CN112720051B - 一种适用于mql铣削加工的精准喷射润滑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置，设置一个环形冷却环带间隙套装在刀具主轴下端，其下端面活动连接喷嘴；设置所述喷嘴通过一个角度调节机构连接环形冷却环，实现调节喷嘴的向心安装角度；设置所述环形冷却环通过一个大型滚珠丝杆机构连接主轴箱，实现调节喷嘴的安装高度。本发明提供装置克服现有技术的不足，可以在加工过程中，根据换刀后刀具的尺寸实时调整多个喷嘴的位置和喷射角度，采用刚性结构控制喷嘴不会产生振动和移位、采用多个喷嘴环形喷射使喷射区域可以一直可以覆盖到切削区域，不仅提高了冷却性能和切削性能，也大大提高了切削加工的效率。

Description

一种适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置
技术领域
本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置。
背景技术
微量润滑技术是一种介于传统浇注式切削和干式切削之间的亚干式切削技术。可应用于机械加工的冷却润滑，指将压缩气体与极微量的润滑油混合汽化后，形成微米级的液滴，喷射到加工区。微量润滑技术相比传统浇注式技术，切削液用量仅为传统浇注式技术的万分之一，其大大降低了切削液成本及废液处理成本；相比干式切削，可有效减小刀具-工件、刀具-切屑界面摩擦，降低切削力，防止黏结，延长刀具寿命，提高工件表面质量。
微量润滑技术实现方式分为外冷式和内冷式这两种润滑方式，区别在于雾化气体通过机床主轴送入刀具还是通过刀具喷嘴喷出，内冷式因刀具内部通道对加工质量影响很大，因此成本较高，国内采用的基本是外冷式为主。外冷式是在高压下通过喷嘴将雾化气雾不断地喷射到切削点。
目前，国内切削加工采用的微量润滑外冷式装置基本由是万向型冷却管和喷嘴组成。在切削加工前通过手动调节万向型冷却管的弯曲方向进而调整喷嘴前端位置，从而实现刀具的冷却润滑。然而加工过程中会有很多问题存在，影响外冷式装置的冷却润滑效果。一：切削加工过程中，因多道工序会有换刀行为，随着工具的长度变化，需要机床在停止工作的情况下反复调整万向型冷却管，大大降低了机床工作的效率。二：由于万向型冷却管本身的因素和人为因素的影响，喷嘴晃动，喷射点容易移位。三：因加工路径的变化，单个喷嘴很难在加工过程中一直喷射到切削区域。四：加工过程中，喷嘴到喷射位置的距离是影响微量润滑喷射最主要的因素之一，距离越近，冷却润滑效果越好，而市面上采取的装置不能做到距离的改变。
发明内容
为解决现有切削加工换刀后喷嘴不能自适应改变喷射角度和位置、柔性冷却管易振动移位、喷嘴不能一直喷射到切削区域等缺陷，本发明提供了一种适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置，包括在刀具上方固向均布安装的喷嘴，包括：
设置在刀具上方固向均布安装的喷嘴，设置一个带间隙套装的环形冷却环，安装在刀具上方主轴外侧，环形冷却环的下端面活动连接喷嘴；
所述喷嘴通过一个角度调节机构连接环形冷却环，实现调节喷嘴的向心安装角度；
所述环形冷却环通过一个大型滚珠丝杆机构连接主轴箱，实现调节喷嘴的安装高度。
优选地，所述角度调节机构上端固定于一个直线导轨机构和一个小型滚珠丝杆机构的滑块上；所述直线导轨机构包括法兰片、线轨、滑块、第一轴承法兰片和防尘套；所述小型滚珠丝杆机构包括第一电机、第一滚珠丝杆、滑块、第一轴承法兰片和防尘套；角度调节机构下端固定一个向心关节轴承外圈，向心关节轴承外圈与向心关节轴承内圈间隙配合，向心关节轴承内圈与喷嘴间隙配合；环形冷却环上端左右分别固定所述直线导轨机构和小型滚珠丝杆机构，环形冷却环下端连接可调球接头，可调球接头与喷嘴的尾部间隙配合；环形冷却环外侧面通一个过边角钢与大型滚珠丝杆机构上的滑块固定，同时大型滚珠丝杆机构中的电机法兰片与主轴箱固定；大型滚珠丝杆机构包括电机法兰片、第二电机、第二滚珠丝杆、螺母滑块、第二轴承法兰片和防尘套。
优选地，通过小型滚珠丝杆机构上的第一电机运转带动滑块运动，可改变角度调节机构和环形冷却环的竖直距离；同时喷嘴与可调球接头、向心关节轴承内侧间隙配合，喷嘴被限制在竖直平面转动，即同时实现六个喷嘴角度的调节。
优选地，大型滚珠丝杆机构上第二电机运转带动滑块运动，可改变环形冷却环与主轴箱的竖直距离，即实现六个喷嘴竖直位置的调节。
优选地，滑块与第一轴承法兰片、滑块与法兰片、滑块与第一电机、螺母滑块与电机法兰片、螺母滑块与第二轴承法兰片之间采用防尘套密封，防止切削加工杂质进入影响滚珠丝杆上下位移。
优选地，角度调节机构形状为圆环形，与主轴不接触，但与主轴同轴。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点：
1.本发明利用滚珠丝杆机构控制角度调节机构，实现六个喷嘴角度的同时调节，保证了换刀之后，根据刀具尺寸变化喷嘴角度自动改变；
2.本发明装置采用刚性结构，相比柔性冷却管，喷嘴受加工过程移位晃动的影响大大改善；同时使用六个喷嘴，使喷射区域无死角，加工过程中一直可以喷射到加工区域；
3.本发明装置的环形冷却环根据滚珠丝杆机构上下移动，合理调整喷嘴到刀具尖端的距离；直线导轨机构和滚珠丝杆机构上装有防尘套，使整体机构更加可靠安全。
附图说明
图1为本发明适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置的整体结构示意图。
图2为本发明适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置的局部剖面示意图。
图3为本发明适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置的喷嘴局部剖面示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例子，进一步阐述本发明，应当理解，这些描述知识为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权力要求的限制。
实施例一：
参见图1～图3，适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置，包括在刀具10上方固向均布安装的喷嘴4，设置一个带间隙套装的环形冷却环2，环形冷却环2安装在刀具10上方主轴8外侧，环形冷却环2的下端面活动连接喷嘴4；设置所述喷嘴4通过一个角度调节机构1连接环形冷却环2，实现调节喷嘴4的向心安装角度；设置所述环形冷却环2通过一个大型滚珠丝杆机构连接主轴箱7，实现调节喷嘴4的安装高度。
本实施例适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置解决现有切削加工换刀后喷嘴不能自适应改变喷射角度和位置、柔性冷却管易振动移位、喷嘴不能一直喷射到切削区域的缺陷，不仅提高了冷却性能和切削性能，也大大提高了切削加工的效率。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述角度调节机构1上端固定于一个直线导轨机构和一个小型滚珠丝杆机构的滑块13上；所述直线导轨机构包括法兰片11、线轨12、滑块13、第一轴承法兰片14和防尘套21；所述小型滚珠丝杆机构包括第一电机15、第一滚珠丝杆18、滑块13、第一轴承法兰片14和防尘套；角度调节机构1下端固定一个向心关节轴承外圈5，向心关节轴承外圈5与向心关节轴承内圈6间隙配合，向心关节轴承内圈6与喷嘴4间隙配合。环形冷却环2上端左右分别固定所述直线导轨机构和小型滚珠丝杆机构，环形冷却环2下端连接可调球接头3，可调球接头3与喷嘴4的尾部间隙配合；环形冷却环2外侧面通一个过边角钢23与大型滚珠丝杆机构上的滑块20固定，同时大型滚珠丝杆机构中的电机法兰片16与主轴箱7固定。大型滚珠丝杆机构包括电机法兰片16、第二电机17、第二滚珠丝杆19、螺母滑块20、第二轴承法兰片22和防尘套21。
通过小型滚珠丝杆机构上的第一电机15运转带动滑块13运动，可改变角度调节机构1和环形冷却环2的竖直距离；同时喷嘴4与可调球接头3、向心关节轴承内侧6间隙配合，喷嘴4被限制在竖直平面转动，即同时实现六个喷嘴角度的调节。
大型滚珠丝杆机构上第二电机17运转带动螺母滑块20运动，可改变环形冷却环2与主轴箱7的竖直距离，即实现六个喷嘴4竖直位置的调节。
滑块13与第一轴承法兰片14、滑块13与法兰片11、滑块13与第一电机15、螺母滑块20与电机法兰片16、螺母滑块20与第二轴承法兰片22之间采用防尘套21密封，防止切削加工杂质进入影响滚珠丝杆上下位移。
角度调节机构1形状为圆环形，与主轴8不接触，但与主轴8同轴。
本实施例利用滚珠丝杆机构控制角度调节机构，实现6个喷嘴角度的同时调节，保证了换刀之后，根据刀具尺寸变化喷嘴角度自动改变；本实施例装置采用刚性结构，相比柔性冷却管，喷嘴受加工过程移位晃动的影响大大改善；同时使用6个喷嘴，使喷射区域无死角，加工过程中一直可以喷射到加工区域；本实施例装置的环形冷却环根据滚珠丝杆机构上下移动，合理调整喷嘴到刀具尖端的距离；直线导轨机构和滚珠丝杆机构上装有防尘套，使整体机构更加可靠安全。
实施例三：
本实施例中，图1为本实施例适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置的整体结构示意图，图2为一种适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置的局部剖面示意图，图3为一种适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置的喷嘴局部剖面示意图。参照图1-3所示，一种适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置包括角度调节机构1、环形冷却环2、可调球接头3、喷嘴4、向心关节轴承外圈5、向心关节轴承内圈6、主轴箱7、主轴8、刀柄9、刀具10、法兰片11、线轨12、滑块13、第一轴承法兰片14、第一电机15、电机法兰片16、第二电机17、第一滚珠丝杆18、第二滚珠丝杆19、螺母滑块20、防尘套21、第二轴承法兰片22、边角钢23、大型滚珠丝杆机构。
本实施例中，角度调节机构1上端固定于直线导轨机构和小型滚珠丝杆机构的滑块13上。直线导轨机构包括法兰片11、线轨12、滑块13、轴承法兰片14和防尘套21。小型滚珠丝杆机构包括电机15、滚珠丝杆18、滑块13、轴承法兰片14和防尘套21。角度调节机构1下侧同轴连接向心关节轴承外侧5，向心关节轴承外侧5与向心关节轴承内侧6间隙配合，向心关节轴承内侧6与喷嘴4间隙配合。环形冷却环2上端左右分别固定直线导轨机构和滚珠丝杆机构，环形冷却环2下端连接可调球接头3，可调球接头3与喷嘴4的尾部间隙配合。环形冷却环2侧面通过边角钢23与大型滚珠丝杆机构上的滑块20固定，同时大型滚珠丝杆机构中的电机法兰片16与主轴箱7固定。大型滚珠丝杆机构包括电机法兰片16、滚珠丝杆19、滑块20、轴承法兰片22和防尘套21。
本实施例中，通过小型滚珠丝杆机构上的电机15运转带动滑块13运动，可改变角度调节机构1和环形冷却环2的竖直距离。同时喷嘴4与可调球接头3、向心关节轴承内侧6间隙配合，喷嘴4被限制在竖直平面转动，即同时实现六个喷嘴角度的调节。大型滚珠丝杆机构上电机17运转带动滑块20运动，可改变环形冷却环2与主轴箱7的竖直距离，即实现六个喷嘴4竖直位置的调节。滑块13与轴承法兰片14、滑块13与法兰片11、滑块13与电机15、滑块20与电机法兰片16、滑块20与轴承法兰片22之间采用防尘套21密封，防止切削加工杂质进入影响滚珠丝杆上下位移。
本实施例装置使用过程如下：
大型滚珠丝杆机构上的电机17转动，带动滚珠丝杆19上的滑块20上下位移，因滑块20与环形冷却环2通过边角钢23固定，因此环形冷却环2整体上下位置，从而实现喷嘴上下移动。
小型滚珠丝杆机构上的电机15转动，带动滚珠丝杆18上的滑块13上下位移，因滑块13与角度调节机构1固定，轴承法兰片14与环形冷却环2固定，因此实现角度调节机构1和环形冷却环2之间的距离调节。又因喷嘴4与可调球接头3、向心关节轴承内侧6间隙配合，因此实现喷嘴在竖直平面内转动角度。
本实施例子中，通过电机控制系统与切削加工控制系统的配合控制，实现精准喷射装置多个喷嘴角度和位置的调整以及开关控制。
综上所述，上述实施例适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置，通过小型滚珠丝杆机构上的电机运转带动滑块运动，可改变角度调节机构和环形冷却环的竖直距离。同时喷嘴与可调球接头、向心关节轴承内侧间隙配合，喷嘴被限制在竖直平面转动，即同时实现六个喷嘴角度的调节。大型滚珠丝杆机构上电机运转带动滑块运动，可改变环形冷却环与主轴箱的竖直距离，即实现六个喷嘴竖直位置的调节。滑块与轴承法兰片，滑块与法兰片、电机、电机法兰片之间采用防尘套密封，防止切削加工杂质进入影响滚珠丝杆上下位移。本发明提供装置克服现有技术的不足，可以在加工过程中，根据换刀后刀具的尺寸实时调整多个喷嘴的位置和喷射角度，采用刚性结构控制喷嘴不会产生振动和移位、采用多个喷嘴环形喷射使喷射区域可以一直可以覆盖到切削区域，不仅提高了冷却性能和切削性能，也大大提高了切削加工的效率。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置，包括在刀具（10）上方固向均布安装的喷嘴（4），其特征在于，包括：
设置在刀具（10）上方固向均布安装的喷嘴（4），设置一个带间隙套装的环形冷却环（2），安装在刀具（10）上方主轴（8）外侧，环形冷却环（2）的下端面活动连接喷嘴（4）；
所述喷嘴（4）通过一个角度调节机构（1）连接环形冷却环（2），实现调节喷嘴（4）的向心安装角度；
所述环形冷却环（2）通过一个大型滚珠丝杆机构连接主轴箱（7），实现调节喷嘴（4）的安装高度；
所述角度调节机构（1）上端固定于一个直线导轨机构和一个小型滚珠丝杆机构的滑块（13）上；所述直线导轨机构包括法兰片（11）、线轨（12）、滑块（13）、第一轴承法兰片（14）和防尘套（21）；所述小型滚珠丝杆机构包括第一电机（15）、第一滚珠丝杆（18）、滑块（13）、第一轴承法兰片（14）和防尘套；角度调节机构（1）下端固定一个向心关节轴承外圈（5），向心关节轴承外圈（5）与向心关节轴承内圈（6）间隙配合，向心关节轴承内圈（6）与喷嘴（4）间隙配合；环形冷却环（2）上端左右分别固定所述直线导轨机构和小型滚珠丝杆机构，环形冷却环（2）下端连接可调球接头（3），可调球接头（3）与喷嘴（4）的尾部间隙配合；环形冷却环（2）外侧面通一个过边角钢（23）与大型滚珠丝杆机构上的滑块（20）固定，同时大型滚珠丝杆机构中的电机法兰片（16）与主轴箱（7）固定；大型滚珠丝杆机构包括电机法兰片（16）、第二电机（17）、第二滚珠丝杆（19）、螺母滑块（20）、第二轴承法兰片（22）和防尘套（21）；
通过小型滚珠丝杆机构上的第一电机（15）运转带动滑块（13）运动，可改变角度调节机构（1）和环形冷却环（2）的竖直距离；同时喷嘴（4）与可调球接头（3）、向心关节轴承内圈（6）间隙配合，喷嘴（4）被限制在竖直平面转动，即同时实现6个喷嘴角度的调节；
大型滚珠丝杆机构上第二电机（17）运转带动螺母滑块（20）运动，可改变环形冷却环（2）与主轴箱（7）的竖直距离，即实现6个喷嘴（4）竖直位置的调节；
滑块（13）与第一轴承法兰片（14）、滑块（13）与法兰片（11）、滑块（13）与第一电机（15）、螺母滑块（20）与电机法兰片（16）、螺母滑块（20）与第二轴承法兰片（22）之间采用防尘套（21）密封，防止切削加工杂质进入影响滚珠丝杆上下位移；
所述适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置使用过程如下：
大型滚珠丝杆机构上的电机（17）转动，带动滚珠丝杆（19）上的滑块（20）上下位移，因滑块（20）与环形冷却环（2）通过边角钢（23）固定，环形冷却环（2）整体上下移动，从而实现喷嘴上下移动；
小型滚珠丝杆机构上的电机（15）转动，带动滚珠丝杆（18）上的滑块（13）上下位移，因滑块（13）与角度调节机构（1）固定，轴承法兰片（14）与环形冷却环（2）固定，实现角度调节机构（1）和环形冷却环（2）之间的距离调节；喷嘴（4）与可调球接头（3）、向心关节轴承内圈（6）间隙配合，实现喷嘴在竖直平面内转动角度。
2.根据权利要求1所述的一种适用于MQL铣削加工的精准喷射润滑装置，其特征在于：角度调节机构（1）形状为圆环形，与主轴（8）不接触，但与主轴（8）同轴。
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