CN100531981C - 深孔加工装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型深孔加工装置，特别是用于机械领域的各种单管内排式深孔加工系统以及其加工方法。本发明提供一种采用(半)干切削的环保型深孔加工装置，复合喷雾器利用少量的水及可降解植物油产生复合油雾，实现深孔半干切削，故节省了能源并减少了对环境的污染；后负压抽屑装置通过压缩空气作为动力，在另一端产生负压抽吸效应产生于了高效系统排屑能力；故本发明可以降低产品成本，其次是改善生态环境，第三是提高加工效率。

Description

深孔加工装置及其加工方法

技术领域：

本发明涉及一种环保型深孔加工装置，特别是用于机械领域的各种单管内排式深孔加工系统以及其加工方法。

背景技术：

随着社会与科技的高度发展，人们的环保节能意识越来越强烈，同时石油价格的不断攀升，人们的节油意识也越来越强烈，科技工作者纷纷开始研制各种燃油替代品或无油少油设备。

深孔加工在制造业中的扮演着重要角色，在切削加工中，孔加工约占加工总量的三分之一，而深孔加工又占孔加工的百分之四十。深孔加工是机械领域成本最昂贵的门类之一，传统深孔加工需要大量的油来排屑、润滑与冷却，由于挥发、腐败必然会对环境造成污染，另外，由于制造及设计原因，液压系统的渗漏问题势必使车间工作环境变得恶劣，同时造成油品及能源的浪费。且采用湿式加工深孔时，与冷却润滑液相关的费用要占到零件成本的(17-30)％。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种采用(半)干切削的环保型深孔加工装置，可以降低产品成本，其次是改善生态环境，第三是提高加工效率。基于高效切削基础上的(半)干切削，无疑将打开深孔切削工艺崭新的应用前景，目前在国内外尚未见相关报道。

本发明是这样实现的：一种深孔加工方法，在刀具对加工件进行深孔加工时，以进气管、进水管和进油管同轴心套合的复合喷雾器向刀具和加工表面喷射油、水、空气构成的复合雾，对加工面以及刀具进行降温、冷却，并将加工屑排出。

对于较细孔径时，在刀具对加工件进行深孔加工时，向刀具和加工表面喷射油、水、空气构成的复合雾，对加工面以及刀具进行降温、冷却，同时在刀具的尾部安装负压抽屑装置加强对加工屑的排出。

效率更高的状态是，刀具和加工表面形成密封空间，油、水、空气构成的复合雾向该空间内的刀具和加工表面喷射，对加工面以及刀具进行降温、冷却。由此可更好的利用复合雾的压力以及排出效果。

其油采用可降解植物油。

本发明是这样实现的：一种环保型深孔加工装置，包括刀具等，与工件加工表面、刀具之间形成密闭通道的前授受器上安装复合喷雾器，且复合喷雾器穿过前授受器与密闭通道相通，所述复合喷雾器包括同轴心套合的进气管、进水管和进油管，三管的出口端安装有雾化器。

所述刀具包括刀头和刀杆，刀杆中设有贯通的内排屑通道，在刀具的尾部装有可调节气介质的负压抽屑装置复合喷雾器的外壳体为进气管，外壳体内由外至内依次同轴安装进油管、进水管，进气管与进油管之间的间隙为进气通道，进油管与进水管之间的间隙为进油通道，进水管内管空间为进水通道，外壳体与进水管、进油管出口端处安装有雾化片，为获得更好效果可在一次雾化后再进入旋流雾化槽二次雾化。较大孔径时，前授受器与复合喷雾器单独使用，也可达到同样的目的。

原理：

水从进水管注入，可降解植物油经进水管、进油管之间的间隙注入，在管道末端复合为油包水柱，压缩空气由壳体与进油管之间的空间进入，在油、水、空气的作用下雾化片高速旋转将油包水柱雾化，复合雾在由旋流雾化槽进入的压缩空气剪切下第二次雾化为更细的复合雾，然后由喷嘴喷出。经过一次复合(不是混合)二次雾化形成很细的油水复合雾经高压空气输送至切削区，其中油用于润滑，空气及水雾用于冷却，利用过的气体含有微量的可降解植物油可直接排放或过滤后重复利用。目前尚无人将复合油雾用于深孔加工。

负压抽屑装置主要包括密闭腔体、前喷嘴、后喷嘴及进气通道，前喷嘴固定在腔体上，后喷嘴和腔体连接，前、后喷嘴相配合且之间存有间隙(负压间隙)，旋转后喷嘴可调节负压间隙。前、后喷嘴锥体角度取27°—35°之间。后喷嘴内腔由有适应气体流动的渐缩管混合室、圆柱面混合室、渐扩扩散室组成，渐缩管锥角通常取5°—7°。

原理：

压缩空气经过腔体均压腔，由前、后喷嘴之间锥形负压间隙向后高速喷射，形成喷吸效应，在刀杆尾端产生负压抽吸效应，由于气体喷射速度较高(超音速)，所以后喷嘴采用渐缩管+圆柱面混合室，用来提高极限喷射系数减少压力损失，另外，可通过后旋转后喷嘴调节负压间隙以提高实际喷射系数。目前，无人将气介质负压抽屑装置用于深孔加工。

整体工作操作的原理：

复合喷雾器利用少量的水及可降解植物油产生复合油雾，复合雾经前授受器、零件已加工面与刀杆间隙由高压空气输送至切削区，其中油用于润滑，空气及水雾用于冷却，高压混合气体可加速切屑的断裂，混合气体、切屑携带大量切削热在前端高压推挤、后端负压抽屑装置产生的抽吸效应的双重作用下，由负压抽屑装置尾部排出，利用过的气体含有微量的可降解植物油可直接排放或过滤后重复利用。本发明集中体现了最小量润滑技术MQL(Minimum QualityofLubrication)、冷风冷却润滑技术、雾化冷却润滑技术、气体射流冷却润滑技术的综合特点并结合深孔加工的特性，避免单项技术的缺陷。

本发明具有这样的优点：复合喷雾器利用少量的水及可降解植物油产生复合油雾，实现深孔半干切削，故节省了能源并减少了对环境的污染；后负压抽屑装置通过压缩空气作为动力，在另一端产生负压抽吸效应产生于了高效系统排屑能力；故本发明可以降低产品成本，其次是改善生态环境，第三是提高加工效率。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的复合喷雾器的结构示意图。

在图1中，1为工件；2为刀头；3为前授受器；4为刀杆；5为负压抽屑装置腔体；6为复合喷雾器；15为进气通道；16为前喷嘴；17为后喷嘴；18为渐缩管混合室；19为圆柱面混合室；20为渐扩扩散室；在图2中，7为入水口；8为入油口，9为入气口，10为雾化片，11为旋流雾化槽，12为壳体，13为进油管，14为进水管。

具体实施例：

参阅图1，一种深孔加工装置，包括刀具等，前授受器与工件加工表面、刀具之间形成密闭通道，复合喷雾器穿过前授受器与密闭通道相通，经复合喷雾器雾化的水油复合雾，为达到更高效的工作目的，在刀具的尾部装有可调节气介质负压抽屑装置，且安装于刀杆的内排屑通道尾部，可增加抽屑能力。整体工作操作的原理：复合喷雾器利用少量的水及可降解植物油产生复合油雾，复合油雾经前授受器、零件已加工面与刀杆间隙由高压空气输送至切削区，其中油用于润滑，空气及水雾用于冷却，高压混合气体可加速切屑的断裂，混合气体、切屑携带大量切削热在前端高压推挤、后端负压抽屑装置产生的抽吸效应的双重作用下，由负压抽屑装置尾部排出，利用过的气体含有微量的可降解植物油可直接排放或过滤后重复利用。

参阅图2，复合喷雾器的组成：复合喷雾器包括进气管、进水管、进油管，三管的出口端并安装雾化器。具体结构为，进气管、进水管、进油管为三个同轴心的套合管，三管出口端安装雾化器。外壳体为进气管，外壳体内由外至内依次同轴安装进油管、进水管，进气管与进油管之间的间隙为进气通道，进油管与进水管之间的间隙为进油通道，进水管内管空间为进水通道，外壳体与进水管、进油管出口端处安装有雾化片，为达到更好效果可在一次雾化后再进入旋流雾化槽二次雾化。

原理：水从进水管注入，可降解植物油经进水管、进油管之间的间隙注入，在管道末端复合为油包水柱，压缩空气由壳体与进油管之间的空间进入，在油、水、空气的作用下雾化片高速旋转将油包水柱雾化，复合雾在由旋流雾化槽进入的压缩空气剪切下第二次雾化为更细的复合雾，然后由喷嘴喷出。经过一次复合(不是混合)二次雾化形成很细的油水复合雾经高压空气输送至切削区，其中油用于润滑，空气及水雾用于冷却，利用过的气体含有微量的可降解植物油可直接排放或过滤后重复利用。目前尚无人将复合油雾用于深孔加工。

参阅图1，负压抽屑装置主要包括密闭腔体、前喷嘴、后喷嘴及进气通道，前喷嘴固定在腔体上，后喷嘴和腔体采用螺纹连接，前、后喷嘴相配合且之间存有间隙(负压间隙)，旋转后喷嘴可调节负压间隙。前、后喷嘴锥体角度取27°—35°之间。后喷嘴内腔由有适应气体流动的渐缩管混合室、圆柱面混合室、渐扩扩散室组成，渐缩管锥角通常取5°—7°。

原理：压缩空气经过腔体均压腔，由前、后喷嘴之间锥形负压间隙向后高速喷射，形成喷吸效应，在刀杆尾端产生负压抽吸效应，由于气体喷射速度较高(超音速)，所以后喷嘴采用渐缩管+圆柱面混合室，用来提高极限喷射系数减少压力损失，另外，可通过后旋转后喷嘴调节负压间隙以提高实际喷射系数。目前，无人将气介质负压抽屑装置用于深孔加工。

总而言之，其深孔加工方法为，在刀具对加工件进行深孔加工时，向刀具和加工表面喷射油、水、空气构成的复合雾，对加工面以及刀具进行降温、冷却，并将加工屑排出。对于较细孔径时，在刀具对加工件进行深孔加工时，向刀具和加工表面喷射油、水、空气构成的复合雾，对加工面以及刀具进行降温、冷却，同时在刀具的尾部安装负压抽屑装置加强对加工屑的排出。效率更高的状态是，刀具和加工表面形成密封空间，油、水、空气构成的复合雾向该空间内的刀具和加工表面喷射，对加工面以及刀具进行降温、冷却。由此可更好的利用复合雾的压力以及排出效果。其油采用可降解植物油。

目前世界上利用外排屑深孔钻削技术，可钻削的孔径小到2mm。而内排屑深孔钻削的孔径很少有小于16mm的。其主要原因是内排加工系统排屑能力低，而高效的抽屑装置是解决排屑问题的重要途径。本发明提供的深孔加工装置实现了深孔半干加工的冷却润滑系统，使内排深孔钻削的孔径扩展到5mm—16mm中小孔。本发明集中体现了最小量润滑技术MQL(Minimum Quality ofLubrication)、冷风冷却润滑技术、雾化冷却润滑技术、气体射流冷却润滑技术的综合特点并结合深孔加工的特性，避免单项技术的缺陷。

Claims (8)

1.一种深孔加工装置，包括刀具，其特征在于：与工件加工表面、刀具之间形成密闭通道的前授受器上安装复合喷雾器，复合喷雾器与密闭通道相通，所述复合喷雾器包括同轴心套合的进气管、进水管和进油管，三管的出口端安装有雾化器。

2.根据权利要求1所述的深孔加工装置，其特征在于：雾化器为雾化片或旋流雾化槽或二者的组合。

3.根据权利要求1所述的深孔加工装置，其特征在于：所述刀具包括刀头和刀杆，刀杆中设有贯通的内排屑通道，在刀杆的尾部装有可调节气介质的负压抽屑装置。

4.根据权利要求3所述的深孔加工装置，其特征在于：负压抽屑装置包括外壳构成的密闭腔体、前喷嘴和后喷嘴，该密闭腔体连接于刀杆的尾部，前喷嘴固定在腔体上，后喷嘴和腔体连接，前、后喷嘴相配合且之间存有可调节间隙。

5.根据权利要求4所述的深孔加工装置，其特征在于：前、后喷嘴锥体角度取27°—35°之间；后喷嘴内腔由有适应气体流动的渐缩管混合室、圆柱面混合室、渐扩扩散室组成，渐缩管锥角取5°—7°。

6.一种深孔加工方法，其特征在于：在刀具对加工件进行深孔加工时，以进气管、进水管和进油管同轴心套合的复合喷雾器向刀具和加工表面喷射油、水、空气构成的复合雾，对加工面以及刀具进行降温、冷却，并将加工屑排出。

7.根据权利要求6所述的深孔加工方法，其特征在于：在刀具对加工件进行深孔加工时，向刀具和加工表面喷射油、水、空气构成的复合雾，对加工面以及刀具进行降温、冷却，同时在刀具的尾部安装负压抽屑装置加强对加工屑的排出。

8.根据权利要求6或7所述的深孔加工方法，其特征在于：刀具和加工表面形成密封空间，油、水、空气构成的复合雾向该空间内的刀具和加工表面喷射，对加工面以及刀具进行降温、冷却。

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