KR102768908B1 - 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계를 이용하여 가공물을 가공 또는 절삭할 때 가공의 효율을 높이기 위해 가공물 또는 절삭공구에 절삭유를 공급하는 절삭유 공급장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는,
전단부에 소켓(101)이 체결되며 후단부는 출구가 좁아지도록 경사면으로 형성된 원통 형상의 하우징(100)과;
상기 하우징(100) 내측에 구비되는 것으로, 전단부 외측에 기포발생부(210)가 구비되어 있고, 상기 기포발생부(210) 후단부 외주면에는 복수의 유속증가 돌기(221) 구비되어 있는 유속증가부(220)가 형성되어 있으며, 내측에는 관통된 형태의 유로공(230)이 형성되어 있고, 상기 유로공(230) 타측 끝단부에는 나사산(231)이 형성되어 있는 유속증가축(200)과;
상기 유속증가축(200)의 내측에 형성되어 있는 유로공(230)에 구비되는 것으로, 전단부에는 반원형의 돌출부(302)가 후단부에는 원뿔형의 돌출부(302)가 형성되어 있는 중심축(301)의 외주면에 복수의 미세기포 발생돌기(303)가 길이방향을 따라 나선 방향으로 일정간격 이격되게 다수 형성되어 있는 미세기포 발생축(300)과;
상기 유속증가축(200)의 내측에 형성되어 있는 나사산(231)과 체결하는 체결나사산(401)이 외측 전단부에 형성되어 있고, 외측 후단부는 경사진 형태의 토출면(402)으로 이루어져 있으며, 내측은 관통된 형태의 토출공(403)이 형성되어 있는 배출캡(400);으로 이루어져, 상기 유속증가축(200)을 통해 유속이 빨라진 절삭유와 상기 미세기포 발생축(300)을 통해 대량의 미세기포가 발생한 절삭유가 혼합된 상태로 배출되는 것을 특징으로 하여,
본 발명은 분사노즐과 연결되어 공급되는 절삭유의 유속을 증가시키는 것은 물론 절삭유에 기포를 발생시켜 공급하도록 함으로써, 결과적으로 가공물의 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치에 관한 것이다.

Description

냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치{Cutting oil supply device that maximizes cooling efficiency}

본 발명은 공작기계를 이용하여 가공물을 가공 또는 절삭할 때 가공의 효율을 높이기 위해 가공물 또는 절삭공구에 절삭유를 공급하는 절삭유 공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분사노즐과 연결되어 공급되는 절삭유의 유속을 증가시키는 것은 물론 절삭유에 대량의 미세기포를 발생시켜 공급하도록 함으로써, 결과적으로 가공물의 냉각효율을 극대화하는 동시에 절삭칩의 분리가 용이하도록 한 절삭유 공급장치에 관한 것이다.

공작기계나 절삭기계 등을 이용하여 공작물을 가공하거나 절단할 때에는 공구와의 마찰로 인해 많은 열이 발생하게 되는데, 이러한 열은 공작물로부터 발생된 칩을 공구 끝단에 용착되거나 연삭숫돌의 표면에 용착되어 눈막음을 발생시킴으로써 공구 등의 수명을 단축하기 때문에 통상 공작물을 절단하거나 가공할 때에는 공구의 날끝이나 공작물에 절삭유를 공급함으로써 마찰열에 의한 공구의 열화 등을 방지한다.

또한, 이러한 공구나 공작물에 대한 냉각성능을 확보함과 동시에 공구의 수명을 더욱 높임으로써 운전비용을 줄이고, 아울러 칩의 용착을 최소화함으로써 더욱 정확한 치수로 공작물을 가공할 수 있도록 하는 절삭유 장치에 대한 요구가 증가하고 있다.

이러한 이유로 절삭유 공급라인에 미세기포를 발생할 수 있는 장치를 만들어 절삭유에 공급하는 미세기포 발생 장치가 개발되어 절삭유에 미세기포를 포함시켜 공작물에 분사함으로써 냉각효율을 높여 보다 효과적으로 공작물 가공이 진행될 수 있도록 하였다.

또한, 상기와 같이 미세기포를 발생시켜 냉각효율을 높이는 방법뿐만 아니라 절삭유의 유속을 증가시켜 공작물에 절삭유가 분사될 시 절삭유가 공작물의 하측을 감싸는 형태로 분사되도록 하여 결과적으로 공작물의 넓은 부분에 절삭유가 접촉하면서 냉각효율을 높일 수 있는 장치 등이 개발되어 있다.

그러나 이와 같은 종래의 절삭유 공급장치는 냉각 효과가 그다지 높은 것이 아니어서 일정 수준 이상의 높은 압력 또는 많은 절삭유를 가공 대상물 표면에 공급하여 준다고 하더라도 이와 정비례하여 생산성이 향상되지 않는 것은 물론 냉각효율이 정비례하여 향상되지 않는 것으로, 이로 인해 보다 냉각 효과가 우수한 작업 유체에 대한 개발이 요구되는 상황이나, 작업 유체 자체 개발에는 비용, 개발 기술 등 각종 기술적인 한계로 크게 진척되지 못한 상황이다. 따라서 당업계에서는 기존의 작업 유체를 사용하되, 보다 효과적으로 냉각 효과를 높일 수 있는 기술 개발에 대한 요구가 큰 것이었다.

한편, 상기와 같은 종래의 문제점을 보완하고자 한국등록특허 제10-2220498호가 개발되어 사용되고 있는바, 상기 특허는 유입된 유체가 프로펠러 형태의 날개부를 따라 회전하며 유체 내부에 미세 기포가 발생되도록 하는 캐비테이션 발생부 및 상기 캐비테이션 발생부 후단부에 구비되며, 상기 캐비테이션 발생부를 통과하면서 미세 기포를 포함하는 상기 유체가 코안다 발생 돌기부 사이의 통로를 지나면서 유속이 상승하도록 하며, 상기 유체가 유체공급부의 경사면으로 배출되어 상기 유체의 압력이 저하되도록 하여 상기 유체가 가공 대상물 물체 표면을 따라 흐르는 코안다(Coanda) 효과가 발생하도록 하는 코안다 발생부; 상기 캐비테이션 발생부를 통과하는 유체의 유속을 상승시키도록 유입된 유체가 상기 캐비테이션 발생부의 중심부를 관통하여 상기 캐비테이션 발생부 외주면 측으로 분사되도록 하는 제1유체 확산부;를 포함하는 것을 특징으로 하여, 절삭유에 미세기포를 발생하고, 절삭유의 유속을 증가시켜 냉각효율을 높이는 기술이 개발되어 사용되고 있다.

하지만, 상기와 같은 종래기술은 절삭유의 유속을 증가시키는 데 어느 정도 효과가 있을지 모르지만 미세기포를 발생하는 데 한계가 있는 것으로, 이는 미세기포를 장치의 선단부에서 발생시킨 후 유속을 증가시키는 장치를 통과하게 되는 데 이럴 경우 유속이 증가하는 장치에 의해 미세기포가 다시 없어지는 문제점이 발생하는 것이 사실이며, 이러한 문제로 인해 절삭유의 유속이 증가하는 효과는 있을지 모르지만 미세기포가 줄어드는 문제점으로 냉각효율을 높이는 데 한계가 있는 것이다.

한국등록특허 제10-1350135호 일본특허등록공보 제03083914호 한국등록특허 제10-1319267호 한국등록특허 제10-2220498호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

일반적인 절삭유를 사용하면서도 냉각 효과를 극대화시켜서 기계장치의 작동중에 발생하는 마찰열에 의한 절삭공구 또는 가공물의 악영향을 최소화하고, 각종 장치 및 기기의 가공 성능을 크게 향상시킬 수 있도록 개선된 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치를 제공하는 데 목적이 있고,

또한, 절삭유를 공급하는 압력 및 절삭유의 양을 기존과 동일하게 하여도 절삭유가 본 발명을 통과하는 과정에서 유속이 증가하는 동시에 미세기포가 대량으로 발생한 상태에서 가공물에 분사되도록 하여 간편하고 효율적으로 냉각효율을 극대화할 수 있도록 한 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치를 제공하는 데 목적이 있고,

또한, 절삭유의 유속이 증가하도록 하는 동시에 미세기포를 대량으로 발생한 상태에서 미세기포가 줄어들지 않고 많은 미세기포를 포함한 상태로 분사되도록 하여 결과적으로 유속이 빠르면서 미세기포가 대량으로 포함된 절삭유를 공급함으로써, 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 해결적 수단은,

전단부에 소켓(101)이 체결되며 후단부는 출구가 좁아지도록 경사면으로 형성된 원통 형상의 하우징(100)과;

상기 하우징(100) 내측에 구비되는 것으로, 전단부 외측에 기포발생부(210)가 구비되어 있고, 상기 기포발생부(210) 후단부 외주면에는 복수의 유속증가 돌기(221) 구비되어 있는 유속증가부(220)가 형성되어 있으며, 내측에는 관통된 형태의 유로공(230)이 형성되어 있고, 상기 유로공(230) 타측 끝단부에는 나사산(231)이 형성되어 있는 유속증가축(200)과;

상기 유속증가축(200)의 내측에 형성되어 있는 유로공(230)에 구비되는 것으로, 전단부에는 반원형의 돌출부(302)가 후단부에는 원뿔형의 돌출부(302)가 형성되어 있는 중심축(301)의 외주면에 복수의 미세기포 발생돌기(303)가 길이방향을 따라 나선 방향으로 일정간격 이격되게 다수 형성되어 있는 미세기포 발생축(300)과;

상기 유속증가축(200)의 내측에 형성되어 있는 나사산(231)과 체결하는 체결나사산(401)이 외측 전단부에 형성되어 있고, 외측 후단부는 경사진 형태의 토출면(402)으로 이루어져 있으며, 내측은 관통된 형태의 토출공(403)이 형성되어 있는 배출캡(400);으로 이루어져, 상기 유속증가축(200)을 통해 유속이 빨라진 절삭유와 상기 미세기포 발생축(300)을 통해 대량의 미세기포가 발생한 절삭유가 혼합된 상태로 배출되는 것을 특징으로 하여 상기의 목적을 달성할 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 구성함으로써,

절삭유의 유속을 증가시키는 동시에 절삭유에 대량의 미세기포를 발생시켜 공급함으로써, 냉각효율이 극대화되어 고온의 가공 공정에서도 가공물의 열을 급속으로 냉각시킬 수 있으며, 가공물을 가공하면서 발생하는 절삭칩 또한 급속으로 냉각시키면서 미세기포에 의해 분리가 용이하도록 하여 용착되는 것을 미연에 방지함으로써, 가공의 효율 및 성능을 향상시키고 절삭공구의 수명을 연장시키는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명인 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치가 설치되어 사용되는 것을 표현한 실시상태 도면,
도 2는 본 발명인 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치의 하우징 및 소켓이 분리된 상태의 일부 분리 사시도,
도 3은 본 발명인 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치의 주요부 분리 사시도,
도 4는 본 발명인 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치의 전체 결합 단면도,
도 5는 본 발명인 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치에서 유속증가축의 주요부 확대 사시도,
도 6은 본 발명인 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치에서 유속증가축의 단면 사시도,
도 7은 본 발명인 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치의 미세기포 발생축의 사시도,
도 8은 본 발명인 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치가 결합된 상태에서 유속증가축에 절삭유가 흐르는 상태를 표현한 작동상태 단면도,
도 9는 본 발명인 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치가 결합된 상태에서 유속증가축 및 미세기포 발생축에 절삭유가 흐르는 상태를 표현한 작동상태 단면도,

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하며, 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않음은 물론, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아닌바, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

또한, 본 발명의 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하 본 발명의 바람직한 일실시 형태를 첨부하는 도면을 참조하여 설명한다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시 형태를 첨부하는 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명이 설치되어 사용되는 것을 표현한 실시상태 도면으로, 첨부한 도면에서 보는 바와 같이 가공물(102)을 척(105)을 이용해 고정한 상태에서 상기 척(105)을 회동시킨 후 절삭공구(103)를 이용해 가공물(102)을 가공하는 데 있어, 상기 가공물(102) 및 절삭공구(103)에 노즐(104)을 통해 절삭유를 공급하여 가공물(102) 및 절삭공구(1063)를 냉각시켜 가공 효율을 향상시키기 위한 작업을 진행하게 되는데, 본 발명은 상기와 같이 절삭유를 공급하는 데 있어 냉각효율을 극대화하여 가공 효율을 향상시킬 수 있도록 절삭유에 대량의 미세기포를 발생시키는 것은 물론, 별도의 장치나 조작이 없이 절삭유의 유속을 증가시켜 상기 미세기포가 포함된 상태로 노즐(104)에 공급하여, 결과적으로 노즐(104)을 통해 배출된 절삭유에 의해 가공물(102) 및 절삭공구(103)의 냉각이 효율적으로 진행될 수 있도록 한 것이 특징이다.

다음, 도 2는 본 발명에서 하우징 및 소켓이 분리된 상태의 일부 분리 사시도로, 첨부한 도면에서 보는 바와 같이 전단부에 소켓(101)이 체결되며 후단부는 출구가 좁아지도록 경사면으로 형성된 원통 형상의 하우징(100)이 구비되며, 상기 하우징(100) 내측으로 유속증가축(200) 및 미세기포 발생축(300)과 배출캡(400)이 결합된 상태로 삽입 고정되어 진다.

다음, 도 3은 본 발명의 주요부인 유속증가축(200) 및 미세기포 발생축(300)과 배출캡(400)이 분리된 상태를 표현한 분리사시 도면으로, 첨부한 도면에서 보는 바와 같이 유속증가축(200)의 내측으로 미세기포 발생축(300)이 삽입된 후 배출캡(400)을 이용해 일측을 마감하면서 결과적으로 유속증가축(200) 및 미세기포 발생축(300)과 배출캡(400)이 결합된 상태가 되는 것이며, 상기 배출캡(400)은 체결하는 체결나사산(401)이 외측 전단부에 형성되어 있고, 외측 후단부는 경사진 형태의 토출면(402)으로 이루어져 있으며, 내측은 관통된 형태의 토출공(403)이 형성되어 있는 것이 특징이다.

다음, 도 4는 본 발명의 전체 결합 단면도로, 첨부한 도면에서 보는 바와 같이 유속증가축(200) 및 미세기포 발생축(300)과 배출캡(400)이 결합된 상태로 하우징(100) 내측에 삽입되며, 이때 하우징(100) 일측에는 경사면이 구비된 소켓(101)이 체결되고 타측은 배출로를 형성하되 경사면이 형성되어 있어, 결과적으로 하우징(100) 내측에 유속증가축(200) 및 미세기포 발생축(300)과 배출캡(400)이 결합된 상태로 안착된 후 소켓(101)을 이용해 마감하면 양측에 형성된 경사면의 경계와 유속증가축(200)의 좌우 끝단부가 밀착된 상태가 되면서 유속증가축(200)이 좌우로 유동 및 회동하지 않고 고정된 상태로 결합되어 진다.

다음, 도 5는 유속증가축(200)의 주요부를 확대 표현한 도면이고, 도 6은 유속증가축(200)의 단면 사시도로, 첨부한 도면을 참고로 유속증가축(200)의 구성을 설명하면 다음과 같다.

우선 상기 유속증가축(200)은 전단부 외측에 기포발생부(210)가 구비되어 있고, 상기 기포발생부(210) 후단부에는 유속증가부(220)가 형성되어 있으며, 내측에는 관통된 형태의 유로공(230)이 형성되어 있고, 상기 유로공(230) 타측 끝단부에는 나사산(231)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하여, 상기 기포발생부(210)를 통해 절삭유가 유입된 후 기포가 발생한 상태에서 상기 유속증가부(220)를 지나면서 절삭유의 유속이 최대치로 증가하게 된다.

여기서, 상기 기포발생부(210)는 제1기포발생부(211)와 제2기포발생부(213)가 순차적으로 구비되어 있는 것이 특징으로, 상기 제1기포발생부(211)는 도 5에서 보는 바와 같이 삼각형 형태의 단면을 가지는 기포발생돌기(212)가 외주면을 따라 대칭의 형태로 서로 교호되게 일정간격을 두고 형성되어 있는 것이 특징이고, 상기 제2기포발생부(213)는 프로펠러 형태의 나선체(214)로 이루어진 것이 특징이다.

상기와 같이 구성된 기포발생부(210)에 절삭유가 유입된 후 통과하면서 기포가 발생하게 되는 것으로, 이는 어느 정도 유속이 있는 절삭유가 공급된 후 제1기포발생부(211)로 유입이 되면 기포 발생돌기(212)에 절삭유가 부딪치면서 순간적으로 절삭유에 포함되어 있는 산소가 분리되며 기포가 발생하게 되고, 이렇게 제1기포발생부(211)를 통과한 절삭유는 제2기포발생부(213)의 나선체(214)를 따라 강하게 회전하면서 순간적인 유속의 흐름에 의해 2차적으로 기포가 발생하게 되는 것이다.

아울러, 상기 기포발생부(210)를 통과한 절삭유는 상기 유속증가부(220)로 유입된 후 유속이 빨라지게 되는데, 이는 유속증가부(220) 외측에 구비되어 있는 유속증가 돌기(221)에 의해 가능한 것이다.

여기서, 상기 유속증가 돌기(221)는 단면이"" 형태로 이루어져 있는 것으로, 단면에서 보이는 바와 같이 중심접점(222)을 기준으로 내측으로 곡선을 이루는 내향곡률면(223)이 양측에 형성되어 있고, 상기 내향곡률면(223)의 양 끝지점에 측면접점(224)이 형성되며, 상기 측면접점(224)을 서로 연결하되 외측으로 곡선을 이루는 반원형의 외향곡률면(225)으로 이루어져 있다.

이때, 첨부한 도 6에서 보는 바와 같이 상기 양측의 측면접점(224) 사이의 거리(L1)와 중심접점(222)에서 외향곡률면(225) 중간지점과의 거리(L2)는 동일하게 형성되도록 하는 것이 중요한데, 이는 절삭유가 유속증가 돌기(221)를 타고 흐르는 데 있어 유속의 흐름을 최대한 자연스럽게 유지하면서 유속을 최대한 증가시킬 수 있도록 한 것으로, 이를 위해 전체적인 곡선의 형태로 이루어진 유속증가 돌기(221)를 상하좌우 대칭으로 형성하는 것이 중요하며, 이렇게 대칭으로 형성된 유속증가 돌기(221)에 의해 절삭유의 유속이 어느 한쪽으로 치우치지 않고 내향곡률면(223)을 타고 흐르는 유속과 외향곡률면(225)을 타고 흐르는 유속의 차이가 발생하지 않아 유속의 흐름이 일정한 방향으로 계속 증가되면서 흐르게 되는 것이다.

아울러, 상기한 유속증가 돌기(221)를 일정한 간격으로 배열하는 것 또한 매우 중한 것으로, 이는 첨부한 도 6에서 보는 바와 같이 유속증가 돌기(221)는 길이 방향으로 일정간격 이격되게 일렬로 형성된 상태의 배열이 외주면을 따라 일정하게 형성되어 있는 것이 특징인데. 여기서 중요한 것은 같은 줄에 있는 유속증가 돌기(221)는 같은 방향으로 구성하고, 이웃하는 다음 줄의 유속증가 돌기(221)의 방향은 반대로 즉 서로 이웃하는 줄의 유속증가 돌기(221)는 서로 대칭의 형태로 구성되는 것이 핵심이다.

또한, 상기와 같이 배열된 유속증가 돌기(221)를 서로 배치하는 간격 또한 매우 중요한 것으로, 첨부한 도 6에서 보는 바와 같이 줄의 인접한 유속증가 돌기(221)의 중심접점(222) 사이의 간격을 (D1)이라 하고, 외주면을 따라 형성되는 같은 방향의 다음 줄에 구비되는 유속증가 돌기(221)와의 중심접점(222) 사이의 간격을 (D2)라 했을경우 상기 (D1)과 (D2)의 간격을 동일하게 하고, 서로 대칭으로 형성되는 이웃하는 다음 줄의 유속증가 돌기(221)의 중심접점(222)과 측면접점(224) 사이의 간격을 각각(D3)와 (D4)라 했을경우 상기 (D3)와 (D4)의 간격도 동일하게 하는 중이 중요하다.

한편, 상기와 같이 형성된 유속증가 돌기(221)를 상기와 같이 배열함으로써, 절삭유의 유속이 일정한 압력하에서 최대치로 빨라질 수 있는 것으로, 이는 절삭유가 유입되어 흐르다가 유속증가 돌기(221)에 이해 폭이 좁아지면서 압력이 높아져 유속이 빨라지게 되는데, 이때 빨라지는 유속의 흐름을 최대한 방해하지 않고 유지할 수 있도록 하는 것이 중요한 것이며, 이를 최대한 효과적으로 수행하기 위해서는 유속이 흐르는 방향으로 통로를 일정한 간격으로 유지시켜 주되 절삭유가 타고 흐르는 접촉면 또한 유속의 흐름을 방해하지 않으면서 속도가 증가할 수 있도록 하는 것이 중요한바 이를 위해 상기와 같이 유속증가 돌기(221)가 구성 및 배열된 것으로, 같은 줄의 인접한 유속증가 돌기(221)의 중심접점(222) 사이의 간격(D1)은 외주면을 따라 형성되는 같은 방향의 다음 유속증가 돌기(221)와의 중심접점(222) 사이의 간격(D2)과 동일하고, 서로 대칭으로 형성되는 이웃하는 다음 줄의 유속증가 돌기(221)의 중심접점(222)과 측면접점(224) 사이의 간격(D3, D4)도 서로 동일하게 하여, 결과적으로 절삭유가 흐르는 통로인 유속증가 돌기(221) 사이의 간격을 최적화하여 절삭유의 흐름을 최대한 자연스럽게 유지할 수 이도록 하였다.

다음, 도 7은 미세기포 발생축(300)를 표현한 사시도로, 첨부한 도면을 참고로 미세기포 발생축(300)의 구성을 설명하면 다음과 같다.

우선 상기 미세기포 발생축(300)은 상기에서 설명한 바와 같이 유속증가축(200)의 내측에 형성되어 있는 유로공(230)에 삽입 고정되는 것으로, 중심축(301)이 형성되어 있고, 상기 중심축(301) 전단부에는 반원형의 돌출부(302)가 후단부에는 원뿔형의 돌출부(302)가 각각 구비되어 있으며, 상기 중심축(301)의 외측으로는 복수의 미세기포 발생돌기(303)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하여, 상기 유로공(230)을 통해 유입된 절삭유가 상기 미세기포 발생축(300)를 통과하면서 대량의 미세기포가 발생하는 것이다.

여기서, 상기 미세기포 발생돌기(303)는 중심축(301) 외주면 길이방향을 따라 나선 방향으로 일정간격 이격되게 다수 형성되어 있고, 단면이 마름모 형상으로 이루어져 있는 것이 특징이며, 상기와 같이 구성된 미세기포 발생돌기(303)에 의해 절삭유에 대량의 미세기포를 발생할 수 있는 것으로, 이는 절삭유가 유입된 후 미세기포 발생돌기(303) 사이를 통과하여 회전하는 형태로 흐르면서 절삭유에 강한 난류 및 와류가 형성되어 미세기포가 발생하게 되고, 동시에 미세기포 발생돌기(303)의 모서리에 부딪히면서 결국 절삭유에 포함되어 있는 공기가 분리되고 이로 인해 미세기포가 재차 발생하게 되면서 절삭유에 대량이 미세기포가 발생하게 된다.

한편, 상기 미세기포 발생돌기(303)의 단면이 마름모 형상으로 이루어져 있되, 도 7의 확대도에서 보는 바와 같이 중심축(301)의 내측에서 외측으로 갈수록 길이방향의 폭은 동일한 상태에서 원주 방향의 폭은 넓어지도록 구성하는 것이 바람직하며, 이로 인해 미세기포 발생돌기(303)가 일정한 간격으로 배열된 상태에서 유로가 형성되어도 중심축(301)의 내측과 외측에 형성되는 유로의 폭에 차이가 심하지 않게 되는 것이고, 따라서 절삭유가 미세기포 발생돌기(303) 사이를 빠른 유속으로 흐르는 데 있어 용이하도록 한 것이다.

다음, 도 8은 절삭유가 공급된 후 유속증가축(200) 외측을 통과하는 흐름을 표현한 도면이고, 도 9는 절삭유가 공급되어 유속증가축(200) 외측 및 내측을 통과하는 전체 흐름을 표현한 단면도로, 상기와 같이 구성된 본 발명에 절삭유를 공급하여 절삭유가 흐르는 실시상태를 도 8내지 9를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

우선 첨부한 도면에서 보는 바와 같이 하우징(100) 전단부에 체결되는 소켓(101)을 통해 절삭유가 일정한 압력 및 유속으로 하우징(100) 내측에 유입이 되면 1차적으로 절삭유의 일부는 유속증가축(200) 외측으로 흐르고, 나뭐지 일부는 유속증가축(200) 내측에 형성되어 있는 유로공(230)으로 유입이 된다.

상기와 같이 유속증가축(200) 외측으로 흐르는 절삭유는 1차기포발생부(211)의 기포 발생돌기(212)에 부딪히며 1차적으로 기포가 발생하게 되고, 상기와 같이 1차기포발생부(211)를 통과한 절삭유는 2차기포발생부(213)의 나선체(214)를 통과하면서 강한 회전력에 의해 2차 기포가 발생하게 되며, 상기와 같이 기포가 발생한 절삭유는 유속증가부(220)로 유입이 되고, 이렇게 유입된 절삭유는 도 8의 하측에 확대하여 표현한 도면에서 보는 바와 같이 유속증가 돌기(221)에 의해 유로의 통로가 좁아지면서 급격한 압력 상승과 함께 유속이 증가하게 되며, 이렇게 유속이 증가하면서 절삭유가 유속증가부(220)를 통과하게 된다.

한편, 상기와 같이 유속증가축(200) 외측으로 유입된 절삭유는 어느 정도의 기포가 발생한 상태로 유속이 점차 증가하며 흐르게 되고, 유속증가축(200) 외측으로 유입되지 않고 내측 유로공(230)으로 유입된 절삭유는 미세기포 발생축(300)의 외측에 형성되어 있는 미세기포 발생돌기(303) 사이를 통과하면서 대량의 미세기포가 발생하게 되고, 이렇게 대량의 미세기포가 발생한 절삭유는 일정한 유속을 유지한 상태로 미세기포 발생축(300) 외측을 따라 흐르면서 끝단부에 체결되어 있는 배출캡(400)의 토출공(403)으로 유입이 되어 진다.

따라서, 상기와 같이 유속증가부(200)를 통과하면서 유속이 증가한 절삭유는 배출캡(400)의 토출면(402)을 따라 배출되고, 미세기포 발생축(300)을 통과하면서 대량의 미세기포가 발생한 절삭유는 배출캡(400)의 토출공(403)을 통해 배출되며, 상기와 같이 각각 배출된 절삭유가 하우징(100) 내에서 혼합된 상태로 하우징(100) 외측에 체결되는 노즐(104)을 통해 외부로 배출되는데, 이때 유속증가축(200)에서 배출된 절삭유는 기포가 상대적으로 적게 생성된 상태지만 유속이 빠르고 미세기포 발생축(300)에서 배출된 절삭유는 상대적으로 유속은 느리지만 미세기포가 대량으로 함유되어 있어, 결과적으로 유속이 빠른 절삭유와 미세기포가 대량으로 함유되어 있는 절삭유가 혼합되면서 절삭유의 유속은 빠른 상태를 유지하는 동시에 대량의 미세기포가 발생된 상태의 절삭유를 배출할 수 있게되는 것이다.

상기와 같이 유속이 빠르고 미세기포가 대량으로 포함되어 있는 절삭유를 공급하면, 우선 유속이 빠른 절삭유에 의해 가공물(102)의 전체적인 부분을 감싸는 현상으로 냉각효율을 극대화할 수 있게 되는데, 이는 가공물(102)의 표면은 절삭유가 충분히 접촉하지만 가공물(102)의 저면은 절삭유가 충분하게 접촉하지 못하는 문제가 있지만 절삭유의 유속을 빠르게 유지하면 가공물(102)의 저면이 저기압으로 되면서 순간적으로 절삭유가 가공물(102)의 저면 내측으로 밀착해 들어가는 현상이 더욱 극대화되기 때문에 유속이 빠른 절삭유에 의해 가공물(102)의 저면도 충분한 접촉이 가능해 지면서 가공물(102)의 전체적인 냉각효율을 높일 수 있는 것이며, 또한 대량으로 포함된 미세기포에 의해 열전달을 극대화할 수 있어 냉각 효율을 높일 수 있는 것은 물론, 가공물(102) 가공시 절삭칩이 발생하고 이러한 절삭칩이 가공물(102) 또는 절삭공구(103)에 붙어서 용착되면서 가공 효율을 저하시키는 경우가 발생하는 데 미세기포에 의해 절삭칩을 분리하는데 보다 용이해 상기와 같은 문제를 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

한편, 위에서 설명한 본 발명은 절삭유를 공급하는 장치로 가공물을 절삭할 시 냉각효율을 극대화하고자 개발한 것이 주 목적이지만, 본 발명의 특성을 활용해 다양한 분야에 적용해서 사용할 수 있는 것은 물론이다.

예를 들면 스마트팜과 같은 분야에 활용하여 버블을 발생하는 장치로 본 발명을 사용하면, 별도의 기계장치 없이 단순히 물을 공급하면서 미세기포를 발생시켜 수경재배와 같은 스마트팜에 활용할 수 있고,

또한, 일반 샤워호스 및 기타 물을 사용하는 다양한 곳에서 본 발명을 물이나오는 입구에 설치하게 되면, 물이 나오는 동시에 자연스럽게 미세기포도 함께 발생하면서 샤워는 물론 물을 이용해 세척을 할 경우 효율을 극대화할 수 있는 것으로, 상기와 같이 본 발명을 이용해 버블이 필요로 하는 다양한 분야에 적용하여 사용할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

따라서 본 발명에서의 기술적 사상은 아래에 기재되는 청구범위에 의해 파악되어야 하되 이의 균등 또는 등가적 변형 모두 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속함은 자명하다 할 것이다.

100; 하우징 101; 소켓
102; 가공물 103; 절삭공구
104; 노즐 105; 척
200; 유속증가축 210; 기포발생부
211; 제1기포발생부 212; 기포 발생돌기
213; 제2기포발생부 214; 나선체
220; 유속증가부 221; 유속증가 돌기
222; 중심접점 223; 내향곡률면
224; 측면접점 225; 외향곡률면
230; 유로공 231; 나사산
300; 미세기포 발생축 301; 중심축
302; 돌출부 303; 미세기포 발생돌기
400; 배출캡 401; 체결나사산
402; 토출면 403; 토출공

Claims (6)

1. 전단부에 소켓(101)이 체결되며 후단부는 출구가 좁아지도록 경사면으로 형성된 원통 형상의 하우징(100)과;
   상기 하우징(100) 내측에 구비되는 것으로, 전단부 외측에 기포발생부(210)가 구비되어 있고, 상기 기포발생부(210) 후단부 외주면에는 복수의 유속증가 돌기(221)가 구비되어 있는 유속증가부(220)가 형성되어 있으며, 내측에는 관통된 형태의 유로공(230)이 형성되어 있고, 상기 유로공(230) 타측 끝단부에는 나사산(231)이 형성되어 있는 유속증가축(200)과;
   상기 유속증가축(200)의 내측에 형성되어 있는 유로공(230)에 구비되는 것으로, 전단부에는 반원형의 돌출부(302)가 후단부에는 원뿔형의 돌출부(302)가 형성되어 있는 중심축(301)의 외주면에 복수의 미세기포 발생돌기(303)가 길이방향을 따라 나선 방향으로 일정간격 이격되게 다수 형성되어 있는 미세기포 발생축(300)과;
   상기 유속증가축(200)의 내측에 형성되어 있는 나사산(231)과 체결하는 체결나사산(401)이 외측 전단부에 형성되어 있고, 외측 후단부는 경사진 형태의 토출면(402)으로 이루어져 있으며, 내측은 관통된 형태의 토출공(403)이 형성되어 있는 배출캡(400)을 포함하고,
   
   상기 유속증가축(200)의 유속증가부(220)에 형성되어 있는 유속증가 돌기(221)는,
   중심접점(222)을 기준으로 내측으로 곡선을 이루는 내향곡률면(223)이 양측에 형성되어 있고, 상기 내향곡률면(223)의 양 끝지점에 측면접점(224)이 형성되며, 상기 측면접점(224)을 서로 연결하되 외측으로 곡선을 이루는 반원형의 외향곡률면(225)으로 이루어진 단면이 "" 형태로 이루어져 있고,
   이때, 상기 양측의 측면접점(224) 사이의 거리(L1)와 중심접점(222)에서 외향곡률면(225) 중간지점과의 거리(L2)는 동일하게 형성되도록 하여, 유속증가 돌기(221) 사이를 통과한 절삭유의 유속이 최대치로 증가되도록 이루어져, 상기 유속증가축(200)을 통해 유속이 빨라진 절삭유와 상기 미세기포 발생축(300)을 통해 대량의 미세기포가 발생한 절삭유가 혼합된 상태로 배출되는 것을 특징으로 하는 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 유속증가축(200)의 기포발생부(210)는,
   삼각형 형태의 단면을 가지는 기포발생돌기(212)가 외주면을 따라 대칭의 형태로 서로 교호되게 일정간격을 두고 형성되어 있는 제1기포발생부(211)와,
   상기 제1기포발생부(211)의 후단부에 구비되는 것으로, 프로펠러 형태의 나선체(214)로 이루어진 제2기포발생부(213)로 이루어진 것을 포함하는 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 유속증가 돌기(221)는 길이 방향으로 일정간격 이격되게 일렬로 형성된 상태의 배열이 외주면을 따라 일정하게 형성되어 있되, 이웃하는 다음 줄의 유속증가 돌기(221)와는 서로 대칭의 형태로 구성되며,
   이때, 같은 줄의 인접한 유속증가 돌기(221)의 중심접점(222) 사이의 간격(D1)은 외주면을 따라 형성되는 같은 방향의 다음 유속증가 돌기(221)와의 중심접점(222) 사이의 간격(D2)과 동일하고,
   서로 대칭으로 형성되는 이웃하는 다음 줄의 유속증가 돌기(221)의 중심접점(222)과 측면접점(224) 사이의 간격(D3, D4)도 서로 동일하게 하여, 유속증가 돌기(221) 사이를 통과한 절삭유의 유속이 최대치로 증가되도록 한 것을 포함하는 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 미세기포 발생축(300)의 미세기포 발생돌기(303)는, 단면이 마름모 형상으로 이루어져 있되, 중심축(301)의 내측에서 외측으로 갈수록 길이방향의 폭은 동일한 상태에서 원주방향의 폭은 넓어지는 것을 특징으로 하여, 미세기포 발생돌기(303) 사이를 통과하여 흐르는 절삭유에 난류 및 와류가 형성되도록 함으로써, 미세기포가 대량으로 발생할 수 있도록 한 것을 포함하는 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 배출캡(400)의 외주면에 형성되는 토출면(402)의 경사도와 상기 하우징(100)의 일측에 형성되어 절삭유가 배출되는 부분의 경사면의 경사도를 일치시켜, 절삭유가 배출되는 데 있어 난류의 효과를 유도하도록 하는 것을 포함하는 냉각효율을 극대화한 절삭유 공급장치.
   
   

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