CN104589151A - 可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统，包括：控制器；冷却液储存箱，其内部设有液位传感器、温度传感器与输液泵，该冷却液储存箱外部设有出液管道与进液管道，该出液管道上设有电磁比例溢流阀与压力表；过滤器，其与出液管道相连，过滤器外部设有过滤器出液管道；旋转接头，包括固定端、旋转端，固定端与过滤器出液管道相连；机床刀具主轴，其中心轴线上设有一输液通路，机床刀具主轴的一端与旋转接头的旋转端相连，机床刀具主轴的另一端与机床刀具相连；其中，输液泵的出液口与出液管道相连，液位传感器、温度传感器和电磁比例溢流阀产生的反馈电信号接入到控制器中，机床刀具主轴内部设有输液通孔。

Description

可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统

技术领域

本发明涉及一种用于机床刀具的冷却系统。更具体地说，本发明涉一种可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统。

背景技术

机床加工是利用刀具与工件之间的相对运动，使得工件发生弹性和塑性变形，来达到金属加工的目的。加工过程中，由于刀具和工件的摩擦，加工区域会产生大量的热，若这些热量未及时散发，刀具和工件会受到损伤，不仅会降低刀具的使用寿命，还会影响工件的加工精度和表面粗糙度，由此机床刀具冷却系统的冷却效果对工件加工质量、加工效率以及刀具的使用寿命等具有决定性的意义。

在数控机床加工过程中，通常使用冷却液之类的介质来冷却、润滑刀具和工件，同时还起到防腐蚀和冲洗切屑等作用。通常采用的冷却技术是利用泵将冷却液以恒定的流量直接输送至加工区需要冷却的区域。这种冷却技术的缺点是流量为定值且无法改变，无法根据刀具的转速、发热多少来调整流量，不仅在刀具高转速时无法对发热区域进行有效的冷却，而且在刀具低转速时还造成冷却液与能源的浪费，除此之外，工件加工后的废冷却液对环境的污染也非常严重。

而且，数控机床的刀具冷却一般都是在刀具外表面进行喷淋冷却液来达到冷却目的，这种冷却方式简单便捷，但是却有局限性；首先外表面喷淋冷却液的冷却方式在加工工件某些内部型面，例如深孔、深槽等型面时，冷却液无法喷淋到工件内部达到冷却效果；其次，外表面喷淋冷却液的冷却方式只能对刀具外部进行冷却，而对刀具内部的发热却效果不明显，由于热胀冷缩，刀具外表面由于冷却而收缩，内部却因为发热而膨胀，刀具内外受力，更容易降低刀具的使用寿命。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统，其能够实现数控机床刀具的内部冷却，并且能够根据数控机床的工作状态自动地调节冷却液的流量，从而对刀具进行高效、有效、节能的冷却，提高刀具的使用寿命与工件的加工精度。

为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统，包括：

控制器；

用来存储冷却液的冷却液储存箱，冷却液储存箱外部包有一层保温层，该冷却液储存箱内部设有第一液位传感器、温度传感器与第一输液泵，第一液位传感器可以感应冷却液的液位并转化成电信号，温度传感器可以感应冷却液的温度并转化成电信号，第一输液泵用来输送冷却液，冷却液储存箱外部设有一条冷却液储存箱出液管道与一条冷却液储存箱进液管道，冷却液储存箱出液管道上装有第一电磁比例溢流阀、压力表及压力表开关，第一电磁比例溢流阀可以通过改变电流大小来调整冷却液储存箱的冷却液排出流量，压力表及压力表开关主要用来开机时调节系统；

过滤器，其与所述冷却液储存箱出液管道相连，用于过滤冷却液，该过滤器的过滤精度至少要达到60微米，过滤器外部设有一条过滤器出液管道；

旋转接头，包括固定端、与所述固定端相连的旋转端，所述固定端与过滤器出液管道相连；

机床刀具主轴，其中心轴线上设有一输液通路，所述机床刀具主轴的一端与所述旋转接头的旋转端相连，所述机床刀具主轴的另一端与机床刀具相连；

其中，所述第一输液泵的出液口与所述冷却液储存箱出液管道相连，所述第一液位传感器、温度传感器和第一电磁比例溢流阀产生的反馈电信号通过线路接入到所述控制器中，控制器也控制第一输液泵的电流开关，所述机床刀具主轴内部设有输液通孔。

本发明的冷却液存储箱外接有冷却器，可以对冷却液储存罐进行冷却，过滤器出液管道上装有流量计，流量计产生的反馈电信号通过线路接入到所述控制器中。

由于控制器可与数控机床的数控中心相连，从数控中心读取机床工作时的工件转速、机床主轴的实际功率或刀具转速与刀具进给量等数据，然后将这些数据导入到控制器中，由控制器对这些参数进行处理，获得机床在该工作状态下所需冷却液的合适流量参数，并转换成电信号发送给第一电磁比例溢流阀，通过控制第一比例溢流阀来控制冷却液储存箱的输出流量；控制器读取温度传感器的信号来确定冷却液的温度，温度过高时，控制器给出信号，冷却器开始工作，温度过低时，控制器给出信号，冷却器停止工作，从而可以将冷却液温度控制在合适的范围；控制器读取第一液位传感器的信号来确定冷却液储存箱内液位高低，液位过低则输液泵关闭；控制器读取流量计的信号来监控从过滤器输出的冷却液流量，当冷却液管路出现堵塞或流量不够时，控制器向数控机床发出报警信号，数控机床收到报警信号将暂停工作，从而保护刀具。

作为本发明的进一步改进，机床刀具主轴与机床刀具相连的那端还设有一冷却液喷嘴，该冷却液喷嘴与机床刀具内部的输液通孔相连，冷却液喷嘴可将冷却液输送到刀具内部。

作为本发明的更进一步改进，机床下方还设有冷却液回收箱，所述冷却液回收箱，该冷却液回收箱用于收集回收用过的冷却液，其内部设有第二液位传感器，用来感应冷却液回收箱内的液位。

优选的是，冷却液回收箱内设有一过滤栅，该过滤栅将所述冷却液回收箱分为冷却液回收箱室A与冷却液回收箱室B，使用过的冷却液回收后导入到冷去液回收箱室A中，经过过滤删的过滤又排入到冷却液回收箱室B中，冷却液回收箱室B外设有冷却液回收箱出液管道。

进一步优选，冷却液回收箱室B内装有第二输液泵，所述第二输液泵的出液口与所述冷却液回收箱出液管道相连，所述冷却液回收箱出液管道上设有第二电磁比例溢流阀，所述第二液位传感器与所述第二电磁比例溢流阀产生的反馈电信号接入到控制器中，所述第二输液泵电流开关由控制器控制，所述冷却液回收箱出液管道与所述冷却液储存箱进液管道相接。

控制器读取第二液位传感器的信号来确定冷却液回收箱中的液位，液位过低时，控制器关闭第二输液泵；控制器也可以控制第二电磁比例溢流阀来控制冷却液回收箱的输出流量。

本发明至少包括以下有益效果：

由于控制器与数控机床的数控中心相连，从数控中心读取机床工作时的工件转速、机床主轴的实际功率或刀具转速与刀具进给量等数据，然后将这些数据导入到控制器中，由控制器对这些参数进行处理，获得机床在该工作状态下所需冷却液的合适流量参数，并转换成电信号发送给电磁比例溢流阀，通过控制比例溢流阀来控制冷却液储存箱的输出流量与输入流量，从而实现冷却液的自动化供给与回收；

控制器又通过控制冷却器的开关来实现冷却液的自动化冷却；控制器实时监控整套可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统的工作状态来决定系统开机/关机；

由于机床主轴内部空心设计及冷却液喷嘴设计，可将冷却液输入到刀具内部来实现刀具的内部冷却，从而提高机床刀具的使用寿命与工件的加工精度。

附图说明

图1为本发明可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统的系统结构图；

图2为本发明可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统的旋转接头与机床主轴结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其他元件或其组合的存在或添加。

图1示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括：

控制器1，用于控制和协调整个系统的正常工作；

用来存储冷却液的冷却液储存箱2，冷却液储存箱2外部包有一层保温层，冷却液储存箱2内部设有第一液位传感器20、温度传感器21与第一输液泵22，第一液位传感器20可以感应冷却液的液位并转化成电信号，温度传感器21可以感应冷却液的温度并转化成电信号，第一输液泵22用来输送冷却液，冷却液储存箱2外部设有一条冷却液储存箱出液管道与一条冷却液储存箱进液管道，冷却液储存箱2出液管道上装有第一电磁比例溢流阀23、压力表及压力表开关24，第一电磁比例溢流阀23可以通过改变电流大小来调整冷却液储存箱2的冷却液排出流量，压力表及压力表开关24主要用来开机时调节系统；

过滤器3，其与所述冷却液储存箱2出液管道相连，用于过滤冷却液，该过滤器3的过滤精度至少要达到60微米，过滤器3外部设有一条过滤器出液管道；

旋转接头4，包括固定端41、与所述固定端相连的旋转端42，所述固定端41与过滤器出液管道相连；

机床刀具主轴5，其中心轴线上设有一输液通路51，所述机床刀具主轴5的一端与所述旋转接头4的旋转端42相连，所述机床刀具主轴5的另一端与机床刀具相连；

其中，所述第一输液泵22的出液口与所述冷却液储存箱2出液管道相连，所述第一液位传感器20、温度传感器21和第一电磁比例溢流阀23产生的反馈电信号通过线路接入到所述控制器1中，控制器1也控制第一输液泵22的开关；

机床刀具主轴5与机床刀具相连的那端还设有一冷却液喷嘴52，该冷却液喷嘴52与机床刀具内部的输液通孔51相连，冷却液喷嘴52可将冷却液输送到刀具内部；

机床下方还设有冷却液回收箱7，该冷却液回收箱7用于收集回收用过的冷却液，其内部设有第二液位传感器70，用来感应冷却液回收箱内7的液位；

冷却液回收箱7内设有一过滤栅75，该过滤栅75将所述冷却液回收箱7分为冷却液回收箱室A73与冷却液回收箱室B74，使用过的冷却液回收后导入到冷去液回收箱室A73中，经过过滤栅75的过滤又排入到冷却液回收箱室B74中，冷却液回收箱室B74外设有冷却液回收箱出液管道；

冷却液回收箱室B74内装有第二输液泵71，所述第二输液泵71的出液口与所述冷却液回收箱7出液管道相连，所述冷却液回收箱7出液管道上设有第二电磁比例溢流阀72，所述第二液位传感器70与所述第二电磁比例溢流阀产72生的反馈电信号接入到控制器1中，所述第二输液泵71的开关由控制器1控制，所述冷却液回收箱7出液管道与所述冷却液储存箱2进液管道相接。

工作原理：数控机床工作时，由于控制器1与数控机床的数控中心相连，从数控中心读取机床工作时的工件转速、机床主轴的实际功率或刀具转速与刀具进给量等数据，然后将这些数据导入到控制器1中，由控制器1对这些参数进行处理，获得机床在该工作状态下所需冷却液的合适流量参数，并转换成电信号发送给电磁比例溢流阀，通过控制比例溢流阀来控制冷却液储存箱的输出流量与输入流量，从而实现冷却液的自动化供给与回收，满足机床在不同工作状态下的冷却需求；控制器1又通过控制冷却器6的开关来实现冷却液的自动化冷却；控制器1实时监控整套可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统的工作状态来决定系统开机/关机；由于机床主轴5内部空心设计及冷却液喷嘴设计，可将冷却液输入到刀具内部来实现刀具的内部冷却。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统，其特征在于，包括：

控制器；

冷却液储存箱，其内部设有第一液位传感器、温度传感器与第一输液泵，所述冷却液储存箱外部设有一条冷却液储存箱出液管道与一条冷却液储存箱进液管道，所述冷却液储存箱出液管道上设有第一电磁比例溢流阀、压力表及压力表开关；

过滤器，其与所述冷却液储存箱出液管道相连，所述过滤器外部设有一条过滤器出液管道；

旋转接头，包括固定端、与所述固定端相连的旋转端，所述固定端与过滤器出液管道相连；

机床刀具主轴，其中心轴线上设有一输液通路，所述机床刀具主轴的一端与所述旋转接头的旋转端相连，所述机床刀具主轴的另一端与机床刀具相连；

其中，所述第一输液泵的出液口与所述冷却液储存箱出液管道相连，所述液位传感器、温度传感器和第一电磁比例溢流阀产生的反馈电信号通过线路接入到所述控制器中，所述控制器也控制所述第一输液泵的电流开关，所述机床刀具主轴内部设有输液通孔。

2.如权利要求书1所述的可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统，其特征在于，所述冷却液存储箱外接有冷却器。

3.如权利要求书1所述的可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统，其特征在于，包括流量计，其安装于所述过滤器出液管道上，所述流量计产生的反馈电信号通过线路接入到所述控制器中。

4.如权利要求书1所述的可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统，其特征在于，所述机床刀具主轴与机床刀具相连的那端还设有一冷却液喷嘴，该冷却液喷嘴与机床刀具内部的输液通孔相连。

5.如权利要求书1所述的可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统，其特征在于，包括冷却液回收箱，其位于机床下方，所述冷却液回收箱内还设有第二液位传感器。

6.如权利要求书5所述的可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统，其特征在于，所述冷却液回收箱内设有一过滤栅，该过滤栅将所述冷却液回收箱分为冷却液回收箱室A与冷却液回收箱室B，所述冷却液回收箱室B外设有冷却液回收箱出液管道。

7.如权利要求书6所述的可自动控制的数控机床刀具内部冷却系统，其特征在于，所述冷却液回收箱室B内装有第二输液泵，所述第二输液泵的出液口与所述冷却液回收箱出液管道相连，所述冷却液回收箱出液管道上设有第二电磁比例溢流阀，所述第二液位传感器与所述第二电磁比例溢流阀产生的反馈电信号接入到控制器中，所述第二输液泵电流开关由所述控制器控制，所述冷却液回收箱出液管道与所述冷却液储存箱进液管道相接。