CN100542749C - 用于机床的冷却剂供应装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于机床(2)的冷却剂供应装置(40)，其中，冷却剂供应装置的位置是可控制的，以使在加工工件(32)或从一个工件到另一工件的过程中，工具的加工区域的位置可变化，也可将冷却剂供应到工具(34)的加工接触区域(Z2、Z3、Z4)。

Description

用于机床的冷却剂供应装置
本申请要求对于2003年3月31日提交的美国临时专利申请60/459,122的优先权。
发明领域
本发明涉及机床，具体来说，涉及在机加工过程中、尤其是在切割刀片的磨削过程中用来对一工具和工件供应冷却剂的装置。
发明背景
众所周知，制造诸如斜齿轮和准双曲面齿轮那样的齿轮时，采用粘结型切割刀片，这样的切割刀片例如可由高速钢或碳化物材料制成。人们还知道，为了形成或恢复粘结型切割刀片上的理想的表面和刀刃，必须在切割刀片上实施磨削操作。这样的切割刀片的实例可在以下的美国专利中找到：授予Blakesley的美国专利4,575,285；授予Clark等人的5,890,846或授予Stadtfeld等人的6,120,217。该类型的切割刀片具有切削和出屑外形表面以及在磨锋利过程中磨削的顶部表面。已知的其它切割刀片中，除了如上所述地磨削切割、出屑和顶部表面之外，在磨锋利时还磨削切割刀片的前面。
用于磨削切割刀片的切割刀片磨床(它也可称之为“磨锋利”机床)包括某种类型的夹紧机构，以在磨削过程中固定一个或多个切割刀片就位。这样的夹紧机构通常相对于夹紧机构的轴线沿一倾斜的定向固定切割刀片或以一“零角度”定向，其中，切割刀片的定位一致于或平行于夹紧机构的轴线。
在沿倾斜定向磨削一切割刀片时，切割刀片和砂轮之间的接触区域通常位于砂轮上的大约相同的部位，因为在磨削过程中夹紧机构保持在相同的位置上(或，相对于该位置为180°)。这样的定位使切割刀片的顶表面在磨削过程中相对于砂轮保持定位在砂轮的大约相同的区域处。因此，在磨削过程中，当引入冷却剂时可定位一个或多个冷却剂喷嘴，并在切割刀片磨削时允许保持在相同的位置。然而，采用倾斜型夹紧机构，切割刀片的定向取决于切割刀片的顶角以及切割刀片在其刀具头(cutter head)内的安装角度。因此，用不同的顶角或安装角磨削切割刀片要求不同的夹紧机构或夹紧机构内的定位插入件，以适应不同的切割刀片。
采用“零角度”型的夹紧机构，各个刀片的定向可在磨削过程中保持平行于夹紧机构的轴线。然而，如果在磨削过程中为了合适地磨削切割刀片上的不同的表面，必须将夹紧机构转动到不同的位置，则可改变砂轮上接触区域的部位。因此，必须重新定向冷却剂喷嘴的位置，或考虑到砂轮上磨削区域的不同部位提供多个定位的冷却剂喷嘴。通常，冷却剂喷射线(coolant line)从静止地安装在机床砂轮侧上的冷却剂集管(coolant header)延伸。具有许多冷却剂喷射线并因此具有许多个冷却剂喷嘴，这导致机床部件的相干扰的情形，并随着喷射线数量的增加要求更大量的冷却剂。
发明概要
本发明涉及一种用于机床的冷却剂供应装置，其中，该冷却剂供应装置的位置可以控制，以使冷却剂可供应到一工具的加工区域，即使在加工一工件或从一个工件到另一工件的过程中工具的加工区域的位置可以改变，也可控制该供应装置的位置。
附图简述
图1示出一种类型的切割刀片磨削机床，其中包括有本发明的冷却剂供应装置。
图2示出一“零角度”切割刀片夹紧机构的实例。
图3(a)和3(b)示出带有一定位在一“倾斜角度”夹紧机构内的切割刀片的砂轮的磨削区域。
图4(a)和4(b)示出带有一定位在一“零角度”夹紧机构内的切割刀片的砂轮的磨削区域。
图5示出本发明的冷却剂供应装置的一优选实施例的立体图。
图6示出图5的本发明的冷却剂供应装置的优选实施例的截面图。
图7示出定位在一切割刀片磨削机床上的、图5的本发明的实施例。
图8示出控制本发明的冷却剂供应装置的转动位置的一优选类型的机构。
最佳实施例的详细描述
仅为了示例的目的诸附图示出了本发明，在诸附图中，相同的部件将用相同的标号表示。
图1示出一种类型的切割刀片磨削机床2。该机床仅显示那些为获得一般地理解机床所必要的元件，因为机床本身不是本发明的部分。该类型的机床可从市场上购得，例如，可从纽约州的Rochester市的The Gleason Works公司购得。
在图1中，磨削机床2包括：一工件夹紧机构4，它围绕夹紧机构的轴线沿方向C转动；以及，一砂轮6，它围绕砂轮的轴线沿方向S转动。砂轮相对于夹紧机构沿三个直线方向X、Y和Z(较佳地互相垂直)可移动，并可沿方向A成角度地定位。磨削机床包括一修整机构10，该机构沿方向D转动，以便定时地复位砂轮8的表面。
图2示出一已知类型的“零角度”夹紧机构4，其中固定一粘结型切割刀片22。夹紧机构4包括一外环部分4，它具有至少一个附连到夹紧支架16上的夹头14。夹头14接合于切割刀片22，以抵靠安装表面24和26而将切割刀片夹紧在位，这两个安装表面一起形成安装块28的一安装槽。该夹紧机构可转动地定位，以使切割刀片可到达不同的位置，这样，如果指定加工参数，则可磨削所有合适的表面。
当切割刀片需磨锋利时，重要的是引入冷却剂以使切割刀片和砂轮得到充分地冷却和润滑，并有效地将切割刀片切削下的材料从切割刀片和砂轮中冲洗掉。因此，合适地放置冷却剂喷嘴很重要，以便达到上述的目的。
如上所述，对于倾斜的夹紧机构，如图3(a)和3(b)所示，将夹紧机构30转动180°，以便磨削粘结型切割刀片32的切割和出屑侧的表面，这使得切割刀片的顶部大约在砂轮34的同样的区域或范围Z1。这是因为切割刀片32安装在夹紧机构30内相交成一角α，该角度基于切割刀片的顶角和切割刀片在其刀具头内的倾斜角。对砂轮和切割刀片提供冷却剂是对要求数量的冷却剂喷嘴定向的事情，以提供冷却剂到区域Z1，当切割刀片定位磨削另一侧表面时，该区域基本上不变化。
在图4(a)和4(b)中，示出一“零角度”的夹紧机构40。采用了该类型的夹紧，且在某种加工条件下，例如在被本文援引以作参考的、被共同授权的美国专利申请出版物2003/0148717中所描述的、使用专用砂轮棱来进行粗糙和光洁度操作的情况，通过砂轮34和切割刀片32的相对运动来重新定位砂轮以便合适地磨削对应的侧表面，即可实现夹紧机构的转动而定位切割刀片32，用以磨削切割和出屑侧。例如，在图4(a)中，切割刀片32的一侧在砂轮34的区Z2处磨削，同时用砂轮的同一棱磨削切割刀片32的另一侧，夹紧机构30转动而重新定位切割刀片32，磨削操作现发生在砂轮34的区域Z3处(图4(b))。此外，切割刀片32的其它表面可要求再次重新定位夹紧机构，例如磨削前面，由此，导致利用砂轮的另一区域，例如图4(b)中的区域Z4。
在从区域Z2到区域Z3移动砂轮34的过程中，必须发生砂轮和切割刀片之间的相对运动。如果图4(a)和4(b)的纸面考虑为代表图1机床的X-Z平面，则可见砂轮34上的不同区域的运动涉及到切割刀片和砂轮之间至少沿X方向的相对运动。可见，只要磨削发生在区域Z2处，围绕区域Z2处的砂轮定位的冷却剂喷嘴将已足够了。然而，一旦磨削移位到其它区域，例如Z3和/或Z4，则最佳的冷却剂流将仍朝向区域Z2。
本发明者已经研制出一冷却剂供应装置来解决上述的缺点。图5和6示出本发明的冷却剂组件40，它包括一大致环形的结构，该结构具有一安装适配器(mountingadaptor)42、一冷却剂集管44和一保持帽46。该冷却剂组件较佳地定位附连于砂轮心轴49的心轴外壳48(图1或7)的端部，利用多个螺钉50(图中示出四个)通过安装适配器42进行附连。冷却剂集管44可围绕安装适配器42定位和转动。保持帽46通过多个螺钉52(图6中示出一个)附连于安装适配器42，以将冷却剂集管44保持在位。冷却剂集管44也可围绕保持帽46转动。
在将冷却剂组件定位附连到如图7所示的心轴外壳48上后，从冷却剂集管44延伸的一个或多个(较佳地四个)冷却剂喷嘴54就被定位成邻近于砂轮8。冷却剂通过一馈送管56供应到冷却剂集管44。或者，冷却剂可通过心轴外壳48供应到合适的通道内，通道延伸通过安装适配器42并与冷却剂集管44连通。
通过图1的机床内的X方向运动，可实现砂轮上磨削区域位置的改变。本发明提供了以与砂轮沿X方向运动同步的方式转动冷却剂集管44的装置，这样，通过移动冷却剂喷嘴的位置而能保持邻近于待使用的磨削区域。冷却剂集管44的转动较佳地通过一电缆系统实现，该系统包括一对电缆58、60(图5)，它们各附连到半圆板62的对应的端部64、66，所述半圆板附连在冷却剂集管44上。板62的周缘开槽以容纳电缆58、60，各电缆的端部具有一球，该球配合在位于各板端64、66处的同样形状的插座内。电缆从板端64、66沿着板周缘内的槽、在封闭在外壳72内的对应的滑轮68、70上延伸，并延伸到安装在磨削机床的X方向滑块76上的支架74。另一支架78安装在邻近于滑块76的静止表面上，电缆58、60的护套附连到支架78，以固定它们静止不动，且允许电缆在其中运动。
采用上述结构，滑块76沿X方向的运动将拖拉对应的电缆58或60，致使板62运动，因此，致使冷却剂集管44和喷嘴54转动。如此，例如，如果图4(a)和(b)中的磨削区域从Z2到Z3的运动需要滑块76沿X方向作1英寸(25.4mm)的运动，则电缆58将拖移该运动量，同样地，冷却剂集管44和喷嘴58将转过该数量而围绕砂轮将冷却剂集管的位置从区域Z2移到区域Z3。该原理同样适用于砂轮上的任何磨削区域之间的运动。
尽管已经说明了一电缆系统且它是优选的，但也可考虑同步沿X方向运动以重新定位冷却剂喷嘴58的其它系统。例如，可使用一利用伺服电机的系统。再者，尽管所示系统对X方向运动与喷嘴转动距离采用1:1比例，但其它的比例也在本发明的范围之内。
还应该指出的是：尽管本发明已经针对具有图1所示结构的磨削机床进行了讨论，但本发明并不局限于此。本发明适用于任何的磨削机床，其中，从一个磨削区域到另一个磨削区域的移动涉及到部件在砂轮平面内的运动，此时，部件垂直于夹紧机构的轴线方向。换句话说，本发明可适用于运动方向对应于图1的X和Z的任何的磨削机床。
尽管本发明已经参照优选实施例进行了描述，但应该理解到，本发明并不局限于其具体的细节。本发明旨在包括不脱离附后权利要求书的精神和范围的各种改型，涉及本发明主题的本技术领域内的技术人员将会明白这些改型。

Claims (14)

1.一种在机加工过程中将冷却剂供应到在一工件与一机床上的一转动工具的接触区域之间的接触区域的装置，其中，在机加工所述工件时利用所述工具的至少两个不同的接触区域，所述装置包括：
多个冷却剂喷嘴，它被定位成将冷却剂指向工件与转动工具接触区域之间的接触区域，
定位装置，它用来改变所述多个冷却剂喷嘴的位置，同时将所述工具从一个接触区域改变到另一接触区域，由此，在用所述工具的所述另一接触区域进行加工的过程中将冷却剂指向工件与所述另一接触区域之间的接触区域，
其中所述多个冷却剂喷嘴附连到一冷却剂集管上并与其连通，所述冷却剂集管相对于所述多个冷却剂喷嘴被定位，
在所述工具上从一个接触区域运动到另一接触区域包括：所述工具相对于工件沿着在机床上的至少一个运动的轴线的运动，所述多个冷却剂喷嘴的重新定位与所述工具沿所述至少一个运动的轴线的所述运动相互同步，其中，所述工具的一限定的运动量产生所述多个冷却剂喷嘴的一预定的重新定位运动量。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却剂集管大致地呈环形。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却剂集管附连于一心轴的一端，以便转动所述工具。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工具是一砂轮，而所述多个冷却剂喷嘴的所述重新定位是喷嘴沿着一围绕所述砂轮的一圆弧从所述一个接触区域到所述另一个接触区域的运动。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述工具上从一个接触区域运动到另一个接触区域包括：所述工具相对于工件沿着所述至少一个运动的轴线之一在机床上的运动。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工具的所述限定的运动量与所述多个冷却剂喷嘴的预定的重新定位运动量相同。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，用来改变所述多个冷却剂喷嘴的位置的所述定位装置包括一电缆系统。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，用来改变所述多个冷却剂喷嘴和冷却剂集管的位置的所述定位装置包括一具有一对电缆的电缆系统，所述冷却剂集管附连有半圆板，所述半圆板具有第一和第二端，所述一对电缆中的一个附连于第一端，而所述一对电缆中的另一个附连于第二端。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却剂集管相对于所述多个冷却剂喷嘴沿着一圆弧定位；用来改变所述多个冷却剂喷嘴的位置的所述定位装置包括一电缆系统，该系统在所述冷却剂集管与机床上的一滑块之间连通和延伸，以使所述工具相对于工件沿着所述至少一个运动的轴线之一实现所述运动。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述滑块沿其轴线的限定的运动量实现所述电缆系统的运动，由此，所述冷却剂集管沿着所述圆弧定位一个量，所述一个量等于所述滑块沿其轴线的所述限定的运动量。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，用来改变所述多个冷却剂喷嘴的位置的所述定位装置包括至少一个伺服电机。
12.一种在机加工过程中用来加工一工件并将冷却剂供应到该工件与在一机床上的一转动工具的接触区域之间的接触区域的方法，其中，在机加工所述工件时利用所述工具的至少两个不同的接触区域，所述方法包括：
定位多个冷却剂喷嘴，以将冷却剂指向工件与转动工具接触区域之间的接触区域，所述多个冷却剂喷嘴附连于一冷却剂集管并与其连通；
在所述工具的接触区域加工所述工件，同时，通过所述多个冷却剂喷嘴将冷却剂供应到所述工具与工件之间的接触区域；
所述工具和工件彼此相对移动，将所述工具从一个接触区域改变到另一接触区域，以在所述工具的另一接触区域处加工所述工件；
在所述工具移动到另一接触区域的同时改变所述多个冷却剂喷嘴的位置，所述冷却剂集管相对于所述多个冷却剂喷嘴改变位置，其中，在所述工具上从一个接触区域运动到另一接触区域包括：所述工具相对于工件沿着在机床上的至少一个运动的轴线的运动；所述改变所述多个冷却剂喷嘴的位置与所述工具沿所述至少一个运动的轴线的所述运动相互同步，其中，所述工具的一限定的运动量产生所述多个冷却剂喷嘴的一预定的重新定位运动量；
以所述工具的所述另一接触区域加工所述工件，同时将冷却剂供应到工件与所述工具的所述另一接触区域之间的接触区域。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述运动沿着所述机床的一运动的轴线发生，其中，所述多个冷却剂喷嘴的所述重新定位运动量与所述限定的运动量相同。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述改变所述多个冷却剂喷嘴的位置是沿着一圆弧进行的。
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