(57)【要約】低温合成物を適用するための本発明の装置は、機械加工ツール（２０）または端から端まで位置するチャネル（３８）を有するツールホルダー、およびチャネル（３８）内に位置する毛細管（４４）を含む。濃縮低温流体は、毛細管（４４）を通って通過し、一方、希釈または推進流体は、チャネルを通って通過する。希釈または推進流体は、チャネル（３８）内および毛細管（４４）の周りで流れる。濃縮流体は、毛細管を出次第、希釈または推進流体と混合し、低温合成流体すなわちスプレー（２４）を形成する。低温合成流体すなわちスプレーは、冷却、洗浄または潤滑目的のために基材（２２）に、または冷却目的のために機械加工ツール（２０）に選択的に向けられる。
2008522850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械加工プロセスの間に、合成流体を適用する方法であって、該方法は、
機械加工される基材の近位に位置可能な機械加工ツールを提供することであって、該機械加工ツールは、穴があけられているチャネルを有する、ことと、
該チャネル内に位置可能なチューブを提供することと、
該チャネルに第１の流体を供給することとであって、該第１の流体は該チャネル内および該チューブの周りで流れることが可能であること、ことと、
該チューブに第２の流体を供給することであって、該第２の流体は該チューブ内で流れることが可能であり、該第２の流体は、該チューブを出ると、該第１の流体と混合して、該チャネルから出る合成流体を形成する、ことと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記第１の流体は、推進流体を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の流体は、希釈剤を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の流体は、二酸化炭素の固体化粒子を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の流体を、前記チャネルに導入する前に、添加物と混合することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の流体を、前記チューブに導入する前に、添加物と混合することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の流体を供給するステップは、
液化二酸化炭素ストックサプライを提供することと、
該液化二酸化炭素ストックをステップ式の毛細管コンデンサに導入することと、
該液化二酸化炭素ストックを濃縮し濃縮流体にすることと、
該濃縮液体を前記チューブに送出すことと
を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記濃縮流体は、二酸化炭素の固体化粒子を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
低温合成流体を基材に供給するための機械加工ツールであって、該機械加工ツールは、
ビット部分であって、該ビット部分を通るチャネルを含むビット部分と、
該チャネル内に位置可能であり、第１の流体サプライに接続可能なチューブと、
第２の流体を該チャネルに供給するように該ビット部分に接続可能な送出しラインであって、該第２の流体は、該チャネル内および該チューブの周りで流れることが可能であり、該チューブに該第１の流体が供給されると、該第１の流体は、該チューブを出て、該第２の流体と混合して、該低温合成物を形成する、送出しラインと
を備える、機械加工ツール。
【請求項１１】
前記第１の流体は、前記チャネル内で前記第２の流体と混合して、前記低温合成物を形成し、該低温合成物が形成されると、該低温合成物は該チャネルを出て、前記基材に向う、請求項１０に記載の機械加工ツール。
【請求項１２】
前記第１の流体は、前記チャネルを出ると、前記第２の流体と混合する、請求項１０に記載の機械加工ツール。
【請求項１３】
前記第１の流体サプライは、二酸化炭素の固体化粒子を備える、請求項１０に記載の機械加工ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、２００４年１２月１３日に出願された、名称、ＭＥＴＨＯＤ，ＰＲＯＣＥＳＳ，ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ  ＴＨＥＲＭＡＬ  ＣＯＮＴＲＯＬ，ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＰＯＳＴ−ＣＬＥＡＮＩＮＧ  Ａ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥの米国仮特許出願第６０／６３５，３９９号の利益を主張する。
【０００２】
（発明の技術分野）
本発明は、一般に、機械加工ツールに関する。より詳細には、本発明は、機械加工プロセスの間に、切削動作を選択的熱制御および／または潤滑と組合わせ得る機械加工ツールに関する。
【背景技術】
【０００３】
ほとんどの機械加工動作は、ホルダーおよび一つ以上の切削インサートであって、各インサートの端が一つ以上の切削エッジとなっている上部面を有する切削インサートを含む切削ツールによって実行される。ツールホルダーは、切削インサートがソケット内に適切にクランプされるソケットで形成される。インサートの前エッジまたは切削エッジは、工作物に接触し、その工作物からの材料をチップの形状で除去する。チップは、材料の複数の薄い、一般に長方形の切片（ｓｅｃｔｉｏｎ）を備え、該複数の切片は、インサートによって工作物から分離されると、せん断平面に沿って互いに対して相対的にスライドする。チップを形成するとき、材料の薄い切片の互いに対して相対的なこのせん断動作は、相当な熱量を生成し、これが工作物とインサートの切削エッジとの係合によって生成される熱と結合されるとき、１５００度Ｆ〜２０００度Ｆに達し得る。
【０００４】
従来技術の機械加工動作において採用される切削インサ−トの故障の原因の中には、切削インサートと工作物との間の摩滅があり、クレータリング（ｃｒａｔｅｒｉｎｇ）とし公知の問題である。クレータリングは、チップの形成および切削インサートとチップと摩擦のある係合において生じる高熱によって引き起される。チップを形成する材料が工作物からせん断されると、材料は、インサートの露出した上部面の少なくとも一部分に沿って動く。そのような摩擦のある係合のため、インサートの上部に沿ったチップ材料は、除去され、そのようなクレータ（ｃｒａｔｅｒ）を形成する。クレータがあまりに深い場合、インサート全体は、インサートの切削エッジに沿って、および工作物に接触するインサートの面に沿って、ひびおよび障害を受け易い。クレータリングは、硬質合金鋼、高張力プラスチック、およびエポキシなどの硬質マトリックス材でコーティングされた高引張強度ファイバから形成される複合材料の開発と広範囲の使用により、最近特に問題となってきている。
【０００５】
クレータリングおよび工作物との摩滅によるインサートの磨耗を避けるための従来の試みは、ツール寿命および効率性のわずかな増加を提供するにすぎない。従来技術の一つの方法は、タングステンカーバイドなどの高強度材料のインサートを形成することである。タングステンカーバイドインサートは、非常に硬質であるが、もろく、砕けやすく、早期の故障の結果となる。インサートの滑らかさを改良するために、硬化または合金化セラミックなどの材料が切削インサートの作製に使用されてきた。さらに、様々な低摩擦コーティングが、切削インサートと工作物との間の摩擦を減少させる切削インサートのために開発されてきた。
【０００６】
切削インサートの製造に使用される改良された材料およびコーティングの他に、「切削ゾーン」における温度を下げることによってツール寿命を伸ばす試みがなされてきた。切削ゾーンは、インサートの切削エッジ、インサートと工作物とのインタフェースおよび材料がせん断されチップを形成する工作物上の領域によって規定される。従来技術において実施される冷却の一方法は、切削領域に向けた冷却材の低圧力のストリームのスプレーを伴う充水冷却（ｆｌｏｏｄ  ｃｏｏｌｉｎｇ）である。典型的には、切削ツールおよび工作物の数インチ上に配置されたノズルは、冷却材の低圧力ストリームを工作物、ツールホルダー、切削インサートおよび生成されるチップの上部に向ける。充水冷却の第１の問題は、実際に切削領域に到達しても効果がないことである。切削インサートの露出した上部面と接触するチップの下側、インサートの切削エッジ、および材料が工作物からせん断される領域は、ツールホルダーの上からチップの上部面へ向けられた冷却材の低圧力ストリームによっては冷却されない。これは、切削領域における熱があまりにも高温なので、ヒートバリアが生成され、それは、冷却材がインサートの切削エッジの近くに流れ得る前に冷却材を十分に蒸発させるからである。
【０００７】
上記の充水冷却技術を改善する従来技術におけるいくつかの試みがなされてきた。例えば、冷却材を切削領域により直接に噴出させるために、冷却材を運ぶノズルの吐出口はインサートおよび工作物により近くに置かれ、および／または、ツールホルダーの必須の部分として作製される。さらに、冷却材のストリームは、切削領域において生成されるヒートバリアを突破する努力においてより高い圧力で基材に向けて噴出される。切削動作の様々なタイプのためのその他のツールホルダーもまた、冷却材送出し通路を組み込むように設計され、該通路は、冷却材フローをインサートの露出された上部面を横切って、工作物に接触する切削エッジに向ける。これらの設計において、冷却材を切削領域に向けてスプレーするための別の導管またはノズルは除かれ、切削ツールをよりコンパクトにする。最後に、切削動作の機械加工ツールは、機械加工ツール通路を介する低温冷却材送出しを組み込むように設計され、該機械加工ツール通路は、冷却材フローをインサートの露出された上部面を横切って工作物に接触する切削エッジに向け、または、チップを冷却し除去するために、液体二酸化炭素および液体窒素、および水を含む低温混合物などの低温流体を工作物に直接スプレーする。しかしながら、そのような装置に関する、共通の問題は、油−水混合物または合成混合物の形態の冷却材が、周囲温度において、切削領域を囲むヒートバリアを貫くほど十分な速度なしに、インサートの上部面を横切って切削領域に向けられる。その結果、冷却材は、切削インサートと工作物と間の境界層またはインタフェース、および／またはが蒸発する前にチップが形成される工作物上の領域に到達しない。これらの状況において、熱は切削領域から消散しないで、クレータリングの原因となる。さらに、切削領域から熱を除去しないこのことは、熱いままのインサートの切削エッジと冷却材によって冷却されたインサートの背面部分との相当な温度差を作り出し、インサートの熱障害の原因となる。
【０００８】
機械加工動作の今日の別の深刻な問題は、チップの破損と、切削インサート、ツールホルダー、ならびに工作物およびツールホルダーを取り付けるチャックの領域からのチップの除去とを伴うことである。チップが連続した長さで形成されると、チップはツールホルダーまたはチャックの周りを包む傾向があり、このことは、ほとんど常にツール障害をもたらすか、または詰め込まれまたは束になったチップの領域をきれいにするために、機械加工動作の定期的な停止を少なくとも必要とする。このことは、全機械加工動作が完全に自動化されるように意図されるフレキシブル生産システムにおいて特に不利である。フレキシブル生産システムは、人間の援助なしに動作するように設計され、ワーカーが詰め込まれまたは束になったチップを定期的にきれいにしなければならないことは、フレキシブル生産システムの効率を大幅に制限する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の概要）
低温合成物を適用するための本発明の装置は、機械加工ツールに濃縮低温流体および希釈または推進流体を供給するための送出しラインに接続された機械加工ツールを含む。機械加工ツールは、好適には、軸方向に機械加工された少なくとも一つのチャネルを有するドリルビット（ｄｒｉｌｌｉｎｇ  ｂｉｔ）を含む。毛細管はチャネル内に位置可能で、チャネルより小さい直径を有する。濃縮低温流体、好適には二酸化炭素の固体化粒子は、毛細管に出力され、一方、好適には気体形態である希釈または推進流体は、チャネルに出力される。希釈または推進流体は、チャネル内および毛細管の周りに流れる。二酸化炭素の固体化粒子は、毛細管を出次第、希釈または推進流体と混合し、低温合成物を、好適にはチャネル内に、スプレーの形態で形成する。冷却およびオプションで潤滑特性を有する低温合成物は、チャネルを出て、機械加工される基材に向けられる。
【００１０】
本発明の別の局面は、ツールホルダーに置かれる取り付け可能な切削インサートを有するツールホルダーを提供することである。ツールホルダーは、端から端まで機械加工されたチャネルを含み、および同様な毛細管がチャネル内に位置可能である。濃縮低温流体、好適には二酸化炭素の固体化粒子、は、毛細管内を流れ、一方、希釈または推進気体はチャネル内および毛細管の周りに流れる。二酸化炭素の固体化粒子は、希釈または推進流体と混合し、低温合成物スプレーを形成し、該低温合成スプレーは、冷却目的のために切削インサートの下側に向けられる。あるいは、指向性のノズルが、合成スプレーが切削インサート、基材またはその両方に選択的に向けられ得るように、ツールホルダーに取り付けられ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（詳細な説明）
本発明のデュアルポートスプレースルーの機械加工ツールは、一般に、図１の２０において示される。ツール２０は、基材工作物２２を切削し、一方同時に、低温合成機械加工流体またはスプレー２４を工作物の冷却または潤滑、ツールの冷却またはこの両方の組み合わせのために、工作物に送出すように設計されている。本発明の機械加工ツール２０は、一般に、ビット部分が接続されたシャンク（ｓｈａｎｋ）すなわちツールホルダー部分２６を備える。シャンク２６は機械加工ツール２０を工作物２２の近位に動作可能に位置するために適切なチャック（ｃｈｕｃｋ）（図示されていない）と係合可能なことが好適である。ビット部分２８は、工作物２２と接触するための様々な切削エッジ３０を含む。好適には半うず巻き構成である排出チャネル３２は、図２に例示されるように、機械加工時に形成される使用された気体およびチップ３６を工作物２２から離れる方向に向けさせるためのビット２８の外側面３４に位置する。
【００１２】
合成機械加工流体またはスプレー２４を工作物２２に送出すために、シャンク部２６およびビット２８は、機械加工された内側チャネル３８を含む。各チャネル３８は、シャンク２６内に位置する入口ポート３９から始まり、切削エッジ３０に最も近い表面４２内に位置する出口ポート４０で終わるツール２０の長さで延びている。各内側チャネル３８内に設置可能（ｐｏｓｉｔｉｏｎａｂｌｅ）なものは、冷却材または添加物４６を運ぶための毛細管４４である。図２および図３に例示されるように、各毛細管４４は、それぞれのチャネル３８より小さい直径を有し、該それぞれのチャネルにおいて、毛細管４４は、希釈剤または推進剤が内側チャネル３８の表面５０と毛細管４４の外側面５２との間に流れるように位置する。また、毛細管４４が内側チャネル３８内に位置するとき、毛細管４４は、それぞれの内側チャネル３８に固定されていなく、希釈剤４８または推進剤がそのチャネルの中を流れるとき、各内側チャネル３８内を自由に漂う。しかしながら、この記述および参照される図は、それぞれの第１および第２の毛細管部材が中に位置する第１および第２の内側チャネルを含むが、それぞれの毛細管部材と共に、たった１つのチャネルを含め任意の数の内側チャネルは、十分に本発明の範囲内であるということに留意されたい。
【００１３】
図４に例示されるように、各毛細管４４は、それぞれの出口ポート４０からの選択された距離５４において終端するように各内側チャネル３８内に選択的に位置可能である。毛細管４４をポート４０に対して選択的に位置することによって、分離された冷却材フェーズ４６および希釈剤フェーズ４８の構成要素は、出口ポート４０の前に、内側チャネル３８の選択された部分５６内で混合され得、所望の合成機械加工流体すなわちスプレー２４を形成する。選択された距離５４は、好適には、１．６ｍｍ（０．０６２５インチ）〜２０ｃｍ（８インチ）である。あるいは、毛細管４４は、出口ポートエッジ４０に位置され得、その結果、選択された距離５４は０に等しく、この場合、合成機械加工流体すなわちスプレー２４は、切削エッジ３０において形成され、ビット部分２８、特に、切削エッジに最も近い表面を選択的に冷却する。
【００１４】
シャンク２６に取り付けられるのは、同軸送出しライン６０を接続するための同軸アダプタアセンブリ５８である。同軸アダプタ５８は、好適にはシャンク２６およびフェルールシール６４に固定されたスウェイジロック（Ｓｗａｇｅｌｏｋ）チューブフィッティング６２を介して、送出しライン６０に接続される。送出しライン６０は、丈夫でかつ柔軟性があり得る外側フィードチューブであって、毛細管４４を収納する外側フィードチューブ６６を含む。外側フィードチューブ６６は、希釈剤４８または推進気体をアダプタ５８に送出し、そこで希釈剤４８または推進気体は、入口ポート３９を介して内側チャネル３８に入る。各毛細管ライン４４は、固体二酸化炭素粒子およびオプションの添加物を送出し、希釈剤または推進気体と混合され、それらの各々の形成は、後に論議される。冷却材および希釈剤または推進気体は、互いに混合すると、合成機械加工流体すなわちスプレー２４を形成し、各出口ポート４０を介して出る。
【００１５】
柔軟性があるかまたは堅い同軸の送出しアセンブリ６０は、好適には、０．６ｍ（２フィート）〜９．１ｍ（３０フィート）の範囲内の長さを有する。希釈剤チューブ（８）は、好適には、３．２ｍｍ（０．１２５インチ）と１９ｍｍ（０．７５インチ）との間の直径を有する。論議されたように、送出しライン６０は、同軸アダプタ５８を使用して例示的な切削ツールに取り付けられ、毛細管冷却材送出しチューブ４４は、入口ポート３９に向かって、内側チャネル３８に供給され、ここで堅い同軸フィードとして働く。冷却材送出しチューブ４４は、好適には、０．８ｍｍ（１／３２インチ）〜６．４ｍｍ（１／４インチ）の範囲の外側直径、および０．１２７ｍｍ（１／２０インチ）〜３．１７５ｍｍ（１／８インチ）の範囲の内側直径を有する。フィードチューブ６６および冷却材送出しチューブ４４は、好適には、テフロン（登録商標）、ＰＥＥＫ、ステンレス鋼、ポリオレフィン、ナイロン、またはそれらの組合せから作られる。
【００１６】
動作時、図５を参照して、本発明の機械加工ツール２０は工作物２２に穴をあけるために使用される。工作物２２は回転され、その一方で矢印６６で示されるように、機械加工ツール２０は、所望の切削品質およびねじ込み深さを生成するに必要な力および距離で、工作物２２に押し込まれまたは掘削される。この機械加工プロセスの前にまたはその間に、希釈、冷却およびオプションの添加合成物は、送出しライン６０およびツール２０を通って、連続的に流れ、最終的には、合成機械加工流体すなわちスプレー２４として出口ポート４０から出る。機械加工流体２４の圧力、温度および濃度は、質量流量および粒子サイズ分布と無関係に制御される。さらに、各毛細管４４内で運ばれる冷却材フェーズ４６は、選択的にオンまたはオフされ得、機械加工流体吐出しパターンと希釈剤フェーズを交互に生成し、希釈剤フェーズは、機械加工時に決してオフにされない。このことは、ある深いドリル動作において、ドリルチャネル３２に沿ってチップおよび熱の両方の排出を助けることにおいて有用である。
【００１７】
ここで、図６、図７および図８を参照すると、本発明の第２の実施形態は、一般に、１００において示される。第２の実施形態は、好適な実施形態２０に関して同様に記述されるように、希釈剤１０４または推進気体を送出すための内側チャネル１０２を含む。内側チャネル１０２は、ツールホルダー１０６を通って穴をあけられ、好適にはいくつかの出口ポート１０８を含み、該出口ポートは、ツールホルダー１０６の上部面１１０および隣接の側面１１２の両方において終端する。回転可能な工作物１１８を機械加工するためのカーバイドチップ１１６を有するツールインサート１１４は、ツールホルダー１０６に取り付け可能で、インサート１１４の底面１２０の一部分が、各ポート１０８を通って出る任意の合成流体１２２に密接に接触するように、内側チャネル１０２および出口ポート１０８のすぐ上に位置する。さらに、出口ポート１０８は、機械加工動作中に工作物１１８に接触するカーバイドチップ１１６の下側部分１２４に好適に向けられる。冷却材１２８を送出すための冷却材送出しチューブ１２６は、好適な実施形態２０に関して以前に記述された方法と同じ方法で、内側チャネル１０２内に位置する。送出しライン（図示されていない）もまた、希釈剤１０４または推進気体を送出すための第１の実施形態２０に関して記述される方法と同じ方法で内側チャネル１０２に接続可能である。第２の実施形態１００は、好適には、合成機械加工流体すなわちスプレー１２２を工作物１１８よりインサート１１４に向ける。このことは、インサート寿命の延伸のための切削インサート１１４の温度制御を可能にする。
【００１８】
合成機械加工流体即ちスプレーを工作物に旋盤類似の設定で提供するために、第３の実施形態は、一般的に、図９における２００で示される。第３の実施形態は、ツールホルダー２０４の一部に取り付けられるマウンティングブロック２０２を含む。マウンティングブロック２０２は、端から端まで機械加工された同軸チャネル２０６を含む。同軸チャネル２０６は、前の実施形態２０および１００の同軸送出しチューブに似た同軸送出しチューブ２０８に接続される。方向合せ可能ノズル２１０はマウンティングブロック２０２に取り付けられ、それを通って、冷却材送出しチューブ２１２は位置する。冷却材２１４は、冷却材送出しチューブ２１２に供給され、希釈剤２１６または推進気体は同軸チャネル２０６に供給され、ノズル２１０から出る合成スプレー２１８を生成する。ノズル２１０は、本発明者によって教示されるように、好適には、同軸の濃厚流体スプレーアプリケータであり、本明細書に参考のため援用される米国特許第５，７２５，１５４号において完全に開示されている。より好適には、スプレーアプリケータは、三軸タイプ送出し装置であり、該装置は、背面本体セクションおよび前面ノズルセクションを含み、該二つのセクションは、前面に向かうフロー方向付け通路とフロー方向付け通路と連絡する放射状に延伸する計量通路とを規定するために、はめ込むように接続される。計量通路のサイズは、ノズルセクションを本体セクションに対するはめ込まれ調整の任意の位置に回転してねじ込むことによって、フロー方向付け通路の断面寸法を変更せずに、選択的に調整され得る。あるいは、該二つのセクションは、静止または固定された増幅推進気体フローを供給する調整なしで、固定してかみ合わされ得る。該ノズルセクション中央部分内に含まれる横断同軸チューブは、毛細管内の低温粒子のストリームを流す。複数の毛細管の使用を含む種々のフローストリームの方向付けを生成するための装置および方法は開示される。ノズル２１０は、スイベル２２０を介してマウンティングブロック２０２に取り付けられ、合成機械加工流体またはスプレー２１８は、ノズル２１０から出ると、インサート２２２、工作物２２４またはその両方に選択的に向けられる。
【００１９】
記述された実施形態２０において使用される低温合成機械加工流体を形成するために冷却材、希釈剤および推進気体を生成するためのシステム１００および２００は、図１０において一般的に３００で表示される。低温機械加工流体生成および送出しシステム３００は、希釈剤フェーズ生成サブシステム３０２と、機械加工ツールアプリケータ２０、１００および２００に接続された冷却材フェーズ生成サブシステム３０４とを備える。さらに、希釈剤生成サブシステム３０２、冷却材生成サブシステム３０４、および機械加工ツールアプリケータ（５００）は、添加物フェーズサプライおよび送出しサブシステム３０６に個々に統合され得る。２．１ＭＰａ（３００ｐｓｉ）と６．２ＭＰａ（９００ｐｓｉ）との好適な圧力範囲を有する高圧二酸化炭素ガス３０８の共通のサプライは、希釈剤フェーズ生成サブシステム３０２および冷却材フェーズ生成サブシステム３０４に供給する。
【００２０】
冷却材フェーズ生成サブシステム３０４に関して、サプライシリンダ３０８に含まれる二酸化炭素は、接続パイプ３１０を通ってチューブインチューブ熱交換器３１２に供給され、コンプレッサ冷却ユニット３１４は、冷却された冷媒３１６を二酸化炭素ガスと反対方向に再循環させ、二酸化炭素ガスを冷却材ストックに濃縮する。二酸化炭素冷却材ストックは、熱交換器３１２から、マイクロ計量バルブ３１８を介して、ベースストックサプライパルスバルブ３２０を介して、毛細管コンデンサユニット３２２に流れる。様々な特性を有する二酸化炭素スノーを提供するために、二つ以上の毛細管ユニットが使用され得ることは注意されたい。オプションで、冷却材ストックサプライバルブ３２０は、一つ以上の電子パルスタイマー３２４を使用して毎秒１パルス（＞１ヘルツ）より大きいパルスレートで最初に開かれ、次に閉じられ、パルスにされ得る。さらに、冷却材ストックサプライバルブは、冷却材ストックを電子オシレータ３２４を使用して、異なる回数およびレートで各毛細管コンデンサに選択的かつ交互に供給するために、オシレートしてオンおよびオフされ得る。高周波数パルセーションは、固体粒子ストリーム内において固体粒子の生成およびフローを停止することなく、かなりの速度こう配（エネルギー波）を導入することが好適であり得る。任意の追加のスプレーアプリケータによって冷却材を選択的に導入するため、または機械加工ツールアプリケータ２０、１００および２００内での変更を生成するために、オシレーションは好適であり得る。ある機械加工動作において、切削ゾーン内においてスプレーを変更することは、冷却および潤滑を最適化し、チップ排出を助けるために、スプレー合成物を切削の選択された部分に選択的に向けるために有益である。
【００２１】
毛細管コンデンサユニット３２２は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）チュービングの第１の６１ｃｍ（２４インチ）セグメント３２６、例えば、０．７６／１．６ｍｍ（０．０３０／０．０６２５インチ）内径／外径チュービングで、それが、第２のより大きい外径ＰＥＥＫチュービングの９１ｃｍ（３６インチ）セグメント３２８、例えば、１．５／３．２ｍｍ（０．０６０／０．１２５インチ）内径／外径チュービングに接続される、第１の６１ｃｍセグメント３２６を使用して組み立てられ得、液体二酸化炭素を固体二酸化炭素スノー粒子に濃縮（結晶化）するためのステップ式毛細管装置を提供し得る。ステップ式毛細管コンデンサは、圧力こう配の下で、液体二酸化炭素ベースストックを効率的に沸騰させ、主に固体フェーズの二酸化炭素冷却材フェーズのかたまりを生成する。毛細管コンデンサユニット３２２からの出力は、ＰＥＥＫチューブ３２９を備え、ＰＥＥＫチューブ３２９は、最終的には、送出しフィードラインに導入され、アプリケータ２０、１００および２００に接続される。
【００２２】
添加物噴射ポンプ３３０は添加物サプライシステム３０６から引き出されるオプションの添加物フェーズを噴射するために組込まれ得、添加物フェーズは噴出され、インラインスタティックミキサー３３２を使用して、また、毛細管コンデンサユニット３２２を使用して冷却材添加２元合成物に濃縮する前に、液体二酸化炭素冷却材ストックに直接に混合され得る。
【００２３】
希釈剤フェーズシステム３０２に関して、二酸化炭素ガスのサプライ３０８は、接続パイプ３３４を介して、７０ｋＰａ（１０ｐｓｉ）と１ＭＰａ（１５０ｐｓｉ）との間、またはそれよりも多くの二酸化炭素ガス圧力を調節する能力のある減圧レギュレータ３３６に供給される。調節された二酸化炭素ガスは、２９３Ｋと４７３Ｋとの間またはそれよりも高い温度において、温度コントローラ３４０によって制御される電気抵抗ヒータ３３８に供給される。これに続いて、温度制御された二酸化炭素ガスは、エアロゾル生成器入口バルブ３４６を介して、希釈剤フェーズフィードチューブ３４２かまたはエアロゾル生成器３４４に供給される。エアロゾル生成器３４４は、添加物サプライシステム３０６に接続され、添加物サプライシステム３０６は、液体、気体、固体およびそれらの混合物を含む任意の様々な添加物を毎秒０リットルと毎秒０．０２リットルとの間またはそれよりも高いレートで、温度調節された二酸化炭素推進ガスに混合し、従って、温度調節された二酸化炭素希釈剤フェーズ（エアロゾル）を形成し、該二酸化炭素希釈剤フェーズは、接続パイプ３４８を介して希釈剤フェーズフィードチューブ３４２に供給される。あるいは、温度調節された二酸化炭素推進ガスは、エアロゾル生成器バイパスバルブ３５０を介して、該エアロゾル生成器３４４をバイパスし、推進エアロゾルフィード接続パイプ３４８に直接接続し、該希釈剤フェーズフィードチューブ３４２に供給され得る。特定の機械加工のアプリケーションのために稀釈剤フェーズサプライを生成するために、圧力調節された二酸化炭素ガスの代わりに、圧力調節された圧縮空気または窒素ガスおよびその他の不活性ガスを使用することは、本発明の十分な範囲内であることに注意されたい。
【００２４】
各々がオプションの添加物を含み得る冷却材フェーズおよび希釈剤フェーズを形成すると、両方の要素は統合され、同軸スプレー送出しラインを使用して例示的機械加工ツールアプリケータシステム２０、１００および２００に送出される。合成物スプレーを選択的に輸送し、混合し、スプレーするために上記のように毛細管および同軸チューブを使用することは、様々のしかし一般にはるかに低い動作スプレー圧力の下で、各機械加工ツールポート内で選択的に、合成物スプレーを任意の様々な機械加工ツールおよびその他の機械加工装置に統合するための適用可能な方法を提供することに注意されたい。機械加工ツール２０、１００および２００内のＰＥＥＫ毛細管を使用することは、機械加工ツールポートの内部側壁を、ツールのツール本体が厳しい熱こう配を示すことを妨げる冷却材フェーズから絶縁する。
【００２５】
本発明は、好適な実施形態を参照して記述されているが、当業者は、本発明の精神および範囲を逸脱しないで、形式的および詳細において、変更がなされ得ることは認識する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の機械加工ツールの断面図である。
【図２】図２は、図１に例示された本発明の機械加工ツールの上面図である。
【図３】図３は、図１に例示された本発明の機械加工ツールの底面図である
【図４】図４は、図１に例示された本発明の機械加工ツールのビット部分の部分断面図である。
【図５】図５は、基材を機械加工する図１に例示された本発明の機械加工ツールの側面図である。
【図６】図６は、基材を機械加工する本発明の代わりの実施形態の断面図である。
【図７】図７は、本発明の代わりの実施形態の上面図である。
【図８】図８は、本発明の代わりの実施形態の透視図である。
【図９】図９は、本発明の第三の実施形態の上面図である。
【図１０】図１０は、本発明と共に使用するための冷却、希釈、推進気体を生成するためのシステムの流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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