CN112548666A - 一种机床刀具温控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种替代切削液的机床刀具温控装置，其特征在于：包括导冷块、冷却半导体、散热器、橡胶垫圈、活动夹具、温度传感器、可调节套管、控制器组件，导冷块通过导热硅脂与刀柄接触，通过冷却半导体的帕尔贴效应吸收刀具废热，废热经由导热板传至散热器散出。温度监控模块通过红外辐射传感器对刀具与工件的接触温度进行实时监测，并将信号输入到控制器组件，控制器组件根据预设温度以及实时温度，调节通过冷却半导体的电流，实现对制冷功率的控制。本发明不需要任何切削液，无废液排放，无噪音产生，可连续工作，功率可控，可实现高精度的温度控制，而且在特殊工艺要求下，可反向对刀具及切削材料进行加热。

Description

一种机床刀具温控装置

技术领域

本发明涉及一种替代切削液的机床刀具温控装置。

背景技术

在机械加工和制造业中, 切削金属时，由于切屑剪切变形所作的功和刀具前面、后面摩擦所作的功都转变为热，这种热叫切削热。切削热影响刀具寿命和切削质量。切削液被广泛应用于工件的冷却，产生大量废切削液。传统的切削废冷却切削液污染环境，且不利于清洁生产。切削液废水中含有大量乳化油， 含有表面活性剂、缓蚀剂、消泡剂的添加剂，以及废油、粉尘和金属屑等杂质，排放前需经过严格的处理。切削废液直接排入自然水体，会在水面形成油膜，导致水体缺氧，威胁水中生物的生长。此外，切削液废水中的油脂具有较强的渗透能力，还会透过土壤进入地下水层，进而污染地下水源。废水中的添加剂和金属屑进入水循环后，会通过食物链进入人体，引发患癌风险，危害人类健康。2016 年，我国发布《国家危险废物名录》，将切削液废水列入 HW09 废液的一种。急需一种采取不使用切削液的刀具冷却方法，对环境保护，绿色生产，意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机床刀具温控装置，克服原来刀具使用切削液冷却严重污染环境且不易回收处理的缺点。

一种机床刀具温控装置，其特征在于：包括导冷块、冷却半导体、散热器、橡胶垫圈、活动夹具、温度传感器、可调节套管、控制器组件，导冷块两侧端面开有渔网状沟槽并涂抹导热硅脂，导冷块一侧涂有散热硅脂贴合在刀柄上，另一侧贴合在冷却半导体上，冷却半导体散热侧面与散热器格栅侧紧贴，橡皮垫圈位于散热器与活动夹具的固定框框口之间，所述的冷却半导体通过导线与控制器形成回路，正常工作时，冷却半导体一侧吸收热量，产生制冷效果，另一侧释放热量，调整工作电流，冷却半导体的制冷功率发生改变。导热硅脂涂抹不均匀将导致有气泡产生、导冷块与刀柄接触不充分，进而导致导热效率下降。开有沟槽后，既增大了与接触面的摩擦力，又有助于硅脂均匀涂抹。

一种机床刀具温控装置，其特征在于：所述的温度传感器放在可调节套管的螺纹端，导线穿过管内与控制器组件相连，可调节套管为金属波纹管，可在管节处发生30～60度的变形，控制器接收温度传感器的实时温度信号，并对输出给冷却半导体的电流做出调节，以控制冷却半导体的工作功率。

一种机床刀具温控装置，其特征在于：所述的散热器为铝制品，一侧开有渔网状沟槽以助于均匀涂抹散热硅脂，该侧与冷却半导体贴合，散热器另一侧有散热翅片，散热翅片之间开设有通风缺口， 多个通风缺口形成引风通道，冷气流流经风道时快速带走散热器的热量，散热器翅片侧开设有台阶，翅片可从橡胶垫圈、活动夹具的固定框框口伸出，其余部分则卡在固定框内。

一种机床刀具温控装置，其特征在于：所述的活动夹具为龙门结构，主体由两部分组成，夹紧时分别位于刀架台两侧，沿滑轨调节活动夹具跨度，可适应不同宽度的机床刀架台，面向刀架台一侧开有波浪状楔口，以便于在夹紧时增大摩擦力，活动夹具跨度调整至合适位置后，由固定螺栓锁紧，夹具一侧延伸出长臂，长臂一端开设有固定框口，用于固定橡胶垫圈、散热器、冷却半导体、导冷块，长臂侧面设有导引孔，可调节套管穿过导引孔，形成过盈配合固定在活动夹具上。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过制冷功率的控制，可实现高精度的温度控制，通过冷却半导体的帕尔贴效应快速将废热散出，不需要任何切削液，无废液排放，无噪音产生，可连续工作，功率可控。在特殊工艺要求下，可对刀具及切削材料进行加热。本发明实现了对切削温度的控制与监测，再加上温度检测和控制手段，可组成切削温度自动控制系统。本发明延长了刀具寿命，保障了切削质量还保护了环境，实现了清洁生产目标。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图 2 为图1中圆圈处局部放大示意图；

图 3 为本发明的活动夹具结构示意图；

图中1导冷块，2冷却半导体，3散热器，4橡皮垫圈，5活动夹具，6螺纹口盖，7温度传感器，8可调节套管，9控制器组件，10刀架台，11刀具，12刀柄。

具体实施方式

现结合附图详细说明本发明结构的实施方式：

一种机床刀具温控装置，其特征在于：包括导冷块1、冷却半导体2、散热器3、橡皮垫圈4、活动夹具5、温度传感器7、可调节套管8、控制器组件9，导冷块1紧贴刀柄12，中间以导热硅脂作为接触介质。冷却半导体2制冷侧紧贴导冷块1，散热侧紧贴散热器3，散热器3翅片一侧套有橡胶垫圈4。安装时，先将橡胶垫圈4放入活动夹具5前端的固定框内；第二步，安装散热器3，散热器3翅片一侧依次穿过橡胶垫圈4和固定框框口；第三步，安装冷却半导体2，在散热器3端面侧涂抹导热硅脂，冷却半导体2散热侧面向散热器3格栅侧贴紧；第四步，安装导冷块1，导冷块1一侧涂抹导热硅脂，并与冷却半导体2制冷侧贴紧；第五步，夹紧夹具，活动夹具5架在车床刀架台两侧，保持导冷块1另一侧与刀柄12贴合。调节夹具滑轨行程，使夹具锁紧，拧紧两颗锁紧螺栓，使夹具固定在刀架台10上。此时，橡胶垫圈4轻微变形，保证散热片-冷却半导体2-导冷块1-刀柄已保持贴合。第六步，安装温度传感器7，温度传感器7放在可调节套管8的螺纹端，导线穿过管内与控制器组件9相连。将螺纹口盖6盖上，拧紧螺纹，温度传感器7已固定；将可调节套管8穿过夹具的导引孔，固定在活动夹具5上。

控制器组件9由直流15V电源进行供电。具体而言，将控制器组件9工作模式设置为制冷模式，控制器控制流经冷却半导体2的电流，冷却半导体2开始工作，制冷侧和散热侧快速产生温差。导冷块1吸收刀具切削时产生的切削热，传递给冷却半导体2，冷却半导体2散热侧释放热量，并传给散热器3，散热器3通过翅片侧的金属翅片进行快速散热。同时，温度传感器7通过红外效应监测刀具切削点的温度，并将温度信号反馈至控制器组件9。控制器组件9按照预设温度做出判断，调节通过冷却半导体2的电流，进而控制其制冷功率。当刀具的切削温度达到预设目标后，控制器组件9会降低冷却半导体2的制冷功率至20W；当刀具的切削温度超过预设目标后，控制器组件会增大冷却半导体2的制冷功率至100W。

在特殊工艺中，需要对刀具进行加热。将控制器组件9的模式设置为制热模式，并设定加热的目标温度。具体而言，将控制器组件9工作模式设置为制热模式，控制器控制流经冷却半导体2的电流。使冷却半导体2原制冷侧制热，热量经导冷块1、刀柄12、依次传递给刀具。对刀具进行加热；同时，温度传感器7通过红外效应监测刀具切削点的温度，并将温度信号反馈至控制器。控制器组件9按照预设温度做出判断。调节通过冷却半导体2的电流，进而控制其加热功率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本发明申请文件及附图所描述的构造仅是一个装配式桥墩的实施例，采用调节段、标准段、墩帽段组合装配的桥墩，都在本申请的保护范围。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，则应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (6)

1.一种机床刀具温控装置，其特征在于：包括导冷块（1）、冷却半导体（2）、散热器（3）、橡胶垫圈（4）、活动夹具（5）、温度传感器（7）、可调节套管（8）、控制器组件（9），导冷块（1）两侧端面开有渔网状沟槽并涂抹导热硅脂，导冷块（1）一侧贴合在刀柄（12）上，另一侧贴合在冷却半导体（2）上，冷却半导体（2）散热侧面与散热器（3）格栅侧紧贴，橡皮垫圈（4）位于散热器（3）与活动夹具（5）的固定框框口之间，所述的冷却半导体（2）通过导线与控制器组件（9）形成回路，正常工作时，冷却半导体（2）一侧吸收热量，产生制冷效果，另一侧释放热量，调整工作电流，冷却半导体（2）的制冷功率发生改变。

2.根据权利要求 1 所述的机床刀具温控装置，其特征在于：所述的温度传感器（7）放在可调节套管（8）的螺纹端，导线穿过管内与控制器组件（9）相连，可调节套管（8）为金属波纹管，可在管节处发生30～60度的变形，控制器组件（9）接收温度传感器（7）的实时温度信号，并对输出给冷却半导体（2）的电流做出调节，以控制冷却半导体（2）的工作功率。

3.根据权利要求2所述的机床刀具温控装置，其特征在于：所述的散热器（3）为铝制品，一侧开有渔网状沟槽以助于均匀涂抹散热硅脂，该侧与冷却半导体（2）贴合，散热器（3）另一侧有散热翅片，散热翅片之间开设有通风缺口， 多个通风缺口形成引风通道，冷气流流经风道时快速带走散热器的热量，散热器翅片侧开设有台阶，翅片可从橡胶垫圈（4）、活动夹具（5）的固定框框口伸出，其余部分则卡在固定框内。

4.根据权利要求1～3之一所述的机床刀具温控装置，其特征在于：所述的活动夹具（5）为龙门结构，主体由两部分组成，夹紧时分别位于刀架台（10）两侧，沿滑轨调节活动夹具（5）跨度，可适应不同宽度的机床刀架台，面向刀架台（10）一侧开有波浪状楔口，以便于在夹紧时增大摩擦力，活动夹具（5）跨度调整至合适位置后，由固定螺栓锁紧，活动夹具（5）一侧延伸出长臂，长臂一端开设有固定框口，用于固定橡胶垫圈（4）、散热器（3）、冷却半导体（2）、导冷块（1），长臂侧面设有导引孔，可调节套管（8）穿过导引孔，形成过盈配合固定在活动夹具（5）上。

5.根据权利要求3所述的机床刀具温控装置，其特征在于：将控制器组件（9）工作模式设置为制冷模式，控制器控制流经冷却半导体（2）的电流，冷却半导体（2）开始工作，制冷侧和散热侧快速产生温差，导冷块（1）吸收刀具切削时产生的切削热，传递给冷却半导体（2），冷却半导体（2）散热侧释放热量，并传给散热器（3），散热器（3）通过翅片侧的金属翅片进行快速散热；同时，温度传感器（7）通过红外效应监测刀具切削点的温度，并将温度信号反馈至控制器组件（9），控制器组件（9）按照预设温度做出判断，调节通过冷却半导体（2）的电流，进而控制其制冷功率。

6.根据权利要求3所述的机床刀具温控装置，其特征在于：将控制器组件（9）工作模式设置为制热模式，控制器控制流经冷却半导体（2）的电流，使冷却半导体（2）原制冷侧制热，热量经导冷块（1）、刀柄（12）、依次传递给刀具，对刀具进行加热；同时，温度传感器（7）通过红外效应监测刀具切削点的温度，并将温度信号反馈至控制器，控制器组件（9）按照预设温度做出判断，调节通过冷却半导体（2）的电流，进而控制其加热功率。

Images