CN219053778U - 一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，涉及数控机床技术领域，包括：旋转套，转动设置在主轴的外周；喷嘴结构，喷嘴结构的一端与主轴的一端的端面转动连接；导向套结构，设置在主轴的一端的端面上并与旋转套连接，导向套结构上设置有导向槽，喷嘴结构的中部与导向槽的槽壁相贴合，旋转套能够带动导向套结构以主轴的轴线为中心进行转动；锁止结构，设置在主轴上，锁止结构能够与导向套结构可拆卸连接；控制单元，控制单元根据刀具的长度带动旋转套旋转；该环喷装置根据刀具的长度和直径等工艺参数，调整喷嘴结构喷射角度，在每次自动换刀后，都能进行自动调整，使冷却液始终喷射到刀尖上，切实解决刀具冷却的问题。

Description

一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置

技术领域

本实用新型属于数控机床技术领域，更具体地，涉及一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置。

背景技术

在传统的切削加工过程中通常要使用大量的切削液，其流量有时高达80～100L/min。即使这么大的冷却量，如果冷却点得不到有效控制，工件的热变形也很难得到保证，尤其在自动加工循环周期长，人为无法参与的情况下，精准冷却尤为重要，例如某航空发动机整体叶盘大多采用高温合金和钛合金等难加工材料，轮盘辐板、叶片较薄，叶片悬臂长，是典型的弱刚性零件，在加工中具有轮盘和叶片两种工艺特点，容易产生振动和变形。高温合金、钛合金有其特殊的切削加工特点。刀具长度在100mm-330mm之间，加工过程中，由程序自动调用不同刀具，刀具外冷喷射点如果不能及时调整，切削热会给工件带来很大的变形，同时刀具使用寿命会大大降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，该环喷装置根据刀具的长度和直径等工艺参数，调整喷嘴结构喷射角度，在每次自动换刀后，都能进行自动调整，使冷却液始终喷射到刀尖上，切实解决刀具冷却的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，包括：

旋转套，转动设置在主轴的外周；

喷嘴结构，所述喷嘴结构的一端与所述主轴的一端的端面转动连接；

导向套结构，设置在所述主轴的一端的端面上并与所述旋转套连接，所述导向套结构上设置有导向槽，所述喷嘴结构的中部与所述导向槽的槽壁相贴合，所述旋转套能够带动所述导向套结构以主轴的轴线为中心进行转动；

锁止结构，设置在所述所述主轴上，所述锁止结构能够与所述导向套结构可拆卸连接；

控制单元，所述控制单元根据刀具的长度带动所述旋转套旋转。

可选地，所述喷嘴结构包括圆柱体部和球面体部，所述主轴上设置有滑块，所述滑块上开设有与所述球面体部转动贴合的球形凹槽，所述圆柱体部的一端与所述球面体部连接，所述圆柱体部的另一端设置有喷嘴，所述圆柱体部的中部与所述导向槽相配合。

可选地，所述主轴的端面开设有滑动槽，所述滑块在所述滑动槽内沿所述主轴的长度方向运动。

可选地，所述导向套结构包括螺旋导向套和固定导向片，所述螺旋导向套与所述固定导向片呈环状，所述螺旋导向套开设有螺旋槽，所述螺旋槽具有旋转角度，所述固定导向片开设有导向槽，所述导向槽为沿径向方向延伸的长圆孔，所述圆柱体部的中部依次与所述螺旋槽的槽壁和所述导向槽的槽壁相贴合。

可选地，所述螺旋导向套设置在所述固定导向片和所述主轴的端面之间。

可选地，所述锁止结构包括呈环状的摩擦片，所述摩擦片设置在所述固定导向片与所述螺旋导向套之间，所述摩擦片沿周向开设有多个螺钉安装孔，螺钉贯穿于所述螺钉安装孔与所述主轴的端面活动连接。

可选地，所述旋转套呈环状套设在所述主轴上，所述旋转套通过联动套与所述螺旋导向套连接。

可选地，所述旋转套上沿径向方向设置有驱动柱。

可选地，所述旋转角度为10°-70°。

可选地，所述喷嘴结构沿周向设置有多个。

本实用新型提供了一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其有益效果在于：该环喷装置通过控制单元对新装的刀具的参数进行检测，在控制旋转套带动导向套结构在主轴上旋转，通过导向槽的轮廓带动喷嘴结构进行移动，从而使喷嘴结构对准刀具的刀尖位置，并采用锁止结构进行位置固定，保证机床运行时始终对刀具进行高效冷却，延长刀具的使用寿命。

本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置卸下固定导向片后的结构示意图。

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置卸下摩擦片后的结构示意图。

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置的剖视立体图。

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置的剖视平面图。

附图标记说明：

1、旋转套；2、主轴；3、喷嘴结构；4、驱动柱；5、圆柱体部；6、球面体部；7、滑块；8、喷嘴；9、导向槽；10、滑动槽；11、螺旋导向套；12、固定导向片；13、螺旋槽；14、摩擦片；15、联动套。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本实用新型提供了一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，包括：

旋转套，转动设置在主轴的外周；

喷嘴结构，喷嘴结构的一端与主轴的一端的端面转动连接；

导向套结构，设置在主轴的一端的端面上并与旋转套连接，导向套结构上设置有导向槽，喷嘴结构的中部与导向槽的槽壁相贴合，旋转套能够带动导向套结构以主轴的轴线为中心进行转动；

锁止结构，设置在主轴上，锁止结构能够与导向套结构可拆卸连接；

控制单元，控制单元根据刀具的长度带动旋转套旋转。

具体的，该环喷装置设置在主轴上，通过控制单元进行刀具参数检测和自动控制，根据刀具来转动旋转套，由于旋转套与导向套结构的连接关系，这样导向套结构在主轴的端面沿主轴的轴线转动，并且喷嘴结构能够在主轴的端面上以连接点为圆心进行自由转动，导向槽就能通过形面来引导喷嘴结构进行转动，从而使喷嘴结构对刀具的刀尖部分，最后采用锁止结构对导向套结构的转动角度进行锁止，避免喷嘴结构在机床运行时发生位移，不在对准刀尖位置，造成刀具形变。

在一个实施例中，控制单元包括刀具识别模块，刀具识别模块对主轴上更换完成的刀具进行参数采集，对刀具的长度、刀具的材质和刀尖的位置进行监测，通过控制单元模拟刀具在切削过程中运动的轨迹和刀具温度变化的情况，设置喷淋切削液的位置和喷淋频次，再由控制单元给旋转套的驱动电机发送指令，驱动电机带动旋转套和螺旋导向套一起转动，螺旋导向套的螺旋槽会通过槽壁的变化来改变喷嘴的朝向，使喷嘴对准刀具与工件接触的位置，另外，控制单元对切削液的驱动泵进行控制，在规定的间隔时间内，对刀具进行喷淋，避免刀具发生巨大的形面，影响使用寿命。

可选地，喷嘴结构包括圆柱体部和球面体部，主轴上设置有滑块，滑块上开设有与球面体部转动贴合的球形凹槽，圆柱体部的一端与球面体部连接，圆柱体部的另一端设置有喷嘴，圆柱体部的中部与导向槽相配合。

具体的，球面体部能够在球形凹槽进行自由转动，配合着导向槽在主轴上转动后，导向槽与圆柱体部的形面接触，从而带动圆柱体部上的喷嘴调整对准刀具。

可选地，主轴的端面开设有滑动槽，滑块在滑动槽内沿主轴的长度方向运动。

具体的，由于主轴上装配刀具的长度不同，当圆柱体部转动后喷嘴无法对准刀具的刀尖时，就需要将滑块沿主轴的轴线方向进行调整，增大喷嘴喷射的范围。

可选地，导向套结构包括螺旋导向套和固定导向片，螺旋导向套与固定导向片呈环状，螺旋导向套开设有螺旋槽，螺旋槽具有旋转角度，固定导向片开设有导向槽，导向槽为沿径向方向延伸的长圆孔，圆柱体部的中部依次与螺旋槽的槽壁和导向槽的槽壁相贴合。

具体的，螺旋导向套随着旋转套同步转动，带动圆柱体部进行一定角度的旋转，固定导向片通过内六角平头螺钉固定在主轴端面上，固定导向片的导向槽只对圆柱体部的径向移动范围和移动方向进行限制，并且能够保证圆柱体部在导向槽和螺旋槽的限位下，沿着主轴的径向方向进行调整，从而使喷嘴始终对准刀具的刀尖位置。

可选地，螺旋导向套设置在固定导向片和主轴的端面之间。

可选地，锁止结构包括呈环状的摩擦片，摩擦片设置在固定导向片与螺旋导向套之间，摩擦片沿周向开设有多个螺钉安装孔，螺钉贯穿于螺钉安装孔与主轴的端面活动连接。

具体的，当喷嘴的喷射角度调整到位后，由于摩擦片具有阻尼功能，因此能够将喷嘴固定好位置，避免机床在切屑工件时，由于振动导致螺旋导向套发生转动，使喷嘴的喷射角度发生变化，不能对准刀具的切削位置进行及时冷却；摩擦片采用两个具有耐磨材质的1mm摩擦片，通过其中多个螺钉调整预紧量，这样预紧量既能保证喷嘴位置稳定，又使螺旋导向套和旋转套转动不需要太大的驱动扭矩。

可选地，旋转套呈环状套设在主轴上，旋转套通过联动套与螺旋导向套连接。

具体的，旋转套呈环状，同样套设在主轴上，在更换完刀具后，通过旋转套带动联动套和螺旋导向套同步转动，对喷嘴的角度进行调整，使切削液喷到刀尖位置。

可选地，旋转套上沿径向方向设置有驱动柱。

具体的，控制单元通过对驱动柱拨动来带动螺旋导向套转动，优化调整传动结构，使切削液喷射的位置的调整更加简便快捷。

可选地，旋转角度为10°-70°。

具体的，可以将螺旋槽的旋转角度设置在一定范围之内，使喷嘴的喷射角度能够满足不同长度的刀具，喷嘴每次进行角度调整时，都需要“回零”，即驱动柱反方向回到初始位置，与限制驱动柱移动轨迹的驱动槽的槽壁接触，驱动柱走一个直线插补，再根据控制单元采集的刀具参数，得到喷嘴设置的角度，通过旋转套的旋转实现喷嘴环喷距离的调整。

可选地，喷嘴结构沿周向设置有多个。

具体的，在主轴的端面上沿周向均匀设置有多个喷嘴、螺旋槽和导向槽，每个螺旋槽的旋转角度和设置方向都相同，导向槽的尺寸也相同，圆柱体部上所有喷嘴对准刀具的同一个位置，当旋转套转动时，所有喷嘴实现同步调整，增加刀具冷却的效率。

实施例

如图1至图5所示，本实用新型提供了一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，包括：

旋转套1，转动设置在主轴2的外周；

喷嘴结构3，喷嘴结构3的一端与主轴2的一端的端面转动连接；

导向套结构，设置在主轴2的一端的端面上并与旋转套1连接，导向套结构上设置有导向槽9，喷嘴结构3的中部与导向槽9的槽壁相贴合，旋转套1能够带动导向套结构以主轴2的轴线为中心进行转动；

锁止结构，设置在主轴2上，锁止结构能够与导向套结构可拆卸连接；

控制单元，控制单元根据刀具的长度带动旋转套1旋转。

在本实施例中，喷嘴结构3包括圆柱体部5和球面体部6，主轴1上设置有滑块7，滑块7上开设有与球面体部6转动贴合的球形凹槽，圆柱体部5的一端与球面体部6连接，圆柱体部5的另一端设置有喷嘴8，圆柱体部5的中部与导向槽9相配合。

在本实施例中，主轴2的端面开设有滑动槽10，滑块7在滑动槽10内沿主轴2的长度方向运动。

在本实施例中，导向套结构包括螺旋导向套11和固定导向片12，螺旋导向套11与固定导向片12呈环状，螺旋导向套11开设有螺旋槽13，螺旋槽13具有旋转角度，固定导向片12开设有导向槽9，导向槽9为沿径向方向延伸的长圆孔，圆柱体部5的中部依次与螺旋槽13的槽壁和导向槽9的槽壁相贴合。

在本实施例中，螺旋导向套11设置在固定导向片12和主轴2的端面之间。

在本实施例中，锁止结构包括呈环状的摩擦片14，摩擦片14设置在固定导向片12与螺旋导向套11之间，摩擦片14沿周向开设有多个螺钉安装孔，螺钉贯穿于螺钉安装孔与主轴2的端面活动连接。

在本实施例中，旋转套1呈环状套设在主轴2上，旋转套1通过联动套15与螺旋导向套11连接。

在本实施例中，旋转套1上沿径向方向设置有驱动柱4。

在本实施例中，旋转角度为10°-70°。

在本实施例中，喷嘴结构3沿周向设置有多个。

综上，该主轴外冷环喷装置在主轴2完成换刀动作后，先通过控制单元对刀具的长度进行自动识别，再将旋转套1带动螺旋导向套11一起旋转，由于螺旋槽13带有一定的旋转角度，能够迫使喷嘴8沿着旋转槽13的轨迹进行上下摆动，并且喷嘴8在导向槽9的形面限制下，最终沿径向方向进行摆动，喷嘴8的环喷角度发生了变化，达到自动调整环喷距离的目的。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其特征在于，包括：

旋转套，转动设置在主轴的外周；

喷嘴结构，所述喷嘴结构的一端与所述主轴的一端的端面转动连接；

导向套结构，设置在所述主轴的一端的端面上并与所述旋转套连接，所述导向套结构上设置有导向槽，所述喷嘴结构的中部与所述导向槽的槽壁相贴合，所述旋转套能够带动所述导向套结构以主轴的轴线为中心进行转动；

锁止结构，设置在所述主轴上，所述锁止结构能够与所述导向套结构可拆卸连接；

控制单元，所述控制单元根据刀具的长度带动所述旋转套旋转。

2.根据权利要求1所述的根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其特征在于，所述喷嘴结构包括圆柱体部和球面体部，所述主轴上设置有滑块，所述滑块上开设有与所述球面体部转动贴合的球形凹槽，所述圆柱体部的一端与所述球面体部连接，所述圆柱体部的另一端设置有喷嘴，所述圆柱体部的中部与所述导向槽相配合。

3.根据权利要求2所述的根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其特征在于，所述主轴的端面开设有滑动槽，所述滑块在所述滑动槽内沿所述主轴的长度方向运动。

4.根据权利要求2所述的根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其特征在于，所述导向套结构包括螺旋导向套和固定导向片，所述螺旋导向套与所述固定导向片呈环状，所述螺旋导向套开设有螺旋槽，所述螺旋槽具有旋转角度，所述固定导向片开设有所述导向槽，所述导向槽为沿径向方向延伸的长圆孔，所述圆柱体部的中部依次与所述螺旋槽的槽壁和所述导向槽的槽壁相贴合。

5.根据权利要求4所述的根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其特征在于，所述螺旋导向套设置在所述固定导向片和所述主轴的端面之间。

6.根据权利要求5所述的根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其特征在于，所述锁止结构包括呈环状的摩擦片，所述摩擦片设置在所述固定导向片与所述螺旋导向套之间，所述摩擦片沿周向开设有多个螺钉安装孔，螺钉贯穿于所述螺钉安装孔与所述主轴的端面活动连接。

7.根据权利要求4所述的根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其特征在于，所述旋转套呈环状套设在所述主轴上，所述旋转套通过联动套与所述螺旋导向套连接。

8.根据权利要求7所述的根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其特征在于，所述旋转套上沿径向方向设置有驱动柱。

9.根据权利要求4所述的根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其特征在于，所述旋转角度为10°-70°。

10.根据权利要求1所述的根据刀具定长调节的主轴外冷环喷装置，其特征在于，所述喷嘴结构沿周向设置有多个。

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