CN212552956U - 自动冷却喷头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械加工类CNC数控机床、切削刀具、自动化设备领域，公开了一种自动冷却喷头，包括冷却管、喷头和第一壳体，第一壳体内设置有安装槽，所述的冷却管连通至安装槽，所述的喷头包括设置在安装槽内的调节头和连通调节头的喷管，冷却管中的冷却介质通过调节头进入喷管；调节头连接数控调节装置并由调节装置调整调节头在安装槽内的角度。本实用新型设置了数控调节装置，根据不同的刀具尺寸，由数控调节装置根据预设的数据对调节头进行转动调整，从而实现喷管喷射角度的调整，达到最佳的喷射角度和冷却效果，整个过程自动完成，相比操作人员手动进行调整更加精确，也更加安全，机床自动化程度更高。

Description

自动冷却喷头

技术领域

本实用新型涉及机械、CNC机床、切削刀具、自动化等领域，具体涉及对刀具冷却的一种自动喷头。

背景技术

在机械加工行业的数控铣床、数控加工中心、数控钻攻中心，机床切削加工中刀具冷却主要通过液体和气体冷却的方式实现，由于主轴和刀具高速旋转，在刀具切削过程中产生大量的热，需要同步进行冷却才能改善刀具的切削条件，以提高刀具寿命，改善加工表面的质量。

在实际加工过程中，时常会更换不同长度大小的刀具，不同的刀具对冷却管的喷射位置要求会有差异，因此在更换刀具之后需要重新调整冷却管的位置才能保证新刀具能够得到充分冷却和润滑。现有的机床配置的冷却水管少，而且调整方式为手动调整，操作人员只有逐个将冷却管的喷射角度调整至新的刀具以满足冷却需求。但这样的方式存在极大的缺陷，一是现有机床配置的喷管少，一般为2到3根，不能满足多把刀具的有效冷却；二是操作人员在进行调整操作是容易接触到高速旋转的主轴和刀具，造成人身伤害。

因此，现有机床所配置的刀具冷却结构存在极大的不足，还存在可改进之处，需要对其进行改进优化以得到更为合理的技术方案，解决现有技术中的不足。

实用新型内容

为了克服上述内容中提到的现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了自动冷却喷头，旨在设置喷头的角度调节结构，使其能够根据刀具尺寸的不同自动调节喷头的角度，使喷射方向达到最佳角度，实现最佳冷却效果。

为了实现上述目的，本实用新型具体采用的技术方案是：

自动冷却喷头，包括冷却管和喷头，还包括第一壳体，第一壳体内设置有安装槽，所述的冷却管连通至安装槽，所述的喷头包括设置在安装槽内的调节头和连通调节头的喷管，冷却管中的冷却介质通过调节头进入喷管；调节头连接数控调节装置并由调节装置调整调节头在安装槽内的角度。

上述公开的自动冷却喷头，通过数控调节装置自动调整调节头进行细微转动，从而改变喷管的出射角度，以适应不同尺寸刀具的冷却需求。在具体应用时，不同尺寸刀具的参数预先录入数控调节装置内，在更换刀具时，只需通过数控调节装置将冷却模式切换至对应刀具预设方案，既能够自动调整喷管，使其达到最佳的喷射角度和冷却效果。

进一步的，数控调节装置包括多种元件，此处进行优化设置，举出具体可行的方案：所述的数控调节装置包括调节电机和控制器，调节电机与调节头连接传动，控制器与调节电机电连接并控制调节电机的启停。

一般的，数控调节装置还包括CNC数控系统(Computernumericalcontrol，计算机数字控制机床)，在自动更换刀具后，CNC发出控制信号到电机控制器，电机控制器控制喷管转动到与刀具对应的角度，既实现自动调整喷管。

再进一步，所述的控制器可采用PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或单片机等成熟的控制设备，调节电机也可采用伺服电机、步进电机等控制精确的电机，由控制器发送执行命令时，调节电机可按照执行命令发生精确转动，实现精准调节。

进一步的，由于喷管与调节电机的距离较近，为避免喷管喷出的冷却介质对调节电机造成损坏，故对调节电机的设置方式进行优化，举出如下具体可行的方案：所述的调节电机设置在安装槽外部，调节电机外罩设有第二壳体，控制器由穿入第二壳体的通信线缆与调节电机连接。采用这种方案时，控制器与调节电机分离设置，这样可方便整台机床设备的集成控制；此外也可采用将调节电机与控制器集成设置的方案，这样可方便对调节电机直接控制。

再进一步，所述的第二壳体和第一壳体可对应拼合，形成一个完整的整体。这样使整体结构美观、简单。

进一步的，调节头与调节电机的配合传动方式多种多样，此处举出其中一种具体可行的方案：所述的调节头上设置有凹槽，所述的调节电机的转轴与凹槽配合并带动调节头转动。

再进一步，还可通过带传动、齿轮传动等常见的传动结构实现调节电机与调节头的连接传动，根据不同的转速要求、调节角度的需求，可方便进行设置和选用。

进一步的，调节头在安装槽内的运动方式为往复转动，可实现往复转动的结构均可为调节头采用，故此处列举部分具体可行的方案：所述的调节头为圆球形、椭球形、梭形、圆台形、圆锥形或圆柱形，调节头在安装槽内往复转动调节喷管与刀具之间的相对位置。一般调节头为旋转对称结构，在安装槽内的转动也是沿其旋转对称轴转动。

进一步的，调节头设置于第一壳体内，冷却介质在第一壳体处进入调节头，在此对第一壳体的结构进行优化，举出如下具体可行的方案：所示的第一壳体上设置有连通安装槽的介质进口和介质出口，所述的冷却管连通至介质进口，所述的喷管从介质出口伸出。冷却管内的冷却介质有介质进口进入第一壳体并进入调节头，通过喷管喷出。

再进一步，第一壳体内的安装槽并非密封结构，其外接了调节电机用于调节头的调整，高压进入的冷却介质若不进行密封限制，会对调节电机造成损坏，也会影响调节电机所在的控制电路，故对第一壳体内的结构和配合关系继续优化，举出如下具体的方案：所述的安装槽内设置有与调节头滑动贴合的上密封环，所述的上密封环位于介质进口与调节头之间并使冷却介质完全进入调节头。

再进一步，上密封环与调节头的贴合面可设置成便于密封的弧形面。

进一步的，按照方便调节头的转动，同时保护调节电机的原理，对第一壳体的结构继续优化，所述的安装槽内还设有与调节头滑动贴合的下密封环，所述的下密封环位于调节头与介质出口之间并使喷管从下密封环中穿过。

进一步的，为提高第一壳体与冷却管的连接密封性，所述的介质进口处设置有管接头，冷却管的端口连接至管接头。在管接头处可设置密封圈、密封垫等零件，加强管接头与第一壳体、管接头与冷却管的连接密封性。

进一步的，喷管朝向刀具或主轴进行冷却喷射，所述的喷管的上段为直段并连通调节头，喷管的下段与上段之间形成夹角并朝向刀具弯折。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型设置了数控调节装置，根据不同的刀具尺寸，由数控调节装置根据预设的数据对调节头进行转动调整，从而实现喷管喷射角度的调整，达到最佳的喷射角度和冷却效果，整个过程自动完成，相比操作人员手动进行调整更加精确，也更加安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本实用新型的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为冷却喷头的整体结构示意图。

图2为冷却喷头的剖视结构示意图。

图3是图2中A处的局部结构放大示意图。

图4是冷却喷头的分解示意图。

图5是调节头处的整体结构示意图。

图6是调节头的正视结构示意图。

图7是图6中A-A的剖视结构示意图。

图8是第一壳体的剖视结构示意图。

图9是冷却喷头安装至机床后的结构示意图。

上述附图中，各标记的含义是：1、冷却管；2、管接头；3、第一壳体；4、喷头；5、通信线缆；6、第二壳体；7、上密封环；8、调节头；9、下密封环；10、调节电机；11、凹槽；12、介质进口；13、主轴；14、安装槽；15、介质出口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步阐释。

在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

实施例

本实施例对机床的冷却结构进行说明，可采用冷却水或者冷却气体作为冷却介质，优选用水作为冷却介质，通过设置冷却水池、水泵作为冷却水的供给端，并通过喷管朝向刀具和主轴13进行喷射，达到冷却降温的效果，保护刀具和主轴13。

具体的，如图1、图2、图3和图4所示，本实施例公开了自动冷却喷头，包括冷却管1和喷头4，还包括第一壳体3，第一壳体3内设置有安装槽14，所述的冷却管1连通至安装槽14，所述的喷头4包括设置在安装槽14内的调节头8和连通调节头8的喷管，冷却管1中的冷却介质通过调节头8进入喷管；调节头8连接数控调节装置并由调节装置调整调节头8在安装槽14内的角度。

第一壳体3采用金属材料制成，内部涂覆有防锈涂料。采用金属材料可承受机床上飞溅的物料渣撞击，也能耐受长时间反复多次的磨损。

上述公开的自动冷却喷头，通过数控调节装置自动调整调节头8进行细微转动，从而改变喷管的出射角度，以适应不同尺寸刀具的冷却需求。再具体应用时，不同尺寸刀具的参数预先录入数控调节装置内，在更换刀具时，只需通过数控调节装置将冷却模式切换至对应刀具预设方案，既能够自动调整喷管，使其达到最佳的喷射角度和冷却效果。

数控调节装置包括多种元件，此处进行优化设置，举出具体可行的方案：所述的数控调节装置包括调节电机10和控制器，调节电机10与调节头8连接传动，控制器与调节电机10电连接并控制调节电机10的启停。

一般的，数控调节装置还包括CNC数控系统(Computernumericalcontrol，计算机数字控制机床)，在自动更换刀具后，CNC发出控制信号到电机控制器，电机控制器控制喷管转动到与刀具对应的角度，既实现自动调整喷管。

本实施例中，所述的控制器可采用PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或单片机等成熟的控制设备，调节电机10也可采用伺服电机、步进电机等控制精确的电机，由控制器发送执行命令时，调节电机10可按照执行命令发生精确转动，实现精准调节。

优选的，本实施例采用西门子S7-200型号的PLC，同时采用20mm系列步距角度为0.9°的高精度行型步进电机。

由于喷管与调节电机10的距离较近，为避免喷管喷出的冷却介质对调节电机10造成损坏，故对调节电机10的设置方式进行优化，举出如下具体可行的方案：所述的调节电机10设置在安装槽14外部，调节电机10外罩设有第二壳体6，控制器由穿入第二壳体6的通信线缆5与调节电机10连接。采用这种方案时，控制器与调节电机10分离设置，这样可方便整台机床设备的集成控制；此外也可采用将调节电机10与控制器集成设置的方案，这样可方便对调节电机10直接控制。

优选的，本实施例中第二壳体6采用金属材料制成，其内部涂覆有绝缘材料，避免金属壳体导致接触触电。

优选的，本实施例中，第二壳体6和第一壳体3可对应拼合，形成一个完整的整体。这样使整体结构美观、简单。

调节头8与调节电机10的配合传动方式多种多样，本实施例举出其中一种具体可行的方案：如图5所示，所述的调节头8上设置有凹槽11，所述的调节电机10的转轴与凹槽11配合并带动调节头8转动。

优选的，调节头8上设置的凹槽11为半圆形孔槽，对应的调节电机10的转轴包括一段相同形状的半圆形轴段，该半圆形轴段伸入半圆形孔槽后可实现调节头8的调节转动。

除此之外，还可通过带传动、齿轮传动等常见的传动结构实现调节电机10与调节头8的连接传动，根据不同的转速要求、调节角度的需求，可方便进行设置和选用。技术人员可根据需要进行设置，本实施例就不再赘述。

调节头8在安装槽14内的运动方式为往复转动，可实现往复转动的结构均可为调节头8采用，故此处列举部分具体可行的方案：所述的调节头8为圆球形、椭球形、梭形、圆台形、圆锥形或圆柱形，调节头8在安装槽14内往复转动调节喷管与刀具之间的相对位置。一般调节头8为旋转对称结构，在安装槽14内的转动也是沿其旋转对称轴转动。

优选的，本实施例中将调节头8设置成圆球形。

调节头8设置于第一壳体3内，冷却介质在第一壳体3处进入调节头8，在此对第一壳体3的结构进行优化，举出如下具体可行的方案：如图8所示，所示的第一壳体3上设置有连通安装槽14的介质进口12和介质出口15，所述的冷却管1连通至介质进口12，所述的喷管从介质出口15伸出。冷却管1内的冷却介质有介质进口12进入第一壳体3并进入调节头8，通过喷管喷出。

第一壳体3内的安装槽14并非密封结构，其外接了调节电机10用于调节头8的调整，高压进入的冷却介质若不进行密封限制，会对调节电机10造成损坏，也会影响调节电机10所在的控制电路，故对第一壳体3内的结构和配合关系继续优化，举出如下具体的方案：如图5、图6所示，所述的安装槽14内设置有与调节头8滑动贴合的上密封环7，所述的上密封环7位于介质进口12与调节头8之间并使冷却介质完全进入调节头8。

上密封环7与调节头8的贴合面可设置成便于密封的弧形面。

按照方便调节头8的转动，同时保护调节电机10的原理，对第一壳体3的结构继续优化，所述的安装槽14内还设有与调节头8滑动贴合的下密封环9，所述的下密封环9位于调节头8与介质出口15之间并使喷管从下密封环9中穿过。

优选的，所述的上密封环7和下密封环9均为圆形橡胶环。

为提高第一壳体3与冷却管1的连接密封性，所述的介质进口12处设置有管接头2，冷却管1的端口连接至管接头2。在管接头2处可设置密封圈、密封垫等零件，加强管接头2与第一壳体3、管接头2与冷却管1的连接密封性。

如图9所示，喷管朝向刀具或主轴13进行冷却喷射，所述的喷管的上段为直段并连通调节头8，喷管的下段与上段之间形成夹角并朝向刀具弯折。

优选的，本实施例中的调节头8和喷管可采用陶瓷管或金属管。

以上即为本实用新型列举的实施方式，但本实用新型不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.自动冷却喷头，包括冷却管(1)和喷头(4)，其特征在于：还包括第一壳体(3)，第一壳体(3)内设置有安装槽(14)，所述的冷却管(1)连通至安装槽(14)，所述的喷头(4)包括设置在安装槽(14)内的调节头(8)和连通调节头(8)的喷管，冷却管(1)中的冷却介质通过调节头(8)进入喷管；调节头(8)连接数控调节装置并由调节装置调整调节头(8)在安装槽(14)内的角度。

2.根据权利要求1所述的自动冷却喷头，其特征在于：所述的数控调节装置包括调节电机(10)和控制器，调节电机(10)与调节头(8)连接传动，控制器与调节电机(10)电连接并控制调节电机(10)的启停。

3.根据权利要求2所述的自动冷却喷头，其特征在于：所述的调节电机(10)设置在安装槽(14)外部，调节电机(10)外罩设有第二壳体(6)，控制器由穿入第二壳体(6)的通信线缆(5)与调节电机(10)连接。

4.根据权利要求2或3所述的自动冷却喷头，其特征在于：所述的调节头(8)上设置有凹槽(11)，所述的调节电机(10)的转轴与凹槽(11)配合并带动调节头(8)转动。

5.根据权利要求1所述的自动冷却喷头，其特征在于：所述的调节头(8)为圆球形、椭球形、梭形、圆台形、圆锥形或圆柱形，调节头(8)在安装槽(14)内往复转动调节喷管与刀具之间的相对位置。

6.根据权利要求1或5所述的自动冷却喷头，其特征在于：所示的第一壳体(3)上设置有连通安装槽(14)的介质进口(12)和介质出口(15)，所述的冷却管(1)连通至介质进口(12)，所述的喷管从介质出口(15)伸出。

7.根据权利要求6所述的自动冷却喷头，其特征在于：所述的安装槽(14)内设置有与调节头(8)滑动贴合的上密封环(7)，所述的上密封环(7)位于介质进口(12)与调节头(8)之间并使冷却介质完全进入调节头(8)。

8.根据权利要求6所述的自动冷却喷头，其特征在于：所述的安装槽(14)内还设有与调节头(8)滑动贴合的下密封环(9)，所述的下密封环(9)位于调节头(8)与介质出口(15)之间并使喷管从下密封环(9)中穿过。

9.根据权利要求6所述的自动冷却喷头，其特征在于：所述的介质进口(12)处设置有管接头(2)，冷却管(1)的端口连接至管接头(2)。

10.根据权利要求1所述的自动冷却喷头，其特征在于：所述的喷管的上段为直段并连通调节头(8)，喷管的下段与上段之间形成夹角并朝向刀具弯折。

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