CN116984945A - 一种空气自冷却枪钻加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及枪钻加工机床设备，具体为一种空气自冷却枪钻加工装置，包括侧固式锥柄、空气压缩叶轮、空气导流壳、叶轮‑枪钻转接件、枪钻夹头、枪钻支撑Ⅰ、集屑箱、枪钻支撑Ⅱ、枪钻和机床工作台；侧固式锥柄、空气压缩叶轮、空气导流壳、叶轮‑枪钻转接件、枪钻夹头、枪钻组装完成后安装到机床主轴锥柄安装孔内；将枪钻穿过枪钻支撑滚动轴承、集屑箱和枪钻钻套，枪钻抵住工件的钻孔端面，机床主轴启动后，带动空气压缩叶轮高速转动，进行工件的孔加工。本发明以环境空气为冷却介质，替代传统的切削液，加压空气带走磨削热量并吹走切屑，减少切削液排放产生环境污染，降低生产成本和碳排放，实现深孔类零部件的绿色枪钻加工。
Description
技术领域
本发明涉及枪钻加工机床设备，具体为一种空气自冷却枪钻加工装置。
背景技术
枪钻用于深孔零件加工，枪钻的钻头、钻杆、钻柄是贯通的空心结构，高压油泵供给的切削液从空心钻柄中心孔注入，流经空心钻杆，最后从钻头小孔喷射而出，直达切削区域，既能带走大量的切削热，还能携带切屑从钻杆外部的V形槽排出。现有枪钻加工机床特点是应用高压切削液进行冷却并带走切屑，所以需要专门配置高压油泵供给加压切削液，油泵输出切削液经过长距离输液管路到达授油器，经钻杆、钻头内部油路到达磨削区；切削液流经磨削区带走磨削热量和切屑，切削液裹挟着切屑从钻头及钻杆外侧V型槽流入积屑箱；积屑箱底部有滤网，过滤切削液，过滤后切削液经回流油路进入切削液储液箱，储液箱内切削液经高压油泵进油管输送入油泵内部，开始新的冷却润滑循环。
从上述内容可知，现有枪钻加工机床及加工工艺，都要求应用切削液进行冷却润滑并带走钻孔产生切屑。因此，必须配置包括高压油泵、输油管路、授油器、回油管路、储液箱在内的复杂切削液供给设备，结构较为复杂，加工成本高。另外，为提高加工效率和降低切削区温度，枪钻加工深孔过程中大量使用切削液，进一步提高生产成本；大量废弃切削液排放造成环境污染，而且切削液生产、运输、回收、处理过程提高碳排放，与国家“绿色制造”战略背道而驰。
发明内容
针对现有枪钻加工机床及加工工艺需要应用切削液而导致机床设备结构复杂、生产成本高和污染环境的问题，本发明提供了一种空气自冷却枪钻加工装置，以环境空气为冷却介质，替代枪钻加工深孔过程中的切削液，加压空气流经切削区带走磨削热量，并且高速气流“吹走”切屑，减少切削液排放产生环境污染，降低生产成本和碳排放，实现深孔类零部件的绿色枪钻加工。
本发明是采用如下的技术方案实现的：一种空气自冷却枪钻加工装置，包括侧固式锥柄、空气压缩叶轮、空气导流壳、叶轮-枪钻转接件、枪钻夹头、枪钻支撑Ⅰ、集屑箱、枪钻支撑Ⅱ、枪钻和机床工作台；空气导流壳与叶轮-枪钻转接件连接，叶轮-枪钻转接件和空气压缩叶轮的螺纹转接轴连接，空气导流壳覆盖空气压缩叶轮叶片的子午线面，形成半封闭的叶轮内部空间，有利于环境空气高效压缩输送；枪钻夹头与叶轮-枪钻转接件连接，枪钻的尾端紧固安装在枪钻夹头上，空气压缩叶轮的叶轮装夹轴安装到侧固式锥柄的安装孔内，侧固式锥柄安装到机床主轴的锥柄安装孔内；枪钻支撑Ⅰ上安装有枪钻支撑滚动轴承，枪钻支撑Ⅱ上安装有枪钻钻套，枪钻钻套上安装有枪钻支撑滚动轴承，枪钻支撑Ⅰ和枪钻支撑Ⅱ安装到机床工作台上，枪钻支撑Ⅱ是位于枪钻支撑Ⅰ的左侧，集屑箱安装到枪钻支撑Ⅱ上，枪钻的钻杆安装到枪钻支撑滚动轴承的内圈且钻杆穿过集屑箱，集屑箱的底部设有出口。
空气自冷却枪钻加工装置加工过程为：工件固定在机床工作台后，工件的钻孔端面与枪钻钻套的左端面对齐，枪钻抵住工件的钻孔端面，机床主轴启动后，带动空气压缩叶轮高速转动，空气压缩叶轮的叶片将环境空气压缩后形成高速压缩空气流，经过空气压缩叶轮、空气导流壳、叶轮-枪钻转接件、枪钻夹头和枪钻的内部空气流道，直接输送到工件的加工深孔切削区，高速压缩气流通过对流换热方式对切削区进行冷却，并依靠压缩气流高动能带走形成的切屑；回流压缩气流裹挟切屑从枪钻与孔壁间的V型槽流出，依靠切屑重力掉落到集屑箱内，切屑从集屑箱底部出口滑出后由机床排屑机排出，最终实现深孔零件的空气自冷却枪钻加工。
上述的一种空气自冷却枪钻加工装置，叶轮-枪钻转接件为圆台管状结构，叶轮-枪钻转接件的内部通过肋板固定有内螺纹管，空气压缩叶轮的螺纹转接轴和叶轮-枪钻转接件的内螺纹管螺纹配合实现叶轮-枪钻转接件和空气压缩叶轮的连接；叶轮-枪钻转接件的一端管体上设置有外螺纹，空气导流壳的一侧开口内部设置有内螺纹，叶轮-枪钻转接件的管体外螺纹和空气导流壳的开口内螺纹配合实现叶轮-枪钻转接件和空气导流壳的连接；叶轮-枪钻转接件的另一端管口内部设置有内螺纹，枪钻夹头的端部管体上设置有外螺纹，叶轮-枪钻转接件的管口内螺纹和枪钻夹头的管体外螺纹配合实现叶轮-枪钻转接件和枪钻夹头的连接。
上述的一种空气自冷却枪钻加工装置，枪钻支撑Ⅰ和枪钻支撑Ⅱ通过枪钻支撑安装螺钉安装到燕尾槽导轨滑块上，燕尾槽导轨滑块与燕尾槽导轨通过配合面安装在一起，燕尾槽导轨通过燕尾槽导轨安装螺钉安装到机床工作台，最终实现枪钻支撑Ⅰ和枪钻支撑Ⅱ在机床工作台上的安装。枪钻支撑Ⅰ和枪钻支撑Ⅱ在机床工作台上安装位置可以调节，以方便对不同规格的工件进行加工。
上述的一种空气自冷却枪钻加工装置，机床工作台上还配套有工件夹头，工件夹头通过工件夹头安装螺钉和工件夹头安装螺母安装到机床工作台上，工件夹头用于固定待加工工件。
上述的一种空气自冷却枪钻加工装置，集屑箱的底部为倾斜底面。
本发明提出了一种空气自冷却枪钻加工装置，以清洁环境空气作为冷却介质，替代传统的切削液，减少废弃切削液排放造成的环境污染，减少切削液生产、运输和废液回收过程中的碳排放，实现深孔类零部件的绿色加工；同时，无需切削液采购成本，深孔类零件加工成本直线降低；此外，机械加工企业可以基于空气自冷却枪钻加工装置开发专用空气自冷却枪钻加工机床，也可以在现有数控铣床、数控加工中心等设备改装空气自冷却枪钻加工装置，以较低成本实现深孔零件枪钻加工，为中小型企业拓宽加工业务范围提供便利。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1的俯视图。
图4为空气压缩叶轮的结构示意图。
图5为图4的侧视图。
图6为图4的俯视图。
图7为空气导流壳的剖视图。
图8为空气导流壳的结构示意图。
图9为图8的俯视图。
图10为图7的局部放大图。
图11为叶轮-枪钻转接件的剖视图。
图12为叶轮-枪钻转接件的侧视图。
图13为集屑箱的结构示意图。
图14为图13的A-A剖视图。
图15为图13的B-B剖视图。
图16为枪钻支撑Ⅰ的结构示意图。
图17为图16的侧视图。
图18为图16的俯视图。
图19为枪钻支撑Ⅱ的结构示意图。
图20为图19的侧视图。
图21为图19的俯视图。
图中：1-机床主轴， 2-叶轮紧固螺钉， 3-侧固式锥柄， 4-空气压缩叶轮， 5-空气导流壳，6-叶轮-枪钻转接件，7-枪钻夹头，8-枪钻紧固螺钉，9-枪钻， 10-枪钻支撑Ⅰ，11-枪钻支撑滚动轴承， 12-集屑箱， 13-枪钻支撑Ⅱ， 14-集屑箱安装螺钉，15-枪钻钻套， 16-工件，17-工件夹头， 18-工件夹头安装螺钉， 19-工件夹头安装螺母， 20-燕尾槽导轨安装螺钉，21-燕尾槽导轨， 22-枪钻支撑安装螺钉 ，23-燕尾槽导轨滑块， 24-机床工作台，25-切屑，26-流入空气，27-流出空气。
41-螺纹转接轴，42-叶片，43-叶轮装夹轴。
61-肋板，62-内螺纹管。
具体实施方式
一种空气自冷却枪钻加工装置，空气导流壳5与叶轮-枪钻转接件6通过螺纹连接，叶轮-枪钻转接件6通过螺纹连接到空气压缩叶轮4的螺纹转接轴41，空气导流壳5覆盖空气压缩叶轮4叶片的子午线面，形成半封闭的叶轮内部空间，有利于环境空气高效压缩输送；枪钻夹头7与叶轮-枪钻转接件6通过螺纹连接，枪钻9的尾端通过枪钻紧固螺钉8紧固安装在枪钻夹头7上；空气压缩叶轮4的叶轮装夹轴43安装到侧固式锥柄3的安装孔内，通过叶轮紧固螺钉2紧固安装；侧固式锥柄3安装到机床主轴1的锥柄安装孔内；枪钻支撑Ⅰ10上安装有枪钻支撑滚动轴承11，枪钻支撑Ⅱ13上安装有枪钻钻套15，枪钻钻套15上安装有枪钻支撑滚动轴承11，枪钻9的钻杆安装到枪钻支撑滚动轴承11的内圈，枪钻支撑Ⅰ10和枪钻支撑Ⅱ13通过枪钻支撑安装螺钉22安装到燕尾槽导轨滑块23上，燕尾槽导轨滑块23与燕尾槽导轨21通过配合面安装在一起，燕尾槽导轨21通过燕尾槽导轨安装螺钉20安装到机床工作台24；工件夹头17通过工件夹头安装螺钉18和工件夹头安装螺母19安装到机床工作台24上，工件夹头17夹紧工件16，工件16的钻孔端面与枪钻钻套15的左端面对齐，以此方式确定枪钻支撑Ⅱ13的安装位置；集屑箱12通过集屑箱安装螺钉14安装到枪钻支撑Ⅱ13上，钻孔切屑排出后掉落到集屑箱12内，并从集屑箱12底部的倾斜底面滑落到机床工作台24侧面的机床排屑机内一体排出。
叶轮-枪钻转接件6为圆台管状结构，叶轮-枪钻转接件6的内部通过肋板61固定有内螺纹管62，空气压缩叶轮4的螺纹转接轴41和叶轮-枪钻转接件6的内螺纹管62螺纹配合实现叶轮-枪钻转接件6和空气压缩叶轮4的连接；叶轮-枪钻转接件6的一端管体上设置有外螺纹，空气导流壳5的一侧开口内部设置有内螺纹，叶轮-枪钻转接件6的管体外螺纹和空气导流壳5的开口内螺纹配合实现叶轮-枪钻转接件6和空气导流壳5的连接，叶轮-枪钻转接件6的另一端管口内部设置有内螺纹，枪钻夹头7的端部管体上设置有外螺纹，叶轮-枪钻转接件6的管口内螺纹和枪钻夹头7的管体外螺纹配合实现叶轮-枪钻转接件6和枪钻夹头7的连接。
空气自冷却枪钻加工装置的安装及加工过程为：侧固式锥柄3、空气压缩叶轮4、空气导流壳5、叶轮-枪钻转接件6、枪钻夹头7、枪钻9组装完成后安装到机床主轴锥柄安装孔内；调节机床工作台24、枪钻支撑Ⅰ10和枪钻支撑Ⅱ13的位置，将枪钻9穿过枪钻支撑滚动轴承11、集屑箱12和枪钻钻套15，枪钻9抵住工件16的钻孔端面，固定工件夹头17、枪钻支撑Ⅰ10和枪钻支撑Ⅱ13的位置；机床主轴1启动后，带动空气压缩叶轮4高速转动，空气压缩叶轮4的叶片42将环境空气压缩后形成高速压缩空气流，经过空气压缩叶轮4、空气导流壳5、叶轮-枪钻转接件6、枪钻夹头7和枪钻9的内部空气流道，直接输送到工件16的加工深孔切削区，高速压缩气流通过对流换热方式对切削区进行冷却，并依靠压缩气流高动能带走形成的切屑；回流压缩气流裹挟切屑从枪钻与孔壁间的V型槽流出，依靠切屑重力掉落到集屑箱12内，切屑在集屑箱12的倾斜底面滑动并从出口滑出后由机床排屑机排出，最终实现深孔零件的空气自冷却枪钻加工。
Claims (5)
1.一种空气自冷却枪钻加工装置，其特征在于：包括侧固式锥柄（3）、空气压缩叶轮（4）、空气导流壳（5）、叶轮-枪钻转接件（6）、枪钻夹头（7）、枪钻支撑Ⅰ（10）、集屑箱（12）、枪钻支撑Ⅱ（13）、枪钻（9）和机床工作台（24）；空气导流壳（5）与叶轮-枪钻转接件（6）连接，叶轮-枪钻转接件（6）和空气压缩叶轮（4）的螺纹转接轴（41）连接，空气导流壳（5）覆盖空气压缩叶轮（4）叶片的子午线面，形成半封闭的叶轮内部空间；枪钻夹头（7）与叶轮-枪钻转接件（6）连接，枪钻（9）的尾端紧固安装在枪钻夹头（7）上，空气压缩叶轮（4）的叶轮装夹轴（43）安装到侧固式锥柄（3）的安装孔内，侧固式锥柄（3）安装到机床主轴（1）的锥柄安装孔内；枪钻支撑Ⅰ（10）上安装有枪钻支撑滚动轴承（11），枪钻支撑Ⅱ（13）上安装有枪钻钻套（15），枪钻钻套（15）上安装有枪钻支撑滚动轴承（11），枪钻支撑Ⅰ（10）和枪钻支撑Ⅱ（13）安装到机床工作台（24）上，枪钻支撑Ⅱ（13）是位于枪钻支撑Ⅰ（10）的左侧，集屑箱（12）安装到枪钻支撑Ⅱ（13）上，枪钻（9）的钻杆安装到枪钻支撑滚动轴承（11）的内圈且钻杆穿过集屑箱（12），集屑箱（12）的底部设有出口。
2.根据权利要求1所述的一种空气自冷却枪钻加工装置，其特征在于：叶轮-枪钻转接件（6）为圆台管状结构，叶轮-枪钻转接件（6）的内部通过肋板固定有内螺纹管，空气压缩叶轮（4）的螺纹转接轴（41）和叶轮-枪钻转接件（6）的内螺纹管螺纹配合实现叶轮-枪钻转接件（6）和空气压缩叶轮（4）的连接；叶轮-枪钻转接件（6）的一端管体上设置有外螺纹，空气导流壳（5）的一侧开口内部设置有内螺纹，叶轮-枪钻转接件（6）的管体外螺纹和空气导流壳（5）的开口内螺纹配合实现叶轮-枪钻转接件（6）和空气导流壳（5）的连接；叶轮-枪钻转接件（6）的另一端管口内部设置有内螺纹，枪钻夹头（7）的端部管体上设置有外螺纹，叶轮-枪钻转接件（6）的管口内螺纹和枪钻夹头（7）的管体外螺纹配合实现叶轮-枪钻转接件（6）和枪钻夹头（7）的连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种空气自冷却枪钻加工装置，其特征在于：枪钻支撑Ⅰ（10）和枪钻支撑Ⅱ（13）通过枪钻支撑安装螺钉（22）安装到燕尾槽导轨滑块（23）上，燕尾槽导轨滑块（23）与燕尾槽导轨（21）通过配合面安装在一起，燕尾槽导轨（21）通过燕尾槽导轨安装螺钉（20）安装到机床工作台（24），最终实现枪钻支撑Ⅰ（10）和枪钻支撑Ⅱ（13）在机床工作台（24）上的安装。
4.根据权利要求1或2所述的一种空气自冷却枪钻加工装置，其特征在于：机床工作台（24）上还配套有工件夹头（17），工件夹头（17）通过工件夹头安装螺钉（18）和工件夹头安装螺母（19）安装到机床工作台（24）上。
5.根据权利要求1或2所述的一种空气自冷却枪钻加工装置，其特征在于：集屑箱（12）的底部为倾斜底面。
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