CN111745460A - 一种用于摇篮式五轴机床切削液在线混合机构 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于摇篮式五轴机床切削液在线混合机构，其特征在于，包括：机床摇篮、进油系统、进气系统、混合器、输出系统和防护气罩，所述机床摇篮外侧一端上方设有进油系统，下方进气系统，另一端设有输出系统，中间设有混合器，实现压缩空气和切削液各组分等多个组分在线混合，加速防护喷头可以根据加工对象和加工精度要求，增加混合液的穿透力，提高冷却和润滑效果，改善加工质量。
Description
技术领域：
本发明属切削加工领域，具体涉及一种用于摇篮式五轴机床切削液在线混合机构。
背景技术：
切削液，主要用于机床加工中对工件进行冷却、润滑，提高切削加工质量。生产中，机床主轴和切削加工区内分布多个切削液喷头，切削液从不同方位对工件进行冲洗冷却、润滑。产品加工时，切削液四溅，整个机床内都弥漫着切削液，不仅使用量巨大，而且雾化到空气中的切削液组分极易污染环境。
目前使用的切削液多为矿物油，污染严重，处理不当严重的破坏生态环境。微量润滑，采用压缩空气混合可降解的植物油对工件进行冷却、润滑，减少切削液的使用。微量油膜附水滴切削液也属于微量润滑切削加工技术，利用压缩空气的强力作用，使自然可降解植物油和少量水在喷嘴中混合。油膜附水滴(OoW)切削液中的油膜起到了良好的润滑作用，同时切削液的水滴吸收了大量的切削热，降低了切削加工区的表面温度，减小了刀具磨损，延长了刀具的使用寿命，抑制了积屑瘤和鳞刺的形成，降低了工件表面的表面粗糙度。但如何做好压缩空气、可降解植物油、水和其它各组分的在线混合，是需要深入研究的内容之一。
微量润滑切削过程中产生的切削油雾仍会影响切削现场的环境空气质量，危害切削场所人员的健康。在射流温度较低的条件下，空气中悬浮的水汽会发生凝结与黏附现象，因此低温微量润滑条件下切削现场油雾浓度会随着射流温度的降低而相对降低。因此，降低切削液油雾的扩散，减少对加工环境的空气污染，也是需要深入研究的内容之一。
发明内容：
为解决上述技术问题，本发明一种用于摇篮式五轴机床切削液在线混合机构，包括：机床摇篮、进油系统、进气系统、混合器、输出系统和防护气罩，所述机床摇篮外侧一端上方设有进油系统，下方进气系统，另一端设有输出系统，中间设有混合器，
所述机床摇篮1内侧两端设有固定架，所述固定架表面设有摇篮，所述摇篮两端通过轴承与固定架转动连接，所述摇篮表面中间设有工作台，当摇篮转动时，工作台随着摇篮转动，
所述进油系统，包括油箱、油泵流量计和压力计，所述油箱设在固定架一端外侧，等距设有3个挂耳，所述油箱上端设有注油孔，下端一侧设有油箱出口，所述油箱出口与油管连接，所述油管另一端通过第一旋转接头与螺旋软管连接，所述油管从前至后依次设有油泵、流量计、压力计，所述固定架下端设有涡流管热出气口，所述涡流管热出气口与涡流管进气口，所述涡流管进气口另一端设有涡流管冷出气口，所述涡流管冷出气口另一端设有气管，所述气管另一端通过旋转接头与螺旋软管连接，所述气管中依次设有流量计和压力计，所述螺旋软管通过第二旋转接头与混合器连接，
所述混合器包括进气口、进液孔、出液孔和第二进液孔，所述混合器为中空圆柱体，一端侧面圆心设有混合出孔，所述混合出孔外侧设有进气口，所述进气口上下两端依次设有进液孔和第二进液孔，左右两端对称设有通气孔，所述气管和油管分别通过螺旋软管与进气口和进液孔或第二进液孔连接，所述混合器内部设有混合腔，所述进液孔和第二进液孔末端设有圆形连通孔，所述连通孔与出液孔连接，所述出液孔末端设有单向阀；
所述输出系统包括分流管、输出管和伸缩管，所述输出管转角处通过转接头连接，所述输出管两端通过伸缩管与万向管连接，所述万向管末端设有喷头，所述输出管中间与分流管连接，所述分流管与混合器连接，
所述防护气罩主要组成部分包括：入口，双联气阀，气管，气孔，球阀和角阀，所述气管为双N形，中间通过管道连接，直角转角处通过角阀连接，弧形转角处通过球阀连接，所述气管设有气孔，所述气管一端设有入口，所述入口通过双联气阀与气管连接。
进一步技术方案，所述喷头包括：混合管和保护罩，所述保护罩为中空圆锥形，末端内侧设有活塞，圆周面设有连接管，所述连接管包括入口、球阀、气管和出口，所述连接管一端设有入口，所述连接管两端对称设有球阀，所述球阀与气管连接，所述管为弧形，弧形与保护罩的弧形一致，所述管另一端设有出口，
所述混合管保护罩内部，所述混合管直径小于保护罩，所述混合管尖顶处设有出口，圆周面设有支撑环，后端设有接头，前端设有单向阀，所述出口与单向阀连接，所述单向阀后方设有连接管，所述支撑环固定保护罩和混合管距离。
进一步技术方案，所述分流管、输出管、转接头均为刚性管，伸缩可根据需要调整长度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)实现压缩空气和切削液各组分等多个组分在线混合，如压缩空气、水、植物油3组分在线混合。
(2)加速防护喷头可以根据加工对象和加工精度要求，增加混合液的穿透力，提高冷却和润滑效果，改善加工质量。
(3)加速防护喷头在混合液周围形成防护保护罩，形成第1层防护，减少混合雾化后的混合液在空气中扩散。
(4)低温防护气罩，采用低温气体凝结空气中的雾化混合气，降低切削液油雾对加工环境的空气污染。
(5)低温防护气罩，形成封闭的防护保护罩，形成第2层防护，减少混合雾化后的混合液在空气中扩散。
附图说明：
附图用来提供对本发明进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的整体结构
图2为本发明的混合机构爆炸图
图3为本发明的混合机构入口连接管图
图4为本发明的混合器结构图
图5为本发明的图4A-A截面剖视图
图6为本发明的图4B-B截面剖视图
图7为本发明的加速防护喷头结构图
图8为本发明的图7中A-A截面剖视图
图9为本发明的加速防护喷头结构爆炸图
图10为本发明的连接管结构图
图11为本发明的防护气罩结构图
机床摇篮-1、进油系统-2、进气系统-3、混合器-4、输出系统-6、加速防护喷头-7、防护气罩-8、固定架-11，摇篮-12，工作台-13、轴承-100、油箱-21、通气孔-40、进气孔-41、进液孔-42、连通孔-43、出液孔-44、单向阀-441、第二进液孔-45、混合腔-48、油箱出口-22、油泵-23、流量计-24、压力计-25、油管-26、耳环-27、注油孔-28、涡流管热出气口-31、涡流管进气口-32、涡流管冷出气口-33、流量计-34、压力计-35、气管-36、第一旋转接头-261、螺旋软管-262、旋转接头-263、堵头-267、旋转接头-361、第二螺旋软管-362、第二旋转接头-363、分流管-61、输出管-62、转接头-63、第一伸缩管-64、第二伸缩管-65、万向管-66、混合管-71、保护罩-72、支撑环-73、伸缩管-75、连接管79、入口791、球阀792、气管794、出口793、入口-80、双联气阀-81、气管-82、气孔-83、球阀-85、角阀-88。
具体实施方式：
如图所示，一种用于摇篮式五轴机床切削液在线混合机构，包括：机床摇篮1、进油系统2、进气系统3、混合器4、输出系统6、加速防护喷头7和防护气罩8，所述机床摇篮1外侧一端上方设有进油系统2，下方进气系统3，另一端设有输出系统6，中间设有混合器4，
所述机床摇篮1为凵形，所述摇篮1内侧两端设有固定架11，所述固定架11表面设有摇篮12，所述摇篮12为5边形结构，所述摇篮12两端通过轴承100与固定架11转动连接，所述摇篮12表面中间设有工作台13，当摇篮12转动时，工作台13随着摇篮12转动。
所述进油系统2，包括油箱21、油泵23、流量计24和压力计25，所述油箱21设在固定架11一端外侧，所述油箱21为圆形，等距设有3个挂耳27，通过3个耳环27固定在机床固定架11上，所述油箱21上端设有注油孔28，下端一侧设有油箱出口22，所述油箱出口22与油管26连接，所述油管26另一端通过第一旋转接头261与螺旋软管262连接，所述油管26从前至后依次设有油泵23、流量计24、压力计25，植物油或混合液通过注油孔28加入到油箱21中，通过油箱出口22流出，经过油泵23、流量计24、压力计25，所述固定架11下端设有进气系统3，所述进气系统3包括涡流管热出气口31、涡流管进气口32和涡流管冷出气口33，所述涡流管进气口32分别设有涡流管热出气口31和涡流管冷出气口33，所述涡流管冷出气口33另一端设有气管36，所述气管36另一端通过第二旋转接头361与第二螺旋软管362连接，所述第二螺旋软管362通过第二旋转头与混合器4连接，所述气管36中依次设有流量计34和压力计35，通过转接头261与螺旋软管262连接，所述螺旋软管262通过第二旋转接头263与混合器4连接，所述进油系统2可以设置成1个，也可以设置成2个，分别与混合器4连接。
所述混合器4包括进气口41、进液孔42、出液孔44和第二进液孔45，所述混合器4为中空圆柱体，一端侧面圆心设有混合出孔49，所述混合出孔49外侧设有进气口41，所述进气口41上下两端依次设有进液孔42和第二进液孔45，左右两端对称设有通气孔40，所述气管36和油管26分别通过螺旋软管262和第二螺旋软管362与进气口41和进液孔42或第二进液孔45连接，当混合器4中的进液孔为多个时，进油系统2同时可以设置成多了，从而实现多种不同成份在线混合，所述混合器4内部设有中空为蘑菇状的混合腔48，所述进液孔42长度大于第二进液孔45长度，结构相同，所述进液孔42和第二进液孔45为圆台状，所述进液孔42和第二进液孔45末端设有圆形连通孔43，所述连通孔43与出液孔44连接，所述出液孔44末端设有单向阀441，低温压缩空气经过进气口41进入混合器4中，在混合器4内与切削液其它组份混合后通过混合出孔49流出混合器4。可降解植物油通过进油系统2进入混合器4中。混合器4的进液孔42和进液孔45可分别与进油系统2连接，混合原理相同。下面以进液孔42为例说明可降解植物油通过进液孔42进入混合器4后与低温压缩空气混合过程。
所述进液孔42直径逐渐缩小；连通孔43环绕混合器4一周形成内部通孔，连通孔43直径不变；出液孔44连通进气孔41和连通孔43，出液孔44直径逐渐缩小。可降解植物油通过进液孔42进入混合器内，流入连通孔43中。由于混合器内出液孔44共3个，均布在混合器内与连通孔43相连，因此，连通孔43中的可降解植物油可通过3个出液孔44分别射入进气孔41内的低温压缩空气中，进行混合。出液孔44的出口安装单向阀441，目的是防止低温压缩空气通过出液孔44流出。进液孔42、出液孔44直径逐渐缩小，目的是提高植物油流速。
所述输出系统6包括分流管61、输出管62、第一伸缩管64和第二伸缩管65，所述输出管62转角处通过转接头63连接，所述输出管62两端通过第一伸缩管64、第二伸缩管65分别与万向管66两端连接，所述万向管66末端设有喷头7，所述输出管62中间与分流管61连接，所述分流管61与混合器4连接，所述分流管61、输出管62、转接头63均为刚性管，第一伸缩管64和第二伸缩管65均可根据需要调整长度。所述混合器4中混合组分进入分流管61后分成2路，一路经过输出管62、转接头63、第一伸缩管64、万向管66后通过喷头7输出；另一路经过第二伸缩管65后，同样通过另一个加速防护喷头7输出。加速防护喷头7的位置和角度可分别通过第一伸缩管64、第二伸缩管65和万向管66调整位置和角度。
所述防护喷头7包括：混合管71和保护罩72，
所述保护罩72为中空圆锥形，末端内侧设有活塞77，圆周面设有连接管79，所述连接管79包括入口791、球阀792、气管794和出口793，出口793在气管794两端对称分布2个，所述连接管79一端设有入口791，所述连接管79两端对称设有球阀792，所述球阀792与气管794连接，所述管794为弧形，弧形与保护罩72的弧形一致，所述气管794另一端设有出口793，
所述混合管71保护罩72内部，所述混合管71直径小于保护罩72，所述混合管71尖顶处设有混合管出口，圆周面设有支撑环73，后端设有接头78，前端设有单向阀74，所述出口793末端设有单向阀74，所述单向阀74后方设有连接管75，所述支撑环73使保护罩72和混合管71保持一定距离，保护管71和混合管72的入口端相对运动密封，通过活塞77实现。活塞77的外圆面同保护管72的内圆面配合，活塞77的内圆面同混合管71的外圆面配合。活塞77的密封圈同保护管入口的密封槽配合通过密封圈双密封实现保护管72和混合管71实现相对运动的同时保证中间的压缩空气不外流。
保护管72内圆柱面与支撑环73配合处有螺纹，支撑环73和支撑环76通过定位槽固定。当需要防溢气流保护气罩时，旋松保护管72和混合管71。
防溢气流保护气流速和半径的改变，还可以通过改变保护出口793和混合管出口的角度来改变。
低温压缩空气经混合器4的通孔40进入后，通过入口791进入连接管79中，球阀792打开后，低温压缩空气进入气管794内，通过出口793进入混合管71与保护管72中间夹层，进入混合管71内的低温压缩空气同切削混合液混合后经混合管71出口718流出。
经过连接管79进入的低温压缩空气，流速大于混合器4出口49流出的混合组分流速。混合管71和保护管72的入口端相对运动密封，通过活塞77实现。
所述防护气罩8主要组成部分包括：入口80，双联气阀81，气管82，气孔83，球阀85和角阀88，所述气管82为双N形，中间通过管道连接，直角转角处通过角阀88连接，弧形转角处通过球阀85连接，所述气管82设有气孔83，所述气管83一端设有入口80，所述入口80通过双联气阀81与气管82连接，
低温压缩空气从入口80进入防护气罩8内，经过双联气阀81控制，分别流入气管82内，再气孔83流出。所述气孔83气流的高度和速度，通过控制双联气阀81和角阀88控制。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。
Claims (2)
1.一种用于摇篮式五轴机床切削液在线混合机构，其特征在于，包括：机床摇篮、进油系统、进气系统、混合器、输出系统和防护气罩，所述机床摇篮外侧一端上方设有进油系统，下方进气系统，另一端设有输出系统，中间设有混合器，
所述机床摇篮内侧两端设有固定架，所述固定架表面设有摇篮，所述摇篮两端通过轴承与固定架转动连接，所述摇篮表面中间设有工作台，当摇篮转动时，工作台随着摇篮转动，
所述进油系统，包括油箱、油泵流量计和压力计，所述油箱设在固定架一端外侧，等距设有3个挂耳，所述油箱上端设有注油孔，下端一侧设有油箱出口，所述油箱出口与油管连接，所述油管另一端通过第一旋转接头与螺旋软管连接，所述油管从前至后依次设有油泵、流量计、压力计，所述固定架下端设有涡流管热出气口，所述涡流管热出气口与涡流管进气口，所述涡流管进气口另一端设有涡流管冷出气口，所述涡流管冷出气口另一端设有气管，所述气管另一端通过旋转接头与螺旋软管连接，所述气管中依次设有流量计和压力计，所述螺旋软管通过第二旋转接头与混合器连接，
所述混合器包括进气口、进液孔、出液孔和第二进液孔，所述混合器为中空圆柱体，一端侧面圆心设有混合出孔，所述混合出孔外侧设有进气口，所述进气口上下两端依次设有进液孔和第二进液孔，左右两端对称设有通气孔，所述气管和油管分别通过螺旋软管与进气口和进液孔或第二进液孔连接，所述混合器内部设有混合腔，所述进液孔和第二进液孔末端设有圆形连通孔，所述连通孔与出液孔连接，所述出液孔末端设有单向阀；
所述输出系统包括分流管、输出管和伸缩管，所述输出管转角处通过转接头连接，所述输出管两端通过伸缩管与万向管连接，所述万向管末端设有喷头，所述输出管中间与分流管连接，所述分流管与混合器连接，
所述防护气罩主要组成部分包括：入口、双联气阀、气管、气孔、球阀和角阀，所述气管为双N形，中间通过管道连接，直角转角处通过角阀连接，弧形转角处通过球阀连接，所述气管设有气孔，所述气管一端设有入口，所述入口通过双联气阀与气管连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于摇篮式五轴机床切削液在线混合机构，其特征在于：所述分流管、输出管、转接头均为刚性管，伸缩可根据需要调整长度。
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