CN110539230A - 一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了冷却过滤系统技术领域的一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，主要包括回流收集装置、一级过滤装置、二级过滤装置、三级过滤装置和切削喷淋系统，回流收集装置设置于磨床工作台处用于收集喷淋回流的冷却液，回流收集装置通过输送软管与一级过滤装置输入端连通，一级过滤装置的输出端通过输送软管与二级过滤装置连通，二级过滤装置连通的输出端通过输送软管连接有换向阀，换向阀的一输出端与三级过滤装置连通，三级过滤装置的输出端与切削喷淋系统连通，换向阀的另一输出端直接与切削喷淋系统连通，切削喷淋系统的输出端设置于磨床工作台上，本发明提供了一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统。
Description
技术领域
本发明涉及冷却过滤系统技术领域，具体为一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统。
背景技术
非球面透镜在照相机、光学仪器、通信、天文及军工等行业应用十分广泛。传统的加工方法是先通过一些专用设备粗磨后再经过精密研磨和精密抛光来完成。其大部分工作是通过手工进行的。在加工中由于要反复地进行测量和修磨，加工周期长、成本高，而且不易获得高精度，对操作者技能的要求也很高，为同时提升非球面透镜研磨加工的精度和效率，本技术领域技术人员将研制一种超精密非球面成型磨床。
冷却系统是磨床中不可或缺的重要部分，负责物对加工中的工件表面进行冷却降温。普通磨床因为加工精度较低，对于磨削冷却液中的工件碎屑颗粒要求不高，一般精密级磨床需求磨削冷却液过滤循环后颗粒直径需要≤20µm，因此一般采用两级过滤循环装置即可满足使用需求。但是对于超精密磨床来说，加工精度要求更高，任何一个环节的疏漏都有可能导致加工精度降低，因此对于循环磨削冷却液中颗粒直径要求更加严格，一般要求控制在颗粒直径≤5µm，因此在保证磨削冷却液正常循环的基础上，为使得颗粒直径符合设计要求，需要进一步优化过滤循环装置。
基于此，发明设计了一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，以解决上述问题。
发明内容
发明的目的在于提供一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，主要包括回流收集装置、一级过滤装置、二级过滤装置、三级过滤装置和切削喷淋系统，所述回流收集装置设置于磨床工作台处用于收集喷淋回流的冷却液，所述回流收集装置通过输送软管与所述一级过滤装置输入端连通，所述一级过滤装置的输出端通过输送软管与所述二级过滤装置连通，所述二级过滤装置连通的输出端通过输送软管连接有换向阀，所述换向阀的一输出端与所述三级过滤装置连通，所述三级过滤装置的输出端通过输送软管与所述切削喷淋系统连通，所述换向阀的另一输出端直接与所述切削喷淋系统连通，所述切削喷淋系统的输出端设置于磨床工作台上。
优选的，所述一级过滤装置包括一级过滤净液箱和设置于所述一级过滤净液箱上的纸带过滤机和一级过滤泵，所述回流收集装置输出的冷却液在一级过滤泵动力作用下经过纸带过滤机过滤后暂存于所述一级过滤净液箱中。
优选的，所述二级过滤装置包括二级过滤净液箱和设置于所述二级过滤净液箱上的离心过滤机和二级过滤泵，所述一级过滤装置输出的冷却液在二级过滤泵动力作用下经过离心过滤机过滤后暂存于所述二级过滤净液箱中。
优选的，所述二级过滤净液箱上设置有低液位报警器。
优选的，所述三级过滤装置包括三级过滤净液箱和设置于所述二级过滤净液箱上的袋式过滤器和三级过滤泵，所述二级过滤装置输出的冷却液在三级过滤泵动力作用下经过袋式过滤器过滤后暂存于所述三级过滤净液箱中。
优选的，所述三级过滤净液箱一侧设置有智能变频冷却机。
优选的，所述切削喷淋系统包括喷淋水泵，所述喷淋水泵的输入端与二级过滤装置和三级过滤装置的输出端连通，所述喷淋水泵的输出端连接有喷淋出水口，所述喷淋出水口管路中依次设置有温度传感器、压力传感器和流量传感器。
优选的，所述纸带过滤机的颗粒过滤精度为25-40μm，过滤流量为100L/min。
优选的，所述离心过滤机的颗粒过滤精度为3-15μm，过滤流量为70L/min。
优选的，所述袋式过滤器的颗粒过滤精度为5μm，过滤流量为50L/min。
与现有技术相比，发明的有益效果为：
一、本发明冷却过滤系统在现今广泛使用的二级过滤的基础上增加了一级，采用三级过滤方式进一步缩小过滤后颗粒直径，在精磨状态下，本系统采用纸带式过滤、离心机过滤、袋式过滤共三级过滤方式，三级过滤后，冷却液中颗粒直径能够达到5μm以下，过滤精度更高，满足非球面透镜超精密磨削加工需求。
二、本发明冷却过滤系统为提高粗磨磨削冷却液回液效率，二级过滤装置和三级过滤装置之间安装换向阀用于控制磨削冷却液回液方向，当使用粗磨功能时，二级过滤后流量仍能够达到70L/min，以便适应粗磨更大的冷却液需求，并且磨削冷却液只需经历二级过滤即可回液，保证粗磨时磨削冷却液回液效率，减少机床整体使用磨削冷却液量，降低成本，响应国家节能减排号召。
三、本发明冷却过滤系统中三级过滤净液箱一侧加装设置智能变频冷却机，可对三级过滤净液箱中的冷却液进行主动降温冷却，保证经三级过滤后的冷却液工作时保持20±0.1℃温度与恒定室温相同，避免精磨时精度受冷却液温差干扰；同时，本冷却过滤系统在出口端加装对应的温度、流量、压力传感器，实时测量数据并上传主机，通过与主机设定的参数对比，异常时，主机报警并启动紧急停机设定，确保工件精磨在冷却液恒定状态下进行。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明粗磨状态下冷却回路示意图；
图2为本发明精磨状态下冷却回路示意图；
图3为本发明冷却流程示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-回流收集装置，2-一级过滤装置，21-一级过滤净液箱，22-纸带过滤机，23-一级过滤泵，3-二级过滤装置，31-二级过滤净液箱，32-离心过滤机，33-二级过滤泵，4-三级过滤装置，41-三级过滤净液箱，42-袋式过滤器，43-三级过滤泵，5-换向阀，6-切削喷淋系统，61-喷淋水泵，62-喷淋出水口，63-温度传感器，64-压力传感器，65-流量传感器，7-低液位报警器，8-智能变频冷却机。
具体实施方式
下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于发明保护的范围。
请参阅图1-3，发明提供一种技术方案：一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，主要包括回流收集装置1、一级过滤装置2、二级过滤装置3、三级过滤装置4和切削喷淋系统6，回流收集装置1设置于磨床工作台处用于收集喷淋回流的冷却液，回流收集装置1通过输送软管与一级过滤装置2输入端连通，一级过滤装置2的输出端通过输送软管与二级过滤装置3连通，二级过滤装置3连通的输出端通过输送软管连接有换向阀5，换向阀5的一输出端与三级过滤装置4连通，三级过滤装置4的输出端通过输送软管与切削喷淋系统6连通，换向阀5的另一输出端直接与切削喷淋系统6连通，切削喷淋系统6的输出端设置于磨床工作台上。
进一步的，一级过滤装置2包括一级过滤净液箱21和设置于一级过滤净液箱21上的纸带过滤机22和一级过滤泵23，回流收集装置1输出的冷却液在一级过滤泵23动力作用下经过纸带过滤机22过滤后暂存于一级过滤净液箱21中，纸带过滤机22是依靠液体自身的重力透过滤布，隔离杂物，从而达到净化液体目的。
进一步的，二级过滤装置3包括二级过滤净液箱31和设置于二级过滤净液箱31上的离心过滤机32和二级过滤泵33，一级过滤装置2输出的冷却液在二级过滤泵33动力作用下经过离心过滤机32过滤后暂存于二级过滤净液箱31中，离心过滤机32的离心过滤远离是以离心力作为推动力，在具有过滤介质如（滤网、滤布）的有孔转鼓中加入悬浮液，固体粒子截留在过滤介质上，液体穿过滤饼层而流出，最后完成滤液和滤饼分离的过滤操作。
进一步的，二级过滤净液箱31上设置有低液位报警器7，用于监测二级过滤净液箱31中冷却液液位，以便于及时添加冷却液。
进一步的，三级过滤装置4包括三级过滤净液箱41和设置于二级过滤净液箱41上的袋式过滤器42和三级过滤泵43，二级过滤装置3输出的冷却液在三级过滤泵43动力作用下经过袋式过滤器42过滤后暂存于三级过滤净液箱41，袋式过滤器42是一种压力式过滤装置，主要有过滤筒体、过滤筒盖和快开机构、不锈钢滤袋加强网等主要部件组成，滤液由过滤机外壳的旁侧入口管流入滤袋，滤袋本身是装置在加强网篮内，液体渗透过所需要细度等级的滤袋即能获得合格的滤液，杂质颗粒被滤袋拦截。
进一步的，三级过滤净液箱41一侧设置有智能变频冷却机8，用于对三级过滤净液箱41中的冷却液进行主动降温冷却。
进一步的，切削喷淋系统6包括喷淋水泵61，喷淋水泵61的输入端与二级过滤装置3和三级过滤装置4的输出端连通，喷淋水泵61的输出端连接有喷淋出水口62，喷淋出水口62管路中依次设置有温度传感器63、压力传感器64和流量传感器65，用于监测冷却液温度、压力和流量状态。
进一步的，纸带过滤机22的颗粒过滤精度为25-40μm，过滤流量为100L/min，起到初步过滤作用，主要负责过滤掉冷却液中颗粒较大的碎屑异物。
进一步的，离心过滤机32的颗粒过滤精度为3-15μm，磨削冷却液只需经历二级过滤即可回液，保证粗磨时磨削冷却液回液效率，减少机床整体使用磨削冷却液量，降低成本，响应国家节能减排号召，二级过滤后过滤流量为70L/min，以便适应粗磨更大的冷却液需求。
进一步的，袋式过滤器42的颗粒过滤精度为5μm，过滤流量为50L/min，三级过滤后，冷却液中颗粒直径能够达到5μm以下，过滤精度更高，满足非球面透镜超精密磨削加工需求。
本实施例的一个具体应用为：
本发明公开了一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统；
实施例1：
粗磨流程：控制换向阀5，使一级过滤装置2输出的冷却液直接与切削喷淋系统6连通，在粗磨流程时，磨削冷却液经过切削喷淋系统6的喷淋水泵61对加工中的工件进行喷淋降温，喷淋后的冷却液被回流收集装置1收集，回流收集装置1收集的冷却液通过软管流向一级过滤装置2，当冷却液通过一级过滤装置2中的纸带过滤机22时，由纸带过滤机22的过滤精度为25-40μm，使得流出一级过滤净液箱21的冷却液中颗粒直径控制控制在40μm以下，流量为100L/min；冷却液经过一级过滤后进入二级过滤装置3，当冷却液通过二级过滤装置3中的离心过滤机32时，由于离心过滤机32过滤精度为3-15μm，使得流出二级过滤净液箱31的冷却液中颗粒直径控制控制在15μm以下，流量为70L/min；由于当前为粗磨流程，系统控制换向阀使得经过二次过滤后的磨削冷却液直接回到切削喷淋系统6的喷淋水泵61，重新进入循环。同步在磨削冷却回水口的温度、压力、流量传感器，实时测量数据并上传主机，通过与主机设定的粗磨参数对比，异常时，主机报警并启动紧急停机设定。
实施例2：
精磨流程：由于精磨需要磨削冷却液颗粒更小、冷却液温度恒定，因此在磨削冷却液流出二级过滤装置3后，调整换向阀5，使一级过滤装置2输出的冷却液先与三级过滤装置4连通，同步启动智能变频冷却机8，由于袋式过滤器42过滤精度为5μm，使得流出三级过滤净液箱41的冷却液中颗粒直径控制控制在5μm以下，流量为50L/min，通过智能变频冷却机8将冷却液温度控制在20±0.1℃之间，避免精磨时精度受冷却液温差干扰，同步在磨削冷却回水口的温度、压力、流量传感器，实时测量数据并上传主机，通过与主机设定的精磨参数对比，异常时，主机报警并启动紧急停机设定。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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，因此不能理解为对发明的限制。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，其特征在于：主要包括回流收集装置（1）、一级过滤装置（2）、二级过滤装置（3）、三级过滤装置（4）和切削喷淋系统（6），所述回流收集装置（1）设置于磨床工作台处用于收集喷淋回流的冷却液，所述回流收集装置（1）通过输送软管与所述一级过滤装置（2）输入端连通，所述一级过滤装置（2）的输出端通过输送软管与所述二级过滤装置（3）连通，所述二级过滤装置（3）连通的输出端通过输送软管连接有换向阀（5），所述换向阀（5）的一输出端与所述三级过滤装置（4）连通，所述三级过滤装置（4）的输出端通过输送软管与所述切削喷淋系统（6）连通，所述换向阀（5）的另一输出端直接与所述切削喷淋系统（6）连通，所述切削喷淋系统（6）的输出端设置于磨床工作台上。
2.根据权利要求1所述的一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，其特征在于：所述一级过滤装置（2）包括一级过滤净液箱（21）和设置于所述一级过滤净液箱（21）上的纸带过滤机（22）和一级过滤泵（23），所述回流收集装置（1）输出的冷却液在一级过滤泵（23）动力作用下经过纸带过滤机（22）过滤后暂存于所述一级过滤净液箱（21）中。
3.根据权利要求1所述的一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，其特征在于：所述二级过滤装置（3）包括二级过滤净液箱（31）和设置于所述二级过滤净液箱（31）上的离心过滤机（32）和二级过滤泵（33），所述一级过滤装置（2）输出的冷却液在二级过滤泵（33）动力作用下经过离心过滤机（32）过滤后暂存于所述二级过滤净液箱（31）中。
4.根据权利要求3所述的一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，其特征在于：所述二级过滤净液箱（31）上设置有低液位报警器（7）。
5.根据权利要求1所述的一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，其特征在于：所述三级过滤装置（4）包括三级过滤净液箱（41）和设置于所述二级过滤净液箱（41）上的袋式过滤器（42）和三级过滤泵（43），所述二级过滤装置（3）输出的冷却液在三级过滤泵（43）动力作用下经过袋式过滤器（42）过滤后暂存于所述三级过滤净液箱（41）中。
6.根据权利要求5所述的一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，其特征在于：所述三级过滤净液箱（41）一侧设置有智能变频冷却机（8）。
7.根据权利要求1所述的一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，其特征在于：所述切削喷淋系统（6）包括喷淋水泵（61），所述喷淋水泵（61）的输入端与二级过滤装置（3）和三级过滤装置（4）的输出端连通，所述喷淋水泵（61）的输出端连接有喷淋出水口（62），所述喷淋出水口（62）管路中依次设置有温度传感器（63）、压力传感器（64）和流量传感器（65）。
8.根据权利要求2所述的一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，其特征在于：所述纸带过滤机（22）的颗粒过滤精度为25-40μm，过滤流量为100L/min。
9.根据权利要求3所述的一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，其特征在于：所述离心过滤机（32）的颗粒过滤精度为3-15μm，过滤流量为70L/min。
10.根据权利要求5所述的一种超精密非球面成型磨床的冷却过滤系统，其特征在于：所述袋式过滤器（42）的颗粒过滤精度为5μm，过滤流量为50L/min。
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