JP6302125B1 - 切削油の供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを切削する工作機械において、切削油タンク及び切削領域に対し、切削油を適切に供給する構成を提供すること。【解決手段】ワークを切削する工作機械において、以下のプロセスを採用することによって上記課題を達成し得る切削油の供給方法。１．切削油タンク１における切削油の最小基準量又は初期基準量の貯留。２．切削油タンク１から流出し、かつワークの切削領域２に供給される切削油の単位時間当たりの供給量ｑの測定。３（１）．ｑよりも大きな単位時間当たりの切削油を切削油タンク１に供給し、その後必要に応じて行われる当該供給の中止、切削油タンク１内の切削油の量が上記最小基準量に至った場合の更なる当該供給の継続。又は、（２）．切削油タンク１に対し、前記初期基準量を維持した状態にて行われる前記供給量ｑと同等の単位時間当たりの切削量に基づく切削油の供給。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを切削する工作機械において、当該切削に使用する切削油の切削油タンク及び切削領域に対する供給方法を対象としている。

工作機械によってワークを切削する場合には、切削領域における発熱に対する冷却及び切削抵抗の減少のために、当該切削領域への切削油の供給を必要不可欠とする。

ワークに対する切削に対応して切削油の供給量を制御することは、周知である。

例えば、特許文献１は、切削長の変化及び切削抵抗に対応して切削領域への切削油の供給量を変化させており（請求項１、２、３）、特許文献２は、切削に必要な駆動モータの負荷に対応して切削領域への切削油の供給量を制御している（要約書）。

工作機械においては、切削油タンクを設置し、かつ切削領域に切削油を供給させているが、前記各公知技術は、切削油タンクに正常に切削油が供給されていることを当然の技術的前提としている。
しかしながら、上記技術的前提は、決して当然成立する訳ではない。

具体的に説明するに、切削領域に供給される単位時間当たりの切削油の量は、ワーク毎に相違しているが、従来技術の場合においては、１種類又は複数種類のワークを切削する際、各ワークの切削に対応して切削油タンクから適切な切削油の供給を可能とするように、切削油タンクに対して切削油を適切に供給することにつき、格別の技術的工夫が行われている訳ではない。
因みに、特許文献３は、切粉から分離した切削油を切削油タンク３に供給する構成を開示しているが（要約書）、ワークの切削に必要な切削油の量を考慮した上で、切削油タンクに対する切削油の供給量を調整している訳ではない。

特許文献４は、第１の切削油タンクと第２の切削油タンクとを略同じ温度とするように調節する構成を開示しているが（請求項１）、ワークの切削に必要な切削油の量を考慮した上で、双方の切削油タンクに対する切削油の供給量を調整している訳ではない。

切削油タンクに対する切削油の供給量が十分ではなく、その結果、切削油タンクから流出し、かつ切削領域に供給される切削油の量の方が、前記供給量よりも多い場合には、切削油タンク内の切削油がゼロと化すことを原因として、切削作業を中断しなければならない。
このような中断は、工作機械の作業効率を著しく減殺することにならざるを得ない。

上記中断状況を回避するために、切削油タンク内の切削油の量が最小基準量に至った場合には、切削油の供給源から切削油タンクに自動的に切削油を供給し、かつ上記最小基準量を上回る状態とする方法を想定することができる。

ワークの切削に必要な切削油の量は、ワークの種類によって相違するが、上記方法においては、当該相違を考慮した場合切削油タンクに対しどのような基準の下に切削油を供給すべきかについては、必ずしも明らかではない。

このように、従来技術においては、切削を行うワークの種類によって必要な切削油の量が相違することを考慮した上で、切削油タンク及び切削領域に適切な量の切削油を供給することについては、技術的に有意義な提案が行われていなかったと評価しても過言ではない。

特開平６−０２３６５１号公報 特開平６−２３６１２号公報 特開平８−１９６８２６号公報 特許第５２０２１４２号公報

本発明は、ワークを切削する工作機械において、ワークの種類において必要な切削油の量が相違することに立脚した上で、切削油タンク及び切削領域に対し、切削油を適切に供給する構成を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）ワークを切削する工作機械において、以下のプロセスを採用する切削油の供給方法。
１．切削油タンクにおける切削油の最小基準量Ｑ_ｍｉｎの貯留。
２．切削油タンクから流出し、かつワークに対する切削が行われる領域に供給される切削油の単位時間当たりの供給量ｑの測定。
３．ｑ’＞ｑを充足するような単位時間当たりの切削油の供給量をｑ’を設定し、前記供給量ｑ’による切削油タンクに対する切削油の供給。
４．前記供給量ｑ’の供給によって、切削油タンクが切削油によって充満した段階における当該タンクに対する給油の中止、及び当該中止を原因として、切削油タンク内の切削油の貯留量が最小基準量Ｑ_ｍｉｎに至った場合の前記供給量ｑ’による切削油タンクに対する更なる切削油の供給の繰り返し。
（２）ワークを切削する工作機械において、以下のプロセスを採用する切削油の供給方法。
１．切削油タンクにおける切削油の初期基準量Ｑ_０の貯留。
２．切削油タンクから流出し、かつワークに対する切削が行われる領域に対する切削油の単位時間当たりの供給量ｑの測定。
３．前記供給量ｑと同一の単位時間当たりの供給量による切削油タンクへの切削油の供給、
からなる。

切削の対象となるワークの種類によって、切削領域に供給する単位時間当たりの切削油の量は相違する。

このような相違を考慮し、切削を予定している色々なワークの切削における切削領域に供給する単位時間当たりの供給量を過去の経験則又は事前の実験によって把握した上で、順次切削油タンクから流出し、かつ切削領域に供給する切削油の各ワークにおける切削時間に対応して、切削油タンクに対し切削油が枯渇しない状態にて切削油を供給する供給方法を想定することができる。
現に、出願人は、このような方法に基づいて、既に特許出願を行っている（特願２０１７−１７７８１１）。

これに対し、基本構成（１）、（２）に立脚している本発明においては、事前に各ワークを切削する場合に、切削領域に対し単位時間当たり供給すべき切削油の供給量を把握せずに、当該供給量ｑにつき、過去の経験又は事前の実験による把握を不要とした上で、当該切削領域に対する切削油の供給段階における測定によって、切削に適合する切削油を切削油タンク及び切削領域に対して継続して供給するというシンプルな構成によって、適切な供給を実現することができる。

基本構成（１）、（２）の工程を示すブロック図である。尚、点線矢印は、切削油の流動量測定器から制御装置を介して、切削油供給源に順次測定信号が移動する状態を示す。

基本構成（１）、（２）の各方法は、図１に示すように、切削油タンク１と切削領域２との間に介在する流量測定機３、当該流量測定機３から切削領域２に供給される切削油の単位時間当たりの供給量を検出する流量測定機３、当該流量測定機３による流量について切削油供給源５に対し、所定の単位時間当たりの切削油の供給量による供給を指令する制御装置４によって実現することができる。

基本構成（１）は、プロセス１において、予め切削油タンク１内に切削油の最小基準量Ｑ_ｍｉｎを貯留し、プロセス２において、切削油タンク１から流出しかつ切削領域２に供給する切削油の単位時間当たりの供給量ｑを流量測定機３によって測定し、プロセス３において、制御装置４によって、ｑ’＞ｑを充足するような単位時間当たりの供給量ｑ’を設定した上で、前記供給量ｑ’の下に切削油タンク１に対し切削油供給源５から切削油を供給している。

前記供給量ｑ’の下に、切削油タンク１に対し切削油を供給した場合には、切削油タンク１から同時期に排出される切削油の量ｑよりも、前記供給量ｑ’の方が大きい以上、切削油タンク１を切削油が全容量に至るまで、即ち充満するまで供給される可能性がある。

このような場合に立脚しているプロセス４においては、前記全容量に至った段階にて、供給量ｑ’による供給を中止する。

当該中止を原因として、切削油タンク１内の切削油は順次減少するが、切削油が最小基準量Ｑ_ｍｉｎに至った場合には、改めて切削油タンク１に対し単位時間当たりの供給量ｑ’によって供給を行い、前記中止及び供給を繰り返す。

尚、切削油については、通常切削領域２に供給された後に、切削屑等を除去した上で再び切削油タンク１に戻すという循環処理が行われているが、このような循環において発生する蒸発及び前記除去に際し、切削屑等と一体をなした廃棄処分によって順次減少するが、切削油タンク１に対しては、前記のように減少した分を補給して供給されている。

ｑ’とｑとの関係については、例えば、ｑ’＝ａ・ｑ（但し、ａ＞１）のように、１より大きいａを比例定数とする比例関係の場合、又はｑ’＝ｑ＋ｂ（但し、ｂ＞０）のように、ｑ’の方がｑよりも等差的に所定数値ｂだけ大きい場合、更には、ｑ’＝ｑ＋ｃ／ｑ（但し、ｃ＞０）のように、ｑに対し、反比例の要素ｃ／ｑの差によって、切削油タンク１に対する供給を実現する関係の何れをも採用することができるが、上記関係は、これらの実施形態に限定される訳ではない。

前記比例関係の場合には、切削油タンク１から流出しかつ切削領域２に対する単位時間当たりの供給量ｑ’が大きいほど、切削油タンク１に対する単位時間当たりの供給量ｑ’が大きいことから、安定した供給状態を実現することができる。

前記等差的な関係の場合には、切削油タンク１に対し、単位時間当たりｂだけ多い供給を行うというシンプルな制御による供給状態を実現することができる。

前記のようなｃ／ｑという反比例の要素を反映した関係の場合には、ｑ’は、一方では、ｑの増加と共に増加する一方、他方では、上記反比例によって、ｑが大きいほど減少し、全体として略均一な供給量による制御を実現することができる。

基本構成（２）は、プロセス１において、初期基準量Ｑ_０を切削油に貯留した上で、プロセス２において、切削油タンク１から流出し、かつ切削領域２に供給されている単位時間当たりの切削油の供給量ｑを流量測定機３によって測定している。

そして、プロセス３においては、制御装置４によって、プロセス２において測定された単位時間当たりの供給量ｑと同一の供給量によって、切削油供給源５から切削油タンク１に対する切削油の供給を行っている。

このような基本構成（２）においては、切削油タンク１から流出し、かつ切削領域２に供給する供給量及び切削油タンク１に供給する切削油の供給量が共に単位時間当たり等しい量であるため、切削油タンク１には、常に初期基準量Ｑ_０が貯留している状態にて、切削油タンク１に対する供給が継続することに帰する。
従って、基本構成（２）は、基本構成（１）のように、供給と当該供給の中止とを繰り返す必要がない点においてシンプルな供給方法を実現することができる。

以下、実施例に従って説明する。

実施例は、水溶性切削油を採用した上で、水の含有量が多いほど、切削油タンク１に供給する切削油の濃度を高く設定することを特徴としている。

水溶性切削油は、油成分と水とを界面活性剤を介して相溶状態としているが、濃度が基準となる値と異なる場合、切削部分における潤滑機能が低下する傾向があることから、実施例２においては、切削油タンク１内の切削油の水の含有量が多いほど、切削油タンク１に供給する水溶性切削油の濃度を高くし、切削油タンク１内の切削油と水の含有比率をあらかじめ指定した濃度に調整することで切削領域２への切削油濃度を最適な状態としている。

このような実施例においては、水溶性切削油を採用した場合であっても、冷却機能と潤滑機能との双方を両立することができる。

尚、基本構成（１）のうち、
ｑ’＝ｑ＋ｃ／ｑ（但し、ｃ＞０）
という関係を採用した場合において、実施例２と両立し得る要件について説明するに、切削油タンク１に対する単位時間当たりの供給量ｑ_１’，ｑ_２’に対応する切削領域２への供給量を、ｑ_１，ｑ_２とした場合、
ｑ_１’−ｑ_２’＝（ｑ_１−ｑ_２）（１−ｃ／ｑ_１，ｑ_２）
が成立する。
従って、ｃとして、ｑ_１及びｑ_２よりも明らかに小さな数値、即ち、通常切削油タンク１から流出しかつ切削領域２に供給されている切削油の量の二乗よりも明らかに小さな数値を設定することによって、
１−ｃ／ｑ_１，ｑ_２）＞０
であることから、ｑ_１’とｑ_２’の大小関係と、ｑ_１とｑ_２の大小関係を一致させることができる。
尚、ｃとして、通常切削油タンク１から流出しかつ切削領域２に供給されている切削油の量の二乗よりも明らかに小さな数値としては、例えば、上記二乗よりも桁違いに小さな数値を採用することができる。

本発明は、ワークを切削する工作機械の切削領域に対し切削油を継続的に供給させることによって、切削状態を中断することなく維持し得ることから、ワークを切削する全工作機械において利用することができる。

１ 切削油タンク
２ 切削領域
３ 流量測定機
４ 制御装置
５ 切削油供給源

Claims (6)

1. ワークを切削する工作機械において、以下のプロセスを採用する切削油の供給方法。
   １．切削油タンクにおける切削油の最小基準量Ｑ_ｍｉｎの貯留。
   ２．切削油タンクから流出し、かつワークに対する切削が行われる領域に供給される切削油の単位時間当たりの供給量ｑの測定。
   ３．ｑ’＞ｑを充足するような単位時間当たりの切削油の供給量をｑ’を設定し、前記供給量ｑ’による切削油タンクに対する切削油の供給。
   ４．前記供給量ｑ’の供給によって、切削油タンクが切削油によって充満した段階における当該タンクに対する給油の中止、及び当該中止を原因として、切削油タンク内の切削油の貯留量が最小基準量Ｑ_ｍｉｎに至った場合の前記供給量ｑ’による切削油タンクに対する更なる切削油の供給の繰り返し。
2. ａ＞１とし、ｑ’＝ａ・ｑという関係式を採用することを特徴とする請求項１記載の切削油の供給方法。
3. ｂ＞０とした上で、ｑ’＝ｑ＋ｂという関係式を採用することを特徴とする請求項１記載の切削油の供給方法。
4. ｃ＞０とした上で、ｑ’＝ｑ＋ｃ／ｑ
   という関係式を採用することを特徴とする請求項１記載の切削油の供給方法。
5. ワークを切削する工作機械において、以下のプロセスを採用する切削油の供給方法。
   １．切削油タンクにおける切削油の初期基準量Ｑ_０の貯留。
   ２．切削油タンクから流出し、かつワークに対する切削が行われる領域に対する切削油の単位時間当たりの供給量ｑの測定。
   ３．前記供給量ｑと同一の単位時間当たりの供給量による切削油タンクへの切削油の供給。
6. 水溶性切削油を採用した上で、切削油タンク内の切削油の水の含有量が多いほど、切削油タンクに供給する水溶性切削油の濃度を高くし、切削油タンク内の切削油と水の含有比率をあらかじめ指定した濃度に調整することを特徴とする請求項１、２、３、４、５の何れか一項に記載の切削油の供給方法。

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