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JP2010013710A - Heat-treatment apparatus, heat-treatment method, and compound processing machine - Google Patents

Heat-treatment apparatus, heat-treatment method, and compound processing machine Download PDF

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JP2010013710A JP2008175895A JP2008175895A JP2010013710A JP 2010013710 A JP2010013710 A JP 2010013710A JP 2008175895 A JP2008175895 A JP 2008175895A JP 2008175895 A JP2008175895 A JP 2008175895A JP 2010013710 A JP2010013710 A JP 2010013710A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat-treatment apparatus, a heat-treatment method and a compound processing machine with which the cooling for processing of a work-piece and the heat-treatment is performed and the separation of coolant can be obtained. <P>SOLUTION: The heat-treatment apparatus is composed of: a processing part 900 which is almost constituted of a chuck part 106 for rotation-driving the work-piece W, a main shaft 105 and a sealing part 107; and a cooling part which is almost constituted of a cooling capsule 800 which the coolant 990 is filled up in the whole inner part, a thermometer 810 in the capsule, a coolant supplying part 820, a drainage piping 830, a coolant pump 840, a coolant temperature control part 850, a stirring fan 860 and a coolant recovering tank 910. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱処理装置、熱処理方法、及び、複合加工機に関し、特に、レーザ光源を用いた熱処理装置、熱処理方法、及び、複合加工機に関する。   The present invention relates to a heat treatment apparatus, a heat treatment method, and a combined processing machine, and more particularly, to a heat treatment apparatus, a heat treatment method, and a combined processing machine using a laser light source.

自動車や船舶等に使用される金属部品の、耐摩耗性や強度向上を目的として焼入れ等の熱処理が行なわれている。金属部品の熱処理は、そのワークの材質、形状等を基に固有の温度に加熱し、加熱後に冷却することにより行なわれる。加熱ツールとしては、レーザ光、高周波による加熱等種々あるが、加熱コイルを備える高周波誘導加熱部と冷却液を噴射してワークの加熱部を冷却する冷却液噴射部とを有した焼入れ装置が提案されている(例えば、特許文献1)。   Heat treatment such as quenching is performed for the purpose of improving wear resistance and strength of metal parts used in automobiles and ships. The heat treatment of the metal part is performed by heating to a specific temperature based on the material, shape, etc. of the workpiece, and cooling after the heating. There are various heating tools such as laser light and high-frequency heating, but a quenching device with a high-frequency induction heating unit equipped with a heating coil and a cooling liquid injection unit that cools the work heating unit by injecting cooling liquid is proposed. (For example, Patent Document 1).

この焼入れ装置は、高周波電流を加熱コイルに流してワークを加熱する高周波誘導加熱部と、冷却液を噴射してその加熱されたワークを冷却する冷却液噴射部とを備える高周波焼入れ装置において、加熱中若しくは加熱後のワークに飛散してくる冷却液の飛沫を遮蔽する遮蔽手段を設けている。冷却液の飛散による降温や徐冷が生じる結果、鉄鋼材料の含有炭素量が少なくなるほど高周波焼入れを行うことが困難になるからである。   This quenching apparatus is a high-frequency quenching apparatus that includes a high-frequency induction heating unit that heats a workpiece by flowing a high-frequency current through a heating coil, and a cooling-liquid quenching unit that cools the heated workpiece by injecting coolant. Shielding means is provided to shield the splash of coolant that is scattered on the medium or heated workpiece. This is because, as a result of temperature drop and gradual cooling due to scattering of the coolant, it becomes more difficult to perform induction hardening as the amount of carbon contained in the steel material decreases.

この焼入れ装置によれば、遮蔽手段を圧縮空気源と圧縮空気を噴出させるノズルとを有する遮蔽空気手段としているので、冷却液の飛散による焼入れへの影響を積極的に抑制でき、また、冷却液噴射部を高周波誘導加熱部に十分近接させることができ、高周波誘導加熱及びその後の冷却が短時間で終えられ、高周波焼入れ全体に係る時間も大幅に短縮できるとされている。   According to this quenching apparatus, since the shielding means is a shielding air means having a compressed air source and a nozzle for ejecting compressed air, it is possible to positively suppress the influence on the quenching due to the splashing of the cooling liquid. It is said that the injection unit can be sufficiently close to the high frequency induction heating unit, the high frequency induction heating and the subsequent cooling can be completed in a short time, and the time for the entire induction hardening can be greatly shortened.

しかし、特許文献1に示された焼入れ装置は、ワークに冷却液を噴射して冷却するが、冷却液にワーク全体を漬けることによりワークを冷却する方が急冷効果が高く、焼入れ処理には適している。熱処理装置、複合加工機等で、ワークの加工(加熱加工、機械加工)と焼入れ処理のために冷却液で冷却を行なう場合には、加工時に加工箇所に供給するクーラント等と熱処理冷却液の分離が問題となる。対象温度が異なるため共通に使用できないからである。
特開2001−32017号公報
However, the quenching apparatus disclosed in Patent Document 1 cools the work by injecting the coolant into the work, but cooling the work by immersing the whole work in the coolant has a higher quenching effect and is suitable for the quenching process. ing. When cooling with coolant for workpiece processing (heating, machining) and quenching with a heat treatment device or multi-tasking machine, etc., separation of coolant and heat treatment coolant from the coolant supplied to the processing location during processing Is a problem. This is because the target temperatures are different and cannot be used in common.
JP 2001-32017 A

従って、本発明の目的は、ワークの加工及び熱処理のための冷却が行なえ、かつ、それぞれの冷却液の分離が可能な熱処理装置、熱処理方法、及び、複合加工機を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus, a heat treatment method, and a multi-task machine capable of performing cooling for workpiece processing and heat treatment, and capable of separating the respective coolants.

[1]本発明は、上記目的を達成するために、ワークを回転させながら、前記ワークを所定のパワーで加熱する加熱ツールを有する加工部と、前記加工部において加熱された前記ワークを挿入して収容する冷却カプセル、前記冷却カプセル内に冷却液を満たす冷却液供給部、及び、前記冷却液供給部から排出される前記冷却液を回収する冷却液回収タンクを有するワーク冷却部と、を有し、前記冷却液回収タンクが前記加工部から離間して独立して設けられていることを特徴とする熱処理装置を提供する。
[2]前記加熱ツールは、レーザ光源を有して構成されていることを特徴とする上記[1]に記載の熱処理装置であってもよい。
[3]また、前記冷却カプセルは、前記冷却カプセル内の温度を測定してこの測定結果に基づいて前記冷却液の温度制御を行なうことを特徴とする上記[1]に記載の熱処理装置であってもよい。
[4]また、前記加工部と前記ワーク冷却部との間に、前記ワークを移動させる搬送部を有することを特徴とする上記[1]に記載の熱処理装置であってもよい。
[5]本発明は、上記目的を達成するために、ワークを回転させながら、前記ワークを所定パワーの加熱ツールで加熱する加熱工程と、前記加熱工程により加熱された前記ワークを、次工程に移動させる移動工程と、前記移動工程により移動された前記ワークを回転させながら冷却液に漬け込むことにより冷却する冷却工程と、を有することを特徴とする熱処理方法を提供する。
[6]前記加熱工程は、レーザ光源により加熱を行なうことを特徴とする上記[5]に記載の熱処理方法であってもよい。
[7]また、前記冷却工程は、前記移動工程により冷却カプセル内に挿入して収容し、前記冷却カプセル内に冷却液を満たすことにより行なわれることを特徴とする上記[5]に記載の熱処理方法であってもよい。
[8]また、前記冷却工程は、前記冷却カプセル内に満たされた冷却液の温度に基づき、前記冷却カプセルへの前記冷却液の供給を停止することにより、冷却速度を制御する冷却速度制御工程を含むことを特徴とする上記[7]に記載の熱処理方法であってもよい。
[9]本発明は、上記目的を達成するために、ワークを回転させながら、前記ワークを所定のパワーで加熱する加熱ツール、及び、クーラントを前記ワークに供給しながら前記ワークの研削、切削等を行う機械加工ツールを有する加工部と、前記加工部において加熱された前記ワークを挿入して収容する冷却カプセル、前記冷却カプセル内に冷却液を満たす冷却液供給部、及び、前記冷却液供給部から排出される前記冷却液を回収する冷却液回収タンクを有するワーク冷却部と、を有し、前記冷却液回収タンクが前記加工部の前記クーラントのクーラント回収タンクから独立して設けられていることを特徴とする複合加工機を提供する。
[10]前記冷却液は冷却水であって、前記回収タンクに回収された前記冷却水が前記クーラント回収タンクに供給されることを特徴とする上記[9]に記載の複合加工機であってもよい。
[1] In order to achieve the above object, the present invention inserts the processing part having a heating tool for heating the work with a predetermined power while rotating the work, and the work heated in the processing part. A cooling capsule to be stored, a cooling liquid supply unit that fills the cooling liquid in the cooling capsule, and a work cooling unit that has a cooling liquid recovery tank that collects the cooling liquid discharged from the cooling liquid supply unit. In addition, a heat treatment apparatus is provided in which the coolant recovery tank is provided separately from the processing unit.
[2] The heat treatment apparatus according to [1], wherein the heating tool includes a laser light source.
[3] The heat treatment apparatus according to [1], wherein the cooling capsule measures the temperature in the cooling capsule and controls the temperature of the cooling liquid based on the measurement result. May be.
[4] The heat treatment apparatus according to [1] may further include a transfer unit that moves the workpiece between the processing unit and the workpiece cooling unit.
[5] In order to achieve the above object, the present invention provides a heating step of heating the workpiece with a heating tool having a predetermined power while rotating the workpiece, and the workpiece heated by the heating step as a next step. There is provided a heat treatment method comprising: a moving step of moving; and a cooling step of cooling the workpiece moved by the moving step by immersing it in a cooling liquid while rotating.
[6] The heat treatment method according to [5], wherein the heating step is performed by a laser light source.
[7] The heat treatment according to [5], wherein the cooling step is performed by being inserted and accommodated in a cooling capsule by the moving step, and filling the cooling capsule with a cooling liquid. It may be a method.
[8] The cooling step is a cooling rate control step of controlling the cooling rate by stopping the supply of the cooling fluid to the cooling capsule based on the temperature of the cooling fluid filled in the cooling capsule. The heat treatment method described in [7] above may be included.
[9] In order to achieve the above object, the present invention provides a heating tool for heating the workpiece with a predetermined power while rotating the workpiece, and grinding, cutting, etc. of the workpiece while supplying coolant to the workpiece. A machining part having a machining tool for performing, a cooling capsule for inserting and storing the workpiece heated in the machining part, a cooling liquid supply part for filling a cooling liquid in the cooling capsule, and the cooling liquid supply part And a work cooling part having a cooling liquid recovery tank for recovering the cooling liquid discharged from the cooling part, and the cooling liquid recovery tank is provided independently of the coolant recovery tank of the coolant of the processing part. A multi-task machine characterized by the above is provided.
[10] The combined processing machine according to [9], wherein the cooling liquid is cooling water, and the cooling water recovered in the recovery tank is supplied to the coolant recovery tank. Also good.

本発明によれば、ワークの加工及び熱処理のための冷却が行なえ、かつ、それぞれの冷却液の分離が可能な熱処理装置、熱処理方法、及び、複合加工機を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a heat treatment apparatus, a heat treatment method, and a multi-task machine capable of performing cooling for workpiece processing and heat treatment, and capable of separating the respective coolants.

本発明の実施の形態において、加熱ツールとしては、レーザ光、電子ビーム、プラズマ、高周波、及び、TIG等が使用可能である。電子ビームによる加熱は、固体中の電子を高熱や高電界により空間に放出させ、これを電界により加速すると共に、電子レンズにより電子線をビーム状に収束させて照射することにより行なう。また、プラズマによる加熱は、電極間に不活性ガスを流し、放電することによって得られる高温プラズマにより行なう。具体的には、直流放電プラズマ、電子ビーム励起プラズマ等が使用できる。また、高周波による加熱では、誘導子(コイル)を用いてワーク表面の必要部分を表面だけ加熱することができる。また、TIG(Tungsten Insert Gas)による加熱は、タングステン電極を用い、アルゴン、ヘリウムといった不活性ガスをシールドガスとして用いることで必要部分を加熱することができる。以下の本発明の実施の形態では、所定のビーム形状でパワー制御が容易なレーザ光を加熱ツールとして使用した例を示す。   In the embodiment of the present invention, laser light, electron beam, plasma, high frequency, TIG, etc. can be used as the heating tool. Heating by an electron beam is performed by emitting electrons in a solid to a space by high heat or a high electric field, accelerating the electron by an electric field, and converging an electron beam into a beam by an electron lens and irradiating it. Moreover, the heating by plasma is performed by the high temperature plasma obtained by flowing an inert gas between electrodes and discharging. Specifically, DC discharge plasma, electron beam excitation plasma, or the like can be used. Moreover, in the heating by a high frequency, the required part of the workpiece | work surface can be heated only the surface using an inductor (coil). Moreover, the heating by TIG (Tungsten Insert Gas) can heat a required part by using a tungsten electrode and using inert gas, such as argon and helium, as shielding gas. In the following embodiments of the present invention, an example in which laser light having a predetermined beam shape and easy power control is used as a heating tool will be described.

(本発明の第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る熱処理装置、熱処理方法を説明するための装置概略を示す図である。図2は、ワーク上に照射されるレーザ光源の構成を示す斜視図である。図3は、本発明の第1の実施の形態に係る熱処理装置、熱処理方法の特に冷却工程を説明するための図である。図4は、ワークに焼入れ処理を行なう場合の時間と温度の関係を示す図である。
(First embodiment of the present invention)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an apparatus for explaining a heat treatment apparatus and a heat treatment method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a laser light source irradiated on the workpiece. FIG. 3 is a diagram for explaining the cooling process of the heat treatment apparatus and the heat treatment method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between time and temperature when quenching a workpiece.

図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る熱処理装置は、ワークWを回転駆動するチャック部106、主軸105、及び、封止部107から大略構成される加工部900と、冷却液990が内部全体に充填される冷却カプセル800、カプセル内温度計810、冷却液供給部820、ドレン配管830、冷却液ポンプ840、液温制御部850、攪拌ファン860、及び、冷却液回収タンク910から大略構成される冷却部と、から構成されている。ここで、加工部900から冷却部901へのワークWの移動は、別途、移動・搬送装置を設けてもよく、また、加工部の移動ステージ(特に、トラーバース用ステージ)をワークWの冷却カプセル800への移動に使用してもよい。   As shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a processing unit 900 that is roughly constituted by a chuck unit 106 that rotationally drives a workpiece W, a main shaft 105, and a sealing unit 107. , A cooling capsule 800 in which the entire interior of the cooling liquid 990 is filled, a thermometer 810 in the capsule, a cooling liquid supply unit 820, a drain pipe 830, a cooling liquid pump 840, a liquid temperature control unit 850, a stirring fan 860, and a cooling liquid And a cooling unit generally configured from the recovery tank 910. Here, the movement of the workpiece W from the processing unit 900 to the cooling unit 901 may be provided with a separate moving / conveying device, and the moving stage (particularly, the traverse stage) of the processing unit is used as a cooling capsule for the workpiece W. It may be used to move to 800.

加工部900において、ワークWは、チャック部106により主軸105に保持され、所定の回転数で回転駆動される。チャック部106とワークWの間には、封止部107が設けられており、ワークWを冷却カプセル800内に収容して冷却カプセル800内を冷却液990で内部全体を充填した時に、冷却液990がワークWと冷却カプセル800の開口部801の間隙から漏れにくくしている。この封止部107は、ワークWが回転可能で、ワークWと冷却カプセル800の開口部801の間隙を塞ぐように弾性部材で形成されている。   In the processing unit 900, the workpiece W is held by the main shaft 105 by the chuck unit 106 and is rotationally driven at a predetermined rotational speed. A sealing portion 107 is provided between the chuck portion 106 and the workpiece W. When the workpiece W is accommodated in the cooling capsule 800 and the inside of the cooling capsule 800 is filled with the cooling liquid 990, the cooling liquid 990 prevents leakage from the gap between the workpiece W and the opening 801 of the cooling capsule 800. The sealing portion 107 is formed of an elastic member so that the workpiece W can rotate and the gap between the workpiece W and the opening 801 of the cooling capsule 800 is closed.

ワークWにレーザ光を照射するためのレーザ光源が設けられ、図1にはレーザヘッド600を図示している。このレーザヘッド600は、図示しないZ軸方向移動のためのステージに装着されており、ワークWの外周上を、所定のZ方向送り速度でレーザ照射でき、あるいは、所定の周波数でZ方向にレーザ光をスキャン照射できる。これにより、図1に示すように所望の加熱範囲110に亘ってレーザ照射により加熱することができる。   A laser light source for irradiating the workpiece W with laser light is provided, and FIG. 1 shows a laser head 600. The laser head 600 is mounted on a stage for moving in the Z-axis direction (not shown), and can irradiate the outer circumference of the workpiece W with a predetermined feed rate in the Z direction, or laser in the Z direction at a predetermined frequency. Scan light can be irradiated. Thereby, it can heat by laser irradiation over the desired heating range 110, as shown in FIG.

図2に示すように、レーザ光源は、レーザ発振器601とレーザヘッド600から大略構成され、レーザ発振器601とレーザヘッド600を光ファイバカップラ650を介して伝送ファイバ651で光学的に接続した構成とされている。レーザヘッド600は上記したようにZ方向の移動制御がされると共に、Y方向の移動制御がされてレーザ照射ビームの大きさを変更することができる。また、ワークWが図2に示すような、段部、テーパ部等を有する形状に対応するよう、回転(θ)機構により姿勢制御可能な構成とすることもできる。   As shown in FIG. 2, the laser light source is roughly constituted by a laser oscillator 601 and a laser head 600, and the laser oscillator 601 and the laser head 600 are optically connected by a transmission fiber 651 via an optical fiber coupler 650. ing. As described above, the laser head 600 is controlled to move in the Z direction and can be controlled in the Y direction to change the size of the laser irradiation beam. Moreover, it can also be set as the structure which can control attitude | position by a rotation ((theta)) mechanism so that the workpiece | work W may respond | correspond to the shape which has a step part, a taper part, etc. as shown in FIG.

レーザ発振器601は、レーザスタックモジュール602、603、及び604、ダイクロイックミラー605,606を有して構成されている。レーザスタックモジュール602〜604は、半導体レーザ発光素子を多数積層(スタック)して高出力化したものである。各レーザスタックモジュール602〜604は、特定の波長の光を反射しその他の波長の光を透過させるダイクロイックミラー605,606により1本のレーザ光に合成される。   The laser oscillator 601 includes laser stack modules 602, 603, and 604, and dichroic mirrors 605 and 606. The laser stack modules 602 to 604 are obtained by stacking a large number of semiconductor laser light emitting elements to increase the output. Each of the laser stack modules 602 to 604 is combined into one laser beam by dichroic mirrors 605 and 606 that reflect light of a specific wavelength and transmit light of other wavelengths.

このように構成されたレーザ発振器601は、光出力1.8kW、発振波長は800nm〜1000nmの近赤外光である。尚、半導体レーザ以外に、炭酸ガスレーザ、YAGレーザ等を使用することも可能である。   The laser oscillator 601 configured in this manner is near infrared light having an optical output of 1.8 kW and an oscillation wavelength of 800 nm to 1000 nm. In addition to the semiconductor laser, a carbon dioxide laser, a YAG laser, or the like can be used.

レーザ発振器601から出射されるレーザ光は、コリメートされて光ファイバカップラ650を介して伝送ファイバ651に光学的に接続され、レーザヘッド600に導光される。レーザヘッド600内の集光レンズによりワーク10へ集光して照射される。   Laser light emitted from the laser oscillator 601 is collimated, optically connected to the transmission fiber 651 via the optical fiber coupler 650, and guided to the laser head 600. The work 10 is condensed and irradiated by a condensing lens in the laser head 600.

図1に示すように、冷却カプセル800は、内部にワークWを収容できる内空部802を有し、また、加工部900に対向する側にワークWを挿入可能な開口部801が設けられている。冷却カプセル800内の下部には、冷却液990の温度分布を均一にするための攪拌ファン860が設けられ、上部には内空部802の冷却液温度を検出するため熱電対によるカプセル内温度計810が設けられている。また、上部には冷却液供給部850、ドレン配管830の取出口835が設けられている。冷却カプセル800の下のテーブル915には冷却液回収タンク910が加工部900から離間して独立して設けられている。   As shown in FIG. 1, the cooling capsule 800 has an inner space 802 that can accommodate the workpiece W therein, and an opening 801 into which the workpiece W can be inserted is provided on the side facing the processing portion 900. Yes. A stirring fan 860 for making the temperature distribution of the cooling liquid 990 uniform is provided in the lower part of the cooling capsule 800, and a thermocouple internal thermometer using a thermocouple is provided in the upper part to detect the cooling liquid temperature in the inner space 802. 810 is provided. In addition, a cooling liquid supply unit 850 and an outlet 835 for the drain pipe 830 are provided in the upper part. A cooling liquid recovery tank 910 is provided on the table 915 below the cooling capsule 800 separately from the processing unit 900.

次に、図3に示すように、ワークWが冷却カプセル800の内空部802に収容され、封止部107で開口部801が覆われた状態で、冷却液供給部820から冷却カプセル800の内空部802に冷却液990が供給される。冷却液990は、内空部802に十分充填され、過剰な冷却液990はドレン配管830の取出口835からドレン配管830を通して冷却液回収タンク910に回収される。また、封止部107と開口部801の隙間から漏れる冷却液990も冷却液回収タンク910に回収される。回収された冷却液990は冷却液ポンプ840で汲水され、カプセル内温度計810による冷却液温度の測定結果に基づいて液温制御部850が冷却液ポンプ840を制御して、所定の温度になるよう冷却液供給部820から冷却液990を適宜供給する。   Next, as shown in FIG. 3, the work W is accommodated in the inner space 802 of the cooling capsule 800 and the opening 801 is covered with the sealing portion 107. The cooling liquid 990 is supplied to the inner space 802. The cooling liquid 990 is sufficiently filled in the inner space 802, and the excess cooling liquid 990 is recovered from the outlet 835 of the drain pipe 830 through the drain pipe 830 to the cooling liquid recovery tank 910. Further, the coolant 990 leaking from the gap between the sealing portion 107 and the opening 801 is also recovered in the coolant recovery tank 910. The collected cooling liquid 990 is pumped by the cooling liquid pump 840, and the liquid temperature control unit 850 controls the cooling liquid pump 840 based on the measurement result of the cooling liquid temperature by the capsule thermometer 810 to reach a predetermined temperature. The cooling liquid 990 is appropriately supplied from the cooling liquid supply unit 820.

尚、冷却液990としては工業用水を使用することができるが、これに限らず、ワークWを冷却できる液状冷却媒体であれば使用可能である。   In addition, although industrial water can be used as the cooling liquid 990, not only this but the liquid cooling medium which can cool the workpiece | work W can be used.

(熱処理方法)
ワークWを回転させながら、ワークWを所定パワーの加熱ツールで加熱する加熱工程(S101)と、加熱工程(S101)により加熱されたワークWを、次工程に移動させる移動工程(S102)と、移動工程(S102)により移動されたワークWを回転させながら冷却液990に漬け込むことにより冷却する冷却工程(S103)、を有することを特徴とする熱処理方法である。
(Heat treatment method)
A heating step (S101) for heating the workpiece W with a heating tool of a predetermined power while rotating the workpiece W; a moving step (S102) for moving the workpiece W heated by the heating step (S101) to the next step; It is a heat treatment method characterized by having a cooling step (S103) in which the work W moved in the moving step (S102) is cooled by being immersed in the cooling liquid 990 while rotating.

(加熱工程)S101
加熱工程(S101)は、ワークWにレーザヘッド600からレーザ照射を行ない所定の温度まで加熱する工程である。図1に示すように、ワークWを封止部107を装着した状態でチャック部106により主軸105に取り付ける。ワークWを所定の回転数で回転させながら、レーザヘッド600から所定のレーザパワーでワークWの外周面上の加熱範囲110にレーザ照射を行なう。レーザ照射は、所定のZ方向送り速度でレーザ照射し、あるいは、所定の周波数でZ方向にレーザ光をスキャン照射することにより行ない、熱処理必要部位にのみ加熱することができる。
(Heating process) S101
The heating step (S101) is a step in which the workpiece W is irradiated with laser from the laser head 600 and heated to a predetermined temperature. As shown in FIG. 1, the workpiece W is attached to the spindle 105 by the chuck portion 106 with the sealing portion 107 mounted. While rotating the workpiece W at a predetermined number of revolutions, the laser head 600 irradiates the heating range 110 on the outer peripheral surface of the workpiece W with a predetermined laser power. Laser irradiation can be performed by laser irradiation at a predetermined Z-direction feed rate, or by laser irradiation with laser light in the Z direction at a predetermined frequency, and heating only a portion requiring heat treatment.

(移動工程)S102
移動工程S102は、加熱工程S101により加熱されたワークWを、次の工程である冷却工程S103を行う冷却カプセル800内へ移動させる工程である。加工部900から冷却部901へのワークWの移動は、別途、移動・搬送装置を設けてもよく、また、加工部の移動Zステージ(トラーバース用ステージ)をワークWの冷却カプセル800への移動に使用してもよい。この移動工程は、例えば、焼き入れ処理の場合には、温度低下が所定内であるように、CCT(Continuous Cooling Transformation)線図に基づき、所定の時間内に行なう必要がある。
(Transfer process) S102
The moving step S102 is a step of moving the workpiece W heated in the heating step S101 into the cooling capsule 800 that performs the cooling step S103, which is the next step. The movement of the workpiece W from the processing unit 900 to the cooling unit 901 may be provided with a separate moving / conveying device, and the moving Z stage (traverse stage) of the processing unit is moved to the cooling capsule 800 of the workpiece W. May be used for For example, in the case of quenching, this moving process needs to be performed within a predetermined time based on a CCT (Continuous Cooling Transformation) diagram so that the temperature drop is within a predetermined range.

(冷却工程)S103
冷却工程S103は、加熱されたワークWを、冷却カプセル800で冷却液990に漬け込むことにより強制冷却する工程である。冷却カプセル800の内空部802にワークWを配置し、開口部801を封止部107で覆うことにより、冷却液供給部820から冷却液990を供給し、内空部802に冷却液990を満たすことでワークWが冷却液990中に漬け込まれる状態とする。この状態で、ワークWを所定の回転数で回転させる。冷却液990を攪拌ファン860により攪拌して温度分布を均一にしながら、冷却液供給部820から冷却カプセル800の内空部802に冷却液990を供給する。冷却液990は、内空部802に十分充填され、過剰な冷却液990はドレン配管830の取出口835からドレン配管830を通して冷却液回収タンク910に回収される。また、封止部107と開口部801の隙間から漏れる冷却液990も冷却液回収タンク910に回収される。回収された冷却液990は冷却液ポンプ840で汲水され、カプセル内温度計810による冷却液温度の測定結果に基づいて液温制御部850が冷却液ポンプ840を制御して、所定の温度になるよう冷却液供給部820から冷却液990が適宜供給される。
(Cooling process) S103
The cooling step S103 is a step of forcibly cooling the heated workpiece W by immersing it in the cooling liquid 990 with the cooling capsule 800. The work W is arranged in the inner space 802 of the cooling capsule 800 and the opening 801 is covered with the sealing portion 107, whereby the cooling liquid 990 is supplied from the cooling liquid supply unit 820, and the cooling liquid 990 is supplied to the inner space 802. By satisfy | filling, it will be set as the state in which the workpiece | work W is immersed in the cooling fluid 990. FIG. In this state, the workpiece W is rotated at a predetermined rotation speed. The cooling liquid 990 is supplied from the cooling liquid supply unit 820 to the inner space 802 of the cooling capsule 800 while stirring the cooling liquid 990 with the stirring fan 860 to make the temperature distribution uniform. The cooling liquid 990 is sufficiently filled in the inner space 802, and the excess cooling liquid 990 is recovered from the outlet 835 of the drain pipe 830 through the drain pipe 830 to the cooling liquid recovery tank 910. Further, the coolant 990 leaking from the gap between the sealing portion 107 and the opening 801 is also recovered in the coolant recovery tank 910. The collected cooling liquid 990 is pumped by the cooling liquid pump 840, and the liquid temperature control unit 850 controls the cooling liquid pump 840 based on the measurement result of the cooling liquid temperature by the capsule thermometer 810 to reach a predetermined temperature. The cooling liquid 990 is appropriately supplied from the cooling liquid supply unit 820 so as to be.

上記のような工程により、加熱されたワークWを強制冷却するが、所定の温度あるいは所定の時間で強制冷却を終了し、徐冷に切り替えることができる。ワークWを開口部801から冷却カプセル800の外に出すことにより、ワークWは空冷状態となる。例えば、鋼の焼入れ処理では、約250℃で空冷に切り替えることで、危険区域(約250℃)を回避した焼入れ処理が可能となり、焼き割れの発生が抑制できる。   Although the heated workpiece W is forcibly cooled by the above-described steps, the forced cooling is terminated at a predetermined temperature or a predetermined time, and can be switched to slow cooling. By taking the workpiece W out of the cooling capsule 800 from the opening 801, the workpiece W is in an air-cooled state. For example, in the steel quenching process, by switching to air cooling at about 250 ° C., a quenching process avoiding a dangerous area (about 250 ° C.) can be performed, and the occurrence of quench cracks can be suppressed.

(本発明の第1の実施の形態に係る熱処理方法による鋼材の焼入処理)
図2に示すように、ワークWが、円筒面以外に、段付部の端面及びテーパ面等を有するワーク形状の場合に、鋼材に焼入れ処理を行なう場合を説明する。
(Hardening treatment of steel by the heat treatment method according to the first embodiment of the present invention)
As shown in FIG. 2, a case will be described in which a steel material is hardened when the workpiece W has a workpiece shape having an end surface of a stepped portion, a tapered surface, and the like in addition to the cylindrical surface.

(加熱工程S101)
熱処理される鋼材(例えば、S45C)であるワークWを、加工部900においてチャック部106により主軸105に保持して、所定の回転速度で回転させる。ワークWの焼入れ必要部位に対して、レーザヘッド600のY方向(必要に応じてθ角度)の制御を行いながら、レーザヘッド600をZ方向にスキャンしながらレーザ光を照射する。レーザ光のスキャン照射において、入力されたワークの形状データに基づいて、ワーク内部の熱伝導性を考慮しながら加熱制御することができる。また、ワーク熱処理範囲に対して温度測定を行ないながら、レーザパワー、ワーク回転数、スキャン速度(スキャン周波数)及びスキャン回数を制御することにより上記の加熱制御を行なうことも可能である。
(Heating step S101)
A workpiece W, which is a steel material (for example, S45C) to be heat-treated, is held on the main shaft 105 by the chuck unit 106 in the processing unit 900 and rotated at a predetermined rotation speed. The laser beam is irradiated while scanning the laser head 600 in the Z direction while controlling the Y direction (θ angle as necessary) of the laser head 600 with respect to the part of the workpiece W that needs to be quenched. In scanning irradiation with laser light, heating control can be performed based on the input shape data of the workpiece while considering the thermal conductivity inside the workpiece. It is also possible to perform the above heating control by controlling the laser power, the number of rotations of the workpiece, the scan speed (scan frequency), and the number of scans while measuring the temperature in the workpiece heat treatment range.

図4に示すtから加熱工程が始まり、tには、加熱範囲110の温度がA3変態温度(約730℃)以上となる約900℃まで上昇する。上記示したような加熱制御により、加熱範囲110全体が均一にA3変態温度以上となったtで加熱工程が終了する。 The heating process starts from t 1 shown in FIG. 4, and at t 2 , the temperature in the heating range 110 rises to about 900 ° C. at which the A3 transformation temperature (about 730 ° C.) is reached. By the heating control as described above, the heating process is completed at t 2 when the entire heating range 110 is uniformly equal to or higher than the A3 transformation temperature.

(移動工程S102)
加熱工程が終了したワークWを、加工部900から冷却部901まで移動させる。この移動工程は、CCT線図に基づき、所定の時間内に行なう必要があり、S45Cの場合は約2秒以内である。この移動工程は、図4に示すt〜tであり、この間に若干の温度低下が生じる。
(Move step S102)
The workpiece W after the heating process is moved from the processing unit 900 to the cooling unit 901. This moving process needs to be performed within a predetermined time based on the CCT diagram, and in S45C, it is within about 2 seconds. This transfer step is t 2 ~t 3 shown in FIG. 4, is caused slight temperature drop during this time.

(冷却工程S103)
冷却工程では、加熱されたワークWを、冷却カプセル800で冷却液990に漬け込むことにより強制冷却し、tからtの間でワークWは急冷される。この急冷により、オーステナイトからマルテンサイト組織となり、所定の深さまで焼入れ処理が施される。
(Cooling step S103)
In the cooling step, the heated workpiece W, forced cooling by marinate to the coolant 990 in the cooling capsule 800, the workpiece W between t 5 from t 3 is rapidly cooled. By this rapid cooling, the austenite becomes a martensite structure and is quenched to a predetermined depth.

(危険区域の回避処理)
上記示した冷却工程では、tからtの約常温までワークWを急冷したが、例えば非接触で温度測定を行なうことで、あるいは、所定の時間経過後に、ワークWを開口部801から冷却カプセル800の外に出すことにより、危険区域(約250℃)を回避した焼入れ処理が可能である。すなわち、約250℃に達したtの時点でワークWを冷却カプセル800の外に出すことで、その後は大気雰囲気での徐冷となり、焼き割れの発生が抑制できる。
(Dangerous area avoidance process)
In the cooling process shown above, was quenched workpiece W from t 3 to about room temperature t 5, for example, by performing temperature measurement without contact, or after a predetermined period of time, cooling the workpiece W from the opening 801 By taking it out of the capsule 800, a quenching process avoiding a dangerous area (about 250 ° C.) is possible. That is, by issuing the workpiece W out of the cooling capsule 800 at time t 4 when reached about 250 ° C., then becomes a slow cooling in air atmosphere, generation of quench crack can be suppressed.

上記において、本発明の第1実施の形態に係る熱処理方法に基づいて、熱処理として焼入れ処理を説明したが、加熱工程においてワークWを焼戻し温度(約200℃)まで均一に加熱し、冷却工程では例えば冷却液990の液量を減らして徐冷することで焼戻し処理を行なうこともできる。その他、加熱工程及び冷却工程の組合せにより、焼きならし等の種々の熱処理を行なうこともできる。   In the above description, the quenching process has been described as the heat treatment based on the heat treatment method according to the first embodiment of the present invention. In the heating process, the workpiece W is uniformly heated to the tempering temperature (about 200 ° C.), and in the cooling process, For example, the tempering process can be performed by reducing the amount of the cooling liquid 990 and gradually cooling it. In addition, various heat treatments such as normalization can be performed by a combination of a heating step and a cooling step.

(本発明の第1実施の形態の効果)
本発明の第1実施の形態に係る熱処理装置、熱処理方法によれば、次のような効果を有する。
(1)冷却カプセル800で使用する冷却液990を回収する冷却液回収タンク910を、加工部900から離間して独立して設ける構成としているので、加工時に加工箇所に供給するクーラント等と熱処理のための冷却液の分離回収が可能となる。これにより、複合加工機への適用も可能となる。
(2)上記の構成により、冷却カプセル800で大量の冷却液を使用できるようになるので、ワークWを冷却液に漬け込むことにより冷却(急冷)でき、特に、冷却速度が均一化されること、温度の制御性がよいこと、急冷効果が高いことから、高品質な焼き入れが可能となる。
(3)カプセル内温度計810による冷却液温度の測定結果に基づいて液温制御部850が冷却液ポンプ840を制御して、所定の温度になるよう冷却液供給部820から冷却液990を適宜供給するので、熱処理温度の制御が可能となり、高精度の熱処理が可能となる。
(4)加熱ツールとしてレーザ光源を使用するので、ワークWの熱処理必要部位のみを加熱でき、高機能な熱処理が可能となる。
(5)ワークWを収容できる大きさの冷却カプセル800に冷却液を供給して熱処理を行なう構成であるので、使用する冷却液を削減でき、また、冷却カプセルの小型化が可能となる。
(6)冷却カプセル800内で熱処理を行なうので、蒸気の発生が抑制され、クリーンな装置環境が得られる。
(Effect of the first embodiment of the present invention)
The heat treatment apparatus and heat treatment method according to the first embodiment of the present invention have the following effects.
(1) Since the coolant recovery tank 910 that recovers the coolant 990 used in the cooling capsule 800 is provided separately from the processing unit 900, the coolant and the like to be supplied to the processing location during processing and heat treatment Therefore, it becomes possible to separate and collect the cooling liquid. Thereby, application to a multi-task machine is also possible.
(2) Since a large amount of coolant can be used in the cooling capsule 800 by the above configuration, the workpiece W can be cooled (rapidly cooled) by immersing it in the coolant, and in particular, the cooling rate can be made uniform. Since the temperature controllability is good and the quenching effect is high, high quality quenching is possible.
(3) The liquid temperature control unit 850 controls the cooling liquid pump 840 based on the measurement result of the cooling liquid temperature by the in-capsule thermometer 810 so that the cooling liquid 990 is appropriately supplied from the cooling liquid supply unit 820 so as to reach a predetermined temperature. Since it is supplied, the heat treatment temperature can be controlled, and a highly accurate heat treatment can be performed.
(4) Since a laser light source is used as a heating tool, only the heat treatment necessary part of the workpiece W can be heated, and highly functional heat treatment is possible.
(5) Since the cooling liquid is supplied to the cooling capsule 800 having a size capable of accommodating the workpiece W and heat treatment is performed, the cooling liquid to be used can be reduced, and the cooling capsule can be downsized.
(6) Since heat treatment is performed in the cooling capsule 800, generation of steam is suppressed, and a clean apparatus environment is obtained.

(本発明の第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態に係る熱処理装置を、複合加工機に適用したものである。図5は、本発明の第2の実施の形態に係る熱処理装置を複合加工機に適用した場合の構成を示す平面図である。図6は、冷却水を加工用クーラントに供給して利用する場合の回収タンクの構成を示す図である。
(Second embodiment of the present invention)
In the second embodiment of the present invention, the heat treatment apparatus according to the first embodiment is applied to a combined processing machine. FIG. 5 is a plan view showing a configuration when the heat treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention is applied to a multi-tasking machine. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a recovery tank when cooling water is supplied to a processing coolant and used.

(複合加工機の構成)
本発明の実施の形態に係る複合加工機は、ワーク加工ユニット200に種々の加工ツール501を装着でき、例えば、図5に示すように、熱処理加工ツールであるレーザヘッド600が装着される。尚、図5において、上下にX方向及び左右にZ方向を規定する。
(Configuration of multi-task machine)
In the combined processing machine according to the embodiment of the present invention, various processing tools 501 can be mounted on the workpiece processing unit 200. For example, as shown in FIG. 5, a laser head 600 that is a heat treatment processing tool is mounted. In FIG. 5, the X direction is defined vertically and the Z direction is defined horizontally.

この複合加工機10は、図示しないコンピュータ数値制御装置(CNC)により全体の駆動が制御されるものであり、複合加工機本体と図示しない付属装置からなる。主な付属装置は、レーザ発振器、オイル供給装置、冷却装置、エア供給機器、クーラント供給装置、切屑収集装置及びこれらの装置を複合加工機本体と接続するダクト装置等からなっている。   The multi-tasking machine 10 is controlled by a computer numerical control device (CNC) (not shown), and is composed of a multi-tasking machine body and an auxiliary device (not shown). Main accessory devices include a laser oscillator, an oil supply device, a cooling device, an air supply device, a coolant supply device, a chip collecting device, a duct device for connecting these devices to the multi-tasking machine body, and the like.

複合加工機10は、ベッド11上に載置され、軸物あるいは長尺状のワークWを回転駆動可能に支持するワーク支持駆動ユニット100と、ベッド11上に装架されてX及びZ方向の移動及び位置決めを行なうXステージ301及びZステージ302と、Zステージ302上に載置され各種の加工ツールを着脱可能に搭載するワーク加工ユニット200と、加工ツール501をワーク加工ユニット200の所定位置に着脱するツール装着ユニット400とを有する。尚、ワーク加工ユニット200は、Xステージ301及びZステージ302によりX及びZ方向の移動を行うだけでなく、例えば、閉リンク機構を並列に配置して旋回動作も可能な所謂パラレル機構等によりXZ平面内で移動するものであってもよい。   The multi-task machine 10 is placed on a bed 11 and supports a shaft support or a long workpiece W so as to be rotationally driven, and mounted on the bed 11 to move in the X and Z directions. And the X stage 301 and the Z stage 302 for positioning, the workpiece processing unit 200 that is mounted on the Z stage 302 so as to be detachably mounted, and the processing tool 501 is attached to and detached from a predetermined position of the workpiece processing unit 200. And a tool mounting unit 400. The workpiece machining unit 200 is not only moved in the X and Z directions by the X stage 301 and the Z stage 302, but also, for example, a so-called parallel mechanism in which a closed link mechanism is arranged in parallel to perform a turning operation. It may move in a plane.

ワーク支持駆動ユニット100は、ベッド11上に載置された主軸台ベース101に、主軸台スライドガイド102を介してZ方向にスライド可能に移動可能な主軸台103を有し、主軸台103には、主軸105を所定の回転数で回転駆動する主軸駆動モータ104が搭載されている。主軸台103はチャック部106を備え、封止部107を装着した状態でチャッキングしてワークWを片持ち支持する構成とされている。   The work support drive unit 100 has a headstock 103 that is slidable in the Z direction via a headstock slide guide 102 on a headstock base 101 placed on a bed 11. A main shaft drive motor 104 that rotates the main shaft 105 at a predetermined rotational speed is mounted. The headstock 103 includes a chuck portion 106, and is configured to chuck the workpiece W in a cantilevered state with the sealing portion 107 mounted thereon.

ワーク加工ユニット200は、研削加工等の工具の回転とワークWとの回転により加工を行なう場合には、加工ツール501を装着したツール回転主軸202をツール駆動モータ201で所定回転数で回転駆動する。また、旋削、熱処理等の工具を回転させずワークWの回転により加工を行なう場合には、加工ツール501を装着したツール回転主軸202は回転させず所定の回転方向位置で所定の静止剛性で固定される。   When the workpiece processing unit 200 performs processing by rotating the tool and the workpiece W, such as grinding, the tool rotation main shaft 202 on which the processing tool 501 is mounted is rotationally driven by the tool drive motor 201 at a predetermined number of rotations. . Further, when machining is performed by rotating the workpiece W without rotating tools such as turning and heat treatment, the tool rotation spindle 202 with the machining tool 501 mounted is not rotated and fixed at a predetermined rotational rigidity position with a predetermined stationary rigidity. Is done.

第1の実施の形態と同様に、冷却液回収タンクを加工部から離間して独立して設けることができる。すなわち、冷却液回収タンクと研削、切削等で使用するクーラント回収タンクを別々にベッド11上に設けることができる。   Similar to the first embodiment, the coolant recovery tank can be provided separately from the processing unit. That is, the coolant recovery tank and the coolant recovery tank used for grinding, cutting, etc. can be provided on the bed 11 separately.

しかし、本第2の実施の形態では、ベッド11上で冷却液及びクーラントがそれぞれ共通の回収タンクに回収された後、独立して設けられた冷却液回収タンク及びクーラント回収タンクにそれぞれ送出されて回収される例を示す。   However, in the second embodiment, after the coolant and the coolant are collected on the common recovery tank on the bed 11, they are respectively sent to the coolant recovery tank and the coolant recovery tank provided independently. An example of recovery is shown.

図5に示すように、ワークWが支持された主軸105の延長線上には冷却カプセル800がベッド11上に載置され、ワークWが加工される領域と冷却カプセル800の配置される領域に跨って共通の回収タンクとしてオイルパン920がベッド11上に設けられている。   As shown in FIG. 5, the cooling capsule 800 is placed on the bed 11 on the extension line of the main shaft 105 on which the workpiece W is supported, and straddles the region where the workpiece W is processed and the region where the cooling capsule 800 is disposed. An oil pan 920 is provided on the bed 11 as a common collection tank.

オイルパン920は、ワークWが機械加工される場合にクーラント供給ノズル700から供給されるクーラント991をベッド11上で回収し、また、冷却カプセル800での冷却工程で使用した冷却液990を回収する。オイルパン920で回収されるクーラント991と冷却水992をどの様に処理するかは後述する。   The oil pan 920 collects the coolant 991 supplied from the coolant supply nozzle 700 when the workpiece W is machined on the bed 11, and collects the coolant 990 used in the cooling process in the cooling capsule 800. . How to treat the coolant 991 and the cooling water 992 recovered by the oil pan 920 will be described later.

ツール回転主軸202は、加工ツール501のテーパ部510をクランプして、加工ツール501とツール回転主軸202を強固に締結するクランプ部203を有している。具体的には、クランプ部203は、複合加工機用のHSKインターフェース規格等の互換性を有する規格により構成されている。HSKインターフェース規格によりクランプ部203が構成されている場合、加工ツール501のテーパ部510と端面は2面拘束により、ツール回転主軸202に強固に締結される。   The tool rotation main shaft 202 has a clamp portion 203 that clamps the taper portion 510 of the processing tool 501 and firmly fastens the processing tool 501 and the tool rotation main shaft 202. Specifically, the clamp unit 203 is configured by a compatible standard such as an HSK interface standard for a multi-task machine. When the clamp part 203 is configured according to the HSK interface standard, the taper part 510 and the end face of the processing tool 501 are firmly fastened to the tool rotation main shaft 202 by two-face restraint.

ツール装着ユニット400は、ベッド11上の所定の位置に載置され、種々の加工ツール501を保持可能な複数のツールポッド402を有したツールタレット403と、X軸回りに割出し制御をするサーボモータ404により構成されている。ツールポッド402の内部には、加工ツール501の先端部に形成された溝部が着脱可能となる結合部405が形成されている。   The tool mounting unit 400 is placed at a predetermined position on the bed 11 and has a tool turret 403 having a plurality of tool pods 402 that can hold various processing tools 501 and a servo that performs indexing control around the X axis. The motor 404 is configured. Inside the tool pod 402, a coupling portion 405 is formed in which a groove formed at the tip of the processing tool 501 can be attached and detached.

加工ツール501には、旋削加工に使用される旋削用電着ホイール等の旋削工具502、穴あけ、溝加工等に使用されるドリル、エンドミル等の切削工具503、レーザヘッド600等の加熱ツールとしての熱処理工具504、研削加工に使用される砥石車(例えば、CBNホイール)等の研削工具505、超仕上げ、ELID研削等に使用される表面仕上げ工具506がある。   The machining tool 501 includes a turning tool 502 such as a turning electrodeposition wheel used for turning, a cutting tool 503 such as a drill and end mill used for drilling and grooving, and a heating tool such as a laser head 600. There are a heat treatment tool 504, a grinding tool 505 such as a grinding wheel (for example, CBN wheel) used for grinding, and a surface finishing tool 506 used for superfinishing, ELID grinding and the like.

図6に、複合加工機10のクーラント991及び冷却水992の回収システムを説明するための構成を示す。加工部900において、例えば研削工具505が加工ツール501として図示省略するツール回転主軸202に装着され、クーラント供給ノズル700からクーラント991を供給しながら、ワークWに研削加工を行う。このとき使用したクーラント991は、オイルパン920で回収され、切替バルブ930によりクーラントタンク940に送出される。   FIG. 6 shows a configuration for explaining a recovery system for the coolant 991 and the cooling water 992 of the multi-task machine 10. In the processing unit 900, for example, a grinding tool 505 is mounted on the tool rotation spindle 202 (not shown) as the processing tool 501, and the workpiece W is ground while supplying the coolant 991 from the coolant supply nozzle 700. The coolant 991 used at this time is collected by the oil pan 920 and sent to the coolant tank 940 by the switching valve 930.

研削加工終了後、研削工具505をツール装着ユニット400側に回収し、レーザヘッド600を装着してワークWの必要部位に加熱を行なう。この加熱工程の後に、Zステージ302によりワークWを冷却カプセル800の内空部802まで移動させ、冷却液990を満たすことによりワークWを急冷させる。このとき使用された冷却液990はオイルパン920で回収され、切替バルブ930により冷却液タンク950に送出される。   After the grinding process is completed, the grinding tool 505 is collected on the tool mounting unit 400 side, the laser head 600 is mounted, and the necessary part of the workpiece W is heated. After this heating step, the workpiece W is moved to the inner space 802 of the cooling capsule 800 by the Z stage 302 and filled with the cooling liquid 990 to rapidly cool the workpiece W. The coolant 990 used at this time is collected by the oil pan 920 and sent to the coolant tank 950 by the switching valve 930.

クーラントタンク940内のクーラント991は、クーラント供給ポンプ960によりクーラント供給装置970に送出され、必要に応じてクーラント供給ノズル700へ供給される。一方、冷却カプセル800への冷却液990の供給は、冷却液供給バルブ980を介して必要に応じて冷却液供給部820から供給される。   The coolant 991 in the coolant tank 940 is sent to the coolant supply device 970 by the coolant supply pump 960 and supplied to the coolant supply nozzle 700 as necessary. On the other hand, the supply of the cooling liquid 990 to the cooling capsule 800 is supplied from the cooling liquid supply unit 820 via the cooling liquid supply valve 980 as necessary.

尚、本実施の形態では、冷却液990として冷却水992(工業用水)を使用することができる。この場合には、冷却液タンク950に回収された冷却水992は一定水位以上になると隣接するクーラントタンク940にオーバフローして、クーラントタンク940に冷却水992が供給される。これにより、蒸発によるクーラントタンク940内の水分の補給が可能となる。   In the present embodiment, cooling water 992 (industrial water) can be used as the cooling liquid 990. In this case, the cooling water 992 collected in the cooling liquid tank 950 overflows to the adjacent coolant tank 940 when the water level exceeds a certain level, and the cooling water 992 is supplied to the coolant tank 940. Thereby, replenishment of the water | moisture content in the coolant tank 940 by evaporation is attained.

(本発明の第2実施の形態の効果)
本発明の第2実施の形態に係る複合加工機によれば、第1実施の形態の効果に加えて次のような効果を有する。すなわち、複合加工機では、加工時にワークWにクーラントを供給するが、これと熱処理のための冷却液との分離が容易にできる。さらに、冷却液を冷却水(工業用水)とすることで、クーラントタンク940への水の補給も可能となる。
(Effect of 2nd Embodiment of this invention)
The multi-task machine according to the second embodiment of the present invention has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. That is, in the multi-task machine, the coolant is supplied to the workpiece W during processing, but it can be easily separated from the coolant for heat treatment. Furthermore, the coolant can be supplied to the coolant tank 940 by using cooling water (industrial water) as the coolant.

以上、本発明の熱処理装置、熱処理方法、及び、複合加工機を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。   As mentioned above, although the heat processing apparatus, the heat processing method, and the combined processing machine of this invention were demonstrated based on said embodiment, this invention is not limited to said embodiment, and does not deviate from the summary. It can be implemented in various ways within the scope.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る熱処理装置、熱処理方法を説明するための装置概略を示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an apparatus for explaining a heat treatment apparatus and a heat treatment method according to the first embodiment of the present invention. 図2は、ワーク上に照射されるレーザ光源の構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a laser light source irradiated on the workpiece. 図3は、本発明の第1の実施の形態に係る熱処理装置、熱処理方法の特に冷却工程を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the cooling process of the heat treatment apparatus and the heat treatment method according to the first embodiment of the present invention. 図4は、ワークに焼入れ処理を行なう場合の時間と温度の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between time and temperature when quenching a workpiece. 図5は、本発明の第2の実施の形態に係る熱処理装置を複合加工機に適用した場合の構成を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a configuration when the heat treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention is applied to a multi-tasking machine. 図6は、冷却水を加工用クーラントに供給して利用する場合の回収タンクの構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a recovery tank when cooling water is supplied to a processing coolant and used.

符号の説明Explanation of symbols

10…複合加工機、11…ベッド、100…ワーク支持駆動ユニット、101…主軸台ベース、102…主軸台スライドガイド、103…主軸台、104…主軸駆動モータ、105…主軸、106…チャック部、107…封止部、110…加熱部、200…ワーク加工ユニット、201…ツール駆動モータ、202…ツール回転主軸、203…クランプ部、301…Xステージ、302…Zステージ、400…ツール装着ユニット、402…ツールポッド、403…ツールタレット、404…サーボモータ、405…結合部、501…加工ツール、502…旋削工具、503…切削工具、504…熱処理工具、505…研削工具、506…表面仕上げ工具、510…テーパ部、600…レーザヘッド、601…レーザ発振器、602,603,604…レーザスタックモジュール、605,606…ダイクロイックミラー、650…光ファイバカップラ、651…伝送ファイバ、700…クーラント供給ノズル、800…冷却カプセル、801…開口部、802…内空部、810…カプセル内温度計、820…冷却液供給部、830…ドレン配管、835…取出口、840…冷却液ポンプ、850…液温制御部、860…攪拌ファン、900…加工部、901…冷却部、910…冷却液回収タンク、915…テーブル、920…オイルパン、930…切替バルブ、940…クーラントタンク、950…冷却液タンク、960…供給ポンプ、970…クーラント供給装置、980…冷却液供給バルブ、990…冷却液、991…クーラント、992…冷却水 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Composite processing machine, 11 ... Bed, 100 ... Work support drive unit, 101 ... Spindle base, 102 ... Spindle base slide guide, 103 ... Spindle base, 104 ... Spindle drive motor, 105 ... Spindle, 106 ... Chuck part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 107 ... Sealing part, 110 ... Heating part, 200 ... Workpiece processing unit, 201 ... Tool drive motor, 202 ... Tool rotation spindle, 203 ... Clamp part, 301 ... X stage, 302 ... Z stage, 400 ... Tool mounting unit, 402 ... Tool pod, 403 ... Tool turret, 404 ... Servo motor, 405 ... Joint, 501 ... Machining tool, 502 ... Turning tool, 503 ... Cutting tool, 504 ... Heat treatment tool, 505 ... Grinding tool, 506 ... Surface finishing tool , 510 ... Tapered portion, 600 ... Laser head, 601 ... Laser oscillator, 602 and 603 604: Laser stack module, 605, 606 ... Dichroic mirror, 650 ... Optical fiber coupler, 651 ... Transmission fiber, 700 ... Coolant supply nozzle, 800 ... Cooling capsule, 801 ... Opening, 802 ... Inner space, 810 ... Inside capsule Thermometer, 820 ... Coolant supply unit, 830 ... Drain pipe, 835 ... Outlet, 840 ... Coolant pump, 850 ... Liquid temperature control unit, 860 ... Stir fan, 900 ... Processing unit, 901 ... Cooling unit, 910 ... Coolant recovery tank, 915 ... table, 920 ... oil pan, 930 ... switching valve, 940 ... coolant tank, 950 ... coolant tank, 960 ... supply pump, 970 ... coolant supply device, 980 ... coolant supply valve, 990 ... Coolant, 991 ... Coolant, 992 ... Coolant

Claims (10)

ワークを回転させながら、前記ワークを所定のパワーで加熱する加熱ツールを有する加工部と、
前記加工部において加熱された前記ワークを挿入して収容する冷却カプセル、前記冷却カプセル内に冷却液を満たす冷却液供給部、及び、前記冷却液供給部から排出される前記冷却液を回収する冷却液回収タンクを有するワーク冷却部と、を有し、
前記冷却液回収タンクが前記加工部から離間して独立して設けられていることを特徴とする熱処理装置。
A processing unit having a heating tool for heating the workpiece with a predetermined power while rotating the workpiece,
A cooling capsule that inserts and accommodates the workpiece heated in the processing unit, a cooling liquid supply unit that fills the cooling liquid in the cooling capsule, and cooling that collects the cooling liquid discharged from the cooling liquid supply unit A work cooling section having a liquid recovery tank,
The heat treatment apparatus, wherein the cooling liquid recovery tank is provided separately from the processing portion.
前記加熱ツールは、レーザ光源を有して構成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。   The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the heating tool includes a laser light source. 前記冷却カプセルは、前記冷却カプセル内の温度を測定してこの測定結果に基づいて前記冷却液の温度制御を行なうことを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。   The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the cooling capsule measures the temperature in the cooling capsule and performs temperature control of the cooling liquid based on the measurement result. 前記加工部と前記ワーク冷却部との間に、前記ワークを移動させる搬送部を有することを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。   The heat treatment apparatus according to claim 1, further comprising a transfer unit that moves the workpiece between the processing unit and the workpiece cooling unit. ワークを回転させながら、前記ワークを所定パワーの加熱ツールで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程により加熱された前記ワークを、次工程に移動させる移動工程と、
前記移動工程により移動された前記ワークを回転させながら冷却液に漬け込むことにより冷却する冷却工程と、
を有することを特徴とする熱処理方法。
A heating step of heating the workpiece with a heating tool of a predetermined power while rotating the workpiece;
A moving step of moving the workpiece heated by the heating step to the next step;
A cooling step of cooling by immersing in the coolant while rotating the workpiece moved by the moving step;
The heat processing method characterized by having.
前記加熱工程は、レーザ光源により加熱を行なうことを特徴とする請求項5に記載の熱処理方法。   The heat treatment method according to claim 5, wherein the heating step performs heating with a laser light source. 前記冷却工程は、前記移動工程により冷却カプセル内に挿入して収容し、前記冷却カプセル内に冷却液を満たすことにより行なわれることを特徴とする請求項5に記載の熱処理方法。   The heat treatment method according to claim 5, wherein the cooling step is performed by inserting and storing in a cooling capsule by the moving step, and filling the cooling capsule with a cooling liquid. 前記冷却工程は、前記冷却カプセル内に満たされた冷却液の温度に基づき、前記冷却カプセルへの前記冷却液の供給を停止することにより、冷却速度を制御する冷却速度制御工程を含むことを特徴とする請求項7に記載の熱処理方法。   The cooling step includes a cooling rate control step of controlling a cooling rate by stopping the supply of the cooling fluid to the cooling capsule based on the temperature of the cooling fluid filled in the cooling capsule. The heat treatment method according to claim 7. ワークを回転させながら、前記ワークを所定のパワーで加熱する加熱ツール、及び、クーラントを前記ワークに供給しながら前記ワークの研削、切削等を行う機械加工ツールを有する加工部と、
前記加工部において加熱された前記ワークを挿入して収容する冷却カプセル、及び、前記冷却カプセル内に冷却液を満たす冷却液供給部を有するワーク冷却部と、を有し、
前記冷却液及び前記クーラントがそれぞれ共通の回収タンクに回収された後、それぞれが前記回収タンクから送出される冷却液回収タンク及びクーラント回収タンクが独立して設けられていることを特徴とする複合加工機。
A processing unit having a heating tool for heating the workpiece with a predetermined power while rotating the workpiece, and a machining tool for performing grinding, cutting, etc. of the workpiece while supplying a coolant to the workpiece;
A cooling capsule for inserting and storing the workpiece heated in the processing unit, and a workpiece cooling unit having a cooling liquid supply unit that fills the cooling liquid in the cooling capsule,
After the cooling liquid and the coolant are collected in a common collection tank, a cooling liquid collection tank and a coolant collection tank that are respectively sent from the collection tank are provided independently. Machine.
前記冷却液は冷却水であって、前記冷却液回収タンクに回収された前記冷却水が前記クーラント回収タンクに供給されることを特徴とする請求項9に記載の複合加工機。   The multi-tasking machine according to claim 9, wherein the cooling liquid is cooling water, and the cooling water recovered in the cooling liquid recovery tank is supplied to the coolant recovery tank.
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