均粒子径は5〜30μmであり、被加工材におけるドライアイス粉末のスプレー幅は10mm程度であった。また、この時の噴射ノズルのスプレー距離は50mmであり、スプレー角度は5度以下であって、被加工材へのドライアイス粉末の入射角は45度程度となるよう構成されていた。
<Processing example 1>
Processing experiments were performed using the above-described <cooling device according to Embodiment 1>. The apparatus can eject dry ice powder having an average particle diameter of 5 to 20 μm by controlling the flow rate of the liquefied carbon dioxide gas. In this working example, the cemented carbide was cut under the cutting conditions shown in Table 1 and cooled by air blow (test 1), and when cooled by dry ice powder and jet gas ( In the test 2), the wear state of the cutting tool was compared. The results are shown in Table 2.
In addition, the average particle diameter of the dry ice powder used at this time was 5 to 30 μm, and the spray width of the dry ice powder on the workpiece was about 10 mm. At this time, the spray distance of the spray nozzle was 50 mm, the spray angle was 5 degrees or less, and the incident angle of the dry ice powder to the workpiece was about 45 degrees.

表2の結果より、テスト1では、加工距離が37.5mに達した時点で切削工具が破損してしまったのに対して、テスト2では、加工距離が37.5mに達しても切削工具の破損はなかったことがわかる。さらに、テスト2の加工距離37.5m時点の切削工具の摩耗状態は、テスト1の加工距離25.0m時点の切削工具の摩耗状態と同程度であった。そのため、表1に記載の条件では、ドライアイス粉末と噴射ガスを用いた冷却の場合(テスト2)は、エアーブローのみの冷却の場合(テスト1)と比べて、1.5倍程度の工具寿命であったと考えられる。
また、ドライアイス粉末と噴射ガスを用いたテストにおいて、加工部周辺に結露はほとんど見られなかった。
From the results in Table 2, the cutting tool was damaged when the processing distance reached 37.5 m in Test 1, whereas in Test 2, the cutting tool was reached even when the processing distance reached 37.5 m. It turns out that there was no damage. Furthermore, the wear state of the cutting tool at the processing distance of 37.5 m in Test 2 was almost the same as the wear state of the cutting tool at the processing distance of 25.0 m in Test 1. Therefore, under the conditions shown in Table 1, the tool with about 1.5 times the case of cooling using dry ice powder and injection gas (test 2) is compared with the case of cooling with air blow only (test 1). It is thought that it was a lifetime.
Moreover, in the test using dry ice powder and propellant gas, almost no condensation was observed around the processed part.

<加工例2>
加工例1と同様の装置を用いて加工実験を行った。上記の加工例1においては、ドライアイス粉末と噴射ガスによる冷却を行うことで、工具寿命が延伸する結果が示された。本加工例では、さらに表3に示す切削加工条件で超硬合金の切削加工を行い、エアーブローによる冷却を行った場合(テスト3)と、ドライアイス粉末と噴射ガスによる冷却を行った場合(テスト4、テスト5)とで、切削工具が破損するまでの切削長を計測し比較を行った。その結果を表4に示す。
なお、この時用いたドライアイス粉末の平均粒子径は5〜30μmであり、被加工材におけるドライアイス粉末のスプレー幅は10mm程度であった。また、この時の噴射ノズルのスプレー距離は50mmであり、スプレー角度は5度以下であって、被加工材へのドライアイス粉末の入射角は45度程度となるよう構成されていた。
<Processing example 2>
Processing experiments were performed using the same apparatus as in Processing Example 1. In said processing example 1, the result that a tool life extends | stretches by cooling with dry ice powder and injection gas was shown. In this machining example, the cemented carbide was further cut under the cutting conditions shown in Table 3 and cooled by air blow (Test 3), and when cooled by dry ice powder and jet gas ( In tests 4 and 5), the cutting length until the cutting tool was damaged was measured and compared. The results are shown in Table 4.
In addition, the average particle diameter of the dry ice powder used at this time was 5 to 30 μm, and the spray width of the dry ice powder on the workpiece was about 10 mm. At this time, the spray distance of the spray nozzle was 50 mm, the spray angle was 5 degrees or less, and the incident angle of the dry ice powder to the workpiece was about 45 degrees.

表4の結果より、テスト3では、加工距離が11.75mに達した時点で切削工具が破損してしまったのに対して、テスト4とテスト5では、加工距離がそれぞれ21.15m、28.2mに達した時点で切削工具が破損したことがわかる。このことから、ドライアイス粉末と噴射ガスによる冷却を行った場合の切削加工の切削長は、エアーブローによる冷却を行った場合に比して、2倍以上の切削長を有していることがわかった。即ち、ドライアイス粉末と噴射ガスによる冷却によって切削工具の寿命が延伸されたことが確認された。
また、本加工例のドライアイス粉末と噴射ガスを用いたテストにおいても、加工部周辺に結露はほとんど見られなかった。
From the results in Table 4, the cutting tool was damaged when the processing distance reached 11.75 m in Test 3, whereas in Test 4 and Test 5, the processing distances were 21.15 m and 28, respectively. It can be seen that the cutting tool was damaged when it reached 2 m. From this, the cutting length of the cutting process when cooling with dry ice powder and jet gas has a cutting length of more than twice that when cooling with air blow. all right. That is, it was confirmed that the life of the cutting tool was extended by cooling with dry ice powder and spray gas.
Further, in the test using the dry ice powder and the jet gas in this processing example, almost no condensation was observed around the processed portion.

<加工例3>
加工例1と同様の装置を用いて、送り速度を大幅に向上させた加工実験を行った。本加工例では、表5に示すような切削加工条件でセラミックエンドミルによる超耐熱合金の切削加工を行い、表6に示すような冷却条件でドライアイス粉末と噴射ガスによる被加工材の冷却を行った(テスト6)。
なお、この時用いたドライアイス粉末の平均粒子径は5〜30μmであり、被加工材におけるドライアイス粉末のスプレー幅は10mm程度であった。また、この時の噴射ノズルのスプレー距離は50mmであり、スプレー角度は5度以下であって、被加工材へのドライアイス粉末の入射角は45度程度となるよう構成されていた。
<Processing example 3>
Using the same apparatus as in Processing Example 1, a processing experiment was performed in which the feed rate was greatly improved. In this machining example, the super heat-resistant alloy is cut by a ceramic end mill under the cutting conditions shown in Table 5, and the workpiece is cooled by dry ice powder and jet gas under the cooling conditions shown in Table 6. (Test 6).
In addition, the average particle diameter of the dry ice powder used at this time was 5 to 30 μm, and the spray width of the dry ice powder on the workpiece was about 10 mm. At this time, the spray distance of the spray nozzle was 50 mm, the spray angle was 5 degrees or less, and the incident angle of the dry ice powder to the workpiece was about 45 degrees.

このテスト6によれば、表5に示したように、600m/minという周速度で切削加工を行うことができ、さらには、800m/min程度まで向上させられることが分かっている。一般に、超耐熱合金等の難加工材料に対して、超硬エンドミルを用いて加工する場合には、周速度が30m/min程の値で加工を行わなければ、切削工具の耐久性と加工精度を保つことができなかった。しかしながら、本発明の冷却方法を適用することにより、従来と同程度以上の加工精度を保ったまま、周速度を飛躍的に向上させることができる。以上より、本発明の冷却方法を適用することで、周速度を向上させることができ、切削加工時間の大幅な短縮が可能であることが分かった。   According to this test 6, as shown in Table 5, it has been found that cutting can be performed at a peripheral speed of 600 m / min, and further improved to about 800 m / min. Generally, when machining a difficult-to-process material such as a super heat-resistant alloy using a carbide end mill, unless the peripheral speed is about 30 m / min, the durability and accuracy of the cutting tool are required. Could not keep up. However, by applying the cooling method of the present invention, it is possible to dramatically improve the peripheral speed while maintaining the processing accuracy of the same level or more as before. From the above, it was found that by applying the cooling method of the present invention, the peripheral speed can be improved, and the cutting time can be significantly shortened.

さらに、このテスト6では、切削工具にセラミック製のエンドミルを用いている。従来、セラミックエンドミルは、超硬エンドミルよりももろく、加工性能を発揮しないという理由でほとんど利用されてこなかった。しかしながら、本発明の冷却方法を適用することで、工具の耐久性を向上させることができ、さらに、超硬エンドミルよりも送り速度を速くして、切削加工時間を大幅に短縮することができる。
また、本加工例のドライアイス粉末と噴射ガスを用いたテストにおいても、加工部周辺に結露はほとんど見られなかった。
Further, in this test 6, a ceramic end mill is used as a cutting tool. Conventionally, ceramic end mills have been rarely used because they are more brittle than carbide end mills and do not exhibit processing performance. However, by applying the cooling method of the present invention, the durability of the tool can be improved, and further, the feed rate can be made faster than the carbide end mill, and the cutting time can be greatly shortened.
Further, in the test using the dry ice powder and the jet gas in this processing example, almost no condensation was observed around the processed portion.

本発明によれば、金属を切削加工する際の冷却媒体にドライアイス粉末を用いている。これによって切削加工部周辺に不活性雰囲気を形成し、熱の発生と切削工具の酸化を抑制することで、切削工具の寿命を飛躍的に延伸させることが可能である。
特に、質量流量が50〜180g/minの範囲において、より顕著に工具寿命が延伸されている。
さらに、本発明によれば、切削加工部に結露を生じさせることがない。
According to the present invention, dry ice powder is used as a cooling medium when cutting metal. As a result, an inert atmosphere is formed in the periphery of the cutting portion, and by suppressing the generation of heat and the oxidation of the cutting tool, the life of the cutting tool can be dramatically extended.
In particular, the tool life is more significantly extended when the mass flow rate is in the range of 50 to 180 g / min.
Furthermore, according to the present invention, no condensation occurs in the cut portion.

また、本発明によれば、切削加工を行う際の周速度を向上させることができ、切削加工時間を大幅に短縮することができる。特に、本発明に係る冷却方法をセラミック材料のエンドミルに適用する場合には、より顕著に周速度を速くすることができる。   In addition, according to the present invention, the peripheral speed at the time of cutting can be improved, and the cutting time can be greatly shortened. In particular, when the cooling method according to the present invention is applied to an end mill made of a ceramic material, the peripheral speed can be increased more remarkably.

また、本加工例は被加工材が超硬合金である実験結果を示したが、超耐熱合金、耐熱合金、ステンレス鋼、アルミ合金、及び、炭素鋼、などの難加工金属材料や、銅やタングステンなどの非鉄金属、炭素繊維強化プラスチックやガラス繊維強化プラスチックなどの樹脂であっても切削工具の寿命を飛躍的に延伸させることが当然に可能である。   In addition, although this processing example showed the experimental result that the workpiece is a cemented carbide, it is difficult to process metal materials such as super heat resistant alloy, heat resistant alloy, stainless steel, aluminum alloy, and carbon steel, Naturally, it is possible to dramatically extend the life of cutting tools even with non-ferrous metals such as tungsten, and resins such as carbon fiber reinforced plastic and glass fiber reinforced plastic.

1 噴射ユニット
1A ケーシング
11 液化炭酸ガス供給ライン
111 液化炭酸ガス導入口
112 ガスフィルター
113 電磁弁
114 ニードル弁
12 噴射ガス供給ライン
121 噴射ガス導入口
122 電磁弁
123 圧力表示器
124 スポットヒーター
125 ガスフィルター
126 リリーフ弁
13 流通管
13a 液化炭酸ガス流通管
13b 噴射ガス流通管
14 噴射ノズル
141 外管
141a 噴射口
142 内管
142a 液化炭酸ガス供給口
143 混合部
2 制御ユニット
2A ケーシング
3 ケーブル
4 噴射ユニット
5 噴射ガス加熱手段
G 噴射ガス供給源
T 液化炭酸ガス供給源
M 切削装置
M1 切削加工部
M2 切削工具
M3 制御盤
M4 ノズル位置制御手段
M5 ステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injection unit 1A Casing 11 Liquefied carbon dioxide supply line 111 Liquefied carbon dioxide introduction port 112 Gas filter 113 Solenoid valve 114 Needle valve 12 Injection gas supply line 121 Injection gas introduction port 122 Solenoid valve 123 Pressure indicator 124 Spot heater 125 Gas filter 126 Relief valve 13 Distribution pipe 13a Liquefied carbon dioxide distribution pipe 13b Injection gas distribution pipe 14 Injection nozzle 141 Outer pipe 141a Injection port 142 Inner pipe 142a Liquefied carbon dioxide supply port 143 Mixing unit 2 Control unit 2A Casing 3 Cable 4 Injection unit 5 Injection gas Heating means G Injection gas supply source T Liquefied carbon dioxide supply source M Cutting device M1 Cutting part M2 Cutting tool M3 Control panel M4 Nozzle position control means M5 Stage

Claims (10)

被加工材を加工する際の加工部を冷却する冷却装置であって、
液化炭酸ガス供給手段から供給される液化炭酸ガスを断熱膨張させる液化炭酸ガス冷却手段と、
前記液化炭酸ガス冷却手段によって生成されるドライアイス粉末を噴射する噴射ノズルと、
前記ドライアイス粉末を噴射する噴射ガスを供給する噴射ガス供給手段と、
前記噴射ガスを加熱する加熱手段と、を備えることを特徴とする、ドライアイス粉末噴射型冷却装置。
A cooling device for cooling a processing part when processing a workpiece,
Liquefied carbon dioxide cooling means for adiabatically expanding the liquefied carbon dioxide gas supplied from the liquefied carbon dioxide gas supply means;
An injection nozzle for injecting dry ice powder generated by the liquefied carbon dioxide cooling means;
An injection gas supply means for supplying an injection gas for injecting the dry ice powder;
A dry ice powder injection type cooling apparatus, comprising: a heating means for heating the injection gas.
前記液化炭酸ガス冷却手段と前記噴射ノズルとを有する噴射ユニットと、
前記噴射ガスの流量を調節する噴射ガス流量制御手段と前記液化炭酸ガスの流量を調節する液化炭酸ガス流量制御手段とを有する制御ユニットと、を備えることを特徴とする、請求項1に記載のドライアイス粉末噴射型冷却装置。
An injection unit having the liquefied carbon dioxide cooling means and the injection nozzle;
2. The control unit according to claim 1, further comprising: a control unit including an injection gas flow rate control unit that adjusts a flow rate of the injection gas and a liquefied carbon dioxide flow rate control unit that adjusts the flow rate of the liquefied carbon dioxide gas. Dry ice powder injection type cooling device.
前記加熱手段は、前記噴射ユニットと前記液化炭酸ガス供給手段の間に配置されていることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のドライアイス粉末噴射型冷却装置。   The dry ice powder injection cooling device according to claim 1 or 2, wherein the heating means is disposed between the injection unit and the liquefied carbon dioxide supply means. 前記噴射ノズルは、前記ドライアイス粉末と前記加熱手段により加熱された前記噴射ガスとを混合する混合部を有していることを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載のドライアイス粉末噴射型冷却装置。   The dry ice according to any one of claims 1 to 3, wherein the spray nozzle has a mixing unit that mixes the dry ice powder and the spray gas heated by the heating means. Powder injection type cooling device. 前記ドライアイス粉末の平均粒子径が5〜30μmであることを特徴とする、請求項1〜4の何れかに記載のドライアイス粉末噴射型冷却装置。   The dry ice powder jet cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein the dry ice powder has an average particle diameter of 5 to 30 µm. 被加工材を加工する際の加工部を有した加工装置であって、
液化炭酸ガス供給手段から供給される液化炭酸ガスを断熱膨張させる液化炭酸ガス冷却手段と、
前記液化炭酸ガス冷却手段によって生成されるドライアイス粉末を噴射する噴射ノズルと、
前記ドライアイス粉末を噴射する噴射ガスを供給する噴射ガス供給手段と、
前記噴射ガスを加熱する加熱手段と、を備えることを特徴とする、加工装置。
A processing device having a processing part for processing a workpiece,
Liquefied carbon dioxide cooling means for adiabatically expanding the liquefied carbon dioxide gas supplied from the liquefied carbon dioxide gas supply means;
An injection nozzle for injecting dry ice powder generated by the liquefied carbon dioxide cooling means;
An injection gas supply means for supplying an injection gas for injecting the dry ice powder;
And a heating device for heating the spray gas.
前記噴射ノズルは、前記ドライアイス粉末と前記加熱手段により加熱された前記噴射ガスとを混合する混合部を有していることを特徴とする、請求項6に記載の加工装置。   The processing apparatus according to claim 6, wherein the spray nozzle includes a mixing unit that mixes the dry ice powder and the spray gas heated by the heating unit. 前記噴射ノズルの被加工材に対する噴射方向及び噴射位置の少なくとも何れか一方を制御可能なノズル位置制御手段を更に備えていることを特徴とする、請求項6又は7に記載の加工装置。   The processing apparatus according to claim 6 or 7, further comprising nozzle position control means capable of controlling at least one of an injection direction and an injection position of the injection nozzle with respect to a workpiece. 前記ノズル位置制御手段は、前記加工装置に入力される前記加工部の位置情報を受けつけて、前記被加工材を加工する加工点に向けてドライアイス粉末を噴射するように調節する位置調節機能を有していることを特徴とする、請求項6〜8の何れかに記載の加工装置。   The nozzle position control means receives a position information of the processing portion input to the processing apparatus, and has a position adjustment function for adjusting so as to inject dry ice powder toward a processing point for processing the workpiece. It has, The processing apparatus in any one of Claims 6-8 characterized by the above-mentioned. 前記ドライアイス粉末の平均粒子径が5〜30μmであることを特徴とする、請求項6〜9の何れかに記載の加工装置。
The processing apparatus according to claim 6, wherein an average particle size of the dry ice powder is 5 to 30 μm.
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