CN110091211A - 微量润滑油雾供应装置及机加工装置及调压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微量润滑油雾供应装置及机加工装置及调压方法，微量润滑油雾供应装置包括雾化腔室、至少两个雾化组件、供油流道、供气流道及调气组件；雾化组件具有气体输入端口、油液输入端口及油雾喷出端口，油雾喷出端口与雾化腔室连通；供气流道一端与第一压缩气源连通，另一端连接至气体输入端口，供气流道上设置第一开关；调气组件包括多个呈并联设置的压力调节阀，调气组件一端与第二压缩气源连通，另一端连通至雾化腔室，压力调节阀设置有第二开关。调气组件和雾化组件组合调节实现雾化腔室油雾压力及油雾输出量的稳定可调。机加工装置包括连接有微量润滑油雾供应装置的刀具内冷孔通道或外置式喷嘴端口，冷却润滑效果好。

Description

微量润滑油雾供应装置及机加工装置及调压方法

技术领域

本发明涉及一种用于冷却或润滑加工的装置，特别涉及一种微量润滑油雾供应装置及机加工装置及调压方法。

背景技术

随着近年来对可持续化生产方式重视度的提高，微量润滑技术作为一种典型的绿色加工冷却润滑方式越来越受到人们的关注。对比传统湿式加工切削液带来的环境问题、健康危害以及必要配套的切削液过滤循环除菌系统和污水排放处理系统，微量润滑技术可以做到完全避免以上问题的产生，同时极大的降低了切削液浪费和污水处理带来的成本。另外，在不锈钢、铝合金、钛合金等典型材料以及CFRP叠层材料和陶瓷等材料的加工上采用微量润滑技术也已被证实对比传统湿式加工拥有更光洁的工件表面粗糙度、更高效的加工效率及提升刀具寿命的效果。

目前，现有内冷MQL微量润滑系统在加工中有外置式喷嘴喷射油雾及通过主轴内冷通道喷射油雾这两种油雾输送方式。外置式喷嘴喷射油雾的方式能应对大部分在工件的表面进行加工的应用场景，但在钻孔、镗孔、攻牙、铣T形槽等工序没有良好的表现。通过主轴内冷通道喷射油雾的方式则可以很好的应对需要切除工件内部材料的加工需求。由于在加工过程中会有不同内径大小的刀具装夹到主轴上，内径大小会影响内冷MQL雾化腔室油雾压力，进而影响主轴内输送油雾所需的压力以及油雾量的输出。为了保证良好且不间断的润滑冷却效果，可以根据不同的切削量及内冷刀具孔径大小等加工需求，调整油雾输出量及气压来保证工件稳定的加工质量。

公开号为CN104476318B的发明专利公开了一种机床加工用的可自动调节油雾量的微量润滑供应系统，其油雾调节原理为：通过压力感应调节器感应雾化腔室中的压力，来控制与其相连的电磁阀是否让文丘里雾化喷头通气，并且对切削油进行雾化处理，以此实现自动调节油雾的喷射量。公开号为CN106885122A的发明专利公开了一种用于机械加工的微量润滑油雾供应系统，其油雾调节原理为：通过控制不同数量的文丘里雾化喷头开启或关闭组合方式来控制油雾量；同时自带增压系统，通过常压、增压空气与三个或以上文丘里雾化喷头形成不同组合开启方式，以适应加工中心刀具库不同内冷孔径所需气量及油量的不同。但是该专利中其实质的调节效果并不好，根据其说明书中记载可知：当刀具内冷孔径为小孔径的刀具时，在进行切削加工过程中，只需要开启其中一个文丘里雾化喷头，并选择通入常压模式B的常压压缩空气以便在雾化腔室中形成油雾。雾化腔室中的油雾通过油雾输送管进入到内冷刀具或外冷喷嘴喷射到切削加工区域。当开启常压模式B在加工过程中油雾量过小时，可以开启增压模式A，气体经过输气管到达文丘里雾化喷头处，此时喷头处的压差增大，使油雾量增大，并且同时增大了雾化腔室内的压力。但是，针对不同内径的刀具和流量需求的工序，不是单一的操作模式就能满足的。以上专利的雾化室内调压/流量和油雾量产生不能分开调节。他们直接通过开关不同的喷嘴数量去调节缸内压力，这势必就不能针对不同的刀具工件工序控制产生合理的油雾量，进而达不到较好的调节效果。

上述两份专利均不能做到将油雾供给量的大小和调整雾化腔室内气压的大小独立开来。从设计上来看，通过文丘里雾化喷嘴进行油雾的加压输出时，则可能造成微量润滑油雾化效果不佳或者雾化腔室内部压差不稳定等现象，影响油雾稳定输出。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种微量润滑油雾供应装置，该微量润滑油雾供应装置可根据实际加工需求实现雾化腔室油雾压力、油雾发生量及油雾输出流量的稳定可调。

根据本发明的第一方面，提供一种微量润滑油雾供应装置，包括：

雾化腔室；

雾化组件，设置为至少两个，所述雾化组件具有气体输入端口、油液输入端口以及油雾喷出端口，所述油雾喷出端口与所述雾化腔室连通；

供油流道，所述供油流道一端与所述雾化腔室连通，另一端连接至所述油液输入端口；

供气流道，所述供气流道一端可与第一压缩气源连通，另一端连接至所述气体输入端口，所述供气流道上设置有控制气源通断的第一开关；

调气组件，所述调气组件与所述供气流道并行地设置，所述调气组件包括压力调节阀，所述调气组件一端可与第二压缩气源连通，另一端连通至所述雾化腔室；

所述压力调节阀的数量为多个且呈并联设置，所有并联的所述压力调节阀均设置有控制气源通断的第二开关。

上述微量润滑油雾供应装置的有益效果为：该微量润滑油雾供应装置设置有与供气流道并行的调气组件，油雾发送量的大小可通过多个雾化组件的开启或关闭实现调控。同时，通过调节压力调节阀的设定雾化腔室油雾压力可控制雾化腔室内的压力大小，以及通过选择第二开关的通断可调节雾化腔室内的气体流量大小。根据实际加工需求，在调气组件和雾化组件的组合调节下即可实现雾化腔室油雾压力、油雾发生量及油雾输出流量的稳定可调。

根据本发明第一方面所述的微量润滑油雾供应装置，靠近压缩气源设置有用于检测压缩气源压力值的第一压力传感器。

根据本发明第一方面所述的微量润滑油雾供应装置，所述雾化腔室上设置有油雾输出端口，靠近所述油雾输出端口设置有用于检测油雾输出端口压力值的第二压力传感器。

根据本发明第一方面所述的微量润滑油雾供应装置，所述供油流道上设置有温度可调的加热装置。

根据本发明第一方面所述的微量润滑油雾供应装置，所述雾化腔室上设置有手动加油口和/或自动加油装置。

根据本发明的第二方面，提供一种机加工装置，包括刀具内冷孔通道或外置式喷嘴端口，所述刀具内冷孔通道或所述外置式喷嘴端口与所述的微量润滑油雾供应装置相连通。

上述机加工装置的有益效果为：由于该机加工装置连通有微量润滑油雾供应装置，确保了刀具内冷孔通道或外置式喷嘴端口处的油雾输出量的稳定可调，有效保证了加工过程中的冷却润滑效果。

根据本发明的第三方面，提供一种微量润滑油雾供应装置的调压方法，

定义压缩气源的气压值为P₁，定义雾化腔室油雾压力为P₂，P₁-P₂为压差P_d；

雾化腔室油雾压力P₂小于压缩气源的气压值P₁，P_d＞0；

通过控制若干个第一开关的通断实现雾化组件开启数量的调节；

通过调节压力调节阀来控制P_d的大小，实现雾化腔室油雾压力P₂的调节；

通过控制若干个第二开关的通断实现通入至雾化腔室内气流多少的调节。

上述微量润滑油雾供应装置的调压方法的有益效果为：通过调节压力调节阀的雾化腔室油雾压力可控制雾化腔室内的压力大小，以及通过选择第二开关的通断可调节雾化腔室内的气体流量大小。根据实际加工需求，在调气组件和雾化组件的组合调节下即可实现雾化腔室油雾压力、油雾发生量及油雾输出流量的稳定可调。

根据本发明第三方面所述的微量润滑油雾供应装置的调压方法，当微量润滑油雾供应装置的油雾输出端口连通至孔径较大的刀具内冷孔通道或外置式喷嘴端口时，同时开启多个雾化腔室油雾压力设定较小的压力调节阀，实现多条气路向雾化腔室内供气。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为微量润滑油雾供应装置实施例的系统原理图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明实施例一种微量润滑油雾供应装置，该装置包括雾化腔室10、雾化组件20、调气组件50、供油流道30以及供气流道40。雾化组件20具有气体输入端口、油液输入端口以及油雾喷出端口，油雾喷出端口与雾化腔室10连通。雾化腔室10内装有微量润滑油，供油流道30一端与雾化腔室10连通，另一端连接至油液输入端口，微量润滑油注入至油液输入端口。供气流道40一端与第一压缩气源连通，另一端连接至气体输入端口，同时，供气流道40上设置有控制气源通断的第一开关44。打开第一开关44，压缩气体输入气体输入端口，微量润滑油和压缩气体在雾化组件20内混合，进而在油雾喷出端口形成油雾喷入至雾化腔室10内。

雾化组件20的数量设置为至少两个，即可满足油雾输出量的调节，在实际生产中，当雾化组件20的数量设置为三个时，基本上可满足所有情形所需油雾量的大小调节。

调气组件50与供气流道40并行地设置，调气组件50包括压力调节阀51，调气组件50一端与第二压缩气源连通，雾化腔室10上设置有气压调节端口11，调气组件50的另一端通过气压调节端口11连通至雾化腔室10内。

为实现微量润滑油雾供应装置的调压，压力调节阀51的设定雾化腔室油雾压力可按需手动调整，对于刀具内冷孔径较小的情形时，雾化腔室10内需要提供较大压力才可顺利的将喷雾压出至刀具内冷孔内，此时可将压力调节阀51的设定雾化腔室油雾压力稍微调高；对于刀具内冷孔径较大的情形时，雾化腔室10内只需提供较小压力即可顺利的将喷雾压出至刀具内冷孔内，此时可将压力调节阀51的设定雾化腔室油雾压力稍微调低。

压力调节阀51的数量为多个且呈并联设置，所有并联的压力调节阀51均设置用于控制气源通断的第二开关52，所有的压力调节阀51的设定雾化腔室油雾压力均小于压缩气源的压力值。为了满足不同的内冷孔径所需的压力，每个压力调节阀51的设定雾化腔室油雾压力可呈阶梯式设置。结合实际生产经验，操作者可快速选定相应的压力调节阀51工作，基本满足半自动化的雾化腔室10内调压，提高了工作效率。本实施例中，压力调节阀51的数量设置为两个，对于刀具内冷孔径较大的情形时，一方面需选择较小的设定雾化腔室油雾压力，以满足提供较小压力；另一方面，还可以打开两个第二开关52，使得气源同时经两个压力调节阀51输入至雾化腔室10内，以满足较高的流量要求。通过并联设置多个压力调节阀51以及第二开关52，实现了雾化腔室10内气压以及流量的灵活控制。

该微量润滑油雾供应装置设置有与供气流道40并行的调气组件50，调气组件50可实现单独控制。油雾量的大小可通过多个雾化组件20的开启或关闭实现调控。同时，通过调节压力调节阀51的设定雾化腔室油雾压力可控制雾化腔室10内的压力大小，以及通过选择第二开关52的通断可调节雾化腔室10内的气体流量大小。根据实际加工需求，在调气组件50和雾化组件20的组合调节下即可实现雾化腔室10油雾压力及油雾输出量的稳定可调。

优选地，第一压缩气源与第二压缩气源为同一个压缩气源。供气流道40以及调气组件50的气源设置为同一个，气源个数减少，结构紧凑，成本降低。经调气组件50输入至雾化腔室10的气压大小只需通过压力调节阀51的设定即可实现调节。

定义压缩气源的气压值为P₁，定义雾化腔室油雾压力为P₂，P₁-P₂为压差P_d；雾化腔室油雾压力P₂小于压缩气源的气压值P₁，使得P_d＞0，进而保证腔内油雾压力值一直小于压缩气源的气压值。

通过控制若干个第一开关的通断可以实现雾化组件开启数量的调节；

通过调节压力调节阀的设定雾化腔室油雾压力来控制P_d的大小，可以实现雾化腔室内气压的调节；

通过控制若干个第二开关的通断实现通入至雾化腔室内气流多少的调节。

通过调节压力调节阀的雾化腔室油雾压力可控制雾化腔室内的压力大小，以及通过选择第二开关的通断可调节雾化腔室内的气体流量大小。根据实际加工需求，在调气组件和雾化组件的组合调节下即可实现雾化腔室油雾压力、油雾发生量及油雾输出流量的稳定可调。

系统运作时，维持气源压力在一恒定值，通常气源压力P₁需大于0.6MPa。当刀具内冷孔径较小时，腔内油雾较难经内冷孔输出，需要较高的油雾输出压力。此时可通过调节压力调节阀51的设定雾化腔室油雾压力，以增大腔内的雾化腔室油雾压力P₂；其调节的本质是减小气源压力P₁与雾化腔室油雾压力P₂之间的差值P_d(即P_d＝P₁-P₂)，同时确保该压力差值P_d始终出于正值，即P_d>0。当刀具内冷孔径较大时，腔内油雾比较容易经内冷孔输出，需要的油雾输出压力不高。此时可通过调节压力调节阀51的设定雾化腔室油雾压力，以减小腔内的雾化腔室油雾压力P₂；其调节的本质是增大气源压力P1与雾化腔室油雾压力P₂之间的差值P_d(即P_d＝P₁-P₂)，并使得该差值P_d维持在稳定范围内，确保腔内油雾稳定输出。

针对不同加工场合，需要不同的油雾量进行切削加工。本发明提供2个及其以上雾化组件20，输出到腔体内的油雾量可以由开启或关闭多个供气流道40中的第一开关44实现。具体地，供气流道40包括若干条并行设置的供气管，供气管上设置有第一开关44，供气管的数量等于雾化组件20的数量，所有供气管一一连通至相应的雾化组件的气体输入端口。当需要较小油雾输出量时，通过控制供气管上的第一开关44开启其中1个雾化组件20即可；当需要较大油雾输出量时，通过控制供气管上的第一开关44开启其中2个及其以上雾化组件20即可。

由于雾化组件20的数量设置为三个时，基本上可满足所有情形所需油雾量的大小调节。此时供气管的数量对应为3条，选择其中的两条供气管在连通压缩气源的一端合并形成并气段，另外一条供气管单独设置有第一开关44，用于控制相互合并的供气管通断的第一开关44设置于并气段上。通过控制设置于并气段上的第一开关44，可一次性实现两条条供气管的通断控制，进而实现两个雾化组件20的同时控制；通过控制单独设置在单条供气管上的第一开关44，只能实现单个雾化组件20的控制。

当雾化组件20的数量为多个时，也可按照上述的方式进行布置和设计。

例如，当雾化组件20的数量为4个时，则选择其中两条供气管合并且共用一个第一开关44，另外两条供气管均单独使用一个第一开关44，即可实现雾化组件20开启数量为1个、2个3个或者4个的任意选择。通过将供气管设置成合并，达到了减少第一开关44数量的目的，节约了成本。

本发明通过两种形式的组合，最终可达到在减少第一开关44数量的前提下，实现任意数量雾化组件20的开启，节约了第一开关44的成本。

通过调气组件50内多个并联的压力调节阀51与多个雾化组件20的组合调节，可实现多种油雾输出调节方式，进而有效地解决不同内冷孔刀具及外置式加工所需的油雾输出量调节及油雾稳定输出调节问题。

由于雾化组件20的主要目的在于按需产生足够的油雾而不是升高腔内压力，因此优选具备文丘里效应的雾化组件20。具备文丘里效应的雾化组件20其油液输入端口以及气体输入端口的内径小，输出的气流较少，因此产生的油雾不易使腔体油雾压力升高。

本实施例中，雾化组件20的数量为三个，供油流道30上设置有防止微量润滑油倒流的单向阀，供油流道30的末端形成三条分别连接至不同雾化组件20的分支。同时，供气流道40包括3条供气管，具体包括第一供气管41、第二供气管42以及第三供气管43，第一供气管41和第二供气管42在前端合并后与压缩气源连通，第一供气管41和第二供气管42的后端分别连通至雾化组件20的气体输入端口，第三供气管43的前端与压缩气源连通，第三供气管43的后端与第三个雾化组件20的气体输入端口连通，第一开关44设置在第一供气管41和第二供气管42的合并段上以及第三供气管43上。通过控制第一开关44的通断来实现不同工作数量的雾化组件20的选择。当需要两个雾化组件20产生喷雾时，只需要打开位于第一供气管41和第二供气管42的合并段上的第一开关44，并关闭位于第三供气管43上的第一开关44，即可实现。当只需要一个雾化组件20产生喷雾时，只需要打开位于第三供气管43上的第一开关44，并关闭位于第一供气管41和第二供气管42的合并段上第一开关44，即可实现。当需要三个雾化组件20同时产生喷雾时，同时打开这两个第一开关44，即可实现。本实施例中，通过设置两个第一开关44即可实现三个雾化组件20的多样化工作状态的控制，节约了成本。

具体地，第一开关44和第二开关52均为电磁阀。

同时供油流道30上还设置有温度可调节的加热装置70，用于解决不同成分油品的黏度差异问题。从油品黏度与温度关联关系角度分析，通过对微量润滑油进行适当的升温处理，提高油温使得其内聚力减小，黏度值稳定在一定范围内，进而使得油膜更容易破碎并形成更细的微粒，达到较好的雾化效果的。另外，如果遇到环境温度过低导致润滑介质黏度增大的问题，增温可以降低润滑介质黏度，进而使得该装置可以适用于高纬度地区及类似常年气温较低的地区。

作为优选，靠近压缩气源设置有用于检测压缩气源压力值的第一压力传感器80；雾化腔室10上设置有油雾输出端口12，靠近油雾输出端口12设置有用于检测油雾输出端口12压力值的第二压力传感器14；通过第二压力传感器14检测得到的压力值，一方面较为真实的反应为腔内的压力值，另一方面较为真实的反应为喷雾喷入至主轴内冷通道或外置式喷嘴端的压力值。

本实施例中，可在雾化腔室10上设置有手动加油口13和自动加油装置60。该自动加油装置60包括液位开关15、电磁阀、单向阀以及油泵等。液位开关15安装在雾化腔室10内采集液位信息，当液位低于某个设定值时，自动加油装置60启动，将微量润滑油自动加入至雾化腔室10内。同时，通过手动加油口13可实现手动加油。当然，雾化腔室10上可以只设置手动加油口13或自动加油装置60中的一种。

压缩气源与设置在微量润滑油雾供应装置上的进气口连通以实现供气，进气口处设置有控制气源整体通断的开关阀91。

本发明另外提供一种机加工装置，该机加工装置包括刀具内冷孔通道或外置式喷嘴端口，刀具内冷孔通道或外置式喷嘴端口通过管道连接有微量润滑油雾供应装置。具体地，可以通过管道连接在油雾输出端口12以及刀具内冷孔通道或外置式喷嘴端口之间。由于该机加工装置连接有微量润滑油雾供应装置，确保了刀具内冷孔通道或外置式喷嘴端口处的油雾输出量的稳定可调，有效保证了加工过程中的冷却润滑效果。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种微量润滑油雾供应装置，其特征在于，包括：

雾化腔室；

雾化组件，设置为至少两个，所述雾化组件具有气体输入端口、油液输入端口以及油雾喷出端口，所述油雾喷出端口与所述雾化腔室连通；

供油流道，所述供油流道一端与所述雾化腔室连通，另一端连接至所述油液输入端口；

供气流道，所述供气流道一端可与第一压缩气源连通，另一端连接至所述气体输入端口，所述供气流道上设置有控制气源通断的第一开关；

调气组件，所述调气组件与所述供气流道并行地设置，所述调气组件包括压力调节阀，所述调气组件一端可与第二压缩气源连通，另一端连通至所述雾化腔室；

所述压力调节阀的数量为多个且呈并联设置，所有并联的所述压力调节阀均设置有控制气源通断的第二开关。

2.根据权利要求1所述的微量润滑油雾供应装置，其特征在于：靠近压缩气源设置有用于检测压缩气源压力值的第一压力传感器。

3.根据权利要求1所述的微量润滑油雾供应装置，其特征在于：所述雾化腔室上设置有油雾输出端口，靠近所述油雾输出端口设置有用于检测油雾输出端口压力值的第二压力传感器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的微量润滑油雾供应装置，其特征在于：所述供油流道上设置有温度可调的加热装置。

5.根据权利要求1至3任一项所述的微量润滑油雾供应装置，其特征在于：所述雾化腔室上设置有手动加油口和/或自动加油装置。

6.一种机加工装置，其特征在于：包括刀具内冷孔通道或外置式喷嘴端口，所述刀具内冷孔通道或所述外置式喷嘴端口与权利要求1至5任一项所述的微量润滑油雾供应装置相连通。

7.一种微量润滑油雾供应装置的调压方法，其特征在于：

定义压缩气源的气压值为P₁，定义雾化腔室油雾压力为P₂，P₁-P₂为压差P_d；

雾化腔室油雾压力P₂小于压缩气源的气压值P₁，P_d＞0；

通过控制若干个第一开关的通断实现雾化组件开启数量的调节；

通过调节压力调节阀来控制P_d的大小，实现雾化腔室油雾压力P₂的调节；

通过控制若干个第二开关的通断实现通入至雾化腔室内气流多少的调节。

8.根据权利要求7所述的微量润滑油雾供应装置的调压方法，其特征在于：当微量润滑油雾供应装置的油雾输出端口连通至孔径较大的刀具内冷孔通道或外置式喷嘴端口时，同时开启多个雾化腔室油雾压力设定较小的压力调节阀，实现多条气路向雾化腔室内供气。