CN102275089A - 立式车床切削点气态冷却润滑介质的输送喷射方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及立式车床切削点气态冷却润滑介质的输送喷射方法，与金属切削机床技术有关，主要用于气态冷却润滑介质向立式车床切削点的输送与近距离喷射冷却，达到降低切削温升、防止切屑对喷射管和喷射管对切削区的干涉，实现立式车床使用常温、低温气态冷却润滑介质的内、外冷却加工的目的，它的特征是：经保温防霜处理的气态流体通道置于立式车床滑枕的内部或外部，且随滑枕同步移动，它的输入口与气态冷却介质供应系统相通，它的输出口通过专用接头与外冷却喷管或随机配管相通，能把气态流体喷向外冷却刀具的切削点或输入内冷却刀具的入口处，构成可向立式车床切削点输送喷射气态冷却润滑介质的方法。

Description

立式车床切削点气态冷却润滑介质的输送喷射方法

技术领域：

立式车床切削点气态冷却润滑介质的输送喷射方法，与金属切削机床制造技术有关，主要涉及气态冷却润滑介质对立式车床切削点的冷却润滑，从结构上保证气态或低温气态冷却介质向切削点的顺利输送喷射，达到降低温度损耗和方便使用的目的。 

背景技术：

立式车床是一种常见的金属切削机床，目前，在切削过程中的冷却方式主要有两种，一是自然冷却，二是切削液冷却，从现有的机床结构看：由于前者是干切削，机床不配置切削液供应、回收及循环系统；除高端机床，可使用极高线速度、高强度刀具、很少的切深进行所谓高速干式切削以外，普通靠自然冷却的立式车床，切削热都散发不好；由于刀具得不到有效的冷却和润滑，因此，切削效率普遍较低。后者是湿式切削，机床配有复杂的切削液供应、回收及循环系统；可以用大量切削液喷淋浇注切削点以带走切削热、改善润滑条件，因此，刀具的使用寿命相对较长，切削效率相对较高；但是，由于大量使用切削液，又造成了环境的污染。众所周知：切削液的最终归宿，是饮用水源，从源头上阻断切削液污染，已成为今后一个相当长时期内，金属切削加工业的重要课题。 

为了解决上述问题，近年来，开始流行用压缩空气混入非常微量的润滑剂喷向切削点，代替大量使用切削液的亚于式切削方式，也称为MQL切削方式。其后，又有出现了在MQL基础上，通过低温气体来降低切削点温升的低温冷风切削方式。 

在低温冷风切削的研究中，我们发现：因为质量、流通性等物理特性的原因，气体不能向切削液哪样远距离喷淋浇注；所以，使用气体作为冷却介质时，必须保证喷射器的喷出口对准切削点作近距离喷射(一般喷出口距切削点的距离在 20至50毫米左右为宜)，才能获得很好的效果。但是，现有的立式车床。不管是自然冷却或是湿式喷淋冷却的结构形式，都不能滿足气体冷却所需的近距离喷射结构条件，更不具备低温气体输送过程所需的保温防霜措施和气液混流雾化的功能。 

为了解决上述问题。发明人曾采用了在立车刀架外壁，安装了经保温处理的固定的气体通道，并通过连接器与导管把低温气态冷却介质引入切削区、喷向切削点的方式来弥补现有立式车床结构上的不足。从应用上看：这种方法的确能够减小低温气体输送过程中的温度损耗，也有一定的防霜作用，在一定条件下，也能实现气态冷却介质对切削点的近距离喷射。但是，由于立式车床刀夾随滑枕上下移动的距离较长(有的大型立车滑枕的行程可高达1.5米)、保温管安装在刀架外壁又偏离刀夹中心太远。若要实现滑枕的全行程对切削点的近距离喷射，安装在连接器上的导管长度必须大于滑枕的全行程，以预留调整距离，应用中发现：这种方法的导管太长，自身的支承刚性低，在遭遇大块切屑或带状切屑时，其喷口很容易受切屑干涉而发生偏移，造成气态冷却介质无法正对切削点喷射而影响切削效果，为此，工人必须经常调整导管的喷射位置，比较麻烦。并且，当滑枕缩回刀架时，又会因导管过长、受压，在切削区形成一个弧形管带，占用空间，干涉加工，很不方便。 

发明内容：

本发明的目的在于，克服现有立式车床切削冷却与润滑技术方面的不足，而提供一种能用气态冷却润滑介质对切削点实施内、外冷却与润滑，从结构上保证气态或低温气态冷却介质向切削点的顺利输送和近距离喷射，达到降低温度输送损耗和使用方便、防止管道干涉的目的。 

本发明的特征是：气态流体通道置于立式车床滑枕的内部或外部，且随滑枕同步移动；它的输入口与气态流体供应系统相通；它获得并输出的气态流体，通 过专用接头进入外冷却喷管或随机配管，并喷向外冷却刀具的切削点或输入内冷却刀具的入口处；构成可向立式车床切削点输送喷射气态冷却润滑介质的方法。 

本发明的另一特征是：专用接头固定在刀夹上或者滑枕的端部；它的上面可以设置液态润滑剂供应通道，该通道的液路入口能够从外部获得液态润滑剂的供给，该通道的输出口能够与外冷却喷管或随机配管相通，实现气液混流；并可通过调节器或外冷却喷管上的雾化喷头，调控气体或低温气体中液态润滑剂的注入量；以获得适量气液混合比的气态冷却润滑介质，喷向外冷却刀具的切削点或输入内冷却刀具的入口，从刀体内部向切削点喷射。 

本发明的再一特征是：气态流体供应系统的制备主体可以由空气压缩机、气体制冷系统、低温冷媒蓄存器、能够提供低温气体的装置、可在气体中混入微量液态润滑剂的气液混流雾化装置和工业气体供应系统组成；需要时，它们所输出的气态流体，均可通过采取了保温防霜措施的柔性保温管与设置在机床立柱、横梁、床身及其主体部件上的拖链之间的柔性衔接，在不发生运动干涉的情况下，输入具有保温防霜措施的气态流体通道，构成完整的气态冷却介质供应系统。 

本发明所述的气态流体通道可以采取保温防霜措施，在置于滑枕的内部时，可以通过设置在刀夹内部的内冷却通道，把气态流体输入专用接头，并向切削点输送。 

本发明所述的保温防霜措施是指：用低导热率材料制作、包裹，采用双层壁的保温防霜结构，采用真空保温结构和以降低流体输送过程温度损耗为目的保温防霜措施。 

在本发明在所述的液路接口前瑞，可以设置管压平衡装置，以防止气态流体压力过大造成的液路堵塞或液体回流。 

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：(1)使立式车削设备获得了以气体或低温气体为冷却介质并可混入适量润滑剂，代替大量切削液喷淋、浇 注的传统方法，实现了对机床切削点进行微量润滑或低温微量润滑的功能，消除了污染；(2)减少了低温气体输送过程中的温度损耗；(3)实现了立式车削设备的低温内冷却加工；(4)防止了喷射器近距离喷射气态冷却润滑介质时，大块切屑和带状切屑对喷口干涉而发生的喷射位置偏移；5)避免了滑枕缩回刀架加工时，导管受压，在加工区形成的弧形管带，占用空间，干涉加工等现象；(6)通过管压平衡装置，防止了气态流体压力过大时造成的液路堵塞或液体回流，保证气态流体与液态流体的顺利混流。 

附图说明：

本说明书包括四幅附图 

图1.是本发明将具有保温防霜措施的气态流体通道置于立式车床滑枕内部时的实施方法图； 

图2.是本发明将具有保温防霜措施的气态流体通道置于立式车床滑枕外部时的实施方法图； 

图3.是本发明气态流体供应系统中柔性保温管与机床拖链的衔接布置方法图； 

图4.是发明人前期曾实施的在立车刀架外壁，安装固定的保温管并通过连接器与导管把低温气态冷却介质喷向切削点的方法图。 

其中：1----刀夹，2----滑枕，3----保温接头，4----刀架，5----气态流体通道，6----保温接头，7----随机配管，8----内冷却刀具，9----液路接口，10---专用接头  11----内冷却通道，12----外冷却喷管，13----雾化喷头，14----外冷却刀具，15----固定的气体通道，16----导管，17----柔性保温管，18----拖链，19----制备主体。 

具体实施方式

下面，本发明结合附图作进一步说明， 

图1是把气态流体通道5置于滑枕2内部时的实施方法，图中可以看到：气态流体通道5置于立式车床滑枕2的内部，它可以随滑枕2同步移动；它的输入口与气态冷却介质供应系统相通；它的输出口经内冷通道11通过专用接头10与外冷却喷管12或随机配管7相通，能把气态流体喷向外冷却刀具14的切削点或输入内冷却刀具8的入口处，构成可向立式车床切削点输送喷射气态冷却润滑介质的方法。 

图中还能看到，专用接头10固定在刀夾1上；当然，必要时，也可以固定在滑枕2与刀夾1的结合部；专用接头10首先是一个气态流体输送器，它可连接外冷却喷管12或随机配管7把气态流体喷向外冷却刀具14的切削点或输入内冷却刀具8的入口；也可以作为气液微量雾化系统的一部分，在上面设置液态润滑剂供应通道，让它的液路接口9从外部获得液态润滑剂的供给，并输入外冷却喷管12或随机配管7，实现气液混流；此时，还可以通过设置在其上的调节器或雾化喷头13，调控常温气体或低温气体中液态润滑剂的注入量，获得适量气液混合比的气态冷却润滑介质，喷向外冷却刀具14的切削点，或者输入内冷却刀具8的入口、从刀体内部向切削点喷射带有微量润滑液的气态冷却润滑介质。 

图中还可以看到：气态流体供应系统的制备主体19，是由一台低温冷风射流机组成；该机可把外接空气压缩机输出的空气温度降至-60℃以下，并输入采取了保温防霜措施的柔性保温管17；柔性保温管17与设置在机床立柱、横梁等主体部件上的拖链18间保持着柔性衔接，可在不发生运动干涉的情况下把得到的低温空气输入气态流体通道5，这就构成了所述的气态流体供应系统。当然，气态流体制备的方式可以有很多选择，所述的气态流体也不一定只是靠低温冷风射流机生成的低温空气，也可以是普通空气压缩机、气体制冷系统、低温冷媒蓄存器、能够提供低温气体的装置和可在气体中混入微量液态润滑剂的气液混流雾化装置和工业气体供应系统等装置生成的气体。 

图中能够看到：刀夹1上设有内冷通道11，专用接头10可经这一通道从气态流体通道5中获取气态冷却介质的供应。当然，也可以把内冷通道11设置在滑枕2的端部，从那里把气态冷却介质输入专用接头10。 

图中，气态流体通道5是由一根真空保温管构成的，在它与内冷却通道11的结合处设有保温接头6，并且，从制备主体19的输出口到内冷却刀具8的入口或外冷却喷管12的雾化喷头13处，所有通道及构件，均可酌情采用以降低流体温度损耗为目的保温及防霜措施。 

图2.是把气态流体输送通道5置于滑枕2外部时的实施方法，图中可以看到：气态流体通道5置于立式车床滑枕2的外部，从刀架4的端部穿出，且可以随滑枕2同步移动；它的输入口与气态冷却介质供应系统相通；气态流体通道5的输出口通过专用接头10与外冷却喷管12相通，能把气态流体喷向外冷却刀具14的切削点；当然，也可以如图所示，通过随机配管7把气态流体输入内冷却刀具8的入口处；其余方法与图1基本相同。 

图3.是本发明所述的气态冷却介质供应系统的大致结构，图中所示柔性保温管17与机床拖链18柔性衔接在机床的横梁和立柱上，可以随机床横梁上的拖板，左右移动，随立柱上的横梁上下移动；由于柔性保温管17与气态流体通道5的接口之间预留有一定的伸缩距离，因此，滑枕2上下移动时也不存在干涉，保证了气态冷却介质供应系统的柔性供给。 

图4为发明人前期曾实施的在立车刀架4的外壁，安装固定的气体通道15与导管16，把气态冷却介质喷向切削点的方法图。图中，不难看出，在刀架14的外侧端部，安有固定的气体通道15，并用管接头与导管16连接；由于刀架14的外壁偏离滑枕2，离刀夹1的中心太远，加上滑枕2从刀架14中伸出的行程较长，因此，导管16的设置长度，必须大于滑枕2的有效行程，以预留调整距离，才能滿足对刀具切削点近距离喷射的需要；这就产生了图中所示的问题： 

1.由于导管16太长，自身支承刚性低，在遭遇大块切屑或带状切屑时，其导管16的喷口很容易受切屑干涉而发生偏移，造成气态冷却介质无法正对切削点喷射的问题，影响切削效果。 

2.当滑枕2缩回刀架4加工时，又会因导管16过长、受压，在切削区形成一个弧形管带，占用空间，干涉加工，很不方便。 

3.由于上述原因没法解决，也就不可能进一步地考虑到：在立式车床上安装内冷却刀具8，并与随机配管7、专用接头10等一系列相关构件接通，从结构上保证气态冷却润滑介质的供给问题，当然也就不可能实现本发明所述的气态冷却润滑介质在立式车床上的常温或低温内、外冷却加工了。 

想象力是创造的基础，本发明正是在应用气体代替切削液切削方法的长期研究中，发现了问题，并为解决这些问题，去想象，去创造的。 

Claims (6)

1.立式车床切削点气态冷却润滑介质的输送喷射方法，其特征是：气态流体通道置于立式车床滑枕的内部或外部，且随滑枕同步移动；它的输入口与气态流体供应系统相通；它获得并输出的气态流体，通过专用接头进入外冷却喷管或随机配管，并喷向外冷却刀具的切削点或输入内冷却刀具的入口处；构成可向立式车床切削点输送喷射气态冷却润滑介质的方法。

2.如权利要求1所述的立式车床切削点气态冷却润滑介质的输送喷射方法，其特征是：专用接头固定在刀夹上或者滑枕的端部；它的上面可以设置液态润滑剂供应通道，该通道的液路入口能够从外部获得液态润滑剂的供给，该通道的输出口能够与外冷却喷管或随机配管相通，实现气液混流；并可通过调节器或外冷却喷管上的雾化喷头，调控气体或低温气体中液态润滑剂的注入量；以获得适量气液混合比的气态冷却润滑介质，喷向外冷却刀具的切削点或输入内冷却刀具的入口，从刀体内部向切削点喷射。

3.如权利要求1所述的立式车床切削点气态冷却润滑介质的输送喷射方法，其特征是：气态流体供应系统的制备主体可以由空气压缩机、气体制冷系统、低温冷媒蓄存器、能够提供低温气体的装置、可在气体中混入微量液态润滑剂的气液混流雾化装置和工业气体供应系统组成；需要时，它们所输出的气态流体，均可通过采取了保温防霜措施的柔性保温管与设置在机床立柱、横梁、床身及其主体部件上的拖链之间的柔性衔接，在不发生运动干涉的情况下，输入具有保温防霜措施的气态流体通道，构成完整的气态冷却介质供应系统。

4.如权利要求1所述的立式车床切削点气态冷却润滑介质的输送喷射方法，其特征是：气态流体通道可以采取保温防霜措施，在置于滑枕的内部时，可以通过设置在刀夹内部的内冷却通道，把气态流体输入专用接头，并向切削点输送。

5.如权利要求1所述的立式车床切削点气态冷却润滑介质的输送喷射方法，其特征是，所述的保温防霜措施是指：用低导热率材料制作、包裹，采用双层壁的保温防霜结构，采用真空保温结构和以降低流体输送过程温度损耗为目的保温防霜措施。

6.如权利要求1所述的立式车床切削点气态冷却润滑介质的输送喷射方法，其特征是：在权利要求2所述的液路接口前瑞，可以设置管压平衡装置，以防止气态流体压力过大造成的液路堵塞或液体回流。

Images