CN115122148A - 带温度调控的低温微量润滑系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带温度调控的低温微量润滑系统，包括铣刀、空气压缩机、空气制冷机Ⅰ～Ⅱ、红外测温传感器、控制器Ⅰ和继电器Ⅰ；铣刀竖直放置，且刀头在下，刀头中每两个刀刃之间都设有油雾出口；铣刀的内部设有与油雾出口连通的油雾通道I；空气压缩机的出口同时与空气制冷机Ⅰ～Ⅱ的入口连接，空气制冷机Ⅰ～Ⅱ的出口同时与油雾通道I连通，红外测温传感器固定在铣刀刀头的侧上方，其与控制器Ⅰ、继电器Ⅰ、空气制冷机Ⅱ依次连接。本发明的装置能够保持使切削部分始终保持理想温度，可减少刀具磨损和提高表面粗糙度，也可以防止微液凝固成冰滴造成喷嘴堵塞，使得润滑液能够在刀具和工件之间形成润滑膜，极大地提高了生产效率以及质量。
Description
技术领域
本发明属于低温微量润滑技术领域，涉及一种带温度调控的低温微量润滑系统。
背景技术
在我国随着机械工业的发展，绿色清洁制造越来越成为人们关注的重点，而目前运用比较广泛绿色切削技术有微量润滑(MQL)辅助切削，但是微量润滑的冷却性能不足，在切削难加工材料时容易温度过高导致工件与刀具间的油膜破裂，从而导致表面质量差和刀具磨损严重。为了解决这一问题，现代技术慢慢将低温和微量润滑技术相结合形成了低温微量润滑技术(CMQL)，既可大幅降低切削区温度，也可使油膜保持有效润滑能力。
在低温微量润滑技术中，温度起到这至关重要的作用，若是在加工非难加工材料时温度过低，有可能会引起尺寸变化，或当低于油液凝点的时候，微液凝固成冰滴造成喷嘴堵塞，不能使刀具和工件之间形成有效润滑膜；而在加工难加工材料时，材料的导热性不好，容易造成温度过高，导致刀具磨损和表面质量差，需要更低温度的冷风。
因此，研究一种带温度调控的低温微量润滑系统以解决现有技术中微液凝固成冰滴造成喷嘴堵塞和刀具磨损、表面质量差的问题具有十分重要意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种带温度调控的低温微量润滑系统，在切削的时候可以实现对工件和刀具接触位置的温度调控，也可以防止油液凝固成冰滴。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
带温度调控的低温微量润滑系统，包括铣刀、空气压缩机、空气制冷机Ⅰ、空气制冷机Ⅱ、红外测温传感器、控制器Ⅰ和继电器Ⅰ；
铣刀竖直放置，且刀头在下，刀头中每两个刀刃之间都设有油雾出口；铣刀的内部设有与油雾出口连通的油雾通道I；
空气压缩机的出口同时与空气制冷机Ⅰ的入口和空气制冷机Ⅱ的入口连接，空气制冷机Ⅰ的出口、空气制冷机Ⅱ的出口同时与油雾通道I连通，红外测温传感器固定在铣刀刀头的侧上方，红外测温传感器与控制器Ⅰ的输入端连接，控制器Ⅰ的输出端与继电器Ⅰ的输入端连接，继电器Ⅰ的输出端与空气制冷机Ⅱ的输入电路连接；
红外测温传感器用于测量铣刀和工件接触表面的温度，并将其转化成电信号；控制器Ⅰ用于控制继电器Ⅰ的通断，当铣刀和工件接触表面的温度超出切削最佳温度时，则控制继电器Ⅰ通电；反之，则控制继电器Ⅰ断电。
本发明的目的之一是解决现有技术的微量润滑装置由于冷风温度较高导致的刀具磨损和表面质量差的问题，本发明通过在空气压缩机与油雾通道I的连接管路上并联两个空气制冷机(即空气制冷机Ⅰ、空气制冷机Ⅱ)，并将空气制冷剂II与红外测温传感器、控制器Ⅰ和继电器Ⅰ连接予以解决，具体机理为：红外测温传感器测量到铣刀和工件接触表面的温度，将其转化成电信号输送给控制器Ⅰ，控制器Ⅰ经过计算来控制继电器Ⅰ的通断时长，若温度过高则继电器Ⅰ通电，第二台空气制冷机Ⅱ开始工作，对冷风进行二次制冷，输入温度更低的冷风，实现对铣刀和工件接触部分的温度调控。
作为优选的技术方案：
如上所述的带温度调控的低温微量润滑系统，还包括刀柄、驱动装置、密封装置和微量润滑装置；
刀柄竖直放置；刀柄的上部分与用于驱动其绕自身中心轴旋转的驱动装置连接，密封装置套在刀柄的中间部分且二者围成储油腔，刀柄的下部分与铣刀的上部分固定连接；
刀柄内设有连通油雾通道I和储油腔的油雾通道II，密封装置的表面上设有与储油腔连通的油雾进口；
空气制冷机Ⅰ的出口、空气制冷机Ⅱ的出口以及微量润滑装置的出口同时与油雾进口连通。
如上所述的带温度调控的低温微量润滑系统，空气制冷机Ⅰ的出口和空气制冷机Ⅱ的出口通过顺序连接的Y形管、直管a、直管b与油雾进口连通，如此设置可保证从空气制冷机Ⅰ、空气制冷机Ⅱ出来的冷风先充分混合后再经过油雾进口进入储油腔内。
如上所述的带温度调控的低温微量润滑系统，微量润滑装置的出口通过顺序连接的直管c、所述直管a、所述直管b与油雾进口连通，如此设置可保证从微量润滑装置出来的油雾先与从空气制冷机Ⅰ、空气制冷机Ⅱ出来的冷风充分混合后后再经过油雾进口进入储油腔内。
如上所述的带温度调控的低温微量润滑系统，还包括测温电阻、控制器Ⅱ和继电器Ⅱ；直管a的出口和直管b的进口同时与测温电阻的测温探头连接，测温电阻的输出端与控制器Ⅱ的输入端连接，控制器Ⅱ的输出端与继电器Ⅱ的输入端连接，继电器Ⅱ的输出端与空气压缩机的输入电路连接；
控制器Ⅱ用于控制继电器Ⅱ的通断，当Y形管的出口的冷却风的温度在微量润滑装置的出口的油雾凝点以下时，则控制继电器Ⅱ断开；反之，则控制继电器Ⅱ通电。
本发明的目的之二是解决现有技术的微量润滑装置由于冷风温度过低导致的微液凝固成冰滴造成喷嘴堵塞的问题，本发明通过将测温电阻装于冷风出口，设置测温电阻与控制器II相连，同时设置控制器II与压缩空气机的输入电路相连予以解决，具体机理为：测温电阻当检测到冷风温度在润滑油凝点之下，通过控制器Ⅱ控制继电器Ⅱ断开空气压缩机开关，停止低温冷风输送，使液滴温度回升不凝结成冰滴，使刀具和工件之间形成有效润滑膜。
如上所述的带温度调控的低温微量润滑系统，驱动装置包括主轴箱以及位于主轴箱内的齿轮，刀柄的上部分与齿轮连接，驱动装置工作时，其内部存在某个构件驱动水平放置的齿轮转动，转轮套在刀柄上，能够带动刀柄转动。
如上所述的带温度调控的低温微量润滑系统，密封装置包括上轴承、下轴承和外壳，上轴承和下轴承套在刀柄的中间部分，上轴承和下轴承固定在外壳内，刀柄、上轴承、下轴承和外壳共同围成储油腔，密封装置的结构如此设置既能保证刀柄能够转动，也能保证各部件之间紧密配合能够形成储油腔。
如上所述的带温度调控的低温微量润滑系统，红外测温传感器通过支架Ⅰ和支架Ⅱ固定在铣刀刀头的侧上方；支架Ⅰ和支架Ⅱ都为匚形板，二者的开口相对，部分重叠围成矩形，重叠部分通过螺杆和螺母连接；支架Ⅰ的开口向上，红外测温传感器固定在支架Ⅰ上，支架Ⅱ固定在主轴箱上，使用时可以旋开螺母，调整支架Ⅰ位置，进而调整红外测温传感器位置，使其对准刀具和工件接触位置。
如上所述的带温度调控的低温微量润滑系统，刀柄的下部分与铣刀的上部分通过卡簧和锁紧螺母固定连接，卡簧安装在刀柄的下部分，卡簧通过锁紧螺母固定在刀柄上，铣刀的上部分插入卡簧内。
有益效果
(1)本发明的带温度调控的低温微量润滑系统，能够使切削部分始终保持理想温度，减少刀具磨损，提高表面粗糙度。
(2)本发明的低温冷风测温装置，可以防止微液凝固成冰滴造成喷嘴堵塞，使得润滑液能够在刀具和工件之间形成润滑膜，极大的提高了生产效率以及质量。
附图说明
图1是本发明的一种带温度调控的低温微量润滑系统的结构示意图；
图2是本发明的一种带温度调控的低温微量润滑系统中的局部剖视图；
其中：1-铣刀，2-刀柄，3-红外测温传感器，4-油雾进口，5-控制器Ⅰ，6-空气制冷机Ⅰ，7-空气压缩机，8-继电器Ⅰ，9-继电器Ⅱ，10-控制器Ⅱ，11-空气制冷机Ⅱ，12-微量润滑装置，13-测温电阻，14-卡簧，15-外壳，16-锁紧螺母，17.1-上轴承，17.2-下轴承，18-主轴箱，19-支架Ⅰ，20-支架Ⅱ，21-直管a，22-直管b，23-直管c。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
带温度调控的低温微量润滑系统，如图1和图2所示，包括铣刀1、刀柄2、驱动装置、密封装置、空气压缩机7、空气制冷机Ⅰ6、空气制冷机Ⅱ11、微量润滑装置12、红外测温传感器3、控制器Ⅰ5、继电器Ⅰ8、测温电阻13、控制器Ⅱ10和继电器Ⅱ9；
驱动装置包括主轴箱18以及位于主轴箱18内的齿轮，刀柄2的上部分与齿轮连接；驱动装置用于驱动刀柄2绕自身中心轴旋转；
密封装置包括上轴承17.1、下轴承17.2和外壳15，上轴承17.1和下轴承17.2套在刀柄2的中间部分，上轴承17.1和下轴承17.2固定在外壳15内，刀柄2、上轴承17.1、下轴承17.2和外壳15共同围成储油腔；
铣刀1竖直放置，且刀头在下，刀头中每两个刀刃之间都设有油雾出口；刀柄2竖直放置；刀柄2的下部分与铣刀1的上部分通过卡簧14和锁紧螺母16固定连接，卡簧14安装在刀柄2的下部分，卡簧14通过锁紧螺母16固定在刀柄2上，铣刀1的上部分插入卡簧14内；铣刀1的内部设有与油雾出口连通的油雾通道I，刀柄2内设有连通油雾通道I和储油腔的油雾通道II，密封装置的表面上设有与储油腔连通的油雾进口4；
空气压缩机7的出口同时与空气制冷机Ⅰ6的入口和空气制冷机Ⅱ11的入口连接，空气制冷机Ⅰ6的出口、空气制冷机Ⅱ11的出口通过顺序连接的Y形管、直管a 21、直管b 22与油雾进口4连通，微量润滑装置12的出口通过顺序连接的直管c 23、所述直管a 21、所述直管b 22与油雾进口4连通；
直管a 21的出口和直管b 22的进口同时与测温电阻13的测温探头连接，测温电阻13的输出端与控制器Ⅱ10的输入端连接，控制器Ⅱ10的输出端与继电器Ⅱ9的输入端连接，继电器Ⅱ9的输出端与空气压缩机7的输入电路连接；
控制器Ⅱ10用于控制继电器Ⅱ9的通断，当Y形管的出口的冷却风的温度在微量润滑装置12的出口的油雾凝点以下时，则控制继电器Ⅱ9断开；反之，则控制继电器Ⅱ9通电；
红外测温传感器3通过支架Ⅰ19和支架Ⅱ20固定在铣刀1刀头的侧上方；支架Ⅰ19和支架Ⅱ20都为匚形板，二者的开口相对，部分重叠围成矩形，重叠部分通过螺杆和螺母连接；支架Ⅰ19的开口向上，红外测温传感器3固定在支架Ⅰ19上，支架Ⅱ20固定在主轴箱18上，红外测温传感器3与控制器Ⅰ5的输入端连接，控制器Ⅰ5的输出端与继电器Ⅰ8的输入端连接，继电器Ⅰ8的输出端与空气制冷机Ⅱ11的输入电路连接；
红外测温传感器3用于测量铣刀和工件接触表面的温度，并将其转化成电信号；控制器Ⅰ5用于控制继电器Ⅰ8的通断，当铣刀和工件接触表面的温度超出切削最佳温度时，则控制继电器Ⅰ8通电；反之，则控制继电器Ⅰ8断电。
具体使用过程：
在铣削工作时，空气压缩机7通过空气制冷机Ⅰ6输出低温冷风，微量润滑装置12输出油雾，两者混合在一起从油雾进口4进入油雾通道I和油雾通道II，最后从铣刀1喷出，红外测温传感器3测量到铣刀1和工件接触表面的温度，将其转化成电信号输送给控制器Ⅰ5，来控制继电器Ⅰ8的通断，若温度过高，则继电器Ⅰ8通电，空气制冷机Ⅱ11开始工作，输入温度更低的冷风，实现对铣刀1和工件接触部分的温度调控。此外测温电阻13当检测到冷风温度在润滑油凝点之下，通过控制器Ⅱ10控制继电器Ⅱ9断开空气压缩机7开关，停止低温冷风输送，防止微液凝固成冰滴造成喷嘴堵塞，使刀具和工件之间形成有效润滑膜。
本发明的带温度调控的低温微量润滑系统中发挥特定功能的各部件均可以从现有技术中找到，具体结构不限，只要其能发挥特定功能皆可适用于本发明，例如空气压缩机可以为雷勃企业管理(上海)有限公司的牌号5KCR160DXP0016Y的产品，空气制冷机I或II可以为上海雷子克工业服务有限公司的牌号ecc680的产品，控制器I或II可以为常州天利智能控制股份有限公司的牌号540/7TK的产品，红外测温传感器为世敖科技的牌号SA120AC的产品，测温电阻为恩来科技的牌号PT100的产品，继电器I或II为施耐德电气的牌号RXM2LB2BD的产品。
Claims (9)
1.带温度调控的低温微量润滑系统，其特征在于，包括铣刀(1)、空气压缩机(7)、空气制冷机Ⅰ(6)、空气制冷机Ⅱ(11)、红外测温传感器(3)、控制器Ⅰ(5)和继电器Ⅰ(8)；
铣刀(1)竖直放置，且刀头在下，刀头中每两个刀刃之间都设有油雾出口；铣刀(1)的内部设有与油雾出口连通的油雾通道I；
空气压缩机(7)的出口同时与空气制冷机Ⅰ(6)的入口和空气制冷机Ⅱ(11)的入口连接，空气制冷机Ⅰ(6)的出口、空气制冷机Ⅱ(11)的出口同时与油雾通道I连通，红外测温传感器(3)固定在铣刀(1)刀头的侧上方，红外测温传感器(3)与控制器Ⅰ(5)的输入端连接，控制器Ⅰ(5)的输出端与继电器Ⅰ(8)的输入端连接，继电器Ⅰ(8)的输出端与空气制冷机Ⅱ(11)的输入电路连接；
红外测温传感器(3)用于测量铣刀和工件接触表面的温度，并将其转化成电信号；控制器Ⅰ(5)用于控制继电器Ⅰ(8)的通断，当铣刀和工件接触表面的温度超出切削最佳温度时，则控制继电器Ⅰ(8)通电；反之，则控制继电器Ⅰ(8)断电。
2.根据权利要求1所述的带温度调控的低温微量润滑系统，其特征在于，还包括刀柄(2)、驱动装置、密封装置和微量润滑装置(12)；
刀柄(2)竖直放置；刀柄(2)的上部分与用于驱动其绕自身中心轴旋转的驱动装置连接，密封装置套在刀柄(2)的中间部分且二者围成储油腔，刀柄(2)的下部分与铣刀(1)的上部分固定连接；
刀柄(2)内设有连通油雾通道I和储油腔的油雾通道II，密封装置的表面上设有与储油腔连通的油雾进口(4)；
空气制冷机Ⅰ(6)的出口、空气制冷机Ⅱ(11)的出口以及微量润滑装置(12)的出口同时与油雾进口(4)连通。
3.根据权利要求2所述的带温度调控的低温微量润滑系统，其特征在于，空气制冷机Ⅰ(6)的出口和空气制冷机Ⅱ(11)的出口通过顺序连接的Y形管、直管a、直管b与油雾进口(4)连通。
4.根据权利要求3所述的带温度调控的低温微量润滑系统，其特征在于，微量润滑装置(12)的出口通过顺序连接的直管c、所述直管a、所述直管b与油雾进口(4)连通。
5.根据权利要求4所述的带温度调控的低温微量润滑系统，其特征在于，还包括测温电阻(13)、控制器Ⅱ(10)和继电器Ⅱ(9)；直管a的出口和直管b的进口同时与测温电阻(13)的测温探头连接，测温电阻(13)的输出端与控制器Ⅱ(10)的输入端连接，控制器Ⅱ(10)的输出端与继电器Ⅱ(9)的输入端连接，继电器Ⅱ(9)的输出端与空气压缩机(7)的输入电路连接；
控制器Ⅱ(10)用于控制继电器Ⅱ(9)的通断，当Y形管的出口的冷却风的温度在微量润滑装置(12)的出口的油雾凝点以下时，则控制继电器Ⅱ(9)断开；反之，则控制继电器Ⅱ(9)通电。
6.根据权利要求2所述的带温度调控的低温微量润滑系统，其特征在于，驱动装置包括主轴箱(18)以及位于主轴箱(18)内的齿轮，刀柄(2)的上部分与齿轮连接。
7.根据权利要求6所述的带温度调控的低温微量润滑系统，其特征在于，密封装置包括上轴承、下轴承和外壳(15)，上轴承和下轴承套在刀柄(2)的中间部分，上轴承和下轴承固定在外壳(15)内，刀柄(2)、上轴承、下轴承和外壳(15)共同围成储油腔。
8.根据权利要求7所述的带温度调控的低温微量润滑系统，其特征在于，红外测温传感器(3)通过支架Ⅰ(19)和支架Ⅱ(20)固定在铣刀(1)刀头的侧上方；支架Ⅰ(19)和支架Ⅱ(20)都为匚形板，二者的开口相对，部分重叠围成矩形，重叠部分通过螺杆和螺母连接；支架Ⅰ(19)的开口向上，红外测温传感器(3)固定在支架Ⅰ(19)上，支架Ⅱ(20)固定在主轴箱(18)上。
9.根据权利要求2所述的带温度调控的低温微量润滑系统，其特征在于，刀柄(2)的下部分与铣刀(1)的上部分通过卡簧(14)和锁紧螺母(16)固定连接，卡簧(14)安装在刀柄(2)的下部分，卡簧(14)通过锁紧螺母(16)固定在刀柄(2)上，铣刀(1)的上部分插入卡簧(14)内。
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