CN107020542B

CN107020542B - 喷嘴定位系统和机床

Info

Publication number: CN107020542B
Application number: CN201710381373.1A
Authority: CN
Inventors: 袁松梅; 陈博川; 朱光远
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2017-05-25
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2037-05-25
Also published as: CN107020542A

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种喷嘴定位系统和机床。该装置包括固定臂、第一伸缩臂、第二伸缩臂和套设在主轴上的环形滑轨，环形滑轨与固定臂的第一端滑动连接，固定臂的第一端上设有锁止单元，第一伸缩臂的两端分别通过周向单自由度转动关节与固定臂的第二端和第二伸缩臂的第一端连接，第二伸缩臂的第二端与喷嘴连接。该机床包括至少一个上述喷嘴定位系统。本发明通过分别调整固定臂相对环形滑轨周向的位置、第一伸缩臂相对固定臂的角度和长度、第二伸缩臂相对第一伸缩臂的长度和角度就可实现喷嘴的准确定位。另外，通过采用周向单自由度转动关节和锁止单元，可有效避免喷嘴发生震颤、移位。

Description

喷嘴定位系统和机床

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种喷嘴定位系统和机床。

背景技术

在机械切削加工时，需要对刀具与工件的接触区域进行润滑冷却，以达到延长刀具寿命，提高加工效率，获得更好加工表面的目的。

最常见的润滑冷却的方法有以下几类：干式切削，浇注式切削，冷风切削，液氮冷却切削，微量润滑切削及低温微量润滑切削。其中，微量润滑切削(minimum quantitylubrication，以下简称MQL)是将压缩空气与极少量的润滑剂混合雾化后，将形成的微米级雾粒喷向切削区，以此实现对刀具与工件的接触面以及刀具与切屑的接触面的润滑。由于，MQL极大减小了金属机械加工过程中切削液的用量，并能获得良好的加工效果和较长的刀具寿命，因此被广泛应用到机械加工领域。但是，在微量润滑装置的使用过程中，喷嘴位置及喷射角度将对切削效果产生显著影响。而不同材料的工件和不同形式的机床，对喷嘴位置要求也有所不同。

现有技术中，操作员一般是通过眼睛观察后手动弯曲调整连接微量润滑装置及喷头的竹节管来实现喷嘴定位的。这种方法使得喷嘴相对于刀尖的定位精度很差，无法达到理想的加工效果。另外，在喷射过程中，由于雾粒的反作用力，竹节管会发生略微移动，进而导致喷头随之产生更大范围移动，并在特定切削参数下会形成震颤，更加减弱了定位精度，若喷头由于较大振幅的抖动触碰到刀尖则可能造成加工事故。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中喷嘴定位不准确、容易发生震颤和移位的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种喷嘴定位系统，该系统包括固定臂、第一伸缩臂、第二伸缩臂和套设在主轴上的环形滑轨，所述环形滑轨与所述固定臂的第一端滑动连接，所述固定臂的第一端上设有锁止单元，所述第一伸缩臂的两端分别通过周向单自由度转动关节与所述固定臂的第二端和所述第二伸缩臂的第一端连接，所述第二伸缩臂的第二端与喷嘴连接。

其中，所述环形滑轨为环形凹槽，所述第一伸缩臂的第一端上设有与所述环形凹槽配合的滑块。

其中，所述第一伸缩臂包括第一固定部和插设在所述第一固定部中的第一伸缩部，所述第一固定部与所述固定臂连接，所述第一伸缩部与所述第二伸缩臂连接，所述第一伸缩部上设有锁止单元。

其中，所述第一伸缩部的外壁上沿长度方向设有长度标尺。

其中，所述第二伸缩臂包括第二固定部和插设在所述第二固定部中的第二伸缩部，所述第二固定部与所述第一伸缩臂连接，所述第二伸缩部与喷嘴连接，所述第二伸缩部上设有锁止单元，所述第二固定部上设有用于安装气液输送管的插孔，所述插孔通过所述第二固定部和所述第二伸缩部与喷嘴连通。

其中，所述第二伸缩部的外壁上沿长度方向设有长度标尺。

其中，所述第二伸缩部的内壁上设有用于限制喷嘴轴向移动的卡槽或凸起。

其中，所述周向单自由度转动关节的外壁和所述环形滑轨的外壁上设有角度标尺。

其中，还包括标定器，所述标定器包括伸缩杆和套筒，所述套筒的一端用于套设喷嘴、另一端上设有齿轮，所述伸缩杆上沿长度方向设有长度标尺和齿槽，所述伸缩杆与所述齿轮通过齿槽配合连接。

为解决上述问题，本发明还提供了一种机床，该机床包括至少一个上述所述的喷嘴定位系统。

本发明通过分别调整固定臂相对环形滑轨周向的位置、第一伸缩臂相对固定臂的角度和长度、第二伸缩臂相对第一伸缩臂的长度和角度就可实现喷嘴的准确定位。另外，通过采用周向单自由度转动关节和锁止单元，可有效避免喷嘴发生震颤、移位。

附图说明

图1是本发明实施例中喷嘴定位系统的示意图；

图2是本发明实施例中喷嘴定位系统中标定器的示意图。

附图标记说明：

1、固定臂；2、第一伸缩臂；3、第二伸缩臂；4、环形滑轨；

5、周向单自由度转动关节；6、喷嘴；7、气液管道；

8-1、套筒；8-2、齿轮；8-3、伸缩杆。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种喷嘴定位系统，该系统包括固定臂1、第一伸缩臂2、第二伸缩臂3和套设在主轴上的环形滑轨4，环形滑轨4与固定臂1的第一端滑动连接，固定臂1的第一端上设有锁止单元，第一伸缩臂2的两端分别通过周向单自由度转动关节5与固定臂1的第二端和第二伸缩臂3的第一端连接，第二伸缩臂3的第二端与喷嘴6连接。其中，锁止单元可为螺栓。

由于，喷嘴6的位置可通过三个自由度来唯一确定，具体为：喷嘴6的顶端与刀具的尖端之间的距离、喷嘴6的轴线方向与刀具的轴线方向之间的夹角、喷嘴6的轴线与机床进给方向之间的夹角。使用本系统时，通过调节固定臂1相对环形滑轨4周向的位置，即使固定臂1沿环形滑轨4移动指定弧度，就可确定喷嘴6的轴线与机床进给方向之间的夹角；通过调节第一伸缩臂2和第二伸缩臂3的相对长度以及固定臂1、第一伸缩臂2和第二伸缩臂3之间的相对角度，就可确定出喷嘴6的顶端与刀具的尖端之间的距离，以及喷嘴6的轴线方向与刀具的轴线方向之间的夹角。也就是说，通过分别调整固定臂1相对环形滑轨4周向的位置、第一伸缩臂2相对固定臂1的角度和长度、第二伸缩臂3相对第一伸缩臂2的长度和角度就可实现喷嘴6的准确定位。另外，通过采用周向单自由度转动关节5来连接固定臂1、第一伸缩臂2和第二伸缩臂3，并在固定臂1移动指定弧度后、通过锁止单元将其固定在环形滑轨4上，可保证固定臂1、第一伸缩臂2和第二伸缩臂在刀具运行过程中，不会发生移位，进而可有效避免喷嘴6发生震颤、移位，进一步提高喷嘴6定位的准确性。

优选地，环形滑轨4为环形凹槽，第一伸缩臂2的第一端上设有与环形凹槽配合的滑块。当需要调整固定臂1相对环形滑轨4周向的位置时，可通过手动移动滑块，使其到达指定位置后，通过螺栓即锁止单元将其固定在环形滑轨4上。可见，通过在环形滑轨4上设置环形凹槽、在第一伸缩臂2上设置与其配合的滑块，不仅可实现固定臂1相对环形滑轨4周向的位置调节，而且便于制造安装、且价格低廉。

优选地，第一伸缩臂2包括第一固定部和插设在第一固定部中的第一伸缩部，第一固定部与固定臂1连接，第一伸缩部与第二伸缩臂3连接，第一伸缩部上设有锁止单元。当需要调整第一伸缩臂2的相对长度时，可通过手动拉动或按压第一伸缩部，使其伸出或插入第一固定部以到达指定长度，最后通过螺栓即锁止单元将其固定在第一固定部上。

更优选地，第一伸缩部的外壁上沿长度方向设有长度标尺，以便操作员可直接根据长度标尺上的刻度调整第一伸缩部伸出第一固定部的长度，从而使得长度调整更为快捷、精确、直观。

优选地，第二伸缩臂3包括第二固定部和插设在第二固定部中的第二伸缩部，第二固定部与第一伸缩臂2连接，第二伸缩部与喷嘴6连接，第二伸缩部上设有锁止单元，第二固定部上设有用于安装气液输送管的插孔，插孔通过第二固定部和第二伸缩部与喷嘴6连通，也就是说，插孔与第二固定部和第二伸缩部的内腔共同围设形成一个内部通道，该内部通道与喷嘴6连通。由此，可将气液输送管通过插孔直接连接至喷嘴6，从而气液输送管可将混合均匀的润滑剂和压缩空气，直接注入喷嘴6中。另外，当需要调整第二伸缩臂3的相对长度时，可通过手动拉动或按压第二伸缩部，使其伸出或插入第二固定部以到达指定长度，最后通过螺栓即锁止单元将其固定在第二固定部上，以避免第二伸缩部相对第二固定部发生轴向移动。

更优选地，第二伸缩部的外壁上沿长度方向设有长度标尺，以便操作员可直接根据长度标尺上的刻度调整第二伸缩部伸出第二固定部的长度，从而使得长度调整更为快捷、精确、直观。

进一步地，第二伸缩部的内壁上设有用于限制喷嘴6轴向移动的卡槽或凸起。由于，气液混合物通过气液管道7注入喷嘴6时具有一定速度，通过设置卡槽或凸起，可避免喷嘴6相对第二伸缩部发生蹿动。

优选地，周向单自由度转动关节5的外壁和环形滑轨4的外壁上设有角度标尺，以便操作员可直接根据角度标尺上的刻度调整固定臂1相对环形滑轨4周向的位置、第一伸缩臂2相对固定臂1的角度或第二伸缩臂3相对第一伸缩臂2的角度，从而使得角度调整更为快捷、精确、直观。

另外，如图2所示，为了使喷嘴6的顶端与刀具的尖端之间的距离更为精确，本系统还包括标定器，标定器包括伸缩杆8-3和套筒8-1，套筒8-1的一端用于套设喷嘴6、另一端上设有齿轮8-2，伸缩杆8-3上沿长度方向设有长度标尺和齿槽，伸缩杆8-3与齿轮8-2通过齿槽配合连接。更优选地，标定器还包括螺钉，套筒8-1临近喷嘴6的一侧上设有与螺钉配合连接的螺纹孔。这样设置的好处在于：一方面、可进一步约束套筒8-1相对喷嘴6的轴向位移；另一方面、后续推动齿轮8-2和读数时，无需通过手扶套筒8-1来避免套筒8-1脱落，从而使得后续操作更加灵活简便。具体使用时，首先，将套筒8-1套设在喷嘴6上，并通过螺钉将套筒8-1和喷嘴进行固定，此时套筒8-1的轴线与喷嘴6的轴线共线；接着，通过转动齿轮8-2，使伸缩杆8-3沿着套筒8-1的轴线、并朝向刀具所在的方向移动，当伸缩杆8-3的顶端刚好与刀具的尖端抵触时，停止转动齿轮8-2；最后根据伸缩杆8-3上的长度标尺，读取伸缩杆8-3探出套筒8-1的长度，并确定喷嘴6的顶端与刀具的尖端之间的距离。具体地，由于喷嘴6一般为标准件，因此喷嘴6插设在套筒8-1中的长度也是一定的，即套筒8-1临近齿轮8-2的一侧与喷嘴6顶端之间的距离为固定值，喷嘴6的顶端与刀具的尖端之间的距离＝伸缩杆8-3探出套筒8-1的长度+套筒8-1临近齿轮8-2的一侧与喷嘴6顶端之间的距离。

实施例2

本发明还提供了一种机床，该机床包括至少一个上述的喷嘴定位系统。

本实施例中的喷嘴6定位系统的结构与原理与实施例1相同，本实施例不再赘述。通过在机床上设置上述喷嘴6定位系统，不仅可以保证刀具与工件的接触面以及刀具与切屑的接触面具有良好的润滑和冷却效果，而且还可避免喷嘴6和刀具发生碰撞，从而提高了安全性和刀具的使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种喷嘴定位系统，其特征在于，包括固定臂、第一伸缩臂、第二伸缩臂和套设在主轴上的环形滑轨，所述环形滑轨与所述固定臂的第一端滑动连接，所述固定臂的第一端上设有锁止单元，所述第一伸缩臂的两端分别通过周向单自由度转动关节与所述固定臂的第二端和所述第二伸缩臂的第一端连接，所述第二伸缩臂的第二端与喷嘴连接；

所述的喷嘴定位系统还包括标定器，所述标定器包括伸缩杆和套筒，所述套筒的一端用于套设喷嘴、另一端上设有齿轮，所述伸缩杆上沿长度方向设有长度标尺和齿槽，所述伸缩杆与所述齿轮通过齿槽配合连接；

所述环形滑轨为环形凹槽，所述第一伸缩臂的第一端上设有与所述环形凹槽配合的滑块；

所述第一伸缩臂包括第一固定部和插设在所述第一固定部中的第一伸缩部，所述第一固定部与所述固定臂连接，所述第一伸缩部与所述第二伸缩臂连接，所述第一伸缩部上设有锁止单元。

2.根据权利要求1所述的喷嘴定位系统，其特征在于，所述第一伸缩部的外壁上沿长度方向设有长度标尺。

3.根据权利要求1所述的喷嘴定位系统，其特征在于，所述第二伸缩臂包括第二固定部和插设在所述第二固定部中的第二伸缩部，所述第二固定部与所述第一伸缩臂连接，所述第二伸缩部与喷嘴连接，所述第二伸缩部上设有锁止单元，所述第二固定部上设有用于安装气液输送管的插孔，所述插孔通过所述第二固定部和所述第二伸缩部与喷嘴连通。

4.根据权利要求3所述的喷嘴定位系统，其特征在于，所述第二伸缩部的外壁上沿长度方向设有长度标尺。

5.根据权利要求3所述的喷嘴定位系统，其特征在于，所述第二伸缩部的内壁上设有用于限制喷嘴轴向移动的卡槽或凸起。

6.根据权利要求1所述的喷嘴定位系统，其特征在于，所述周向单自由度转动关节的外壁和所述环形滑轨的外壁上设有角度标尺。

7.一种机床，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至6任一项所述的喷嘴定位系统。