CN112453997B - 一种刀具的自动冷却系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种刀具的自动冷却系统及工作方法，属于绿色智能加工技术领域，该系统包括控制器模块以及与控制器模块相连接的工业计算机模块、报警器模块以及可拆卸连接的机械臂模块；所述工业计算机与控制器通信，用于将编好的刀具温度、刀具位置信息采集程序、PID控制程序以及喷射模块控制程序写入控制器中；机械臂上设有气液喷射头，所述气液喷射头上设有温度检测模块和图像拍摄模块；控制器根据温度检测模块和图像拍摄模块检测的信息反馈给工业控制计算机，工业控制计算机根据反馈的信息通过控制喷射模块对刀具进行喷射冷却液降温。该系统及方法可实时监测刀具工况、可根据工况及时改变冷却策略、能对刀具整体冷却且能实现喷精准喷淋冷却介质。

Description

一种刀具的自动冷却系统及工作方法

技术领域

本公开属于绿色智能加工技术领域，具体是涉及一种刀具的自动冷却系统及工作方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

介质冷却在机床加工过程中具有润滑、冷却作用，可以减小前刀面与切屑、后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，冷却介质在一定条件下对提高机床加工效率和刀具寿命、改善加工质量发挥巨大作用，现代机械加工向高速、强力、精密方向发展，超硬、超强度等难加工材料的发展也使切削加工的难度日益增加，这两方面的原因导致切削加工过程中的摩擦力、摩擦热大幅度提高，这就要求机床冷却装置喷射大量的冷却介质，以便获得理想的加工表面，但是冷却介质的大量使用不仅造成严重的环境污染、增加生产成本，而且损害工人健康，工人在金属加工车间工作，频繁接触到冷却介质，市场上很多的冷却介质成分对人体皮肤的刺激严重，造成手部皮肤发红、瘙痒，接触性皮炎和蜕皮，长期的接触到有毒性成分的冷却介质，有毒物质从人体的皮肤吸收，导致慢性中毒。

根据使用方式的不同，现有的机床冷却技术有两种类型：

内部机床冷却技术，内部机床冷却技术主要通过在机床床身、主轴、刀具内部进行油路设置以实现将冷却介质通过内部通道直接送至刀具-工件接触点，润滑冷却效果卓越。

外部机床冷却技术，外部机床冷却技术具备适应性强、安装空间小等特点，具备良好推广前景。

尽管外部机床冷却技术在机加工领域应用上有很大优势，但是申请人发现现有的外部机床冷却技术均存在以下的缺点：

在内部机床冷却技术中，受制于其本身需要对机床进行结构改变的特性，以及对加工刀具的特殊要求，难以覆盖大部分传统机床，推广能力极为有限；

在外部机床冷却技术中，喷射介质冷却润滑作用范围较小，要求必须精准地喷淋到刀具当前加工部位，否则难以达到预期冷却效果，有可能导致刀具、工件烧伤，造成严重的经济损失和时间浪费；目前，生产现场冷却介质供给系统通常为被动控制形式，冷却介质喷嘴位置及姿态只能在加工前由人工进行调整，无法在加工过程中主动调节以适应不同刀具尺寸的变化，在加工中和加工后，只能定点对刀具进行冷却，不能及时对刀具整体进行冷却降温，依靠人工提前调整精度低操作繁琐，难以确保冷却介质始终喷淋在加工部位；

在现有的外部机床冷却技术中，喷射装置的整机重量过大，占用机加工的工作空间，无法对刀具和工件的温度进行实时监控，需要人工对刀具进行磨损和损坏检测，无法方便快捷的安装和拆卸，无法根据工况及时改变冷却策略，稳定性差，集成度差，冷却随动装置控制精度不足，对刀具位置定位不准确，不但大大降低了冷却介质的使用效果，而且严重影响生产可靠性和产品质量的稳定性，冷却介质的准确主动定点喷射是提高难加工材料加工效率亟待解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本公开提供了一种刀具的自动冷却系统及工作方法，该系统及方法适应性强、操作简单、可移植性高、稳定性强、质量小、集成度更高、控制精度更高、可实时监测刀具工况、可根据工况及时改变冷却策略、能对刀具整体冷却且能实现喷精准喷淋冷却介质。

本公开至少一实施例提出了一种刀具自动冷却系统，该系统包括控制器模块以及与控制器模块相连接的工业计算机模块、报警器模块以及可拆卸连接的机械臂；所述工业计算机与控制器通信，用于将编好的刀具温度、刀具位置信息采集程序、PID控制程序以及喷射模块控制程序写入控制器中；所述机械臂上设有喷射模块，所述喷射模块上设有温度检测模块和图像拍摄模块；所述控制器根据温度检测模块和图像拍摄模块检测的信息反馈给工业控制计算机，工业控制计算机根据反馈的信息控制机械臂的控制模块对刀具进行喷射冷却液。

进一步地，所述喷射模块上设有喷射口；在喷射模块内设有与所述喷射口相连通的气体喷射通道，在喷射模块内还设有与气体喷射通道内壁相连通的液体喷射通道。由于喷射模块采用了气液混合喷射模式，所以在保证冷却效果的同时，大大减少了冷却介质的使用和循环次数，降低了加工成本，减少了对工人健康的影响和对环境的污染。

进一步地，在机械臂的端部设有可吸附在机床上的磁铁。由于采用了磁吸式的安装方式，该系统可以将机械臂可以方便拆卸和组装至机床主轴上，所以可移植性高，由于整机具有轻重量和小安装体积的优势，在需要持续高强度加工时，可以增加喷射装置数量，从而增加喷射部位和喷射流量，降低因持续加工产生的大量热量，从而保证加工件的加工质量和效率适应性更强。

进一步地，所述机械臂包括第一转动组件和第二转动组件，所述第一转动组件包括相互转动连接的第一转动组件主动侧和第一转动组件从动侧；第二传动组件包括相互转动连接的第二转动组件主动侧和第二转动组件从动侧；第一转动组件从动侧与第二转动组件主动侧相连接；第一主动组件主动侧安装有第一导向轮，第一转动组件从动侧设有第二导向轮，第二转动组件主动侧安装有第三导向轮，第二转动组件从动侧设有第四导向轮。

进一步地，该系统还包括动力驱动模块，所述动力驱动模块包括第一驱动线、第一驱动线滚轮以及第二驱动线、第二驱动线滚轮；所述第一驱动线的一端固定在第一驱动线滚轮上，另一端缠绕在第一导向轮和第二导向轮上；第二驱动线一端固定在第二驱动线滚轮上，另一端缠绕在第三导向轮和第四导向轮上。本系统中的控制机械臂运动的动力驱动模块利用套索固定驱动线、滑轮组线控制的原理，采用特殊的绳驱动，降低了转动装置驱动所需的拉力，大大减少了电机的使用功率，利用体积和功率更小的伺服电机进行驱动，所以各转动装置处质量小，由于采用单片机控制每个转动模块电机、喷射模块运动，所以本公开的自动冷却系统集成度更高，使得该装置的结构紧凑，由于安装两个机械臂，可将刀具从刀尖至刀尾整体进行降温，降低加工成本，延长刀具寿命，减少资源浪费。

进一步地，第一传动组件主动侧和第一传动组件从动侧之间设有第一拉伸复位弹簧；第二传动组件主动侧和第一传动组件从动侧之间设有第二拉伸复位弹簧。

进一步地，第一转动组件主动侧和第一转动组件从动侧相铰接的地方设有检测两者转动的第一角度传感器；第二转动组件主动侧和第二转动组件从动侧相铰接的地方设有设有检测两者转动的第二角度传感器；控制器模块与第一角度传感器、第二角度传感器、温度检测模块以及图像拍摄模块组成闭环控制系统。本公开的冷却系统由于采用了摄像头定位、闭环控制系统控制转动模块、滑轮组线驱动的驱动方式，且每个转动装置均安装有角度传感器，所以可以实现闭环控制自动随动装置每个电机，从而实现喷射模块的精准喷淋，使得本系统运行更加稳定、控制精度更高，由于采用了红外温度传感组件、摄像头组件、报警模块，可以实时监测刀具工作温度和刀具磨损情况，并在刀具磨损严重和刀具温度过高时无需人工干预就发出警报，所以避免了刀具和工件进一步损伤，降低刀具和工件的报废率从而提高经济效益。

本公开至少一实施例还提出了基于上述任一项所述的一种刀具自动冷却系统的工作方法，该方法包括如下过程：

控制模块将图像采集模块采集的信息发送给工业控制计算机进行处理，所述工业控制计算机通过控制模块控制喷射模块对刀具进行实时跟踪并拍摄刀具磨损情况；

若刀具出现磨损，则通过报警模块报警；若刀具没有出现磨损，通过控制模块控制喷射模块对刀具进行冷却液喷射；

温度检测模块实时监测刀具的温度，若温度超过预设值时，则通过报警模块报警；若温度未超过预设值，则继续加工直至加工完成。

进一步地，该方法包括两个喷射模块同时对刀具进行加工，安装另一个机械臂，所述温度检测模块实时监测刀具的温度，若温超过预设值时，通过控制器控制第二套机械臂的喷射模块对刀具进行冷却，如果温度检测模块检测刀具的温度还是超过预设值，则通过报警模块报警；若温度未超过预设值，则继续加工直至加工完成。

本公开的有益效果如下：

相对于传统的机床加工冷却方式，本公开自动冷却系统能够实现机械臂的喷射模块准确主动地进行空间位置调节控制，无需人工干预就可以将冷却介质定点输送，可以实时监测刀具温度和磨损情况，在紧急情况和需要更换刀具时自动发出警报，无需人工检测刀具，该装置应用时，首先通过已有的图像采集模块获得刀具的尺寸和位置参数并进行冷却点位识别，通过单片机控制电机转动，其中两个电机通过控制两个滑轮组之间的距离从而实现喷淋装置的微调。

附图说明

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

图1为本公开实施例提供的一种刀具的自动冷却系统整体结构图；

图2为本公开实施例提供的自动冷却系统中油路和液路的结构图；

图3为本公开实施例提供的自动冷却系统中喷射模块的剖视图；

图4为本公开实施例提供的自动冷却系统中动力传递示意图；

图5为本公开实施例提供的自动冷却系统中转动模块结构示意图；

图6为本公开实施例提供的两套自动冷却系统的整体结构图；

图7为本公开实施例提供的一套自动冷却系统工作流程图；

图8为本公开实施例提供的两套自动冷却系统工作流程图。

图中：1、工业控制计算机，2、控制模块，3、冷却介质箱体，4、空气压缩机，5、第一转动组件主动侧，6、第一转动组件从动侧，7、第二转动组件主动侧，8、第一驱动电机，9、第二驱动电机，10、机床主轴，11、机床主轴箱体，12、第一蜂鸣器，13、第二蜂鸣器，14、第一驱动线滚轮，15、第二驱动线滚轮，16、第二驱动线套索，17、第一驱动线套索，18、气管，19、冷却介质管，20、第一转接组件，21、第二转接组件，22、喷射模块，23、第一驱动线轨道，24、第二驱动线轨道，25、第一驱动线，26、第二驱动线，27、第七导轮，28、第五导轮，29、第一强磁铁，30、第六导轮，31、红外传感组件，32、摄像头组件，33、第九导轮，34、第二复位弹簧，35、第八导轮，36、第二角度传感器，37、第四导轮，38、第一复位弹簧，39、第三导轮，40、第一角度传感器，41、第二液路转接头，42、第二气路转接头，43、液道，44、气道，45、喷射口，46、第一复位组件，47、第一滑轮组，48、第二滑轮组，49、第二复位组件，50、强磁体，51、第二套自动冷却装置，52、第一气路转接头，53、第一液路转接头，54、第二转动组件从动侧，55、第一导轮，56、第二导轮。

具体实施方式

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

正如背景技术中所介绍的，现有的外部机床冷却技术中存在：喷射定位不准确难以达到预期冷却效果、冷却介质喷嘴位置及姿态只能在加工前由人工进行调整，无法在加工过程中主动调节以适应不同刀具尺寸的变化，不能及时对刀具整体进行冷却降温，依靠人工提前调整精度低操作繁琐，难以确保冷却介质始终喷淋在加工部位，喷射装置的整机重量过大，占用机床加工的工作空间且重量大，无法对刀具和工件的温度进行实时监控，需要人工对刀具进行磨损和损坏检测，无法方便快捷的安装和拆卸，无法根据工况及时改变冷却策略，稳定性差，集成度差，冷却随动装置控制精度不足，对刀具位置定位不准确，严重影响生产可靠性和产品质量的稳定性，为了解决上述技术问题，本申请提出了一种微润滑系统的自动冷却装置

如图1所示，本公开实施例提供了一种刀具的自动冷却系统的整体结构图，该结构主要包括工业控制计算机1，控制模块2，冷却介质箱体3，空气压缩机4，报警模块。所述报警模块包括第一蜂鸣器12、第二蜂鸣器13，其中所述控制模块2分别与机械臂、工业控制计算机1、空气压缩机4以及第一蜂鸣器12和第二蜂鸣器13相连接，控制模块2和第一蜂鸣器12和第二蜂鸣器13安装在机床主轴箱体上，报警模块接收控制模块2的信号，发出警报，所述第一蜂鸣器12用于提示刀具磨损，所述第二蜂鸣器13用于提示温度过高；在机床主轴箱体上安装有机械臂，主轴的转动并不影响机械臂的运动。

所述机械臂可拆卸的安装在机床的主轴箱体上，所述机械臂的端部设有喷射模块22，所述喷射模块22上安装有红外传感组件31、摄像头组件32，见图5。

所述摄像头组件32用于检测主轴上刀具与喷射模块22的相对位置，将所述刀具位置信息传送给控制模块2，所述控制模块2根据刀具位置信息通过控制机械臂的转动模块转动，当摄像头组件32检测到气液喷射头已经对阵刀具的时候，控制模块2控制喷射模块22对刀具进行冷却介质的喷射，从而实现精准喷淋同时防止刀具与气液喷射头发生碰撞。

所述工业控制机还可对摄像头组件32拍摄的图像进行处理，比如检测到刀具发生发生剧烈磨损的时候，通过所述控制模块2控制报警模块中第一蜂鸣器13发出报警提示工人及时关闭机床并进行检修。

所述红外传感组件31用于实时监测安装在主轴上刀具在加工时的温度，继而将温度信息传送给控制模块2，当红外传感组件31检测的刀具温度过高且机械臂上喷射模块22的喷射流量达到极限的时候，所述控制模块则会控制安装在主轴机箱上的另一台机械臂对刀具进行冷却，同时红外传感组件31一直实时监测冷却温度，当红外传感组件31检测到刀具温度过高且喷射流量已达到两个喷射头喷射流量极限时，控制模块2控制报警模块的第一蜂鸣器12发出警报，如加入第二套自动冷却装置51后的加工过程无温度过高则继续加工。

进一步，本实施例中的所述工业控制计算机内安装有图像处理软件用于处理刀具检测模块传输来的图像数据并对图像进行灰度化、特征提取等操作，将刀具图片位置数据、外观特征变化等数据转化为控制模块2可以识别的信号，进而控制机械臂运动，同时可以检测刀具是否发生损坏，进一步的，工业控制计算机1通过串口通讯方式与控制模块2进行通讯进而控制机械臂的运动。

需要说明的就是，本实施例中的所述控制模块2包含一块单片机组成的PCB集成电路板用于接收工业控制计算机串口通信数据，所述控制模块2与机械臂上的角度检测模块、刀具检测模块、形成一个完整的闭环控制系统，所述控制模块2用于发送和接收信号，从而控制机械臂上的动力驱动模块、刀具检测模块、角度传感模块、转动模块、冷却介质输送模块、喷射模块22。所以本实施例提供的冷区系统采用了工业控制计算机和单片机的组合，使得图像处理速度和精度大大提高，只需要运行程序便可以自动实施冷却方案，该冷却系统操作简单，相对于传统的机床加工冷却方式，在满足机械加工冷却功能的同时，其结构简单且制造成本低便于批量制造，具有较好的使用效果。

所以上述实施例提供的刀具自动冷却系统相对于传统的机床加工冷却方式，能够实现机械臂上的喷射模块准确主动地进行空间位置调节控制，无需人工干预就可以将冷却介质定点输送，可以实时监测刀具温度和磨损情况，在紧急情况和需要更换刀具时自动发出警报，无需人工检测刀具，该装置应用时，首先通过已有的图像采集模块获得刀具的尺寸和位置参数并进行冷却点位识别，通过单片机控制机械臂上的电机转动，其中两个电机通过控制两个滑轮组之间的距离从而实现喷淋装置的微调。

如图2所示，本实例中的机械臂包括气路组件和液路组件，喷射模块22设置在机械臂的端部，在所述机械臂上相邻的节点处分别设有第一转接组件20和第二转接组件21，所述第一转接组件20包括第一气路转接头52和第二液路转接头53，所述第二转接组件21包括第二气路转接头42和第二液路转接头41,；进一步地，所述气路组件包括设置在机械臂内的气管18，所述气管18的输入端与该系统的空气压缩机的输出口相连接，气管的另一端与第一气路转接头52连接并经过第二气路转接头42给喷射模块22提供高速气流；进一步地，所述液路组件包括设置在机械臂内的冷却介质管19，所述冷却介质管19的输入端与该系统中的冷却介质箱底部输出口相连接，另一端与第一液路转接头53连接并经过第二液路转接头41给喷射模块22提供冷却介质，所述空气压缩机4和冷却介质箱体3安装在机床外，所述的气管18和冷却介质管19可以根据加工现场改变接入长度。

进一步地，如图3所示，本实施例中的喷射模块22内设有气道44、液道43以及喷射口45，所述气道44与喷射口45相连通，所述气道44与液道43的内壁相连通，这样所述气道喷射出的高速气体在喷射口处会形成压力差，将液道43中的冷却介质压出，冷却介质与高速气流形成混合物高速喷射在刀具上，从而对刀具进行冷却，进一步地，气流速度可以改变喷射口45压强大小，从而改变冷却介质喷射流量和喷射速度。所说本实施例中喷射模块22采用了气液混合喷射模式，所以在保证冷却效果的同时，大大减少了冷却介质的使用和循环次数，降低了加工成本，减少了对工人健康的影响和对环境的污染。

为了实现机械臂的运动，如图4所示，本实施例中的机械臂包括转动模块，所述转动模块包括第一转动组件和第二转动组件，其中第一转动组件包括第一转动组件主动侧5和第一转动组件从动侧6,；所述第二转动组件包括第二转动组件主动侧7和第二转动组件从动侧54，其中第一转动组件从动侧6与第二转动组件主动侧7相连接；进一步地，如图5所示，第一转动组件主动侧5安装有第一导轮55和第三导轮39，第一转动组件从动侧6安装有第二导轮56和第四导轮37，所述第二转动组件主动侧安装有第五导轮28、第七导轮27、第八导轮35，第二转动组件从动侧54安装有第六导轮30和第九导轮33。

进一步，该系统中包括用于驱动转动模块的动力驱动模块，所述动力驱动模块通过动力输出元件转动从而控制转动模块转动，改变转动模块转动角度驱动负载；如图4-图5所示，该动力驱动模块包括第一驱动电机8、第二驱动电机9、第一驱动线25、第二驱动线26、第一驱动线滚轮14、第二驱动线滚轮15、第一复位弹簧38、第二复位弹簧34。其中所述第一驱动电机8、第二驱动电机9固定安装在机床主轴箱体11上。所述第一驱动线25通过第一驱动线套索17固定在机床主轴10上，所述第二驱动线26通过第二驱动线套索16固定在机床主轴10上。

具体地，本实施例中第一驱动线滚轮14和第二驱动线滚轮15同轴心安装在第一驱动电机8动力输出轴、第一驱动电机9动力输出轴上；同时在机械臂内第一转动组件主动侧5上平行安装有第一驱动线轨道23与第二驱动线轨道24。进一步地，所述第一驱动线25的一端直接固定在第一驱动线滚轮14上，另一端通过第一驱动线轨道23然后缠绕在第一导轮55和第二导轮56上，所述第一驱动线25与第一导轮55、第二导轮56组成第一滑轮组47；这样当所述第一滑轮组47张紧时，第一转动组件从动侧6绕第一转动组件主动侧5做逆时针旋转运动。进一步地，所述第二驱动线26一端直接固定在第二驱动线滚轮15上，另一端通过第七导轮27换向后缠绕在第五导轮28、第六导轮30上，所述第二驱动线26与第五导轮28、第六导轮30组成第二滑轮组48，所述第二滑轮组48张紧时，第二转动组件从动侧54绕第二转动组件主动侧7做逆时针旋转运动。所以本实施例中机械臂由于采用了将电机与转动装置分离的装配方式，利用套索固定驱动线、滑轮组线控制的原理，采用特殊的绳驱动，降低了转动装置驱动所需的拉力，大大减少了电机的使用功率，可利用体积和功率更小的伺服电机进行驱动，所以各转动装置处质量小，由于采用了单片机控制每个转动模块电机、喷射模块所以本实施提供的冷却系统集成度更高，使得该装置的结构紧凑，由于安装了两个转动模块，所以可以将刀具从刀尖至刀尾整体进行降温，降低加工成本，延长刀具寿命，减少资源浪费。

为了实现该机械臂的每一节在转动后的快速复位，本实施例中的第一复位弹簧38的两端分别同轴心地安装在第三导轮39和第四导轮37上，所述第一复位弹簧38为拉伸弹簧，所述第一复位弹簧38与第三导轮39、第四导轮37形成第一复位组件46，这样用于停止加工后的第二复位弹簧34也为拉伸弹簧，两端分别同轴心安装在第八导轮35和第九导轮33上形成第二复位组件49，用于停止加工后的第二转动组件的顺时针旋转直至复位。

进一步地，为了将本实施例提供的机械臂安装在主轴上，所述机械臂还包括固定模块，如图5所示，本固定模块包括设置在第一转动组件上的第一强磁铁29、第二强磁铁50，所述固定模块用于固定动力驱动模块、刀具检测模块、角度传感模块、转动模块、喷射模块22，所述固定模块通过第一强磁铁29、第二强磁铁50连接随动系统和机床主轴10，可以快速的装卸随动系统，并在大量加工时快速安装多个转动模块、喷射模块22对工件和刀具进行冷却介质喷射。采用这种磁吸式的安装方式，将喷射模块、运动控制模块与底座分离开，使得整机可以方便拆卸和组装至机床主轴上，所以可移植性高，由于整机具有轻重量和小安装体积的优势，在需要持续高强度加工时，可以增加喷射装置数量，从而增加喷射部位和喷射流量，降低因持续加工产生的大量热量，从而保证加工件的加工质量和效率适应性更强。

如图5所示，本实施中的机械臂上气液喷射模块上还安装有红外传感组件31、摄像头组件32，其中所述红外传感组件31用于实时检测刀具在加工时的温度，从而将温度信息传送给控制模块2控制冷却介质输送模块的喷射流量，所述摄像头组件32用于检测刀具与喷射模块22的相对位置，将刀具位置信息传送给控制模块2控制转动模块转动，实现精准喷淋的同时防止刀具与喷射模块22发生碰撞。

进一步地，本实施例中的机械臂上还有角度检测模块，如图5所示，所述角度检测模块包括第一角度传感器40、第二角度传感器36，其中所述第一角度传感器40同轴心安装在第一转动组件主动侧5中心，可以检测第一转动组件从动侧6相对于第一转动组件主动侧5的转动角度，所述第二角度传感器36同轴心安装在第二转动组件主动侧7中心，可以检测第二转动组件从动侧54相对于第二转动组件主动侧7的转动角度，所述角度检测模块是用于转动模块的反馈控制检测和校正。本系统中控制模块与上述的刀具检测模块、角度检测模块形成一个完整的闭环控制系统，这样可以实现喷射模块的精准喷淋，使得该机械臂运动更加稳定、控制精度更高。

下面再详细说明一下基于上述刀具的自动冷却系统的使用方法，首先先以安装在主轴箱体的一套自动清洗系统为例说明一下其使用情况，参照图1和图7。

首先，工业控制计算机1事先将编好的刀具温度、刀具位置信息采集程序和PID控制程序、喷射模块22控制程序写入控制模块2中；

然后，控制模块2发送控制指令给摄像头组件32和红外传感组件31采集刀具的位置信息、温度信息并检测磨损情况，将数据反馈给工业控制计算机1，工业控制计算机1中信息处理模块对图像数据处理后，将信号发送给控制模块控制机械臂的喷射模块对刀具进行实时定点跟踪，同时控制模块发送控制指令检测刀具的磨损情况，如果刀具出现磨损，则控制模块会控制报警模块中的第一蜂鸣器发出警报，操作人员会结束加工工作；如果刀具没有出现磨损，当摄像机检测模块检测到喷射模块对准刀具后，控制模块则控制喷射模块进行冷却液喷射并开始加工，同时所述控制模块发送控制指令控制红外传感组件实时监控刀具的温度，我们可以在系统中预先设置一个温度值，如果检测的温度超过了预设值，那么控制模块则会通过报警模块中的第二蜂鸣器发出报警，结束加工任务；如果检测的温度没有超过预设值，则继续加工直至加工完成。

如图6和图8为设置两套自动冷却系统的结构图和工作流程图，其中另一套自动冷却系统，可通过机械臂中固定装置上磁铁吸附在主轴机箱上即可，同时其工作方法与安装一套冷却系统不同的是，当控制模块发送指令控制外传感组件实时监控刀具的工作温度的时候，如果检测的温度超过预设值且第一套的冷却系统喷射流量已达到极限时，则会启动第二套自动冷却装置给刀具进行冷却，此时红外传感组件还是继续实时监控刀具的温度，如果检测的温度低于预设值，则继续加工至加工完成，如果检测的温度还是高于预设值且喷射流量已达到两个喷射模块极限时，那么通过第二蜂鸣器发出警报，操作人员结束加工。

通过上述方法，可以实现无需人工干预就可以将冷却介质定点输送，实时监测刀具温度和磨损情况，在紧急情况和需要更换刀具时自动发出警报，无需人工检测刀具。

最后还需要说明的是，在加工特殊零件时，冷却介质可以根据实际加工要求更换不同种类的冷却液，如乳化液、半合成冷却介质、全合成冷却介质、液氮等。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本公开的权利要求范围当中。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种刀具自动冷却系统，其特征在于，包括控制器模块以及与控制器模块相连接的工业计算机模块、报警器模块以及可拆卸连接的机械臂；

所述工业计算机与控制器通信，用于将编好的刀具温度、刀具位置信息采集程序、PID控制程序以及喷射模块控制程序写入控制器中；

所述机械臂上设有喷射模块，所述喷射模块上设有温度检测模块和图像拍摄模块；机械臂能够方便拆卸和组装至机床主轴箱体上，主轴的转动并不影响机械臂的运动；

所述图像拍摄模块获得刀具的尺寸和位置参数并进行冷却点位识别；所述控制器根据温度检测模块和图像拍摄模块检测的信息反馈给工业计算机，工业计算机根据反馈的信息控制机械臂的控制模块对刀具进行喷射冷却液；

所述喷射模块上设有喷射口；在喷射模块内设有与所述喷射口相连通的气体喷射通道，在喷射模块内还设有与气体喷射通道内壁相连通的液体喷射通道；所述气体喷射通道喷射出的高速气体在喷射口处形成压力差，将液体喷射通道中的冷却介质压出；

所述机械臂包括第一转动组件和第二转动组件，所述第一转动组件包括相互转动连接的第一转动组件主动侧和第一转动组件从动侧；第二传动组件包括相互转动连接的第二转动组件主动侧和第二转动组件从动侧；第一转动组件从动侧与第二转动组件主动侧相连接；第一传动组件主动侧和第一传动组件从动侧之间设有第一拉伸复位弹簧；第二传动组件主动侧和第一传动组件从动侧之间设有第二拉伸复位弹簧；

自动冷却系统设置有两套，第二套自动冷却系统通过机械臂中固定装置上的磁铁吸附在主轴机箱上，当控制模块发送指令控制外传感组件实时监控刀具的工作温度的时候，如果检测的温度超过预设值且第一套的冷却系统喷射流量已达到极限时，则会启动第二套自动冷却装置给刀具进行冷却，此时红外传感组件还是继续实时监控刀具的温度，如果检测的温度低于预设值，则继续加工至加工完成，如果检测的温度还是高于预设值且喷射流量已达到两个喷射模块极限时，那么通过报警器模块发出警报。

2.如权利要求1所述一种刀具自动冷却系统，其特征在于，该系统中还包括空气压缩机和冷却介质箱体；所述空气压缩机通过气管与所述气体喷射通道相连通，所述冷却介质箱体通过冷却介质管与所述液体喷射通道相连通。

3.如权利要求1所述一种刀具自动冷却系统，其特征在于，在机械臂的端部设有可吸附在机床上的磁铁。

4.如权利要求1所述一种刀具自动冷却系统，其特征在于，第一主动组件主动侧安装有第一导向轮，第一转动组件从动侧设有第二导向轮，第二转动组件主动侧安装有第三导向轮，第二转动组件从动侧设有第四导向轮。

5.如权利要求1所述一种刀具自动冷却系统，其特征在于，还包括动力驱动模块，所述动力驱动模块包括第一驱动线、第一驱动线滚轮以及第二驱动线、第二驱动线滚轮；所述第一驱动线的一端固定在第一驱动线滚轮上，另一端缠绕在第一导向轮和第二导向轮上；第二驱动线一端固定在第二驱动线滚轮上，另一端缠绕在第三导向轮和第四导向轮上。

6.如权利要求1所述一种刀具自动冷却系统，其特征在于，第一转动组件主动侧和第一转动组件从动侧相铰接的地方设有检测两者转动的第一角度传感器；第二转动组件主动侧和第二转动组件从动侧相铰接的地方设有检测两者转动的第二角度传感器；控制器模块与第一角度传感器、第二角度传感器、温度检测模块以及图像拍摄模块组成闭环控制系统。

7.基于权利要求1所述的一种刀具自动冷却系统的工作方法，其特征在于，包括如下过程：

控制器将图像拍摄模块采集的信息发送给工业计算机进行处理，所述工业计算机通过控制器控制喷射模块对刀具进行实时跟踪并拍摄刀具磨损情况；

若刀具出现磨损，则通过报警器模块报警；若刀具没有出现磨损，通过控制器控制喷射模块对刀具进行冷却液喷射；

温度检测模块实时监测刀具的温度，若温度超过预设值时，则通过报警器模块报警；若温度未超过预设值，则继续加工直至加工完成；

该方法包括两个喷射模块同时对刀具进行加工，安装另一个机械臂，所述温度检测模块实时监测刀具的温度，若温超过预设值时，通过控制器控制第二套机械臂的喷射模块对刀具进行冷却，如果温度检测模块检测刀具的温度还是超过预设值，则通过报警器模块报警；若温度未超过预设值，则继续加工直至加工完成。

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