CN115555911A - 一种数控机床用多层防护系统及其防护控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种数控机床用多层防护系统及其防护控制方法，数控机床用多层防护系统包括多层切屑阻隔模块、检测模块和防护控制模块，通过多层切屑阻隔模块采用设定的出液速度和出液半径的阻隔液幕对所述数控机床的切屑运动方向进行调整以使切屑按阻隔液流动路径被收集，使得数控机床工作时，飞溅的切屑能够被主动导流按阻隔液流动路径被收集，避免了切屑随机飞溅至数控机床各部位导致数控机床加工精度低的问题，同时，由于切屑集中收集至指定的收集区域，进一步保证了数控机床环境的清洁度，保证了本发明数控机床用多层防护系统能够对数控机床的切屑进行防护。

Description

一种数控机床用多层防护系统及其防护控制方法

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种数控机床用多层防护系统及其防护控制方法。

背景技术

数控机床是一种采用了数控技术的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件，它综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子等最新技术，较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向。现有的数控机床着重于融合多种加工方式实现一体化加工，对于机床加工中的防护系统，则与单个功能的机床在智能能化上技术水平相当，加工过程中的切屑、冷却液不但影响加工环境，并且对加工过程中的工件及机床的导轨、丝杠、刀头等也会带来损害，飞溅的切屑掉落在刀头或工件上还会影响刀具对工件加工精度，因此一种能够避免加工过程中的切屑、冷却液飞溅的数控机床防护系统或防护技术在现代数控机床领域受到了越来越多的重视。

中国专利公开号CN 114310460 B公开了一种种数控机床用智能化多层防护系统及其防护控制方法，包括机床主体、主轴、支撑底座、导轨、两个伸缩导轨防护罩、工作台、导轨电机，导轨设置在机床主体工作仓内部的左侧与右侧之间，两个伸缩导轨防护罩套设在导轨的左右两侧，伸缩导轨防护罩的上方设置有清理机构，齿轮箱与伸缩导轨防护罩的顶部固定连接，该数控机床用智能化多层防护系统及其防护控制方法通过输入电机转动，并通过第一锥齿轮、第二锥齿轮与第三锥齿轮之间的啮合传动使得第一螺纹杆与第二螺纹杆转动，并通过连接板带动伸缩清理组件在伸缩导轨防护罩表面移动，从而将伸缩导轨防护罩表面的碎屑清理干净；由此可见，上述技术方案中通过设置有导轨防护罩避免切屑与导轨接触实现对数控机床的防护，但是存在以下问题：其采用被动的防护方式使得切屑仅能被阻挡在设有防护罩的位置，对于其他部位，则无法提供相应的切屑阻隔，存在防护缺失的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种数控机床用多层防护系统，用以克服现有技术中被动式的切屑防护装置仅能对单一部位进行被动切屑阻隔导致未阻隔位置的切屑飞溅影响加工精度的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种数控机床用多层防护系统，包括：

多层切屑阻隔模块，其与数控机床相连，用以通过采用设定的出液速度和出液半径的阻隔液幕对所述数控机床的切屑运动方向进行调整以使切屑按阻隔液流动路径被收集；

检测模块，其分别与所述多层切屑阻隔模块以及所述数控机床相连，用以检测所述多层切屑阻隔模块收集的切屑质量；

防护控制模块，其分别与所述多层切屑阻隔模块、所述检测模块以及所述数控机床相连，用以根据加工进给量与加工工件的硬度值确定的迸射参量对所述阻隔液的初始出液半径进行设定，根据切屑收集百分比与预设的半径调整百分比标准的比对结果对所述初始出液半径进行调整，并在出液半径调整至阈值时通过根据切屑收集百分比与设定的切屑收集百分比标准的差值确定所述阻隔液的出液速度的调整值以使所述阻隔液有效阻隔切屑飞溅。

进一步地，多层切屑阻隔模块包括：

壳体，其为封闭式结构并且所述封闭式结构的封闭空间用以设置所述数控机床，所述壳体与所述数控机床相连，用以阻隔所述切屑以及所述阻隔液飞溅至所述壳体外部；

导轨防护层，其设置在所述数控机床的导轨与加工工件之间并与所述导轨相连，用以阻隔切屑与所述导轨接触；

切屑阻隔液幕层，其与所述壳体相连并通过所述阻隔液幕与加工工件相连，用以通过调整阻隔液的出液半径和/或阻隔液的出液速度改变与所述阻隔液幕接触的切屑的运动方向，以使所述切屑按阻隔液的流动路径被收集；

切屑导流层，其设置在所述数控机床的加工区域并与所述阻隔液幕相连，用以通过设置有导流通道以使切屑与阻隔液流动至切屑收集层进行收集；

所述切屑收集层，其与所述切屑导流层的阻隔液出液通道相连，用以收集所述阻隔液出液通道流出的切屑及阻隔液，以及将收集的切屑与阻隔液进行固液分离。

进一步地，所述切屑阻隔液幕层包括：

出液组件，其包括与所述壳体相连的出液喷嘴以及与所述出液喷嘴相连的若干导液管路，所述出液喷嘴用以确定阻隔液的出液口半径，单个所述导液管路用以将阻隔液导出至所述出液喷嘴的出液口；

调速液泵，其设置在所述导液管路中，用以调节所述出液口中阻隔液的流速。

进一步地，所述防护控制模块根据加工工件的硬度y与加工进给量s计算切屑的迸 射参量b并根据b确定所述出液口的初始出液半径R1，设定迸射参量

， 其中，

为预设工件硬度标准，

，

为预设加工进给量，所述防护控制模块 设置有第一迸射参照标准B1、第二迸射参照标准B2以及出液半径调整系数α，其中，B1＜B2， 0.6＜α＜1，

当b≤B1时，所述防护控制模块判定迸射参量低于预设标准，所述防护控制模块设定初始出液半径R1=R0×α，其中，R0为预设出液半径；

当B1＜b≤B2时，所述防护控制模块判定迸射参量符合预设标准，所述防护控制模块设定初始出液半径R1=R0；

当b＞B2时，所述防护控制模块判定迸射参量高于预设标准，所述防护控制模块设定初始出液半径R1=R0×（2-α）。

进一步地，所述防护控制模块根据所述切屑收集层中收集的切屑质量m1与加工工件的理论切削质量mz计算切屑收集百分比k并根据k确定所述阻隔液幕是否有效阻隔切屑，设定切屑收集百分比k=m1/mz×100%，所述防护控制模块设置有切屑收集百分比标准K1，其中，K1＞90%，

当k≥K1时，所述防护控制模块判定切屑收集百分比符合标准且所述阻隔液幕有效阻隔切屑；

当k＜K1时，所述防护控制模块判定切屑收集百分比不符合标准且所述阻隔液幕有效阻隔切屑，所述防护控制模块根据所述切屑收集百分比k确定所述初始出液半径的调节方式。

进一步地，所述防护控制模块根据所述切屑收集百分比k确定所述初始出液半径的调节方式，所述防护控制模块设置有第一半径调整百分比标准A1、第二半径调整百分比标准A2、第一半径调整系数β1、第二半径调整系数β2和第三半径调整系数β3，其中，A1＜A2＜K1，β1＞β2＞β3＞1，

当k＜A1时，所述防护控制模块判定切屑收集量处于第一水平并采用β1对所述初始出液半径进行调节，所述防护控制模块将调整后的出液半径记为R2，设定R2=R1×β1；

当A1≤k＜A2时，所述防护控制模块判定切屑收集量处于第二水平并采用β2对所述初始出液半径进行调节，所述防护控制模块设定R2=R1×β2；

当A2≤k＜K1时，所述防护控制模块判定切屑收集量处于第三水平并采用β3对所述初始出液半径进行调节，所述防护控制模块设定R2=R1×β3。

进一步地，所述防护控制模块根据所述出液半径R2与预设出液半径阈值标准进行比对以确定出液半径调整是否有效，所述防护控制模块设置有预设出液半径阈值标准Rmax，其中，Rmax＞R0，

若R2≤Rmax，所述防护控制模块判定出液半径调整有效并控制所述出液组件采用调整后的出液半径对阻隔液的出液半径进行设定；

若R2＞Rmax，所述防护控制模块判定出液半径调整无效，所述防护控制模块设定R2=Rmax，并根据调整出液半径后的切屑收集百分比与切屑收集百分比标准K1的差值确定所述阻隔液的出液速度的调整值。

进一步地，所述防护控制模块根据采用调整后的出液半径进行切屑收集时切屑的收集百分比k2与切屑收集百分比标准K1的差值Δk确定所述阻隔液的出液速度的调整值，设定Δk=K1-k2，所述防护控制模块设置有第一切屑差值标准ΔK1、第二切屑差值标准ΔK2、第一流速调节系数ω1、第二流速调节系数ω2和第三流速调节系数ω3，其中，ΔK1＜ΔK2，1＜ω1＜1.2＜ω2＜ω3，

当Δk2≤ΔK1时，所述防护控制模块判定切屑差值百分比低于标准，所述防护控制模块将调整后的阻隔液出液速度记为vb，设定vb=va×ω1，其中，va为调整前阻隔液的出液速度；

当ΔK1＜Δk2≤ΔK2时，所述防护控制模块判定切屑差值百分比符合标准，所述防护控制模块设定vb=va×ω2；

当Δk2＞ΔK2时，所述防护控制模块判定切屑差值百分比高于标准，所述防护控制模块设定vb=va×ω3。

进一步地，所述防护控制模块包括：

参数计算单元，其与所述数控机床相连，用以根据数控机床中设定的加工参数计算加工工件的加工进给量以及加工工件的理论切削质量，以及根据所述加工进给量与加工工件的硬度值确定的迸射参量对所述初始出液半径进行设定；

切屑分析单元，其与所述参数计算单元相连，其用以根据所述切屑收集百分比与切屑收集百分比标准的比对结果确定切屑阻隔液幕是否有效阻隔切屑，以及通过所述切屑收集百分比与预设的半径调整百分比标准的比对结果确定所述初始出液半径的调节方式，并在出液半径调整无效时通过根据所述切屑收集百分比与所述切屑收集百分比标准的差值确定所述阻隔液的出液速度的调整值以使所述切屑阻隔液幕有效阻隔切屑。

进一步地，所述切屑收集层包括依次连接的液渣收集区、液渣分离组件、切屑存储区以及阻隔液回收区，其中，

所述液渣收集区，其与所述切屑导流层的阻隔液出液通道相连，用以收集所述切屑导流层的阻隔液出液通道流出的切屑及阻隔液；

所述液渣分离组件，其与所述液渣收集区的液渣出口相连，用以将切屑与阻隔液的混合液体中的切屑与阻隔液进行液固分离；

所述切屑存储区，其与所述液渣分离组件相连，用以存储所述液渣分离组件分离的切屑；

所述阻隔液回收区，其与所述液渣分离组件相连，用以存储所述液渣分离组件分离的阻隔液。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，

进一步地，本发明通过设置有多层切屑阻隔模块、检测模块和防护控制模块，通过多层切屑阻隔模块采用设定的出液速度和出液半径的阻隔液幕对所述数控机床的切屑运动方向进行调整以使切屑按阻隔液流动路径被收集，使得数控机床工作时，飞溅的切屑能够被主动导流按阻隔液流动路径被收集，避免了切屑随机飞溅至数控机床各部位导致数控机床加工精度低的问题，同时，由于切屑集中收集至指定的收集区域，进一步保证了数控机床环境的清洁度，保证了本发明数控机床用多层防护系统能够对数控机床的切屑进行防护。

进一步地，本发明多层切屑阻隔模块通过设置有壳体、导轨防护层、切屑阻隔液幕层、切屑导流层以及切屑收集层形成对数控机床的多层防护体系，通设置有切屑阻隔液幕层和切屑导流层通过主动改变切屑运动路径的方式对切屑飞溅进行主动防护，并且通过设置有壳体和导轨防护层，进一步避免了主动防护切屑飞溅采用的阻隔液幕的阻隔液飞溅至导轨或壳体外部，并且通过设置有切屑收集层对阻隔液和切屑进行收集，保证了本发明所述系统能够对数控机床进行多角度防护，避免切屑及阻隔液飞溅至数控机床及外部环境造成的损害。

进一步地，本发明切屑阻隔液幕层通过出液组件以实现对阻隔液幕出液半径的控制，通过调速液泵以实现对阻隔液幕出液速度的控制，有效的保证了本发明通过采用设定的出液速度和出液半径的阻隔液幕对所述数控机床的切屑运动方向进行调整的方案能够实现，进一步有效的保证了本发明所述系统的防护技术方案具有实际应用价值。

进一步地，本发明防护控制模块根据加工工件的硬度y与加工进给量s计算切屑的迸射参量b并根据b确定所述出液口的初始出液半径R1，数控机床在进行工件加工时，由于各加工工件的硬度不同，其在采用相同的加工工艺时切屑的形态也会发生相应的变化，随着硬度值增大，切屑更易飞溅；并且，在加工进给量发生变化时，切屑的飞溅程度也随着进给量增加而增加，因而，通过对硬度值及加工进给量的均方值计算，采用迸射参量表征切屑的飞溅情况，能够对于阻隔液的初始出液半径设定给予数据参考，使得本发明初始出液半径的设定值与实际加工工件的切屑飞溅状态相匹配，保证了本发明所述系统的初始出液半径具有较好的精确度。

进一步地，本发明防护控制模块根据切屑收集层中收集的切屑质量m1与加工工件的理论切削质量mz计算切屑收集百分比k并根据k确定阻隔液幕是否有效阻隔切屑，切屑收集百分比k能够直接反应切屑的收集程度，切屑收集百分比k越高，飞溅而未被收集的切屑量越小，从而，通过切屑收集百分比k与切屑收集百分比标准K1的比对结果能够直接判定本发明所述系统的切屑防护程度，有效的保证了本发明所述系统能够对是否有效阻隔切屑做出准确判断，从而为达到有效阻隔切屑采用针对阻隔液幕出液半径或/和出液速度的调整方式。

进一步地，本发明防护控制模块根据切屑收集百分比k确定所述初始出液半径的调节方式，根据加工中实际的切屑收集百分比k对出液半径进行调整，使得阻隔液的出液半径调整符合切屑的飞溅程度，进一步保证了本发明所述系统能够通过阻隔液幕实现对切屑的主动阻隔。

进一步地，本发明防护控制模块根据所述出液半径R2与预设出液半径阈值标准进行比对以确定出液半径调整是否有效，在实际应用中，对于数控机床及加工工件而言，无限制调整出液半径虽能够达到对切屑的阻隔，但是出液半径增大中加工成本增加明显，并且对于确定的加工空间而言，出液半径需控制在一个实际的阈值内以使其更加符合加工的实际需求。

进一步地，本发明防护控制模块根据采用调整后的出液半径进行切屑收集时切屑的收集百分比k2与切屑收集百分比标准K1的差值Δk确定所述阻隔液的出液速度的调整值，通过出液半径调整阻隔液幕失效时，通过对出液速度进行调整，能够使得切屑的运动方向产生较大的改变幅度，从而保证了切屑均能够被本发明所述系统阻隔在阻隔液幕的流动路径内，避免了阻隔液的动能不足以驱动切屑按阻隔液流动路径被收集带来的切屑飞溅损害，进一步保证了本发明所述系统能够通过阻隔液幕对切屑的主动阻隔的有效性。

进一步地，本发明防护控制模块通过参数计算单元根据数控机床中设定的加工参数计算加工工件的加工进给量以及加工工件的理论切削质量，根据所述加工进给量与加工工件的硬度值确定的迸射参量对初始出液半径进行设定，通过与数控机床进行数据沟通，获取用于计算初始出液半径的参数，进一步提高了本发明所述系统的切屑阻隔设定效率。

进一步地，本发明防护控制模块通过切屑分析单元对未有效阻隔切屑的阻隔液幕的出液半径和/或出液速度进行调节分析，有效的实现了根据实际的切屑阻隔状态采用针对性的调整方案，实现对切屑的阻隔，进一步有效的保证了本发明所述系统能够通过阻隔液幕对切屑的主动阻隔能够应用于实际场景。

进一步地，本发明切屑收集层通过对收集的阻隔液和切屑采用液渣分离组件进行分离，保证了检测模块能够获得精确的切屑质量，进一步提高了本发明所述系统对切屑的阻隔具有高准确度。

附图说明

图1为本发明数控机床用多层防护系统的结构框图；

图2为本发明多层切屑阻隔模块的结构框图；

图3为本发明实施例多层切屑阻隔模块的结构示意图；

图4为本发明切屑阻隔液幕层的结构框图；

图5为本发明实施例切屑收集层的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明数控机床用多层防护系统的结构框图，本发明提供一种数控机床用多层防护系统，包括：

多层切屑阻隔模块，其与数控机床相连，用以通过采用设定的出液速度和出液半径的阻隔液幕对所述数控机床的切屑运动方向进行调整以使切屑按阻隔液流动路径被收集；

检测模块，其分别与所述多层切屑阻隔模块以及所述数控机床相连，用以检测所述多层切屑阻隔模块收集的切屑质量；

防护控制模块，其分别与所述多层切屑阻隔模块、所述检测模块以及所述数控机床相连，用以根据加工进给量与加工工件的硬度值确定的迸射参量对所述阻隔液的初始出液半径进行设定，根据切屑收集百分比与预设的半径调整百分比标准的比对结果对所述初始出液半径进行调整，并在出液半径调整至阈值时通过根据切屑收集百分比与设定的切屑收集百分比标准的差值确定所述阻隔液的出液速度的调整值以使所述阻隔液有效阻隔切屑飞溅。

本发明通过设置有多层切屑阻隔模块、检测模块和防护控制模块，通过多层切屑阻隔模块采用设定的出液速度和出液半径的阻隔液幕对所述数控机床的切屑运动方向进行调整以使切屑按阻隔液流动路径被收集，使得数控机床工作时，飞溅的切屑能够被主动导流按阻隔液流动路径被收集，避免了切屑随机飞溅至数控机床各部位导致数控机床加工精度低的问题，同时，由于切屑集中收集至指定的收集区域，进一步保证了数控机床环境的清洁度，保证了本发明数控机床用多层防护系统能够对数控机床的切屑进行防护。

请参阅图2及图3所示，多层切屑阻隔模块包括：

壳体1，其为封闭式结构并且所述封闭式结构的封闭空间用以设置数控机床100，所述壳体1与所述数控机床100相连，用以阻隔所述切屑以及所述阻隔液飞溅至所述壳体外部；

导轨防护层2，其设置在所述数控机床的导轨101与加工工件之间并与所述导轨101相连，用以阻隔切屑与所述导轨101接触；

切屑阻隔液幕层3，其与所述壳体1相连并通过所述阻隔液幕301与加工工件相连，用以通过调整阻隔液的出液半径和/或阻隔液的出液速度改变与所述阻隔液幕301接触的切屑的运动方向，以使所述切屑按阻隔液的流动路径被收集；

切屑导流层4，其设置在所述数控机床的加工区域并与所述阻隔液幕301相连，用以通过设置有导流通道41以使切屑与阻隔液流动至切屑收集层5进行收集；

所述切屑收集层5，其与所述切屑导流层的阻隔液出液通道41相连，用以收集所述阻隔液出液通道41流出的切屑及阻隔液，以及将收集的切屑与阻隔液进行固液分离。

本发明多层切屑阻隔模块通过设置有壳体、导轨防护层、切屑阻隔液幕层、切屑导流层以及切屑收集层形成对数控机床的多层防护体系，通设置有切屑阻隔液幕层和切屑导流层通过主动改变切屑运动路径的方式对切屑飞溅进行主动防护，并且通过设置有壳体和导轨防护层，进一步避免了主动防护切屑飞溅采用的阻隔液幕的阻隔液飞溅至导轨或壳体外部，并且通过设置有切屑收集层对阻隔液和切屑进行收集，保证了本发明所述系统能够对数控机床进行多角度防护，避免切屑及阻隔液飞溅至数控机床及外部环境造成的损害。

请参阅图3及图4所示，所述切屑阻隔液幕层包括：

出液组件，其包括与所述壳体相连的出液喷嘴以及与所述出液喷嘴相连的若干导液管路，所述出液喷嘴用以确定阻隔液的出液口半径，单个所述导液管路用以将阻隔液导出至所述出液喷嘴的出液口；

调速液泵，其设置在所述导液管路中，用以调节所述出液口中阻隔液的流速。

本发明切屑阻隔液幕层通过出液组件以实现对阻隔液幕出液半径的控制，通过调速液泵以实现对阻隔液幕出液速度的控制，有效的保证了本发明通过采用设定的出液速度和出液半径的阻隔液幕对所述数控机床的切屑运动方向进行调整的方案能够实现，进一步有效的保证了本发明所述系统的防护技术方案具有实际应用价值。

具体而言，所述防护控制模块根据加工工件的硬度y与加工进给量s计算切屑的迸 射参量b并根据b确定所述出液口的初始出液半径R1，设定迸射参量

，其 中，

为预设工件硬度标准，

，

为预设加工进给量，所述防护控制模块设 置有第一迸射参照标准B1、第二迸射参照标准B2以及出液半径调整系数α，其中，B1＜B2， 0.6＜α＜1，

当b≤B1时，所述防护控制模块判定迸射参量低于预设标准，所述防护控制模块设定初始出液半径R1=R0×α，其中，R0为预设出液半径；

当B1＜b≤B2时，所述防护控制模块判定迸射参量符合预设标准，所述防护控制模块设定初始出液半径R1=R0；

当b＞B2时，所述防护控制模块判定迸射参量高于预设标准，所述防护控制模块设定初始出液半径R1=R0×（2-α）。

本发明防护控制模块根据加工工件的硬度y与加工进给量s计算切屑的迸射参量b并根据b确定所述出液口的初始出液半径R1，数控机床在进行工件加工时，由于各加工工件的硬度不同，其在采用相同的加工工艺时切屑的形态也会发生相应的变化，随着硬度值增大，切屑更易飞溅；并且，在加工进给量发生变化时，切屑的飞溅程度也随着进给量增加而增加，因而，通过对硬度值及加工进给量的均方值计算，采用迸射参量表征切屑的飞溅情况，能够对于阻隔液的初始出液半径设定给予数据参考，使得本发明初始出液半径的设定值与实际加工工件的切屑飞溅状态相匹配，保证了本发明所述系统的初始出液半径具有较好的精确度。

具体而言，所述防护控制模块根据所述切屑收集层中收集的切屑质量m1与加工工件的理论切削质量mz计算切屑收集百分比k并根据k确定所述阻隔液幕是否有效阻隔切屑，设定切屑收集百分比k=m1/mz×100%，所述防护控制模块设置有切屑收集百分比标准K1，其中，K1＞90%，

当k≥K1时，所述防护控制模块判定切屑收集百分比符合标准且所述阻隔液幕有效阻隔切屑；

当k＜K1时，所述防护控制模块判定切屑收集百分比不符合标准且所述阻隔液幕有效阻隔切屑，所述防护控制模块根据所述切屑收集百分比k确定所述初始出液半径的调节方式。

本发明防护控制模块根据切屑收集层中收集的切屑质量m1与加工工件的理论切削质量mz计算切屑收集百分比k并根据k确定阻隔液幕是否有效阻隔切屑，切屑收集百分比k能够直接反应切屑的收集程度，切屑收集百分比k越高，飞溅而未被收集的切屑量越小，从而，通过切屑收集百分比k与切屑收集百分比标准K1的比对结果能够直接判定本发明所述系统的切屑防护程度，有效的保证了本发明所述系统能够对是否有效阻隔切屑做出准确判断，从而为达到有效阻隔切屑采用针对阻隔液幕出液半径或/和出液速度的调整方式。

具体而言，所述防护控制模块根据所述切屑收集百分比k确定所述初始出液半径的调节方式，所述防护控制模块设置有第一半径调整百分比标准A1、第二半径调整百分比标准A2、第一半径调整系数β1、第二半径调整系数β2和第三半径调整系数β3，其中，A1＜A2＜K1，β1＞β2＞β3＞1，

当k＜A1时，所述防护控制模块判定切屑收集量处于第一水平并采用β1对所述初始出液半径进行调节，所述防护控制模块将调整后的出液半径记为R2，设定R2=R1×β1；

当A1≤k＜A2时，所述防护控制模块判定切屑收集量处于第二水平并采用β2对所述初始出液半径进行调节，所述防护控制模块设定R2=R1×β2；

当A2≤k＜K1时，所述防护控制模块判定切屑收集量处于第三水平并采用β3对所述初始出液半径进行调节，所述防护控制模块设定R2=R1×β3。

本发明防护控制模块根据切屑收集百分比k确定所述初始出液半径的调节方式，根据加工中实际的切屑收集百分比k对出液半径进行调整，使得阻隔液的出液半径调整符合切屑的飞溅程度，进一步保证了本发明所述系统能够通过阻隔液幕实现对切屑的主动阻隔。

具体而言，所述防护控制模块根据所述出液半径R2与预设出液半径阈值标准进行比对以确定出液半径调整是否有效，所述防护控制模块设置有预设出液半径阈值标准Rmax，其中，Rmax＞R0；

若R2≤Rmax，所述防护控制模块判定出液半径调整有效并控制所述出液组件采用调整后的出液半径对阻隔液的出液半径进行设定；

若R2＞Rmax，所述防护控制模块判定出液半径调整无效，所述防护控制模块设定R2=Rmax，并根据调整出液半径后的切屑收集百分比与切屑收集百分比标准K1的差值确定所述阻隔液的出液速度的调整值。

本发明防护控制模块根据所述出液半径R2与预设出液半径阈值标准进行比对以确定出液半径调整是否有效，在实际应用中，对于数控机床及加工工件而言，无限制调整出液半径虽能够达到对切屑的阻隔，但是出液半径增大中加工成本增加明显，并且对于确定的加工空间而言，出液半径需控制在一个实际的阈值内以使其更加符合加工的实际需求。

具体而言，所述防护控制模块根据采用调整后的出液半径进行切屑收集时切屑的收集百分比k2与切屑收集百分比标准K1的差值Δk确定所述阻隔液的出液速度的调整值，设定Δk=K1-k2，所述防护控制模块设置有第一切屑差值标准ΔK1、第二切屑差值标准ΔK2、第一流速调节系数ω1、第二流速调节系数ω2和第三流速调节系数ω3，其中，ΔK1＜ΔK2，1＜ω1＜1.2＜ω2＜ω3；

当Δk2≤ΔK1时，所述防护控制模块判定切屑差值百分比低于标准，所述防护控制模块将调整后的阻隔液出液速度记为vb，设定vb=va×ω1，其中，va为调整前阻隔液的出液速度；

当ΔK1＜Δk2≤ΔK2时，所述防护控制模块判定切屑差值百分比符合标准，所述防护控制模块设定vb=va×ω2；

当Δk2＞ΔK2时，所述防护控制模块判定切屑差值百分比高于标准，所述防护控制模块设定vb=va×ω3。

本发明防护控制模块根据采用调整后的出液半径进行切屑收集时切屑的收集百分比k2与切屑收集百分比标准K1的差值Δk确定所述阻隔液的出液速度的调整值，通过出液半径调整阻隔液幕失效时，通过对出液速度进行调整，能够使得切屑的运动方向产生较大的改变幅度，从而保证了切屑均能够被本发明所述系统阻隔在阻隔液幕的流动路径内，避免了阻隔液的动能不足以驱动切屑按阻隔液流动路径被收集带来的切屑飞溅损害，进一步保证了本发明所述系统能够通过阻隔液幕对切屑的主动阻隔的有效性。

具体而言，所述防护控制模块包括：

参数计算单元，其与所述数控机床相连，用以根据数控机床中设定的加工参数计算加工工件的加工进给量以及加工工件的理论切削质量，以及根据所述加工进给量与加工工件的硬度值确定的迸射参量对所述初始出液半径进行设定；

切屑分析单元，其与所述参数计算单元相连，其用以根据所述切屑收集百分比与切屑收集百分比标准的比对结果确定切屑阻隔液幕是否有效阻隔切屑，以及通过所述切屑收集百分比与预设的半径调整百分比标准的比对结果确定所述初始出液半径的调节方式，并在出液半径调整无效时通过根据所述切屑收集百分比与所述切屑收集百分比标准的差值确定所述阻隔液的出液速度的调整值以使所述切屑阻隔液幕有效阻隔切屑。

本发明防护控制模块通过参数计算单元根据数控机床中设定的加工参数计算加工工件的加工进给量以及加工工件的理论切削质量，根据所述加工进给量与加工工件的硬度值确定的迸射参量对初始出液半径进行设定，通过与数控机床进行数据沟通，获取用于计算初始出液半径的参数，进一步提高了本发明所述系统的切屑阻隔设定效率；本发明防护控制模块通过切屑分析单元对未有效阻隔切屑的阻隔液幕的出液半径和/或出液速度进行调节分析，有效的实现了根据实际的切屑阻隔状态采用针对性的调整方案，实现对切屑的阻隔，进一步有效的保证了本发明所述系统能够通过阻隔液幕对切屑的主动阻隔能够应用于实际场景。

请参阅图5所示，所述切屑收集层包括依次连接的液渣收集区51、液渣分离组件52、切屑存储区53以及阻隔液回收区54，其中，

所述液渣收集区51，其与所述切屑导流层的阻隔液出液通道相连，用以收集所述切屑导流层的阻隔液出液通道流出的切屑及阻隔液；

所述液渣分离组件52，其与所述液渣收集区51的液渣出口相连，用以将切屑与阻隔液的混合液体中的切屑与阻隔液进行液固分离；

所述切屑存储区53，其与所述液渣分离组件52相连，用以存储所述液渣分离组件分离的切屑；

所述阻隔液回收区54，其与所述液渣分离组件52相连，用以存储所述液渣分离组件分离的阻隔液。

本发明切屑收集层通过对收集的阻隔液和切屑采用液渣分离组件进行分离，保证了检测模块能够获得精确的切屑质量，进一步提高了本发明所述系统对切屑的阻隔具有高准确度。

实施例：

请继续参阅图3所示，本实施例提供一种数控机床用多层防护系统的多层切屑阻隔模块实施方式，其能够适用于金属加工的车铣复合数控机床，其中，多层切屑阻隔模块包括：

壳体1，其为封闭式结构并且所述封闭式结构的封闭空间用以设置数控机床100，所述壳体1与所述数控机床100相连，用以阻隔所述切屑以及所述阻隔液飞溅至所述壳体外部；

导轨防护层2，其设置在所述数控机床的导轨101与加工工件之间并与所述导轨101相连，用以阻隔切屑与所述导轨101接触；

切屑阻隔液幕层3，其与所述壳体1相连并通过所述阻隔液幕301与加工工件相连，用以通过调整阻隔液的出液半径和/或阻隔液的出液速度改变与所述阻隔液幕301接触的切屑的运动方向，以使所述切屑按阻隔液的流动路径被收集；

切屑导流层4，其设置在所述数控机床的加工区域并与所述阻隔液幕301相连，用以通过设置有导流通道41以使切屑与阻隔液流动至切屑收集层5进行收集；

所述切屑收集层5，其与所述切屑导流层的阻隔液出液通道41相连，用以收集所述阻隔液出液通道41流出的切屑及阻隔液，以及将收集的切屑与阻隔液进行固液分离；

其中，切屑阻隔液幕层3中设置有：

出液组件，其包括与所述壳体相连的出液喷嘴311以及与所述出液喷嘴相连的若干导液管路312，所述出液喷嘴311用以确定阻隔液的出液口半径，单个所述导液管路用以将阻隔液导出至所述出液喷嘴311的出液口；

调速液泵32，其设置在所述导液管路312中，用以调节所述出液口中阻隔液的流速。

可以理解的是，本发明中未述及技术适用于现有技术，在此不再赘述。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数控机床用多层防护系统，其特征在于，包括：

多层切屑阻隔模块，其与数控机床相连，用以通过采用设定的出液速度和出液半径的阻隔液幕对所述数控机床的切屑运动方向进行调整以使切屑按阻隔液流动路径被收集；

检测模块，其分别与所述多层切屑阻隔模块以及所述数控机床相连，用以检测所述多层切屑阻隔模块收集的切屑质量；

防护控制模块，其分别与所述多层切屑阻隔模块、所述检测模块以及所述数控机床相连，用以根据加工进给量与加工工件的硬度值确定的迸射参量对所述阻隔液的初始出液半径进行设定，根据切屑收集百分比与预设的半径调整百分比标准的比对结果对所述初始出液半径进行调整，并在出液半径调整至阈值时通过根据切屑收集百分比与设定的切屑收集百分比标准的差值确定所述阻隔液的出液速度的调整值以使所述阻隔液有效阻隔切屑飞溅。

2.根据权利要求1所述的数控机床用多层防护系统，其特征在于，多层切屑阻隔模块包括：

壳体，其为封闭式结构并且所述封闭式结构的封闭空间用以设置所述数控机床，所述壳体与所述数控机床相连，用以阻隔所述切屑以及所述阻隔液飞溅至所述壳体外部；

导轨防护层，其设置在所述数控机床的导轨与加工工件之间并与所述导轨相连，用以阻隔切屑与所述导轨接触；

切屑阻隔液幕层，其与所述壳体相连并通过所述阻隔液幕与加工工件相连，用以通过调整阻隔液的出液半径和/或阻隔液的出液速度改变与所述阻隔液幕接触的切屑的运动方向，以使所述切屑按阻隔液的流动路径被收集；

切屑导流层，其设置在所述数控机床的加工区域并与所述阻隔液幕相连，用以通过设置有导流通道以使切屑与阻隔液流动至切屑收集层进行收集；

所述切屑收集层，其与所述切屑导流层的阻隔液出液通道相连，用以收集所述阻隔液出液通道流出的切屑及阻隔液，以及将收集的切屑与阻隔液进行固液分离。

3.根据权利要求2所述的数控机床用多层防护系统，其特征在于，所述切屑阻隔液幕层包括：

出液组件，其包括与所述壳体相连的出液喷嘴以及与所述出液喷嘴相连的若干导液管路，所述出液喷嘴用以确定阻隔液的出液口半径，单个所述导液管路用以将阻隔液导出至所述出液喷嘴的出液口；

调速液泵，其设置在所述导液管路中，用以调节所述出液口中阻隔液的流速。

4.根据权利要求3所述的数控机床用多层防护系统，其特征在于，所述防护控制模块根 据加工工件的硬度y与加工进给量s计算切屑的迸射参量b并根据b确定所述出液口的初始 出液半径R1，设定迸射参量

，其中，

为预设工件硬度标准，

，

为预设加工进给量，所述防护控制模块设置有第一迸射参照标准B1、 第二迸射参照标准B2以及出液半径调整系数α，其中，B1＜B2，0.6＜α＜1，

当b≤B1时，所述防护控制模块判定迸射参量低于预设标准，所述防护控制模块设定初始出液半径R1=R0×α，其中，R0为预设出液半径；

当B1＜b≤B2时，所述防护控制模块判定迸射参量符合预设标准，所述防护控制模块设定初始出液半径R1=R0；

当b＞B2时，所述防护控制模块判定迸射参量高于预设标准，所述防护控制模块设定初始出液半径R1=R0×（2-α）。

5.根据权利要求4所述的数控机床用多层防护系统，其特征在于，所述防护控制模块根据所述切屑收集层中收集的切屑质量m1与加工工件的理论切削质量mz计算切屑收集百分比k并根据k确定所述阻隔液幕是否有效阻隔切屑，设定切屑收集百分比k=m1/mz×100%，所述防护控制模块设置有切屑收集百分比标准K1，其中，K1＞90%，

当k≥K1时，所述防护控制模块判定切屑收集百分比符合标准且所述阻隔液幕有效阻隔切屑；

当k＜K1时，所述防护控制模块判定切屑收集百分比不符合标准且所述阻隔液幕有效阻隔切屑，所述防护控制模块根据所述切屑收集百分比k确定所述初始出液半径的调节方式。

6.根据权利要求5所述的数控机床用多层防护系统，其特征在于，所述防护控制模块根据所述切屑收集百分比k确定所述初始出液半径的调节方式，所述防护控制模块设置有第一半径调整百分比标准A1、第二半径调整百分比标准A2、第一半径调整系数β1、第二半径调整系数β2和第三半径调整系数β3，其中，A1＜A2＜K1，β1＞β2＞β3＞1，

当k＜A1时，所述防护控制模块判定切屑收集量处于第一水平并采用β1对所述初始出液半径进行调节，所述防护控制模块将调整后的出液半径记为R2，设定R2=R1×β1；

当A1≤k＜A2时，所述防护控制模块判定切屑收集量处于第二水平并采用β2对所述初始出液半径进行调节，所述防护控制模块设定R2=R1×β2；

当A2≤k＜K1时，所述防护控制模块判定切屑收集量处于第三水平并采用β3对所述初始出液半径进行调节，所述防护控制模块设定R2=R1×β3。

7.根据权利要求6所述的数控机床用多层防护系统，其特征在于，所述防护控制模块根据所述出液半径R2与预设出液半径阈值标准进行比对以确定出液半径调整是否有效，所述防护控制模块设置有预设出液半径阈值标准Rmax，其中，Rmax＞R0，

若R2≤Rmax，所述防护控制模块判定出液半径调整有效并控制所述出液组件采用调整后的出液半径对阻隔液的出液半径进行设定；

若R2＞Rmax，所述防护控制模块判定出液半径调整无效，所述防护控制模块设定R2=Rmax，并根据调整出液半径后的切屑收集百分比与切屑收集百分比标准K1的差值确定所述阻隔液的出液速度的调整值。

8.根据权利要求7所述的数控机床用多层防护系统，其特征在于，所述防护控制模块根据采用调整后的出液半径进行切屑收集时切屑的收集百分比k2与切屑收集百分比标准K1的差值Δk确定所述阻隔液的出液速度的调整值，设定Δk=K1-k2，所述防护控制模块设置有第一切屑差值标准ΔK1、第二切屑差值标准ΔK2、第一流速调节系数ω1、第二流速调节系数ω2和第三流速调节系数ω3，其中，ΔK1＜ΔK2，1＜ω1＜1.2＜ω2＜ω3，

当Δk2≤ΔK1时，所述防护控制模块判定切屑差值百分比低于标准，所述防护控制模块将调整后的阻隔液出液速度记为vb，设定vb=va×ω1，其中，va为调整前阻隔液的出液速度；

当ΔK1＜Δk2≤ΔK2时，所述防护控制模块判定切屑差值百分比符合标准，所述防护控制模块设定vb=va×ω2；

当Δk2＞ΔK2时，所述防护控制模块判定切屑差值百分比高于标准，所述防护控制模块设定vb=va×ω3。

9.根据权利要求8所述的数控机床用多层防护系统，其特征在于，所述防护控制模块包括：

参数计算单元，其与所述数控机床相连，用以根据数控机床中设定的加工参数计算加工工件的加工进给量以及加工工件的理论切削质量，以及根据所述加工进给量与加工工件的硬度值确定的迸射参量对所述初始出液半径进行设定；

切屑分析单元，其与所述参数计算单元相连，其用以根据所述切屑收集百分比与切屑收集百分比标准的比对结果确定切屑阻隔液幕是否有效阻隔切屑，以及通过所述切屑收集百分比与预设的半径调整百分比标准的比对结果确定所述初始出液半径的调节方式，并在出液半径调整无效时通过根据所述切屑收集百分比与所述切屑收集百分比标准的差值确定所述阻隔液的出液速度的调整值以使所述切屑阻隔液幕有效阻隔切屑。

10.根据权利要求8所述的数控机床用多层防护系统，其特征在于，所述切屑收集层包括依次连接的液渣收集区、液渣分离组件、切屑存储区以及阻隔液回收区，其中，

所述液渣收集区，其与所述切屑导流层的阻隔液出液通道相连，用以收集所述切屑导流层的阻隔液出液通道流出的切屑及阻隔液；

所述液渣分离组件，其与所述液渣收集区的液渣出口相连，用以将切屑与阻隔液的混合液体中的切屑与阻隔液进行液固分离；

所述切屑存储区，其与所述液渣分离组件相连，用以存储所述液渣分离组件分离的切屑；

所述阻隔液回收区，其与所述液渣分离组件相连，用以存储所述液渣分离组件分离的阻隔液。

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