CN109093443A - 基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，包括：横向移动部与纵向伸缩部相连，为纵向伸缩部提供横向移动所需动力，使纵向伸缩部能够水平移动；所述纵向伸缩部内设置有旋转部，使旋转部能纵向移动；所述旋转部与三轴联动平台相连，所述旋转部带动三轴联动平台使其旋转，所述三轴联动平台上设置有喷头；所述喷头上设置有检测设备，并根据检测设备所检测的温度数据调整横向移动部、纵向伸缩部、旋转部及三轴联动平台的运动实现喷头对卧式车床加工进行连续跟踪喷射。本发明解决了被切削面存在死角的问题以及切削液浪费的问题，喷头对卧式车床加工进行连续跟踪喷射。

Description

基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，特别是涉及基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统。

背景技术

传统机加工采用大量乳化液、切削油、冷却剂等对加工区进行冷却润滑，这种冷却润滑方式利用率低、增加了巨额加工生产成本，而且报废的冷却液如果处理不当将对环境造成极大的伤害。干式加工技术是最早出现的一种绿色环保加工技术，它起源于汽车工业。已成功应用于车削、车削、钻削和镗削等机械加工中。它不是简单的完全摒弃切削液，而是在保证零件加工精度和刀具使用寿命的前提下，废除切削液的使用。然而干式加工并没有解决切削区冷却问题，造成了工件表面烧伤、表面完整性恶化等问题。

微量润滑技术代替浇注乳化液、干式加工技术已经成为必然趋势，适应了绿色制造和可持续发展的理念。它是指将微量的润滑液、水和具有一定压力的气体混合雾化后，喷射到切削区起到冷却润滑作用的一种技术。水和高压气体起到冷却作用，油起到润滑切削区、延长刀具寿命的作用。目前对微量润滑技术的研究已经取得了一定进展，对微量润滑设备的设计研发成为微量润滑技术实现的重要内容。虽然很多设计者设计了微量润滑系统，然而在实际应用中依然存在繁多问题。

现有技术对微量润滑设备进行了深入研究，设计了纳米粒子射流微量润滑磨削三相流供给系统，其特点是：将纳米流体经液路输送至喷嘴处，同时高压气体经气路进入喷嘴，高压气体与纳米流体在喷嘴混合室中充分混合雾化，经加速室加速后进入涡流室，同时压缩气体经涡流室通气孔进入，使三相流进一步旋转混合并加速，然后三相流以雾化液滴的形式经喷嘴出口喷射至磨削区。

现有技术设计的微量润滑系统精密润滑泵，其特点是：润滑剂从所述进油孔进入所述液体腔内；由压缩空气驱动，当压缩空气进入所述气体腔时，所述活塞杆尾部的压力增大，当压力大于所述活塞杆前端的所述活塞弹簧的弹力时，所述活塞杆向前移动，所述液体腔缩小，压力增大，当压力大于所述单向阀弹簧的弹力时，所述单向阀堵头打开，润滑剂泵出；所述液体腔体压力释放，当压力小于所述单向阀弹簧时，所述单向阀弹簧复位，出油口密闭；当所述气体腔压力释放，所述活塞杆尾部压力小于所述活塞弹簧的弹力，所述活塞杆复位。其优点在于提供能精准供油的微型精密气动泵，设计精密、适用于多种润滑剂使用于金属加工的润滑装置中。

现有技术设计的连续供液式微量润滑装置，其特点是：装置包括蠕动泵、气源处理器、气液接头、气源气管、输入气管、输液软管、出液软管、气液同轴管、喷嘴以及用于安装上述部件的箱体，所述的气源处理器固定安装在所述的箱体外侧，所述的蠕动泵的进口通过所述的输液软管与用于盛放切削液的容器连接，出口通过出液软管与所述的气液接头的第一进口连接；所述的气源处理器的进口与气源气管连接，出口通过输入气管与所述的气液接头的第二进口连接；所述的气液接头的出口通过所述的气液同轴管与所述的喷嘴连接，压缩空气和切削液在所述的喷嘴内混合，形成切削液气雾并喷出。具有结构紧凑、操作简便、油量控制精确、连续供给切削液、安装便捷等特点。

以上三种微量润滑装置在虽然以微量润滑方式代替了传统的浇注式，但它们连接喷头结构仍然是传统的万象管，在进行卧式车床加工之前人们通过对卧式车床加工的了解，将喷头近似地对准车刀，但当卧式车床加工时，会导致切削液无法喷射到车刀的工作点周围，造成切削液的浪费和工件表面烧伤，也没有办法实现喷头对卧式车床加工进行连续跟踪喷射。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，支持卧式车床不同加工工况进行切削液连续追踪喷射。

基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，包括：横向移动部、纵向伸缩部、旋转部及三轴联动平台；

其中，所述横向移动部与纵向伸缩部相连，为纵向伸缩部提供横向移动所需动力，使纵向伸缩部能够水平移动；

所述纵向伸缩部内设置有旋转部，使旋转部能纵向移动；

所述旋转部与三轴联动平台相连，所述旋转部带动三轴联动平台使其旋转，所述三轴联动平台上设置有喷头；

所述喷头上设置有检测设备，并根据检测设备所检测的温度数据调整横向移动部、纵向伸缩部、旋转部及三轴联动平台的运动实现喷头对卧式车床加工进行连续跟踪喷射。

进一步的，所述横向移动部固定在卧式车床溜板的一侧，包括L型固定支架和横向丝杠系统，通过第一电机给丝杠提供横向移动所需动力；

所述横向丝杠系统则由导向轮，丝杠滑块，丝杠滑杆，联轴器组成，所述第一电机的输出端连接至联轴器，所述联轴器与丝杠滑杆的一端相连，丝杠滑杆的另一端通过轴承固定在L型固定支架上；所述丝杠滑杆上设置有丝杠滑块；

所述丝杠滑块上设有螺孔用于固定纵向伸缩部，第一电机通固定在L型固定支架上。

进一步的，所述纵向伸缩部由桶型固定外框架、纵向丝杠系统及若干导向滑杆构成，所述桶型固定外框架的上端固定在横向移动部的丝杠滑块上；所述导向滑杆在滑道内运动，所述滑道设置在桶型固定外框架上。

优选的，纵向丝杠系统的丝杠滑杆与相应的丝杠滑块相连，导向滑杆和相应的导向滑块相连；纵向丝杠系统的丝杠滑杆及导向滑杆连接至旋转部。

优选的，所述丝杠滑块与旋转部连接的部分为弧面，旋转部和丝杠滑杆连接。

进一步的，所述旋转部包括由旋转部外壳，第一推力球轴承，上端盖，第二推力球轴承及下端盖组成的旋转平台，旋转部外壳底端有两组轴肩用于安装第一推力球轴承和第二推力球轴承，构成旋转副，实现旋转部的旋转，上端盖及下端盖分别对应的固定在旋转部外壳的上端及下端；所述上端盖上固定有齿圈；下端盖通过平台固定端连接有三轴联动平台；

旋转部外壳内壁固定有旋转电机，旋转平台由旋转电机驱动并通过齿轮和齿圈传动。

进一步的，所述三轴联动平台包括联动平台底盘，联动平台底盘通过连杆组连接至的喷头固定环，所述喷头固定环有三个伸长端，每个伸长端上都有一个通孔用于连接连杆组，侧壁有沉孔用于固定喷头；

驱动电机提供转矩，由同步带传给连杆组，使连杆组总长度发生伸长或缩短，使喷头固定环角度偏转。

进一步的，所述喷头前端两侧分别安装有红外热像仪和角度检测传感器，该喷头为两相喷头，内设气管和液管，两者在喷头前端汇合产生气液混合物，用于冷却润滑工作点，其中气液比可以通过红外热像仪反馈的信息进行调整，产生适量的气液混合物。

进一步的，所述喷头前端两侧分别安装有信号接收器和角度检测传感器，在车床主轴后侧装上声发射信号感应器和信号发射器；声发射信号感应器收集信号，由信号发射器传给信号接收器，信号接收器将所得声信号传于滤波器，经滤波的信号传给控制器，控制器根据信息调整喷头的运动，实现对加工区温度进行调整。

基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统的控制方法，包括：

根据加工方式的不同采取安装不同的传感器或者信号接收器，当精加工时，安装振动信号感应器和信号发射器，喷头前端两侧分别安装有信号接收器和角度检测传感器，如果粗加工，则喷头前端两侧分别安装有红外热像仪和角度检测传感器；

粗加工时，当车刀接触工具后，工作区开始产生高温，根据加工工况，从位置数据库中调用一套运动数据，带动喷头进行喷射；

通过红外热像仪采集高温信号，并将高温信号反馈给控制器，控制器将数据库中的位置信号进行标记，若温度高于预测温度，则发出信号使喷头靠近工作点；若温度低于预测温度，则喷头位置不变，从而确保以最佳的位置进行喷射；

精加工时，声发射信号感应器收集信号，由信号发射器传给信号接收器，信号接收器将所得声信号传于滤波器，经滤波的信号传给控制器，控制器根据信息调整喷头的运动，实现对加工区温度进行调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的所有机械运动均由电机提供动力，通过调整有效占空比合理地调整所有电机的转矩,其中占空比控制是指在一个控制周期中插入零矢量，将非零电压矢量作用时间与控制周期的比值定义为占空比的d(d的取值范围0～1.)。在第k拍时，利用占空比控制得到的等效电压矢量u’_i为u’_i(k)＝d(k)u_i(k)。通过调节占空比来调节电压矢量幅值，从而增大或减小转矩脉动。

本发明控制系统有内置数据库，车床加工时需将加工程序导入使STM32单片机中，用于对喷头位置进行粗定位。再通过红外热像仪采集加工区温度最高点的温度值，通过对数据库里存储的数据的比对，若工作点温度远高于数据库存储数据中的温度，则减小气液比，增强冷却效果；若低于数据库存储数据中的温度，则增大气液比，减小切削液的用量，节约加工成本。

本发明有温度传感系统及可以替换的力和振动的传感系统，能够实时地采集加工数据并反馈给控制器，数据通过加工数据对喷头的角度进行合理的调整，并对气液比进行调整，以保障喷头以合理的角度对加工工件进行喷射，代替了传统切削液喷头固定不动，喷射角度有限的缺陷，解决了被切削面存在死角的问题以及切削液浪费的问题，喷头对卧式车床加工进行连续跟踪喷射。

气液比和喷头喷射角度无特定关系，气液比是指切削液和压缩空气的比例，喷射角度是指喷头的入射角度，角度合适时能节省切削液。

喷头角度调整主要由三轴联动平台控制。平台上的三个驱动电机提供转矩，并由同步带传给连杆组，使连杆组总长度发生伸长或缩短，使喷头固定环角度偏转，角度检查传感器采集数据，ARM单片机记录数据，并与数据库信息进行对比，进行调整后，制动驱动电机，固定喷头角度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本申请实施例子基于三轴联动平台的基于三轴联动平台的数控卧式车床多自由度微量润滑智能喷头系统轴侧图；

图2(a)、2(b)、2(c)分别本申请实施例子智能喷头系统三视图；

图3是本申请实施例子横向移动部的爆炸视图；

图4是本申请实施例子纵向伸缩部II的爆炸图；

图5是本申请实施例子桶型固定外框架轴测图；

图6(a)为本申请实施例子桶型固定外框架示意图；

图6(b)、图6(c)分别为本申请实施例子桶型固定外框架剖视图A-A、B-B；

图7(a)-图7(c)分别为本申请实施例子纵向伸缩部丝杠滑块二视图及剖视图；

图8是纵向伸缩部图滑道主视图及剖视图；

图9是旋转部爆炸图；

图10(a)为本申请实施例子纵向伸缩部及旋转部装配图；

图10(b)为本申请实施例子图10(a)纵向伸缩部及旋转部E-E装配图；

图11(a)-图11(h)为本申请实施例子图10(b)纵向伸缩部及旋转部局部放大剖视图；

图12是旋转部外壳轴测图；

图13(a)-图13(b)分别为本申请实施例子旋转部外壳主视图及剖视图；

图14(a)-图14(b)分别为本申请实施例子三轴联动平台固定端主视图及剖视图；

图15为本申请实施例子旋转部下端盖主视图及剖视图I-I、G-G；

图16为本申请实施例子旋转部上端盖主视图及剖视图；

图17(a)-图17(b)为本申请实施例子联动平台底盘底座剖视图及主视图；

图18为本申请实施例子三轴联动平台爆炸图；

图19(a)-图19(b)为本申请实施例子喷头剖视图及主视图；

图20(a)-图20(b)为本申请实施例子喷头固定环主视图及剖视图；

图21为本申请实施例子智能喷头系统冷却系统原理图；

图22为本申请实施例子基于三轴联动平台的基于三轴联动平台的数控卧式车床多自由度微量润滑智能喷头系统的运动简图；

图中，横向移动部I，纵向伸缩部II，旋转部III，三轴联动平台IV，信息采集系统V；

L型固定支架I-1，第一轴承I-2，第一螺栓I-3，导向轮I-4，第一丝杠滑块I-5，第一丝杠滑杆I-6，第一联轴器I-7，第二螺栓I-8，第一电机I-9，第三螺栓I-10；

桶型固定外框架II-1，滑道II-2，第四螺栓II-3，一字口沉头螺栓II-4，第二联轴器II-5，导向滑杆II-6，导向滑块II-7，固定下端盖II-8，第二电机II-9，第五螺栓II-10，第一90度角铁片II-11，第六螺栓II-12，第一螺母II-13，第二丝杠滑块II-14，第二丝杠滑杆II-15，第二轴承II-16；

旋转部外壳III-1，第一推力球轴承III-2，上端盖III-3，外齿圈III-4，第一内六角螺栓III-5，第七螺栓III-6，第三电机III-7，第八螺栓III-8，第二90度角铁片III-9，齿轮III-10，第二螺母III-11，第二推力球轴承III-12，第八螺栓III-13，下端盖III-14，平台固定端III-15，第二内六角螺栓III-16；

联动平台底盘IV-1，喷头固定环IV-2，两相喷头IV-3，同步轮系统IV-4，连杆组IV-5，第九螺栓IV-6，第四电机IV-7；

红外热像仪V-1，角度检测传感器V-2，传感器出线孔V-3，螺孔V-4，气管V-5，液管V-6。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1是卧式车床多自由度微量润滑智能喷头系统轴侧图。图2(a)-图2(c)是卧式车床多自由度微量润滑智能喷头系统三视图，其中，图2(a)是主视图，图2(b)左视图，图2(c)是俯视图。

如图1和图2(a)-图2(c)所示，卧式车床多自由度微量润滑智能喷头系统包括横向移动部I、纵向伸缩部II、旋转部III、三轴联动平台IV和信息采集系统V。

横向移动部：由L型固定支架和丝杠系统构成，通过步进电机给丝杠提供横向移动所需动力。

纵向伸缩部：由桶型固定外框架和丝杠系统构成，其中的丝杠由一根动力丝杠和三根辅助滑杆组成。

旋转部：由桶型固定框架和旋转平台构成，其中旋转平台由电机驱动并通过齿轮和齿圈传动。

其中，旋转部外壳III-1，第一推力球轴承III-2，上端盖III-3，第二推力球轴承III-12及下端盖III-14组成旋转平台。

三轴联动平台：由联动平台底盘、喷头固定环和驱动电机以及连杆构成。其中联动平台底盘在上，喷头固定环在下，联动平台底盘和喷头固定环中间由三组连杆连接。联动平台底盘上的三个驱动电机提供转矩，并由同步带传给连杆组，使连杆组总长度发生伸长或缩短，使喷头固定环角度偏转。

在该实施例子中，为了实现温度信号的控制，在计算机中设置有温度数据库及位置数据库。智能喷头系统随车床同时启动，车床加工程序同时被导入数据库，数据库根据加工程序，拟合出一套合理的加工时温度曲线。加工时，红外热像仪实时采集加工时的温度，并反馈给STM32单片机，STM32单片机将信息处理后分两路传出：一路传给微量润滑装置，对加工区温度进行调整，实现冷却效果；一路信息传入计算机信息储备区，丰富数据库。

为了实现喷头位置的机械运动，横向移动部由L型固定支架和丝杠系统构成，通过步进电机给丝杠提供横向移动所需动力。纵向伸缩部由桶型固定外框架和丝杠系统构成，其中的丝杠由一根动力丝杠和三根辅助滑杆组成。旋转部由桶型固定框架和旋转平台构成，其中旋转平台由电机驱动并通过齿轮和齿圈传动。三轴联动平台：由联动平台底盘、喷头固定环和驱动电机以及连杆构成。联动平台底盘上的三个驱动电机提供转矩，并由同步带传给连杆组，使连杆组总长度发生伸长或缩短，使喷头固定环角度偏转。通过这套运动系统可以实现使喷头位置变化，为热源跟踪提供设备基础。

当车刀接触工具后，工作区开始产生高温，机械运动系统根据加工工况，从位置数据库中调用一套运动数据，通过红外热像仪采集到的高温信号，并将高温信号反馈给ARM单片机，ARM单片机将数据库中的位置信号进行标记，若温度高于预测温度，则发出信号使喷头靠近工作点；若温度低于预测温度，则喷头位置不变。从而确保以最佳的位置进行喷射，以实现冷却和节省切削液的效果。

本申请可以实现根据加工方式的不同采取安装不同的传感器或者信号接收器，如：精加工用振动信号感应器和信号发射器，如果粗加工则使用红外热像仪和角度检测传感器。前者可以反馈距离信号，进行一定的调整，后者直接调用ARM单片机内部的位置信息，但精度较低。

本申请的另一实施例子中，在第一实施例的基础上，卸下红外热像仪，换上信号接收器，并在车床主轴后侧装上声发射(力，振动)信号感应器和信号发射器，调用数据库中的声发射(力，振动)数据。

感应器收集声(力，振动)信号，由信号发射器传给信号接收器，信号接收器将所得声信号传于滤波器，对杂乱信号进行过滤。经滤波的信号传给STM32单片机，STM32单片机将信息处理后分两路传出:一路传给微量润滑装置，对加工区温度进行调整,实现冷却效果；一路信息传入计算机信息储备区，丰富数据库。当车刀接触工具后，工作区开始产生声(力，振动)信号，机械运动系统根据加工工况，从位置数据库中调用一套运动数据，在通过声(力，振动)感应器采集到的高温信号来校正喷头位置，确保以最佳的位置进行喷射，以实现冷却效果。

下面结合附图，对本申请实施例子中所涉及的机械移动设备进行详细的说明。

图3是横向移动部的爆炸视图，横向移动部包括L型固定支架I-1，第一轴承I-2，第一螺栓I-3，导向轮I-4，第一丝杠滑块I-5，第一丝杠滑杆I-6，第一联轴器I-7，第二螺栓I-8，第一电机I-9，第三螺栓I-10。

横向移动部通过螺栓固定在卧式车床溜板的一侧，第一丝杠滑杆I-6与溜板最长边平行，设正对车床时以溜板长方体右上角为顶点竖直方向为Z轴，溜板最长边方向为X轴，中长边为Y轴。横向移动副通过第一电机I-9给丝杠系统提供动力，丝杠系统则由导向轮I-4，第一丝杠滑块I-5，第一丝杠滑杆I-6，第一联轴器I-7，第二螺栓I-8组成。第一丝杠滑块I-5上有螺孔用于固定桶型固定外框架II-1。第一电机I-9通过螺栓I-10固定在L型固定支架I-1上。

图4是纵向伸缩部II的爆炸图。如图所示纵向伸缩部II包括，桶型固定外框架II-1，滑道II-2，第四螺栓II-3，一字口沉头螺栓II-4，第二联轴器II-5，导向滑杆II-6，导向滑块II-7，固定下端盖II-8，第二电机II-9，第五螺栓II-10，第一90度角铁片II-11，第六螺栓II-12，第一螺母II-13，第二丝杠滑块II-14，第二丝杠滑杆II-15，第二轴承II-16。

桶型固定外框架II-1四角有通孔用于与导向滑块II-7连接，其内部有螺孔位于框架侧壁用于固定丝杠系统(第二联轴器II-5,导向滑杆II-6,导向滑块II-7，第二轴承II-16),内部有螺孔位于框架顶部用于固定导向滑杆II-6，纵向伸缩部内部有一个丝杠系统和三根导向滑杆II-6，相应的有一个第二丝杠滑块II-14和三个导向滑块II-7，四者通过螺栓连接旋转部外壳III-1，将其固定，并通过滑道II-2来减小摩擦，滑道II-2与导向滑杆II-6一起对纵向伸缩系统进行导向。

图5是桶型固定外框架轴测图，图6(a)为本申请实施例子桶型固定外框架示意图；图6(b)、图6(c)桶型固定外框架剖视图A-A、B-B，如图所示，纵向伸缩部的外壳为圆柱型，桶型固定外框架II-1的一端为有四个通孔，配合螺栓用于和横向移动部连接，固定框架内的侧壁和顶壁多螺孔用于安装电机，滑道，下端盖，滑杆等零件。

图7(a)-图7(c)分别为本申请实施例子纵向伸缩部丝杠滑块二视图及剖视图，丝杠滑块为非标准件，丝杠滑块与旋转部外壳III-1的连接的部分为弧面，正好与旋转部外壳III-1贴合，在弧面中心线上有两个螺孔，通过螺栓将旋转部外壳III-1和第二丝杠滑杆II-15连接。

图8是纵向伸缩部图滑道主视图及剖视图，滑道II-2上有两个沉孔，通过沉头螺栓固定在桶型固定外框架II-1上。

图9是旋转部爆炸图，图10(a)为本申请实施例子纵向伸缩部及旋转部装配图；图10(b)为本申请实施例子图10(a)纵向伸缩部及旋转部E-E装配图；图11(a)-图11(h)为本申请实施例子图10(b)纵向伸缩部及旋转部局部放大剖视图，旋转部III爆炸图包括旋转部外壳III-1，第一推力球轴承III-2，上端盖III-3，外齿圈III-4，第一内六角螺栓III-5，第七螺栓III-6，第三电机III-7，第八螺栓III-8，第二90度角铁片III-9，齿轮III-10，第二螺母III-11，第二推力球轴承III-12，第八螺栓III-13，下端盖III-14，平台固定端III-15，第二内六角螺栓III-16。

图中可知，旋转部的旋转所需驱动力皆来自第三电机III-7，第三电机III-7借助第二90度角铁片III-9通过第八螺栓III-8固定于旋转部外壳III-1内壁。第三电机III-7动力则由齿轮III-10和外齿圈III-4啮合来传递。旋转部外壳III-1，第一推力球轴承III-2，上端盖III-3，第二推力球轴承III-12，下端盖III-14几部分组成旋转平台，来承接外齿圈III-4传递下来的旋转力，实现旋转部的旋转。其中上端盖III-3和下端盖III-14通过内六角螺栓III-5连接。平台固定端III-15通过内六角螺栓III-16固定在下端盖III-14下方。

图12是旋转部外壳轴测图，图13(a)-图13(b)分别为本申请实施例子旋转部外壳主视图及剖视图，旋转部外壳内壁有4对沉孔用于连接丝杠滑块和导向滑块。内壁有一块长方形小平台，用于安装第三电机III-7，旋转部外壳底端有两组轴肩用于安装第一推力球轴承III-2和第二推力球轴承III-12，构成旋转副，实现旋转部的旋转作用。

图14(a)-图14(b)分别为本申请实施例子三轴联动平台固定端主视图及剖视图。平台固定端III-15为漏斗型，为多孔零件。其上端有4个沉孔，用于固定在旋转部下端盖上，下端也有4个沉孔用于连接联动平台底盘IV-1，在4个沉孔之间有1个沉孔，此沉孔用于走线。

图16是旋转部上端盖主视图及剖视图。如图所示，上端盖为多孔零件，其中外环为4个大沉孔，通过内六角螺栓和下端盖III-14连接；内环为小螺孔，通过内六角螺栓将外齿圈III-4用于固定在上端盖III-3上。

图15是旋转部下端盖主视图及剖视图I-I、G-G。如图所示，下端盖III-14为承上启下并且多孔的零件，深螺孔用于和上端盖连接，小螺孔用于和平台固定端III-15连接。旋转部为中空件，中间部分可以用于走线。

图17(a)-图17(b)为本申请实施例子联动平台底盘底座剖视图及主视图。如图所示三轴联动平台系统包括，联动平台底盘IV-1，喷头固定环IV-2，三相喷头IV-3，同步轮系统IV-4，连杆组IV-5，第九螺栓IV-6，第四电机IV-7。三轴联动平台由I、II两部分组成，其中I部分为驱动部分，通过第四电机IV-7来提供原始动力，通过同步带系统IV-4将动能传递给连杆组IV-5，通过电机的不同转矩可以调整连杆组的总长度，从而实现II部分的角度变化。II部分含有红外热像仪V-1和角度检测传感器V-2，红外热像仪V-1采集温度信号，以便对气液比进行调整，实现冷却效果。

图18是喷头主视图及剖视图，红外热像仪V-1和角度检测传感器V-2分别安装在喷头前端，在螺孔底部又增设了两个传感器出线孔V-3，以方便传感器的安装与固定。在喷头的外侧均布着4个螺孔V-4，用来将喷头固定在喷头固定环IV-2之上。该喷头为两相喷头，内设气管V-5和液管V-6两者在喷头前端汇合产生气液混合物，用于冷却润滑工作点。其中气液比可以通过红外热像仪V-1反馈的信息进行调整，产生合理适量的气液混合物。

图19(a)-图19(b)为本申请实施例子喷头剖视图及主视图，联动平台底盘IV-1上有3个竖壁，竖壁上有凹槽和螺孔用于固定第四电机IV-7，同时用于安装联动轴来固定同步轮系统。在联动平台底座中心有螺孔用于和平台固定端III-15连接。在联动平台底座中心有通孔，方便排线。

图20(a)-图20(b)为本申请实施例子喷头固定环主视图及剖视图，喷头固定环有三个伸长端，每个伸长端上都有一个通孔用于连接连杆组。侧壁有沉孔用于固定喷头。

图21是实施例一中温度调整原理图，首先由STM32单片机为红外热像仪划分温度范围，即设定最低温度标准，红外热像仪采集的是车刀刀尖和主切削刃这些工作区的温度。当红外热像仪检测到高于设定温度的热源时，则红外热像仪会收集高温区域的范围和数值，并将数值和范围返回给STM32单片机，STM32单片机将两种信息通过数据线传给计算机，并从计算机中调取合理的处理方案，对微量润滑系统发出调节指令，通过调节微量润滑装置的阀门开度来调整气液比，产生合理的气液混合物，对加工点进行喷射，实现对加工区域的冷却效果。

图22是基于三轴联动平台数控卧式车床多自由度微量润滑智能喷头系统的运动简图。横向移动部通过步进电机给丝杠提供横向移动所需动力，使其能够水平移动。纵向伸缩部由桶型固定外框架和丝杠系统构成，其中的丝杠由一根动力丝杠和三根辅助滑杆组成，使其能纵向移动。旋转部由桶型固定框架和旋转平台构成，其中旋转平台由电机驱动并通过齿轮和齿圈传动，使其旋转。三轴联动平台则是提供一个多角度调整平台。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，其特征是，包括：横向移动部、纵向伸缩部、旋转部及三轴联动平台；

其中，所述横向移动部与纵向伸缩部相连，为纵向伸缩部提供横向移动所需动力，使纵向伸缩部能够水平移动；

所述纵向伸缩部内设置有旋转部，使旋转部能纵向移动；

所述旋转部与三轴联动平台相连，所述旋转部带动三轴联动平台使其旋转，所述三轴联动平台上设置有喷头；

所述喷头上设置有检测设备，并根据检测设备所检测的温度数据调整横向移动部、纵向伸缩部、旋转部及三轴联动平台的运动实现喷头对卧式车床加工进行连续跟踪喷射。

2.如权利要求1所述的基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，其特征是，所述横向移动部固定在卧式车床溜板的一侧，包括L型固定支架和横向丝杠系统，通过第一电机给丝杠提供横向移动所需动力；

所述横向丝杠系统则由导向轮，丝杠滑块，丝杠滑杆，联轴器组成，所述第一电机的输出端连接至联轴器，所述联轴器与丝杠滑杆的一端相连，丝杠滑杆的另一端通过轴承固定在L型固定支架上；所述丝杠滑杆上设置有丝杠滑块；

所述丝杠滑块上设有螺孔用于固定纵向伸缩部，第一电机通固定在L型固定支架上。

3.如权利要求1所述的基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，其特征是，所述纵向伸缩部由桶型固定外框架、纵向丝杠系统及若干导向滑杆构成，所述桶型固定外框架的上端固定在横向移动部的丝杠滑块上；所述导向滑杆在滑道内运动，所述滑道设置在桶型固定外框架上。

4.如权利要求3所述的基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，其特征是，纵向丝杠系统的丝杠滑杆与相应的丝杠滑块相连，导向滑杆和相应的导向滑块相连；纵向丝杠系统的丝杠滑杆及导向滑杆连接至旋转部。

5.如权利要求4所述的基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，其特征是，所述丝杠滑块与旋转部连接的部分为弧面，旋转部和丝杠滑杆连接。

6.如权利要求1所述的基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，其特征是，所述旋转部包括由旋转部外壳，第一推力球轴承，上端盖，第二推力球轴承及下端盖组成的旋转平台，旋转部外壳底端有两组轴肩用于安装第一推力球轴承和第二推力球轴承，构成旋转副，实现旋转部的旋转，上端盖及下端盖分别对应的固定在旋转部外壳的上端及下端；所述上端盖上固定有齿圈；下端盖通过平台固定端连接有三轴联动平台；

旋转部外壳内壁固定有旋转电机，旋转平台由旋转电机驱动并通过齿轮和齿圈传动。

7.如权利要求1所述的基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，其特征是，所述三轴联动平台包括联动平台底盘，联动平台底盘通过连杆组连接至的喷头固定环，所述喷头固定环有三个伸长端，每个伸长端上都有一个通孔用于连接连杆组，侧壁有沉孔用于固定喷头；

驱动电机提供转矩，由同步带传给连杆组，使连杆组总长度发生伸长或缩短，使喷头固定环角度偏转。

8.如权利要求7所述的基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，其特征是，所述喷头前端两侧分别安装有红外热像仪和角度检测传感器，该喷头为两相喷头，内设气管和液管，两者在喷头前端汇合产生气液混合物，用于冷却润滑工作点，其中气液比可以通过红外热像仪反馈的信息进行调整，产生适量的气液混合物。

9.如权利要求7所述的基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统，其特征是，所述喷头前端两侧分别安装有信号接收器和角度检测传感器，在车床主轴后侧装上声发射信号感应器和信号发射器；声发射信号感应器收集信号，由信号发射器传给信号接收器，信号接收器将所得声信号传于滤波器，经滤波的信号传给控制器，控制器根据信息调整喷头的运动，实现对加工区温度进行调整。

10.采用权利要求1-9任一所述的基于三轴并联平台的数控卧式车床微量润滑智能喷头系统的控制方法，其特征是，包括：

根据加工方式的不同采取安装不同的传感器或者信号接收器，当精加工时，安装振动信号感应器和信号发射器，喷头前端两侧分别安装有信号接收器和角度检测传感器，如果粗加工，则喷头前端两侧分别安装有红外热像仪和角度检测传感器；

粗加工时，当车刀接触工具后，工作区开始产生高温，根据加工工况，从位置数据库中调用一套运动数据，带动喷头进行喷射；

通过红外热像仪采集高温信号，并将高温信号反馈给控制器，控制器将数据库中的位置信号进行标记，若温度高于预测温度，则发出信号使喷头靠近工作点；若温度低于预测温度，则喷头位置不变，从而确保以最佳的位置进行喷射；

精加工时，声发射信号感应器收集信号，由信号发射器传给信号接收器，信号接收器将所得声信号传于滤波器，经滤波的信号传给控制器，控制器根据信息调整喷头的运动，实现对加工区温度进行调整。