JP2022177837A - 内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム - Google Patents
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Abstract
Description
主軸の外周に嵌設され、主軸との相対回転が可能で、媒体流入口及び媒体流出口が設置された固定リングと、
主軸に接続され、内部に貯蔵空洞が設置され、貯蔵空洞は第1の流路と第2の流路の一端に連通し、第1の流路と第2の流路の他端は、主軸に設置された貫通穴と連通し、内部には貯蔵空洞と連通している集熱穴も設置され、集熱穴は止まり穴であり、カッターアセンブリの刃先まで伸びるカッターアセンブリと、をさらに含む。
1.本発明の加工システムでは、カッターアセンブリ内に貯蔵空洞、第1の流路、第2の流路及び集熱穴が設置され、ヒートパイプの原理によってカッターを冷却し、熱対流によって熱交換を行い、熱交換効率が高く、固定リングの設置により、クーラントの流入・流出を実現し、他の設備と組み合わせてクーラントをリサイクルするのに便利であり、クーラントを確実にリサイクルできることを前提として、カッターアセンブリに螺旋状の複雑な流路を加工する必要はなく、カッターアセンブリの冷却効果を確保することを前提として、カッターアセンブリの加工と改造のコストが削減される。
2.本発明の加工システムでは、スイッチングバルブグループを備えて、切削液供給機構とクーラント供給機構の動作の切り替えを実現し、外部冷却と内部冷却の潤滑の方法の切り替えを実現でき、同時に、検出要素及び制御システムと連携して、冷却方法のインテリジェントな切り替えが実現され、人的資源を節約し、オペレーターが自分の経験に応じて冷却方法を切り替えるという制限を回避する。
3.本発明の加工システムでは、磁石とコイルを有し、追加の電源なしで検出要素と無線伝送モジュールにセルフパワーを供給することができる。
であり、
式の各パラメータは、それぞれ次のように定義され
ここで、pは端面間のガス膜圧力、pIは内径での圧力、hは端面の任意の点でのガス膜の厚さ、Λはシール圧縮数、μはガス粘度、ωは角速度である。方程式を解くための必須の圧力境界条件は
周期的な圧力境界条件は
P(θ+2π/Ng,R)=P(θ,R)であり、
方程式を解くと、シール端面にかかる軸方向力Foと軸方向ガス膜剛性kzが得られる。
を考慮すると、柄III-1の流入通路III-1-1と流出通路III-1-6は、柄III-1の外周面に近くて直径調整範囲が制限され、通路断面形状を非円形(ノッチ形状など)に設定することを考慮する。断面の流速変化は主に管壁付近領域に集中しているため、摩擦による機械的エネルギー損失もここに集中し、境界壁面に沿って損失が分布していると考えられる。長さがすべて1であるパイプラインが2つあり、1つは円形断面パイプライン1で、もう1つは非円形断面パイプライン2であると仮定する。2つのパイプラインは、断面形状と面積が異なる以外、他の幾何学的パラメータと流体物理的パラメータはすべて同じである。円形パイプライン1の場合、パイプライン壁面の単位面積によって引き起こされるエネルギー損失は
であり、
同様に、非円形パイプライン2のパイプライン壁面の単位面積によって引き起こされるエネルギー損失は
Δh2AVρg/lCであり、
2つのパイプラインの壁面の単位面積によって引き起こされるエネルギー損失が同じである場合、2つのパイプラインはほぼ同じ摩擦損失係数を持ち、したがって
であり、
Aは非円形パイプラインの断面積、Cは非円形パイプラインの断面周長、Vはパイプライン内の流体の流速、Δhはパイプラインの単位長さである。
即ちΔh1=Δh2である場合、円形パイプライン1は非円形パイプライン2の等価パイプラインになり、
は非円形パイプラインの等価直径である。
(一)アクティブトリガー
あらかじめ設定されたワークピース加工プログラムにより制御する。ワークピースの構造や加工条件に応じて、必要なカッターや各工程の冷却方法を設定し、対応する工程に達すると、プログラム制御により自動的に切り替わる。
(二)パッシブトリガー
切削データ取得装置Vを設定して、切削プロセスのさまざまなパラメータをリアルタイムで分析し、対応するパラメータが設定されたしきい値を超える場合、媒体供給及び切り替え装置IVをトリガーして、冷却方法を切り替える。ワークピース切削工程の各項パラメータは、最終的に切削力の大きさに反映されるため、切削力のデータを収集することで各項パラメータを分析できる。
は
であり、
は導体材料の軸方向ひずみであり、
は導体材料の横方向ひずみである。
であり、
R 1 = R 2 = R 3 = R 4、且つ
と仮定すると、
変形変数と電圧の関係
が得られ
アナログ電圧U0を、無線伝送装置V-2を介して工作機械の制御システムに送信してデータ分析を行って現在の切削力の大きさを取得する。
カッターアセンブリII
カッターアセンブリIII
媒体供給及び切り替え装置IV
データ取得装置V
固定リングI-1
上端面I-1-1
下端面I-1-2
媒体流入口I-1-3
媒体流出口I-1-4
流入ガイド溝I-1-5
流出ガイド溝I-1-6
ボスI-1-7
取付穴I-1-8
突合せ穴I-1-9
対称面I-1-10
螺旋溝I-1-11
ブロッキング溝I-1-12
シーリングフランジアセンブリI-2
上部フランジI-2-1
下部フランジI-2-2
上部シーリング端面I-2-3
下部シーリング端面I-2-4
伝送キーI-2-5
伝送キーベースI-2-6
取付穴I-2-7
工作機械主軸アセンブリI-3
貫通穴I-3-1
貫通穴I-3-2
キー溝I-3-3
伝送キー取付穴I-3-4
テーパー穴I-3-5
エンドキャップI-3-6
回転軸I-3-7
ハウジングI-3-8
スリップリング取付穴I-3-9
ネジI-4
ネジI-5
ネジI-6
ブロッキングストリップI-7
ガス膜I-9
柄II-1
貯蔵空洞II-1-1
第1の流路II-1-2
第2の流路II-1-3
段付面II-1-4
円錐面II-1-5
キー溝II-1-6
エンドミルII-2
集熱穴II-2-1
面取りII-2-2
締め付けネジII-3
柄III-1
流入通路III-1-1
入口III-1-2
円錐面III-1-3
端面III-1-4
底部端面III-1-5
流出通路III-1-6
出口III-1-7
エンドミルIII-2
拡張通路III-2-1
拡張通路III-2-2
貯蔵空洞III-2-3
パイプスレッドIII-2-4
集熱穴III-2-5
上端面III-2-6
ザグリIII-2-7
パイププラグIII-3
パイプスレッドIII-3-1
締め付け溝III-3-2
パイププラグIII-4
バルブコアIII-5
ネジIII-6
クーラント供給機構IV-1
放熱装置IV-2
媒体回収装置IV-3
圧縮空気発生装置IV-4
切削液供給機構IV-5
2位置2方向電磁弁1
3位置3方向電磁弁2
3位置3方向電磁弁3
クーラント貯蔵タンク4
媒体ポンプ5
圧力調整バルブ6
絞り弁7
溢出弁8
クーラント回収タンク9
放熱器10
濾過器11
真空発生器12
空気圧縮機13
濾過器14
ガス貯蔵タンク15
圧力計16
圧力調整バルブ17
絞り弁18
溢出弁19
圧縮空気回収タンク20
切削液貯蔵タンク21
切削液ポンプ22
圧力調整バルブ23
絞り弁24
溢出弁25
切削液回収タンク26
ノズル27
ひずみゲージV-1
無線伝送装置V-2
コイルV-3
磁石V-4
Claims (10)
- 作業台及び主軸を含み、主軸は、動力システムに接続される内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システムであって、さらに、
主軸の外周に嵌設され、主軸との相対回転が可能で、媒体流入口及び媒体流出口が設置された固定リングと、
主軸に接続され、内部に貯蔵空洞が設置され、貯蔵空洞は第1の流路と第2の流路の一端に連通し、第1の流路と第2の流路の他端は、主軸に設置された貫通穴と連通し、その内部には貯蔵空洞と連通している集熱穴も設置され、集熱穴は止まり穴であり、カッターアセンブリの刃先まで伸びるカッターアセンブリと、を含み、
第1の流路及び第2の流路は、固定リングと主軸の相対回転の下で、第1の流路が媒体流入口と連通すると同時に、第2の流路が媒体流出口と連通し、第2の流路が媒体流入口と連通すると同時に、第1の流路が媒体流出口と連通するように構成されることを特徴とする内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム。 - 前記カッターアセンブリには、固定接続された柄及びカッターが含まれ、カッターの直径が柄の直径よりも小さく、前記貯蔵空洞は柄の内部に開かれ、第1の流路及び第2の流路は柄の内部に開かれ、集熱穴はカッターの内部に開かれることを特徴とする請求項1に記載の内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム。
- 前記カッターアセンブリには、固定接続された柄及びカッターが含まれ、前記カッターの直径が柄の直径よりも大きく、前記貯蔵空洞はカッターの内部に開かれ、前記第1の流路及び第2の流路は両方とも、柄内に設置された主流路部と、カッター内に設置された拡張流路部とを含むことを特徴とする請求項1に記載の内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム。
- シーリングフランジアセンブリも含まれ、前記シーリングフランジアセンブリには、上部フランジ及び下部フランジが含まれ、上部フランジは固定リングの上端面とシールして合わせられ、下部フランジは固定リングの下端面とシールして合わせられ、上部フランジと下部フランジは伝送キーベースを介して接続され、前記伝送キーベースは、伝送キーを介してカッターアセンブリに接続されていることを特徴とする請求項1に記載の内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム。
- 前記固定リングは、第1の固定リング部と第2の固定リング部とを接合することによって形成され、第1の固定リング部には流入ガイド溝が設置され、流入ガイド溝は、媒体流入口と連通し、第2の固定リング部には流出ガイド溝が設置され、流出ガイド溝は媒体流出口と連通していることを特徴とする請求項1に記載の内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム。
- 第1の固定リング部及び/又は第2の固定リング部と主軸との間にブロッキングストリップが設置され、流入ガイド溝と流出ガイド溝を隔離するために使用されることを特徴とする請求項5に記載の内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム。
- 切削液供給機構、クーラント供給機構も含み、切削液供給機構は、スイッチングバルブグループを介してカッターアセンブリの周囲に設置された切削液ノズルに接続され、クーラント供給機構は、スイッチングアセンブリを介して固定リングの媒体流入口に接続され、固定リングの媒体流出口は放熱装置の入口に接続され、放熱装置の出口はクーラント回収タンクに接続されることを特徴とする請求項1に記載の内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム。
- カッターアセンブリの動作中に切削力を検出するための検出要素も含まれ、前記検出要素は、カッターアセンブリ及び主軸と同期して回転できる無線伝送装置を介して制御システムに接続され、制御システムは、スイッチングアセンブリに接続され、制御システムは、検出要素で検出して得られた切削力情報に基づいてスイッチングバルブグループの動作を制御し、切削液供給機構とクーラント供給機構の切り替えを実現できることを特徴とする請求項7に記載の内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム。
- 前記媒体出口は、スイッチングバルブグループを介して真空発生器にも接続され、真空発生器はクーラント回収タンクに接続されることを特徴とする請求項7に記載の内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム。
- 前記固定リングには磁石も設置され、磁石の片側には、カッターアセンブリ及び主軸と同期して移動できるコイルが設置され、前記コイルは、検出要素及び無線伝送モジュールに接続されており、検出要素及び無線伝送モジュールに電力を供給するために使用されることを特徴とする請求項8に記載の内部及び外部冷却のインテリジェントスイッチングに基づく媒体循環放熱フライス加工システム。
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