CN209175404U - 一种高速铣削用气液分离与回收机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速铣削用气液分离与回收机构，包括油水气切屑收集罩，油水气切屑收集罩开口设置于铣削处，油水气切屑收集罩通过管路与半圆周形蜗旋旋风除尘器连接，在半圆周形蜗旋旋风除尘器的下部设置管道，管道底部设置落料斗，落料斗底部通过落料口与润滑油收集箱连接，在落料口顶部设置过滤网，该机构将带有切屑的气体进行分离，降低对空气的污染。

Description

一种高速铣削用气液分离与回收机构

本申请是申请日为2016-12-06，申请号为2016213306202，名称为“高速铣削微量润滑供液喷嘴结构、分离与回收机构及系统”专利申请的分案申请。

技术领域

本实用新型涉及铣削加工领域，尤其涉及一种高速铣削用气液分离与回收机构。

背景技术

铣削是指使用旋转的多刃刀具切削工件，是高效率的加工方法。铣削加工时，铣刀的旋转是主运动，铣刀或工件沿坐标方向的直线运动或回转运动是进给运动，适用于平面类和沟槽类工件的加工。

高速铣削是以快速进给速度进行切屑量小，但金属去除率比深度铣削效率高，从而延长刀具使用寿命，减少非加工时间的一种高效铣削方法，它的应用特别适合现代生产快速反应的特点。

目前，切削加工过程中大量使用润滑剂，即浇注式加工，对环境和工人健康伤害很大。由于环保要求，润滑剂的废液必须经过处理、达标后才能排放，废液处理耗资巨大，高达润滑剂成本的54％，使人们不得不对润滑剂作重新评价。

微量润滑也叫做最小量润滑Minimal Quantity Lubrication (MQL)，是一种金属加工的润滑方式，指将压缩气体(空气、氮气、二氧化碳等)与极微量的润滑油混合雾化后，形成微米级的液滴，喷射到加工区进行有效润滑的一种切削加工方法。这一技术在保证有效润滑和冷却效果的前提下，使用最小限度的磨削液(约为传统浇注式润滑方式用量的千分之一)，以降低成本和对环境的污染和对人体的伤害。

微量润滑切削液通过高压气体的携带，切削液被喷射到加工区域，由于以压缩空气为动力的喷射雾滴喷射出以后便不再受到约束，其运动将会发生扩散、漂移等，不再可控。因此，颗粒微小的雾滴扩散到工作中，不仅对环境造成极大的污染而且会对工作人员造成极大的健康危害。当雾滴的直径小于4μm甚至能引起操作人员的各种各样的职业病，如呼吸系统疾病、皮肤癌等。根据实际报道即使短时间暴露在这种环境下也有可能损坏肺功能。为此美国职业安全健康研究所建议矿物油雾滴的暴露极限浓度为0.5mg/m³。为了确保工作人员的健康，必须对微量润滑过程微小液滴加以控制。

高速铣削产生大量的切屑，并随着工件的旋转运动四散，不利于收集，严重影响环境卫生。

经检索，上海金兆节能科技有限公司在微量润滑供给系统方面做了大量的研究工作。

经检索：李刚实用新型了节能微量润滑系统(专利号： ZL201410012590.X)，设计了一种节能微量润滑系统，包括储油桶和喷嘴系统，储油桶中装有润滑剂，设置在所述储油桶一侧与所述储油桶入口端相连的流体控制阀，与所述流体控制阀连接的喷嘴系统，以及气体流量阀；其中，所述调压过滤网和气体流量阀分别与所述喷嘴系统连通，所述气体流量阀与所述调压过滤网相通。该实用新型通过在储油桶上设置气体流量阀和流体控制阀，精确控制所述喷嘴系统喷出的油气比例，避免造成润滑剂雾化，影响环境，造成浪费。

经检索，李刚实用新型了油水气三相节能微量润滑系统(专利号：ZL201410012609.0),设计了一种油水气三相节能微量润滑系统，包括：微量喷油装置、喷水溶液装置和喷嘴装置，微量润滑装置中装有水溶液；所述油水气三相节能微量润滑系统中通有压缩空气，压缩气体分为两路，一路由到达喷水溶液装置；另一路压缩气体分两支路，一支路通过喷油装置，另一支路经管道与喷嘴装置相通；微量喷油装置和喷水溶液装置分别通过管道与喷嘴装置连通。该实用新型通过控制油气水的流量，进而解决现有技术中水油混合不均匀，出液效果不佳的问题，并可节省空气压缩机用电量70％～90％。与传统润滑技术相比，该实用新型可以减少润滑剂的使用量和排放量95％以上，节能减排、环境保护效果显著。

经检索，吴启东实用新型了电解水油气三相节能微量润滑冷却系统(专利号：ZL201610405074.2)，设计了一种电解水油气三相节能微量润滑冷却系统，其特征在于：包括：电解水发生器、至少一个微量喷油装置、至少一个油水气喷射装置；所述电解水发生装置的进水端外接水源，碱性水出水端通过软管与油水气喷射装置连接；压缩空气分成两路，一路直接与所述油水气喷射装置连接；另一路作为动力与所述微量喷油装置连接，所述微量润滑装置的出油口与油水气喷射装置相连接。其优点在于解决传统技术中润滑剂用量大，环境污染严重，现有技术中水油混合不均匀，出液效果不佳的以及加水频繁增加劳动强度的问题。

经检索，张乃庆实用新型了油水气三相微量润滑系统专用微量润滑剂及其制备方法(专利号：ZL201410265031.X)，设计了油水气三相微量润滑系统专用微量润滑剂，其特征在于：包括油剂A和水剂B，其中，油剂A由如下重量百分比的组分组成：聚蓖麻油酸酯40-60％；低粘度合成酯30-50％；磷酸酯2-5％；乙醇胺硼酸酯2-5％；水剂B由如下重量百分比的组分组成：水95～98％；钼酸盐0.5～ 2％；磷酸盐0.5～2％；低碳醇0.5～1％；苯并三氮唑或其衍生物0.01～0.05％。该实用新型制备的一种油水气三相微量润滑系统专用微量润滑剂，配合微量润滑装置使用，可节省切削液的使用量 95％以上。

经检索，张乃庆实用新型了一种可降解微量润滑油及其制备方法 (专利号：ZL201510674332.2),设计了一种可降解微量润滑油，其特征在于：包含有质量百分比浓度为1-99％的聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。该实用新型的一种微量润滑油配合微量润滑装置使用，使用量可以减少至原来的5％以下，达到良好的润滑、冷却效果，节能减排、环境保护效果显著。

经检索，张乃庆实用新型了有机钼微量润滑油(专利号： ZL201310199579.4)，设计了一种有机钼微量润滑油，由以下原料的重量百分比制备而成：有机钼31-100％；润滑油基础油0-69％；极压抗磨剂0-10％；防锈剂0-10％。该实用新型的有机钼微量润滑油克服了现有技术中的微量润滑油运用于难加工金属的加工时效果不佳的问题。

经检索，青岛理工大学微量润滑团队在纳米流体供给系统方面做了大量研究工作。

经检索，李长河实用新型了纳米粒子射流微量润滑磨削润滑剂供给系统(专利号：ZL201210153801.2)，设计了一种纳米粒子射流微量润滑磨削润滑剂供给系统,它将纳米级固体粒子加入可降解的磨削液中制成微量润滑磨削的润滑剂，由微量供给装置将润滑剂变为具有固定压力、脉冲频率可变、液滴直径不变的脉冲液滴，在高压气体产生的空气隔离层作用下以射流形式喷入磨削区。它具有微量润滑技术的所有优点、并具有更强的冷却性能和优异摩擦学特性，有效解决了磨削烧伤，提高了工件表面质量，实现高效、低耗、环境友好、资源节约的低碳绿色清洁生产，具有举足轻重的意义。

经检索，李长河实用新型了低温冷却与纳米粒子射流微量润滑耦合磨削介质供给系统(专利号：ZL201310180218.5)，设计了一种低温冷却与纳米粒子射流微量润滑耦合磨削介质供给系统。它包括至少一个微量润滑和低温冷却喷嘴组合单元，该单元设置在砂轮的砂轮罩侧面，并与工作台上的工件相配合；所述单元包括微量润滑雾化微量喷嘴和低温冷却喷嘴，微量润滑雾化微量喷嘴与纳米流体管路和压缩空气管路连接，低温冷却喷嘴与低温冷却液管路连接；每个单元的纳米流体管路、压缩空气管路和低温冷却液管路均通过控制阀与纳米流体供给系统、低温介质供给系统和压缩空气供给系统连接，纳米流体供给系统、低温介质供给系统和压缩空气供给系统与控制装置连接。它有效解决了磨削烧伤，提高了工件表面质量，实现高效、低耗、环境友好、资源节约的低碳绿色清洁生产。

经检索，张彦彬实用新型了纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统(专利号：ZL201410445730.2),设计了一种纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统，系统包括可调高压直流电源、内冷刀具转换器、高压电转换装置和集成喷嘴。微量润滑系统通过内冷刀具转换器向内冷钻头供给微量润滑切削液。可调高压直流电源将正极电通过高压电转换装置传输给集成喷嘴的电极针，将负极电接地并通过电磁接头传输到工件，使电极针——工件区域形成电晕荷电场，对微量润滑切削液电晕荷电，实现静电雾化作用。通过静电雾化原理可以使微量润滑切削液雾滴在喷射中实现可控分布，能够提高雾滴谱的均匀性、沉积效率和液体有效利用率，并且能够有效的控制雾滴的运动规律，从而降低对环境的污染，为工作人员提供了更好的健康保障。

经检索，李长河实用新型了纳米粒子射流微量润滑磨削三相流供给系统(专利号：ZL201110221543.2)，涉及一种机械加工领域，即一种纳米粒子射流微量润滑磨削三相流供给系统，其特点是：将纳米流体经液路输送至喷嘴处，同时高压气体经气路进入喷嘴，高压气体与纳米流体在喷嘴混合室中充分混合雾化，经加速室加速后进入涡流室，同时压缩气体经涡流室通气孔进入，使三相流进一步旋转混合并加速，然后三相流以雾化液滴的形式经喷嘴出口喷射至磨削区。有益效果是：喷嘴混合室的旋向通气孔与混合室壁面相切，纳米流体与气体混合均匀；气路和液路布有调压阀、节流阀和流量计，纳米流体和高压气体的压力、流量可根据需要调节，达到最优的微量润滑效果；解决了微量润滑冷却能力不足，浇注式磨削润滑剂用量大，费液处理成本高，环境污染严重的难题。

经检索，王胜设计了一种气罩式微量润滑供给装置(实用新型专利号：ZL201220222932.7),它将纳米级固体粒子加入可降解的磨削液中制成微量润滑磨削的润滑剂，由微量供给装置将润滑剂变为具有固定压力、脉冲频率可变、液滴直径不变的脉冲液滴，在高压气体产生的空气隔离层作用下以射流形式喷入磨削区。它具有微量润滑技术的所有优点、并具有更强的冷却性能和优异摩擦学特性，有效解决了磨削烧伤，提高了工件表面质量，实现高效、低耗、环境友好、资源节约的低碳绿色清洁生产，具有举足轻重的意义。

经检索，李长河实用新型了磁增强电场下纳米粒子射流可控输运微量润滑磨削装备(专利号：201310634991.4)，设计了一种磁增强电场下纳米粒子射流可控输运微量润滑磨削装备，通过在电晕区周围增加磁场，提高液滴的荷电量。它包括：外部设有高压直流静电发生器和磁场形成装置的喷嘴；喷嘴与纳米粒子供液系统、供气系统连接；高压直流静电发生器与可调高压直流电源的负极连接，可调高压直流电源的正极则与用于附着在工件不加工表面的工件加电装置连接，从而形成负电晕放电的形式；在静电放电的电晕区周围是磁场形成装置；纳米流体磨削液从喷嘴的喷头喷出雾化成液滴的同时在高压直流静电发生器及磁场形成装置的作用下对液滴荷电并被送入磨削区。

经检索，李长河设计了纳米粉末微量润滑冷却磨削装置(实用新型专利号：ZL200920177485.6),该实用新型涉及一种磨削设备，即一种纳米粉末微量润滑冷却磨削装置。其特点是：这种装置设有润滑油储存罐，水储存罐和纳米级粉末储存罐，每个储存罐下方接有流量控制阀和动力供给装置。工作时，高压空气、润滑油、水、纳米粉末被输送至混合区进行雾化，形成纳米颗粒及油包水磨削液，并通过软管，喷头输送到磨削加工区。磨削液用量极少，一般润滑油用量不大于50ml/h，只有传统加工方法的1/20-1/50。纳米粉末用量不大于 100g/h，压缩空气还具有排屑冷却作用，可简化工件清洗工序，大幅度延长清洗剂的寿命，省去冷却循环系统，大量降低能耗。可有效减小刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦，延长刀具寿命，提高加工质量，避免了现有浇注法大量使用磨削液的多种弊端，既提高了工效，又避免了环境污染。

经检索，李本凯实用新型了电卡内冷却砂轮与静电技术耦合的纳米流体微量润滑磨削设备及其使用方法(专利号：ZL201610049625.6)，设计了一种电卡内冷却砂轮与静电技术耦合的纳米流体微量润滑磨削设备及其使用方法，将能产生电卡效应的材料制成纳米或者微米级的粉末添加到砂轮结合剂中形成电卡砂轮，同时配合使用静电雾化、磁增强静电中和清洗和静电沉积，集成为一套砂轮内冷却与静电技术耦合的磨削设备，不仅显著降低了磨削区的温度，而且对砂轮磨削表面进行清洗，避免砂轮堵塞，还能明显降低磨削工程中周围环境的油雾量，本设备显著提高加工效率，达到环保的要求；该实用新型的设备可以有效地降低磨削区温度，提高加工效率和质量，又可以减少油雾对环境的污染以及降低对人体健康的危害，既符合机械加工的要求又符合节能环保的要求。

经检索，李长河实用新型了纳米流体微量润滑静电雾化可控射流车削系统(专利号：ZL201410445271.8)，设计了一种纳米流体微量润滑静电雾化可控射流车削系统，它包括：可调节多负极电源，可调节多负极电源具有多个不同电压的负极接口和至少一个正极接口，各负极接口彼此独立工作；在内冷车刀上分别设有内置集成喷嘴和外置集成喷嘴，所述两喷嘴分布在车刀的附近为车削提供润滑介质；所述两喷嘴分别通过内冷车刀内部的内冷孔与微量润滑系统连接提供润滑切削液；同时所述两喷嘴还分别通过导线与可调节多负极电源的不同负极接口连接；电磁接头通过导线与可调节多负极电源的正极接口连接，并安装在内冷车刀上，该导线同时接地。该实用新型在喷射过程中实现可控分布，提高雾滴谱的均匀性、沉积效率和液体有效利用率，控制雾滴运动规律，降低对环境的污染。

综上所述，现有技术研究了微量润滑系统在机械加工中的应用，但设计方案不适用于高速铣削盘类零件的润滑、冷却以及油、水、气、切屑的分离与收集装置的集成。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种适用于高速铣削盘类零件微量润滑的喷嘴结构，根据工件的尺寸大小，调整喷嘴的直径尺寸；喷嘴结构上分布多个喷头，根据加工工件的尺寸，控制参与润滑、冷却的喷头数目。

本实用新型的第二目的是提供一种高速铣削微量润滑气液切屑回收与分离装置，该装置可实现油气屑分离与收集，避免润滑剂飞扬到空气中，减少了对空气的污染，保证了工人生命安全。

为了达成上述目的，本实用新型提供的第一个技术方案：

高速铣削微量润滑供液喷嘴结构，包括至少两个喷嘴本体，喷嘴本体一端与管路壳体连接，相邻的喷嘴本体之间间隔设定的角度设置，喷嘴本体的另一端为喷头，喷嘴本体内设有由空心管内部形成的混合通道，混合通道一端与至少两个管路连通，第一管路中通入气体，第二管路中通入润滑油，在管路壳体内部设有与第一管路连通的气体管路和与第二管路连通的润滑油管路，气体管路与润滑油管路均围绕管路壳体的中心点设置，喷嘴本体的端部通过螺纹与管路壳体连接。

上述供液喷嘴，可呈环形形状布置为铣刀加工部分提供润滑、冷却作用，因呈环形布置与铣削加工部分形状相同或相近，与加工部分的接触面积大，润滑效果好。

所述管路壳体包括至少两段，相邻的管路壳体之间设置铰接连接件，铰接连接件可以是合页，方便管路壳体的打开，以便于安装或者适用于不同尺寸的铣削刀具或者是工件。

所述喷嘴本体外部为蛇形万向节形状设置，这样便于对喷头方向的调整，调整喷射流体的流动方向。

每相邻的两段管路壳体之间设有可调节两段管路壳体张开角度的调节杆，通过调节杆对两段管路壳体之间的距离进行确定，并实现二者张开角度的调节。

所述调节杆包括两螺纹杆，两个螺纹杆的一端共同连接到固定调节管，两螺纹杆的另一端分别通过固定调节杆螺钉与管路壳体连接，进一步地，管路壳体为弧形壳体。

所述空心管内径大于第一管路内径，且第一管路与空心管连接端弯折设置，第一管路设置带凸起的开口，所述第二管路一端弯折地插入到第一管路的开口处；

或者，第二管路与空心管连接端弯折设置，第二管路设置周边带凸起的开口，所述第一管路一端弯折地插入到第二管路的开口处；

进一步地，第一管路弯折端与第二管路弯折端的夹角ε满足18°≦ε≦22°。

在本实用新型另一实施例中，所述喷嘴本体设有多个时，在管路壳体一侧设有用于调整第一管路通气量、第二管路内通润滑油量的旋转软管夹，旋转软管夹一端部突出管路壳体设置，旋转软管夹呈圆柱形状，且可旋入管路壳体，在管路壳体内部另一侧设置凸起以便于旋转软管夹旋入后挤压第一管路与第二管路，控制喷嘴结构两侧喷嘴本体的通气量和油量，第一管路、第二管路以及第三管路均是软管。

进一步地，所述管路壳体包括有两段，每段管路壳体一侧设有3 个喷嘴本体，一段管路壳体上相邻喷嘴本体的夹角γ、两段管路壳体之间夹角β以及喷嘴本体与喷嘴本体所在管路壳体边缘夹角δ参数分别为2°≦β≦5°，35°≦γ≦40°，10°≦δ≦15°。

此外，为了降低对环境的污染，上述喷嘴还包括与所述空心管连通的第三管路，第三管路内通入水；

进一步地，第一管路与空心管连接端弯折设置，第一管路设置周边带凸起的开口，所述第二管路、第三管路的一端均弯折地插入到第一管路的开口处；

第一管路的内径大于第二管路、第三管路的内径且小于空心管的内径；

第一管路与第二管路的夹角，第一管路与第三管路的夹角η，满足10°≦η≦14°。

本实用新型提供的第二方案是：

一种高速铣削用气液分离与回收机构，包括油水气切屑收集罩，油水气切屑收集罩开口设置于铣削处，油水气切屑收集罩通过管路与半圆周形蜗旋旋风除尘器连接，在半圆周形蜗旋旋风除尘器的下部设置管道，管道底部设置落料斗，落料斗底部通过落料口与润滑油收集箱连接，在落料口顶部设置过滤网。

其中，落料口内部为空心结构，落料口外部通过螺纹与落料斗进行螺纹连接，管道通过法兰与落料斗连接，二者连接处设置有密封圈，避免漏油。

根据旋风分离器求得的分离最小的切屑长度尺寸d_c，为了防止进入落料斗的切屑从过滤网中落下，为了起到油水与切屑分离的目的，过滤网网格直径d应满足过滤网的直径大于落料口内径。

本实用新型提供的第三方案是：

一种高速铣削微量润滑供液系统，包括所述的设于箱体内的高速铣削微量润滑供液喷嘴结构，在高速铣削微量润滑供液喷嘴结构的一侧设置油水气切屑收集罩，油水气切屑收集罩与设于箱体外部的油水气切屑分离装置连接，所述管路壳体围绕铣刀圆周方向设置，若铣刀轴线水平设置，则管路壳体竖直设置，管路壳体呈半圆形状围绕铣刀进行设置，在箱体的一侧面设置有观察窗，便于对铣削情况的观测。

箱体的一侧设置开口，箱体开口一侧朝向机床设置，实现对现有铣削工序中的润滑和切屑的收集，其中，油水气切屑收集罩的入口管路与铣刀的设置位置垂直。

上述油水气切屑分离装置，将带有切屑的气体进行分离，降低对空气的污染；其中，水气切屑收集罩的开口靠近切削部分的切削处设置。

进一步地，第一管路与第二管路穿过箱体设置，且第一管路与第二管路通过输送管固定夹进行统一夹持，输送管固定夹设于箱体内部，在箱体表面设置输送轨道。若设置有第三管路，三个管路通过第二输送管固定夹进行固定，这样油水气切屑分离装置同样因重力作用对水进行收集。

输送管固定夹包括两半夹，两半夹的两端各自呈弧形形状，两半夹相对设置，在固定管路后，两半夹通过螺钉进行紧固。

所述油水气切屑分离装置为半圆周形蜗旋旋风除尘器，旋风除尘器入口处设有锥角α，为了使进入除尘器中的流速加快以及避免混合气体由于在除尘器入口受到阻碍导致进入除尘器的流量减少5°≦α≦10°，保证气体能够沿壁面切向进入，旋风除尘器内部设置以D₀/2 为半径，高度为h₁，θ°的圆弧片(D₀为圆筒直径，h₁为除尘器入口高度)，圆弧片的设置增大了进入分离装置内气流的切向速度v，使油水气切屑更易分离，在旋风除尘器的底部设有落料斗，旋风除尘器固定于支架上。旋风除尘器是用于气固体系或者液固体系分离的一种设备。工作原理为靠气流切向引入，造成其旋转运动，使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向外壁面分开。

本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型提供的高速铣削微量润滑供液喷嘴结构，根据工件的尺寸大小，调整喷嘴的直径尺寸；喷嘴结构上分布多个喷头，根据加工工件的尺寸，控制参与润滑、冷却的喷头数目，实现对铣削加工部分的润滑、冷却，润滑效果好。

2)本实用新型通过箱体的设置可有效避免切屑和雾滴的飞溅，减少加工过程对环境及操作人员造成的危害，同时，通过高速铣削微量润滑油水气切屑分离与回收装置，可有效实现对润滑剂、切屑和气体的分离，降低对环境的污染。

3)本实用新型提供的喷嘴不仅可以实现油气两相润滑及冷却而且可以实现水气油三相润滑与冷却。

附图说明

图1高速铣削加工及油水气切屑收集装置轴测图；

图2高速铣削加工部分轴测图；

图3、4、5高速铣削加工及油水气切屑收集装置右视图、主视图、俯视图；

图6微量润滑喷嘴装置轴测图；

图7油水气切屑分离装置轴测图；

图8油水气切屑分离支撑装置轴测图；

图9为图8的局部剖视图；

图10微量润滑喷嘴喷头全剖图；

图11(a)、11(b)微量润滑喷嘴喷头混合件实施例一轴测图以及剖视图；

图12(a)、12(b)微量润滑喷嘴喷头混合件实施例二轴测图以及剖视图；

图13微量润滑喷嘴与输送管万向连接件；

图14油水气输送管固定夹轴测图；

图15(a)、15(b)、16(a)、16(b)油水气切屑分离装置剖视图；

图17(a)、17(b)过滤网环、过滤网与落料口的装配轴测图及俯视图；

图18(a)、18(b)、18(c)分别为落料口、过滤网、过滤网环轴测图；

图19(a)、19(b)、19(c)微量润滑喷嘴实施例一局部剖视图；

图20(a)、20(b)、20(c)微量润滑喷嘴实施例二局部剖视图；

其中，Ⅰ-01-输送管，Ⅰ-02-输送管固定块，Ⅰ-03-箱体，Ⅰ-04- 观察窗，Ⅰ-05-铣刀，Ⅰ-06-固定块螺钉，Ⅰ-07-工件，Ⅰ-08-万向连接件，Ⅰ-09-输送管固定夹，Ⅰ-10-固定夹螺钉，Ⅰ-11-固定夹螺母，Ⅰ-12-油水气输送管轨道，Ⅰ-13-固定调节杆螺钉，Ⅰ-14-固定调节杆，Ⅰ-15-固定调节管，Ⅰ-16-气管，Ⅰ-17-油管，Ⅰ-18-管路壳体，Ⅰ-19-合页，Ⅰ-20-合页螺钉，Ⅰ-21-软管夹，Ⅰ-22-喷头，Ⅰ-23-混合件，Ⅰ-24-水管；Ⅱ-01-收集罩，Ⅱ-02-分离装置顶盖，Ⅱ-03-油水气切屑分离装置，Ⅱ-04-落料斗，Ⅱ-05-分离器螺栓，Ⅱ -06-密封圈，Ⅱ-07-分离器螺母，Ⅱ-08-过滤网环，Ⅱ-09-过滤网，Ⅱ-10-落料口；Ⅲ-01-分离装置支架，Ⅲ-02-分离装置支架圆环，Ⅲ -03-分离支架螺钉，Ⅲ-04-分离支架螺母。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1至图5所示，是一种高速铣削微量润滑供液系统的结构图。

如图1所示，一种高速铣削微量润滑供液系统分为三部分，由高速铣削加工部分Ⅰ、油水气切屑收集部分Ⅱ、油水气切屑分离支撑部分Ⅲ组成。

如图2至图5、图13、图14所示，输送管Ⅰ-01通过蛇形万向节Ⅰ-08连接管路壳体，两段管路壳体可构成一个半圆，且上下围绕铣刀上下设置。喷嘴放置在工件和高速铣刀加工接触的区域，与弧线相齐。在箱体的上部，输送管固定块Ⅰ-02固定油水气输送管Ⅰ-01 并与箱体Ⅰ-03接触，装置中的两根输送管通过输送管固定夹Ⅰ-09 来保持固定两管。连接有半圆型喷嘴的气、输送管Ⅰ-01通过输送管固定块Ⅰ-02固定在箱体Ⅰ-03上，输送管固定块为两块拼接的磁性材料，箱体Ⅰ-03材料为铁，输送管固定块可吸附在箱体Ⅰ-03上表面。箱体Ⅰ-03上开有油水气输送管轨道Ⅰ-12，油水气输送管轨道Ⅰ-12水平设置在箱体Ⅰ-03上，通过输送管固定块带动输送管可以沿轨道移动，调整输送管以及喷嘴相对于铣刀的位置；通过固定块上的固定块螺钉Ⅰ-06来固定输送管在箱体以及喷嘴的位置；能够通过观察窗Ⅰ-04观察工件加工状况。

如图6、图10、图11(a)、11(b)所示，是半圆型微量润滑喷嘴，油气分别由连接喷嘴上下结构的油气输送管提供。该结构设有6个喷头分布在两段连接的管路壳体Ⅰ-18上，喷嘴本体外部通过螺纹与管路壳体连接，其中考虑到喷头喷射角度避免交叉浪费喷射，一段管路壳体上相邻喷嘴本体的夹角γ、两段管路壳体之间夹角β以及喷嘴本体与喷嘴本体所在管路壳体边缘夹角δ参数分别为2°≦β≦5°， 35°≦γ≦40°，10°≦δ≦15°，管路壳体Ⅰ-18通过合页Ⅰ-19 连接，一侧通过固定调节杆螺钉Ⅰ-13连接固定调节杆Ⅰ-14，两个固定调节杆Ⅰ-14通过固定调节管Ⅰ-15螺纹连接，其中两固定调节杆Ⅰ-14螺纹旋向相反，固定调节管Ⅰ-15两端螺纹旋向分别与对应的固定调节杆Ⅰ-14相同；另一侧设有软管夹Ⅰ-21。6个喷头可以对工件-刀具进行有效的润滑及冷却，输送管输送的气、油、水通过6 个喷头分别通过混合件Ⅰ-23进行混合喷出，根据工件的尺寸，喷嘴结构的管路壳体可以通过合页Ⅰ-19调整，通过固定调节杆螺钉Ⅰ-13、固定调节杆Ⅰ-14、固定调节管Ⅰ-15固定。由于喷嘴内部的水、气、润滑油管均是软管，当工件尺寸较小时，喷嘴内部的水、气、油管通过旋转软管夹Ⅰ-21旋转调整，使得喷嘴内部的软管受到挤压，达到使流经管路壳体两侧喷头的气、油减少至零。

如图7、15(a)、15(b)和图16(a)、16(b)、17(a)、17(b) 所示，油水气切屑分离装置Ⅱ-03前端套入收集罩Ⅱ-01，油水气切屑分离装置Ⅱ-03下端通过法兰与落料斗Ⅱ-04螺栓连接，分离装置Ⅱ-03与落料斗Ⅱ-04中间设置密封圈Ⅱ-06，防止气压下降，落料口Ⅱ-10通过螺纹连接与落料斗Ⅱ-04相连，过滤网Ⅱ-09通过过滤网环Ⅱ-08固定在落料口Ⅱ-10上端部。高速铣削加工部分通过喷嘴喷出的高压、高速混合液携带着切屑进入油水气切屑收集罩Ⅱ-01，分离装置入口有锥角α，5°≦α≦10°，使得油、水、气、切屑混合物沿壁面进入分离器，分离器为半圆周形蜗旋旋风除尘器(尺寸参数根据《除尘装置系统及设备设计选用手册》设计)。

旋风除尘器内尘粒获得的离心力课根据物理学方程(1)求得

式中F-尘粒获得的离心力，N；

ω-尘粒绕除尘器轴旋转的角速度(即旋转角速度)，rad/s；

R-尘粒与除尘器轴的距离(旋转半径)，m；

m-尘粒质量，kg；

d-尘粒直径，m；

ρ-尘粒真密度，kg/m³；

v-尘粒的切线速度，m/s。

气流进入旋风除尘器后，作旋转运动，在惯性离心力的作用下移向外壁，在气流和重力共同作用下沿壁面落下，分离的切屑落入落料斗Ⅱ-04，分离装置顶盖Ⅱ-02防止切屑随着旋转的气体由上方排出。

而除尘器的除尘效率的高低体现在除尘器能够捕集的最小粉尘颗粒直径，即临界粒径d_c。临界粒径按式(2)表达，即

式中d_c-捕集尘粒的临界粒径，m；

K-尘粒性质校正系数；

μ-气体动力黏度，P(1Pa·s＝10P)；

ρ-尘粒密度，kg/m³；

v-气流切线速度，m/s；

b、h₁、h-旋风除尘器结构尺寸(其中h为内圆筒高度，b 为进口宽度，h₁为进口高度)，m。

临界粒径越小，除尘器的除尘效率越好。为了提高除尘效率，尽可能增大h以及入口气流切线速度v。

由连续性方程(3)

Av＝C (3)

式中A-横截面积，m²；

v-流体流速，m/s；

C-恒定，m³/s。

通过在除尘器内部设置以D₀/2为半径，高度为h₁，θ°的圆弧片(D₀为圆筒直径，h₁为除尘器入口高度)，50°≦θ≦70°，切线速度相对于进口速度增大，更有利于油、水、气、切屑的分离与收集。

根据旋风分离器求得的分离最小的切屑长度尺寸d_c，为了防止进入落料斗Ⅱ-04的切屑从过滤网Ⅱ-09中落下，起到油水与切屑分离的目的，网格直径d应满足当切屑、油、水落入落料斗后，由于过滤网的作用，尺寸大于过滤网尺寸的切屑落在过滤网上，而油、水通过过滤网落下。当切屑收集到一定程度，旋下过滤网将收集的切屑进行回收。

如图8和图9所示，分离装置支架圆环Ⅲ-02通过分离支架螺钉Ⅲ-03、分离支架螺母Ⅲ-04固定在分离装置支架Ⅲ-01上。

如图10所示，为微量润滑喷嘴本体，喷嘴本体外部具有可以调节喷射方向的蛇形万向节。

如图11(a)、(b)所示，夹角ε，在保证气体为主，气体方向不可大幅度改变以免导致能量损失，18°≦ε≦22°。油管插入气管，并在结合处气、油混合。其中气管内径大于油管，以气管为主体，油管插入气管时气、油能够充分混合。

如图12(a)、(b)所示，夹角η，10°≦η≦14°。水管、油管插入气管，并在结合处气、油、水混合。其中气管内径大于油管、水管，以气管为主体，水管、油管插入气管时气、油、水能够充分混合。

如图13所示，为微量润滑喷嘴与输送管万向连接件，既可以起到调节角度的作用，又可以支撑重量不大的喷嘴。

如图17(a)、17(b)、18(a)、18(b)、18(c)所示，为油水气过滤装置，其中过滤网格为d×d的方格，过滤网Ⅱ-09放置在落料口Ⅱ-10上端部，直径尺寸小于落料口Ⅱ-10外径，大于落料口Ⅱ -10内径；过滤网环Ⅱ-08的圆环直径尺寸稍小于落料口Ⅱ-10外径，将过滤网Ⅱ-09固定在落料口Ⅱ-10上。

如图19(a)、(b)、(c)所示，为微量润滑喷嘴实施例一，此方案为油、气混合，润滑油既可以是可降解植物油、润滑脂以及不可降解矿物油。油气管的支管连接混合件Ⅰ-23，混合件Ⅰ-23与气管Ⅰ -16、油管Ⅰ-17分别通过混合件Ⅰ-23上的凸起定位。

如图20(a)、(b)、(c)所示，为微量润滑喷嘴实施例二，此方案为油、气、水三相混合，工作原理同上。

上述润滑系统，在箱体中铣刀与工件接触的一侧放置有半圆型微量润滑喷嘴，在另一侧放置切屑分离装置。通过喷嘴喷出的高压气体携带着切削液对铣削部分进行润滑和冷却，高压气体携带着切屑进入油水气切屑分离装置，在分离装置中，气、液、固混合物沿着分离器壁面旋转，由于惯性离心力的作用，使得切屑、液滴甩向外壁面进而与气体分离，分离的切屑进入落料斗，由于过滤网的作用，将尺寸较大的切屑留在过滤网上，油水通过过滤网流下，达到油水气切屑的分离与收集。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种高速铣削用气液分离与回收机构，其特征在于，包括油水气切屑收集罩，油水气切屑收集罩开口设置于铣削处，油水气切屑收集罩通过管路与半圆周形蜗旋旋风除尘器连接，在半圆周形蜗旋旋风除尘器的下部设置管道，管道底部设置落料斗，落料斗底部通过落料口与润滑油收集箱连接，在落料口顶部设置过滤网。

2.根据权利要求1所述的一种高速铣削用气液分离与回收机构，其特征在于，所述落料口内部为空心结构，落料口外部通过螺纹与落料斗进行螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种高速铣削用气液分离与回收机构，其特征在于，所述管道通过法兰与落料斗连接，二者连接处设置有密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种高速铣削用气液分离与回收机构，其特征在于，所述过滤网网格直径d应满足过滤网的直径大于落料口内径，d_c为分离最小的切屑长度尺寸。