CN102672531A - 大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统 - Google Patents

Abstract

一种大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，包括外置气源、内置油箱、油气发生装置和油气输送装置，油气发生装置由压缩空气喷嘴件与油气混合块构成，压缩空气喷嘴件为回转体，中空内腔从压缩空气入口到出口依次为进口管、喉管、锥形喷嘴腔；油气混合块中空内腔从压缩空气入口到出口依次为进口腔、真空腔室、扩散腔和出口腔；外置气源通过压缩空气管路与压缩空气喷嘴件的进口管连通；油气输送装置包括油气分配器、输出管路和凝缩喷嘴，凝缩喷嘴的出口处为万能双摆头的润滑点，凝缩喷嘴与输出管路连接，输出管路与油气分配器连接，油气分配器与油气混合块的出口腔连通。本发明润滑冷却效果良好、对空间尺寸要求低、成本费用较合理。

Description

大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统

技术领域

本发明涉及机械制造设备，尤其是一种用于大型数控加工中心万能双摆头的新型润滑系统。

背景技术

战略性新兴产业成为“十二五”规划的重中之重，而在战略性新兴产业中，发展高端制造业，成为振兴我国制造业并实现新突破的重要基石。在国家相关产业政策的大力扶植及相关行业的联动作用下，大型数控机床作为高端制造业中的重要一环，迎来了历史性的发展机遇，我国数控机床行业从长远角度来看必然会朝着高精度、高速度、大型、高品质等方向不断地前进。

数控万能双摆头是大型数控机床，尤其是大型数控加工中心的重要核心部件，它是一个集机械、液压、气动、电气等诸多行业技术为一体的高度集成系统。长期以来，数控万能双摆头相关技术一直被德国、意大利、美国、日本等国家的知名机床企业和功能部件企业所垄断，成为制约我国大型数控机床发展的一大瓶颈。国外进口的数控万能双摆头不仅价格高昂，日常维护、维修受制于人，更重要的是，先进高端的数控万能双摆头进口还会受到贸易限制与技术限制。研发具有我国自主知识产权的数控万能双摆头技术成为提升我国大型数控机床品质的当务之急，同时也是国产大型数控机床进入航空航天、船舶、能源、发动机等重要国家支撑制造业领域的充分条件。

数控万能双摆头作为一项高度集成系统，集精密机械制造技术、新型润滑冷却技术、液压驱动技术、信号线回转对接绕线技术、万能双摆头控制系统与主机控制系统对接技术等核心攻关技术于一体，其中新型润滑冷却技术是核心关键技术之一。大型数控加工中心的数控万能双摆头要实现高速或者大功率切削的要求，数控万能双摆头内部的齿轮传动副以及支撑各转动件的高速轴承只有实现充分的润滑及冷却，才能满足相关加工要求。传统数控加工中心摆头内的齿轮传动副一般采用稀油压力润滑方式实现润滑冷却，利用齿轮泵或者其他方式实现稀油的循环润滑；而高速轴承一般采用通过封装高速润滑脂实现润滑。传统的稀油压力润滑和高速润滑脂的润滑方式，润滑剂量无法精确控制致使全膜润滑状态无法保证，冷却效果较差，更重要的是，由齿轮泵或其他形式实现的稀油循环压力润滑对空间尺寸有较大的要求，增加了数控万能双摆头的整体尺寸，从而增加了数控万能双摆头工作时的转动惯量，故传统的润滑冷却方式大大限制了数控万能双摆头的主轴转速及加工精度。

油雾润滑与油气润滑都属于气液两相流体冷却润滑技术。油雾润滑技术是以压缩空气为能源，靠油雾发生器将润滑油雾化，随压缩空气经管道送至凝缩嘴，凝缩成较大的油滴喷射到润滑点形成润滑膜的一种润滑技术，其核心特点在于管道内的雾化油和压缩空气是完全融合，等速输送的；而油气润滑是将输入的油与压缩空气在油气混合块中形成油气混合物后经油气分配器分配到各输送管道，其核心特点是少量的润滑油不经雾化而直接由压缩空气沿着管道壁均匀地向润滑点输送，油液并没有进入到空气中，最后以极为细小的连续油滴的方式喷到润滑副上。油气润滑与油雾润滑都能实现微剂量润滑，与油雾润滑方式相比，油气润滑具有能够实现更准确的分路润滑剂量控制、更高效的摩擦副冷却能力、油气输送管道布置长度及方式受限更小、油气润滑点的密封性能更好等优势，但是油气润滑装置的成本较高。

大型数控加工中心电主轴的支撑高速轴承转速非常高，对温升反应极其灵敏，支撑高速轴承要求润滑充分、温升很小，故采用分路润滑剂量准确控制的油气润滑技术能够较好地满足使用要求。而数控万能双摆头内的齿轮副传动及支撑轴承，润滑冷却要求及温升要求都没有大型数控加工中心电主轴的支撑高速轴承要求高，故采用结合部分油气润滑技术特点改进的油雾润滑系统，不仅能够很好地满足润滑冷却的使用要求，同时，该新型微型润滑系统对安装空间尺寸要求很小，能方便地安装在原有数控万能双摆头内部，减小数控万能双摆头工作时的转动惯量，而且大幅降低了润滑系统的成本费用，提升该产品的市场竞争力。

发明内容

为了克服在大型数控加工中心的数控万能双摆头采用传统稀油压力润滑、高速脂润滑方式，存在的润滑冷却效果较差、润滑系统对空间尺寸要求较大，从而影响数控万能双摆头的整体加工速度与精度的不足，本发明提出了一种润滑冷却效果良好、对空间尺寸要求低、成本费用较合理的大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，所述润滑系统包括外置气源、内置油箱、油气发生装置和油气输送装置，所述内置油箱固定在万能双摆头内腔的底部，所述油气发生装置由压缩空气喷嘴件与油气混合块构成，所述压缩空气喷嘴件为回转体，中空内腔从压缩空气入口到出口依次为进口管、喉管、锥形喷嘴腔；所述油气混合块中空内腔从压缩空气入口到出口依次为进口腔、真空腔室、扩散腔和出口腔，所述压缩空气喷嘴件伸入所述进口腔、真空腔室内，所述锥形喷嘴腔的出口位于所述真空腔室内，所述压缩空气喷嘴件与所述油气混合块密封连接，所述油气混合块底部上还开有进油孔，所述进油孔的上端与所述油气混合块的真空腔室相连通，所述进油孔的下端与所述内置油箱连通；所述外置气源通过压缩空气管路与所述压缩空气喷嘴件的进口管连通；

所述油气输送装置包括油气分配器、输出管路和喷嘴，所述喷嘴的出口处为大型数控加工中心万能双摆头的润滑点，所述喷嘴与输出管路连接，所述输出管路与油气分配器连接，所述油气分配器与所述油气混合块的出口腔连通。

进一步，所述压缩空气喷嘴件的回转外轮廓从压缩空气入口到出口方向上依次为安装转体、凸台转体、外螺纹和外锥体，所述油气混合块的进口腔呈内螺纹，所述压缩空气喷嘴件的外螺纹与所述进口腔的内螺纹配合。

再进一步，所述压缩空气喷嘴件的凸台转体上与所述油气混合块接触的环形面上开有环形槽，所述环形槽内装O型密封圈。

更进一步，所述压缩空气喷嘴件的进口管为55°密封内螺纹管，所述油气混合块的出口腔为55°密封内螺纹。

所述外置气源的压缩空气管路上配置有电磁阀、压力调节阀、空气过滤器和压力继电器，所述压缩空气管路通过气管接头连通到所述压缩空气喷嘴件的进口管上。

所述油气混合块的外形为方形块，在所述油气混合块上开有两个光孔，通过螺钉将所述油气混合块固定在所述内置油箱上。

所述油气混合块的下底面低于油面，进油孔直接与油面相连通。或者是：所述油气混合块的下底面高于油面，通过在进油孔上连接一根进油管，所述进油管的下端伸入油面，所述进油管的上端与进油孔连接。

所述喷嘴有三个，分别对应于数控万能双摆头的三处摩擦副，其中第一、第二摩擦副的垂直高度等高，高于第三摩擦副的垂直高度。

所述第一、第二摩擦副的喷嘴采用凝缩喷嘴，第三摩擦副的喷嘴采用补压凝缩喷嘴，所述补压凝缩喷嘴开有第一油气通孔和第二油气通孔，所述第一油气通孔的入口处有55°密封内螺纹，所述第一油气通孔与所述第二油气通孔呈135°布置，所述第二油气通孔的出口处为凝缩喷嘴孔，所述第二油气通孔的反向一端用堵头密封，在所述补压凝缩喷嘴上还开有补压进气孔，所述补压进气孔在靠近所述凝缩喷嘴孔处与所述第二油气通孔连通。

所述内置油箱里安装有过滤网，所述万能双摆头的第一、第二、第三摩擦副下方安装接油板，所述接油板的下端与引油管连通，所述引油管与所述内置油箱连通。

本发明的有益效果体现在：大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，结合油气润滑的优点，改造传统的油雾润滑装置。数控万能双摆头的润滑系统，能够很好地满足万能双摆头内各摩擦副的润滑冷却要求，同时，该新型微型润滑系统对安装空间尺寸要求很小，能方便地安装在原有数控万能双摆头内部，减小数控万能双摆头工作时的转动惯量，而且大幅降低了润滑系统的成本费用，提升该产品的市场竞争力。

附图说明

图1是本发明大型数控加工中心万能双摆头润滑系统的整体示意图。

图2是本发明润滑系统油气发生装置结构图。

图3是本发明润滑系统压缩空气喷嘴件结构图。

图4是本发明润滑系统补压凝缩喷嘴结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

结合图1-图4，一种大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，设置外置气源8与内置油箱1，所述内置油箱1固定在万能双摆头内腔的底部，所述润滑系统的特征在于还包括油气发生装置和油气输送装置；所述油气发生装置由压缩空气喷嘴件2与油气混合块3构成，所述压缩空气喷嘴件2为回转体，中空内腔从压缩空气入口到出口依次为进口管2-1、喉管2-2、锥形喷嘴腔2-3，所述油气混合块3中空内腔从压缩空气入口到出口依次为进口腔3-1、真空腔室3-2、扩散腔3-3、出口腔3-4，所述压缩空气喷嘴件2可固定在所述油气混合块3上，所述油气混合块3底部上还开有进油孔3-6，所述进油孔3-6与所述油气混合块的真空腔室3-2相连通；所述油气发生装置固定在内置油箱1上，通过所述油气混合块真空腔室3-2的负压，由所述进油孔3-6进油，所述外置气源通过压缩空气管路5连通到所述油气发生装置上，由油气发生装置控制单元控制压缩空气的供应；所述油气输送装置包括油气分配器4、输出管路、喷嘴，所述油气分配器4的输入管路通过管路接头连通在所述油气混合块的出口腔3-4上，所述喷嘴固定位置对准各所需润滑点，所述多条输出管路连通所述油气分配器的输出口与所述喷嘴。

进一步，所述压缩空气喷嘴件2的回转外轮廓从压缩空气入口到出口方向上依次为安装转体2-4、凸台转体2-5、外螺纹2-6、外锥体2-7，所述油气混合块的进口腔3-1呈内螺纹，所述压缩空气喷嘴件的外螺纹2-6与所述油气混合块的进口腔3-1的内螺纹配合，所述压缩空气喷嘴件的凸台转体2-5上与所述油气混合块3接触的环形面上开有环形槽2-8，内装O型密封圈2-10。所述压缩空气喷嘴件的进口管2-1为55°密封内螺纹管，所述油气混合块的出口腔3-4呈55°密封内螺纹。所述油气发生装置中55°密封内管螺纹A、55°密封内螺纹B、O型密封圈2-10的相关结构设计，为了保证油气发生装置通气中空内腔的气密性。

所述外置气源8的压缩空气管路5，配置有电磁阀8-1、压力调节阀8-2、空气过滤器8-3、压力继电器8-4，由外部经信号线回转对接绕线模块进入到数控万能双摆头内，通过气管接头连通到所述压缩空气喷嘴件的进口管2-1上，由油气发生装置控制单元控制压缩空气的供应参数；所述油气发生装置控制单元通过接线端子与大型数控加工中心的控制系统连接。所述油气发生装置控制单元能够实时控制压缩空气的压力及流速，以满足油气发生装置对供油量的准确控制。

所述油气混合块3的外形可为方形块，在所述油气混合块上开有两个光孔3-5，通过螺钉将所述油气混合块固定在所述内置油箱1上，所述油气混合块的安装高度可有以下两种形式，所述油气混合块的下底面低于油面，进油孔3-6直接与油面相连通，或者所述油气混合块的下底面高于油面，通过在进油孔3-6上连接一根进油管，使所述进油管插入到油面里。所述进油孔3-6与所述真空腔室3-2相连通，当所述真空腔室3-2负压时，油就能由进油孔3-6进入到真空腔室3-2中。

所述压缩空气喷嘴件2中空内腔中的喉管2-2直径、锥形喷嘴腔2-3的锥度、喷嘴口2-9的直径，与压缩空气的压力值，共同影响着所述油气混合块真空腔室3-2内的真空度，为满足不同工况下的使用要求，可配置具有不同喉管直径、锥形喷嘴腔锥度、喷嘴口直径的压缩空气喷嘴件，实现互换。

所述喷嘴固定位置对应各所需润滑点，对于数控万能双摆头有三处摩擦副需要润滑，其中第一、第二摩擦副的垂直高度等高，高于第三摩擦副的垂直高度，故，第一、第二摩擦副的喷嘴采用凝缩喷嘴6-1，第三摩擦副采用补压凝缩喷嘴6-2，所述补压凝缩喷嘴开有第一油气通孔6-3、第二油气通孔6-4，所述第一油气通孔的入口处有55°密封内螺纹C 6-5，所述第一油气通孔6-3与所述第二油气通孔6-4呈135°布置，所述第二油气通孔的出口处为凝缩喷嘴孔6-6，所述第二油气通孔的反向一端用堵头6-7密封，在所述补压凝缩喷嘴6-2上还开有补压进气孔6-8，所述补压进气孔6-8在靠近所述凝缩喷嘴孔6-6处与所述第二油气通孔6-4连通。

所述内置油箱1固定在万能双摆头内腔的底部，内置油箱里安装有过滤网1-1，所述第一、第二、第三摩擦副下，通过接油板与引油管7将多余润滑油引流回内置油箱中。

该实施例的工作方式如下：大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，对万能双摆头内的齿轮传动摩擦副及支撑轴承进行润滑冷却，其主要包括油气发生装置、油气输送装置、外置气源8、内置油箱1及相应的油气发生装置控制单元构成。所述油气发生装置包括压缩空气喷嘴件2与油气混合块3，所述油气发生装置的工作原理采用了文丘里效应，所谓的文丘里效应即当气流由粗变细，加快气体流速时，气体在文氏管出口的后侧形成一个“真空”区，在本实施例中即在油气混合块3的真空腔室3-2内形成一个真空区。当这个真空区保持一定真空度时，就能对物体产生一定的吸附作用。

本实施例中，由油气发生装置控制单元控制压缩空气的压力与流速，压缩空气由外置气源经信号线回转对接绕线模块接入到所述压缩空气喷嘴件2上，由文丘里效应实现所述油气混合块3真空腔室3-2中的入油；当控制压缩空气的压力值、流速，同时扩散腔3-3为圆柱孔腔而非喇叭孔腔时，能让润滑油不发生雾化效应。真空腔室3-2中的油在压缩空气的带动下进入到油气分配器4内并经油气输送管道分配到各润滑点。本实施例采用的油气分配器4是实现均量油气分配的，而非按润滑点所需润滑剂量准确分配型的，采用此类油气分配器可大大降低润滑系统的成本。由于本实施例内各润滑点的垂直高度不尽一致，故需要通过其他方式来实现各润滑点油量分配。本实施例采用垂直高度较低处摩擦副所对应的凝缩喷嘴采用气体补压形式，以抵消各摩擦副垂直高度存在“压差”，解决各润滑点合理润滑油剂量分配。

Claims (10)

1.一种大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，其特征在于：所述润滑系统包括外置气源、内置油箱、油气发生装置和油气输送装置，所述内置油箱固定在万能双摆头内腔的底部，所述油气发生装置由压缩空气喷嘴件与油气混合块构成，所述压缩空气喷嘴件为回转体，中空内腔从压缩空气入口到出口依次为进口管、喉管、锥形喷嘴腔；所述油气混合块中空内腔从压缩空气入口到出口依次为进口腔、真空腔室、扩散腔和出口腔，所述压缩空气喷嘴件伸入所述进口腔、真空腔室内，所述锥形喷嘴腔的出口位于所述真空腔室内，所述压缩空气喷嘴件与所述油气混合块密封连接，所述油气混合块底部上还开有进油孔，所述进油孔的上端与所述油气混合块的真空腔室相连通，所述进油孔的下端与所述内置油箱连通；所述外置气源通过压缩空气管路与所述压缩空气喷嘴件的进口管连通；

所述油气输送装置包括油气分配器、输出管路和喷嘴，所述喷嘴的出口处为大型数控加工中心万能双摆头的润滑点，所述喷嘴与输出管路连接，所述输出管路与油气分配器连接，所述油气分配器与所述油气混合块的出口腔连通。

2.如权利要求1所述的大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，其特征在于：所述压缩空气喷嘴件的回转外轮廓从压缩空气入口到出口方向上依次为安装转体、凸台转体、外螺纹和外锥体，所述油气混合块的进口腔呈内螺纹，所述压缩空气喷嘴件的外螺纹与所述进口腔的内螺纹配合。

3.如权利要求2所述的大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，其特征在于：所述压缩空气喷嘴件的凸台转体上与所述油气混合块接触的环形面上开有环形槽，所述环形槽内装O型密封圈。

4.如权利要求1～3之一所述的大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，其特征在于：所述压缩空气喷嘴件的进口管为55°密封内螺纹管，所述油气混合块的出口腔呈55°密封内螺纹。

5.如权利要求1～3之一所述的大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，其特征在于：所述外置气源的压缩空气管路上配置有电磁阀、压力调节阀、空气过滤器和压力继电器，所述压缩空气管路通过气管接头连通到所述压缩空气喷嘴件的进口管上。

6.如权利要求1～3之一所述的大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，其特征在于：所述油气混合块的外形为方形块，在所述油气混合块上开有两个光孔，通过螺钉将所述油气混合块固定在所述内置油箱上。

7.如权利要求6所述的大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，其特征在于：所述油气混合块的下底面低于油面，进油孔直接与油面相连通。

8.如权利要求6所述的大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，其特征在于：所述油气混合块的下底面高于油面，通过在进油孔上连接一根进油管，所述进油管的下端伸入油面，所述进油管的上端与进油孔连接。

9.如权利要求1～3之一所述的大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，其特征在于：所述喷嘴有三个，分别对应于数控万能双摆头的三处摩擦副，其中第一、第二摩擦副的垂直高度等高，高于第三摩擦副的垂直高度；所述第一、第二摩擦副的喷嘴采用凝缩喷嘴，第三摩擦副的喷嘴采用补压凝缩喷嘴，所述补压凝缩喷嘴开有第一油气通孔和第二油气通孔，所述第一油气通孔的入口处有55°密封内螺纹，所述第一油气通孔与所述第二油气通孔呈135°布置，所述第二油气通孔的出口处为凝缩喷嘴孔，所述第二油气通孔的反向一端用堵头密封，在所述补压凝缩喷嘴上还开有补压进气孔，所述补压进气孔在靠近所述凝缩喷嘴孔处与所述第二油气通孔连通。

10.如权利要求1～3之一所述的大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统，其特征在于：所述内置油箱里安装有过滤网，所述万能双摆头的第一、第二、第三摩擦副下方安装接油板，所述接油板的下端与引油管连通，所述引油管与所述内置油箱连通。

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