專利名稱：一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能產生微細油霧的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能保證油霧能克服離心力的影響，順利通過高速旋轉的主軸和刀具內孔到達加工區(qū)，也能用于外冷刀具的潤滑冷卻，屬于機械加工中的高速高效綠色切削技術領域。
背景技術：
當前，環(huán)境、資源、人口成為世界面臨的三大主要問題，全球環(huán)境的惡化程度與日劇增，正在對人類社會的生存與發(fā)展造成嚴重威脅。制造業(yè)在將制造資源轉變?yōu)楫a品的過程中產生大量廢棄物，形成制造業(yè)對環(huán)境的主要污染源。由于制造業(yè)量大面廣，因而對環(huán)境的總體影響很大?？梢哉f，制造業(yè)一方面是創(chuàng)造人類財富的支柱產業(yè)，但同時又是環(huán)境污染的主要源頭。隨著人類環(huán)保意識的提高以及各國陸續(xù)推出的各項切削液的限制政策，“綠色 制造技術”、“環(huán)境無害技術”、“清潔生產”、“工業(yè)生態(tài)學”等既可滿足生產需要，又合理使用資源的名詞日益引起人們的重視。制造過程的綠色化，也成為當今各國競相研究的焦點。高速切削是高性能加工的一種主要工藝技術，已經廣泛應用于航空、模具、汽車等行業(yè)。由于機床主軸高速回轉(8000 60000r/min)會在刀具周圍產生離心高速、高壓氣流，依靠常規(guī)加大切削液流量的方式已很難保證有足夠量的切削液進入切削區(qū)。其次，在一般鋼件的高速加工時，刀具的刃部將產生接近900 1000°C的高溫，此時若供給切削液，切削液內部的水分在未到達高溫狀態(tài)下的刃部之前已瞬間汽化，喪失了冷卻的作用，即使偶爾到達切削刃部的切削液也將會造成對刃部的熱沖擊，對刃部產生均熱現(xiàn)象，因此也會影響刀具的使用壽命。這樣的現(xiàn)象在進行容易產生熱量的高溫合金等原材料的低速加工時也時常出現(xiàn)。其理論原因是，在加工過程中，刀具和金屬接觸表面產生高溫，在傳統(tǒng)切削液的冷卻作用下，高熱固體金屬會急速冷卻產生淬火效應，金屬表面會產生淬火馬氏體組織，使金屬變硬的同時脆性增強。由于淬火效應與溫差成正比，而提高切削速度會使溫度更高，故提高速度將產生更強的淬火效應導致刀具壽命降低。如何采用有效的冷卻潤滑條件，可以有效降低切削溫度，改善切削摩擦狀態(tài)，抑制刀具磨損，成為進一步提高加工效率的主要技術途徑。與此同時，在金屬切削加工領域涌現(xiàn)出了多種用于替代傳統(tǒng)濕式冷卻潤滑加工方法的環(huán)境友好的新型綠色切削加工技術，微量潤滑技術是其中代表。微量潤滑技術-MQL (Minimal Quantity Lubrication)是在壓縮氣體中混入微
量的無公害油霧，代替大量切削液對切削點實施冷卻潤滑。MQL是一種有效的綠色制造技術，切削液以高速霧粒供給，增加了潤滑劑的滲透性，提高了冷卻潤滑效果，改善了工件的表面加工質量；使用切削液的量僅為傳統(tǒng)切削液用量的萬分之一，從而大大降低了冷卻液成本，使切削區(qū)域外的刀具、工件和切屑保持干燥，避免了處理廢液的難題；MQL可以根據(jù)工況規(guī)定潤滑的最佳濃度，而且消除了切削液中懸浮的硅粒子污染，改善了工人的工作環(huán)境；MQL系統(tǒng)簡單、占地小，易于安裝在各種類型的機床上。MQL技術融合了干式切削與傳統(tǒng)濕式切削兩者的優(yōu)點一方面，MQL將切削液的用量降低到極微量的程度，不僅顯著降低切削液的使用成本，而且通過使用自然降解性高的合成酯類作為潤滑劑，最大限度地降低了切削液對環(huán)境和人體的危害；另一方面，與干式切削相比，MQL由于引入了冷卻潤滑介質，使得切削過程的冷卻潤滑條件大大改善，刀具、工件和切屑之間的磨損顯著減小，有助于降低切削力、切削溫度和刀具的磨損。MQL供液系統(tǒng)主要有兩種形式一種是外置式供液系統(tǒng)；一種是內置式供液系統(tǒng)。外置式供液系統(tǒng)是單獨設計，油霧供給的結構簡單，一般由空氣壓縮機、油泵、控制閥、噴嘴及管路附件組成，集成后的系統(tǒng)成本低廉，質量輕，幾乎不需要改造機床就可以方便地安裝在機床上。潤滑油和壓縮空氣在機床外部通過混合裝置混合后可由多個噴嘴引出，作用于加工區(qū)的刀具和工件。但是外置式供液方式存在如下不足1、由于噴嘴的方位對潤滑效果影響顯著，需要確定噴嘴的最佳位置及噴射角度。當加工的工件直徑變化較大或換刀時，原來噴嘴的位置必須經過手動或通過其他的輔助定位系統(tǒng)的校正，來實現(xiàn)噴嘴軸向、徑向和角度的正確定位。2、外部潤滑的霧粒很難進入深孔鉆削的加工區(qū)域，所以對于深孔加工冷卻潤滑效果不好，對特定的加工方法(如鉆削)還存在工藝上的困難。采用目前技術，潤滑油霧在加工區(qū)最多只能實現(xiàn)長徑比約2 3的潤滑。深孔構件的銑削也存在相似的問題。尤其在加工深窄槽、框、腔結構時，外部微量潤滑系統(tǒng)噴嘴容易與刀具或工件發(fā)生干涉，·因此霧粒很難進入加工區(qū)域，所以對于上述特殊加工，外部潤滑的冷卻潤滑效果不好。3、外部潤滑的霧粒顆粒小，容易四處飛散，對工作環(huán)境會有一定影響，所以需要有配套的防護設施。4、此外，外部潤滑作用時，為使?jié)櫥浞智也辉斐衫速M，噴嘴應盡可能地靠近切削區(qū)，此時噴嘴容易被切屑破壞，且易發(fā)生干涉，對換刀進程也有影響。以上這些都成為推廣外部微量潤滑技術的障礙。內置式供液系統(tǒng)集成在機床內部，潤滑油和壓縮空氣的混合物通過機床主軸內孔和刀具內置的輸送管道導入加工區(qū)，進行冷卻和潤滑。潤滑油霧可以直接到達加工區(qū)域，潤滑充分，一般效果會好于外部潤滑。但內部潤滑系統(tǒng)也有缺點使機床主軸和工具系統(tǒng)的結構變得復雜，甚至會影響整臺機床的工作性能；當主軸轉速過高時受離心力作用影響，油霧易粘附在主軸和工具的內孔壁，不易達到切削區(qū)，因此內置式供應系統(tǒng)需重點考慮霧粒生成裝置，生成霧粒的直徑必須足夠小，才能避免慣性及重力的影響，使霧粒保持懸浮狀態(tài)，從而順利通過內部通道。內置式供應系統(tǒng)即是一種微細油霧裝置，是以壓縮空氣作為動力，使油液霧化，SP產生一種像煙霧一樣的、粒度在2 以下的干燥油霧。干霧與濕霧相比，其特點是在輸送過程中不易粘附在管道壁面上，可實現(xiàn)長距離輸送，但油霧不能起潤滑作用；濕霧正相反，在輸送過程中容易粘附在管壁上，輸送距離應控制在5m以內，油霧可起潤滑作用。由于干霧的這種特性，在長距離輸送至使用出口時，在出口處應設法增加空氣的流速，使油霧由干霧變?yōu)闈耢F，然后進行潤滑和冷卻。此外，隨著內冷刀具的大小尺寸不同而內冷孔的大小也會相應不同，就會產生所需風量油霧多少也不一樣，因此如何對同一臺內置式供液系統(tǒng)針對不同的內冷刀具進行風量油霧調節(jié)控制實現(xiàn)最佳潤滑和冷卻也是個難題。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是克服以上微量潤滑裝置存在的技術現(xiàn)存問題，設計一種設備能產生微細干燥油霧的微量潤滑供應系統(tǒng)，該系統(tǒng)能保證油霧能克服離心力的影響而順利通過高速旋轉的主軸內孔和刀具內孔到達加工區(qū)，并變成濕油霧對加工區(qū)進行潤滑和冷卻；此外，同時實現(xiàn)同一臺微量潤滑供應系統(tǒng)針對不同的內冷刀具調節(jié)控制風量油霧實現(xiàn)最佳潤滑和冷卻；并且，同一臺微量潤滑供應系統(tǒng)能對內冷和外冷刀具均可實現(xiàn)有效的潤滑和冷卻。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)，包括裝有切削油的霧化室，在霧化室的內腔上部設置有一微細霧化噴頭；A電磁閥和過濾減壓閥，A電磁閥、過濾減壓閥和微細霧化噴頭經氣體輸送管依序連接在一起；比例減壓閥、A氣體流量控制閥和設置在霧化室內的氣體噴嘴，所述過濾減壓閥、比例減壓閥、A氣體流量控制閥和氣體噴嘴經氣體輸送管依序連接在一起；·油量控制閥、微型油泵和單向閥，油量控制閥、微型油泵和單向閥經油管依序連接在一起，且油管下端經霧化室下側部連通霧化室內的切削油，油管上端連接微細霧化噴頭;該微量潤滑供應系統(tǒng)還包括一次沉淀室，所述霧化室和一次沉淀室之間通過A油霧連接管相連；B電磁閥兩端連接A回油管，A回油管一端經一次沉淀室底部與一次沉淀室的內腔連通，另一端經霧化室側部與切削油連通；該微量潤滑供應系統(tǒng)還包括二次沉淀室，所述一次沉淀室和二次沉淀室之間通過B油霧連接管相連；C電磁閥兩端連接B回油管，B回油管一端經二次沉淀室底部與二次沉淀室的內腔連通，另一端經霧化室側部與切削油連通；該微量潤滑供應系統(tǒng)在所述霧化室內設置有一錐形體組件，所述錐形體組件包括錐形體和多片葉片，多片葉片與錐形體上表面設置在一起，錐形體組件位于微細霧化噴頭正下方，錐形體下方通過高速軸承和支撐桿相連接，支撐桿的另一端和霧化室的底板垂直連接固定。在上述技術方案中，該微量潤滑供應系統(tǒng)在錐形體上設有一圈一圈的有連續(xù)階差的環(huán)狀臺階，在所述環(huán)狀臺階面上設有按圓周等分安裝的四片葉片。進一步的，該微量潤滑供應系統(tǒng)在霧化室內設置有上液位傳感器和下液位傳感器，上液位傳感器設置在切削油上表面，下液位傳感器設置在靠近霧化室下底的切削油中，上液位傳感器和下液位傳感器通過信號線連接設置在霧化室外部的報警器。進一步的，該微量潤滑供應系統(tǒng)還包括A油霧輸送管、E電磁閥、C油霧輸送管、柔性噴管和噴嘴，A油霧輸送管、E電磁閥、C油霧輸送管、柔性噴管和噴嘴依序連接在一起，且A油霧輸送管一端連接二次沉淀室的油霧出口。進一步的，該微量潤滑供應系統(tǒng)還包括D電磁閥和B油霧輸送管，所述A油霧輸送管、D電磁閥和B油霧輸送管依序連接在一起。更進一步的，該微量潤滑供應系統(tǒng)還包括B氣體流量控制閥和三通，所述比例減壓閥、B氣體流量控制閥和三通經氣體輸送管依序連接在一起，三通經A油霧輸送管連接二次沉淀室，多個F電磁閥經油霧輸送管連接三通。本實用新型的有益效果是1、該微量潤滑供應系統(tǒng)能產生微細干燥油霧，并能保證油霧能克服離心力的影響而順利通過高速旋轉的主軸內孔和刀具內孔到達加工區(qū)，并變成濕油霧對加工區(qū)進行潤滑和冷卻。2、通過調節(jié)控制風量油霧，能實現(xiàn)同一臺微量潤滑供應系統(tǒng)針對不同的內冷刀具同時實現(xiàn)最佳潤滑和冷卻。3、同一臺微量潤滑供應系統(tǒng)能對內冷和外冷刀具均可實現(xiàn)有效的潤滑和冷卻。4、由于在該微量潤滑供應系統(tǒng)中設置了一次沉淀室和二次沉淀室，將切削油回收利用，使得切削液的用量降低到極微量的程度，有效降低了潤滑和冷卻液的成本。5、該微量潤滑供應系統(tǒng)對加工區(qū)進行潤滑和冷卻，其潤滑和冷卻效果好，改善了工件表面的加工質量，并實現(xiàn)無廢液排放。

圖I是本實用新型第一個實施例的結構簡圖；圖2是本實用新型第二個實施例的結構簡圖；圖3是本實用新型中的錐形體組件的主視圖； 圖4是本實用新型中的錐形體組件的俯視圖；圖5是本實用新型中的錐形體組件的立體結構示意圖。圖I至圖5中的附圖標記說明1——比例減壓閥；2——過濾減壓閥；3——A電磁閥；4—氣體輸送管；5—油量控制閥；6—大粒徑油粒子；7—微型油泵；8—單向閥；9——微細霧化噴頭；10——錐形體；11——微細油霧；12——霧化室；13——小粒徑油粒子；14——A氣體流量控制閥；15——氣體噴嘴；16——支撐桿；17——上液位傳感器；18——切削油；19——報警器；20——下液位傳感器；21——B電磁閥；22——A油霧連接管；23——A回油口 ；24——A回油管；25——C電磁閥；26——B油霧連接管；27——B回油管；28——B回油口 ；29——油霧入口 ；30——一次沉淀室；31——油霧出口 ；32——二次沉淀室；33——A油霧輸送管；34——三通；35——主軸旋轉接頭；36——D電磁閥；37——E電磁閥；38——B油霧輸送管；39——C油霧輸送管；40——柔性噴管；41——噴嘴；42——普通實心主軸；43——外冷刀具；44——內冷刀具；45——內冷空心主軸；46——B氣體流量控制閥；47——F電磁閥；48——機床；49——葉片。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的說明，并不是把本實用新型的實施范圍局限于此。實施例1，如圖I所示,本實施例所述的一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)，包括裝有切削油18的霧化室12，在霧化室12的內腔上部中心處設置有一微細霧化噴頭9 ；A電磁閥3和過濾減壓閥2，A電磁閥3、過濾減壓閥2和微細霧化噴頭9經氣體輸送管4依序連接在一起；比例減壓閥1、A氣體流量控制閥14和設置在霧化室12內部的氣體噴嘴15，所述過濾減壓閥2、比例減壓閥I、A氣體流量控制閥14和氣體噴嘴15經氣體輸送管4依序連
接在一起；油量控制閥5、微型油泵7和單向閥8，油量控制閥5、微型油泵7和單向閥8經油管依序連接在一起，且油管下端經霧化室12下側部連通霧化室12內的切削油18，油管上端連接微細霧化噴頭9 ；該微量潤滑供應系統(tǒng)還包括一次沉淀室30，所述霧化室12和一次沉淀室30之間通過A油霧連接管22相連；B電磁閥21兩端連接A回油管24，A回油管24 —端經一次沉淀室30底部與一次沉淀室30的內腔連通，另一端經霧化室12側部與切削油18連通；該微量潤滑供應系統(tǒng)還包括二次沉淀室32，所述一次沉淀室30和二次沉淀室32之間通過B油霧連接管26相連；C電磁閥25兩端連接B回油管27，B回油管27 —端經二次沉淀室32底部與二次沉淀室32的內腔連通，另一端經霧化室12側部與切削油18連通；在所述霧化室12內設置有一錐形體組件，所述錐形體組件包括錐形體10和四片葉片49，四片葉片49與錐形體10上表面設置在一起，錐形體組件位于微細霧化噴頭9正下方，錐形體10下方通過高速軸承和支撐桿16相連接，支撐桿16的另一端和霧化室12的底板垂直連接固定。 在錐形體10上設有一圈一圈的有連續(xù)階差的環(huán)狀臺階，在所述環(huán)狀臺階面上設有按圓周等分安裝的四片葉片49。在霧化室12內設置有上液位傳感器17和下液位傳感器20，上液位傳感器17設置在切削油18上表面，下液位傳感器20設置在靠近霧化室12下底的切削油18中，上液位傳感器17和下液位傳感器20通過信號線連接設置在霧化室12外部的報警器19。該微量潤滑供應系統(tǒng)還包括A油霧輸送管33、E電磁閥37、C油霧輸送管39、柔性噴管40和噴嘴41，A油霧輸送管33、E電磁閥37、C油霧輸送管39、柔性噴管40和噴嘴41依序連接在一起，且A油霧輸送管33 —端連接二次沉淀室32的油霧出口 31。該微量潤滑供應系統(tǒng)還包括D電磁閥36和B油霧輸送管38,所述A油霧輸送管33、D電磁閥36和B油霧輸送管38依序連接在一起。當A電磁閥3啟動時，氣源通過氣體輸送管4提供干凈的壓縮空氣，壓縮空氣經過過濾減壓閥2進行再次過濾并把壓力調至所需數(shù)值后，流至微細霧化噴頭9。同時，啟動微型油泵7把切削油18從霧化室12內腔底部抽出，并經過油量控制閥5調量到所需的油量，然后送至微細霧化噴頭9。壓縮空氣和切削油18在微細霧化噴頭9進行混合，然后高速噴出形成微細油霧11，微細油霧11包含粒徑相對較大的油霧粒子和顆粒相對較小的油霧粒子。其中，質量相對較輕的小粒徑油粒子13飄至霧化室12的內腔中并最后通過A油霧連接管22流至一次沉淀室30內腔中，大粒徑油粒子6和部分小粒徑油粒子13—起高速噴到高速旋轉的錐形體10上。當油霧噴至錐形體10后，小粒徑油粒子13被反彈出去，并懸浮在霧化室12的內腔中并最后通過A油霧連接管22流至一次沉淀室30內腔中。部分大粒徑油粒子6被錐形體10表面粘住形成油液并由于重力作用往下流至霧化室12內腔底部的切削油18中；部分大粒徑油粒子6被錐形體10的撞擊粉碎成小粒徑油粒子13 ;部分大粒徑油粒子6被高速旋轉的錐形體10甩出并被甩至霧化室12內壁上，結果是部分被撞擊裂化成小粒徑油粒子13，剩下未被裂化的大粒徑油粒子6粘在霧化室12內壁上并最終沿著內壁往下流至霧化室12內腔底部的切削油18中。最終結果是，較輕的小粒徑油粒子13懸浮在霧化室12內腔并最終通過A油霧連接管22流至一次沉淀室30中，而質量相對較重的大粒徑油粒子6最終由于重力作用往下沉至霧化室12內腔底部的切削油18中而無法進入一次沉淀室30。[0046]錐形體組件的結構和工作原理如圖3、圖4和圖5所示，錐形體10下方通過高速軸承和支撐桿16相連接，支撐桿16的另一端和霧化室12的底板中心點垂直連接固定，支撐桿16起到支撐錐形體10的作用，須注意保證錐形體10在壓縮空氣的吹動下只能旋轉而不能搖晃。錐形體10上設有一圈一圈的有連續(xù)階差的環(huán)狀臺階，并在錐形體10的階差表面上設計有四片葉片49，所述葉片49垂直錐形體10斜面和按圓周等分安裝，葉片49的長度和錐形體10斜面的長度相當。設計有氣體噴嘴15和氣體輸送管4相連接，并在氣體輸送管4管路中設計有比例減壓閥I和A氣體流量控制閥14。在錐形體10上設置連續(xù)階差的環(huán)狀臺階的作用是，增大油霧和錐形體10的垂直接觸面以增大油霧的垂直撞擊表面積，原因是垂直撞擊的受力是最大的。這樣可以保證更多的大粒徑油粒子高速垂直撞到錐形體10表面，并被撞擊粉碎成更多的小粒徑油粒子。當油霧噴到錐形體10后，部分大粒徑油粒子被旋轉的葉片49碰撞粉碎成小粒徑油粒子，部分大粒徑油粒子粘在葉片49上并因離心力的作用被迫沿著葉片49表面被高速旋轉的錐形體10向外甩出，并被甩至霧化室12內壁上，結果是部分被撞擊裂化成小粒徑油粒子13，剩下未被裂化的大粒徑油粒子6粘在霧化室12內壁上并最終沿著內壁往下流至霧化室12內腔底部的切削油18中。 當整機系統(tǒng)工作時，壓縮空氣經過過濾減壓閥2后，再經過比例減壓閥I進一步減壓，然后經過A氣體流量控制閥14調節(jié)至所需量后，流至氣體噴嘴15，最后吹至錐形體10上的葉片49上，吹動錐形體10高速旋轉。設計比例減壓閥I的作用是，讓經過氣體噴嘴15的氣體壓力比經過微細霧化噴頭9的氣體壓力低，以保證微細霧化噴頭9能順利噴出油霧。比例減壓閥I的降壓比例一般設為1:0. 8 0. 9，即把經過比例減壓閥I的氣體壓力稍微降低即可。設計A氣體流量控制閥14的作用是為了對氣體噴嘴15噴出的氣體進行量的控制。氣體噴嘴15噴出的氣體有兩個作用，一是提供氣體動力保證錐形體10高速旋轉；二是起補充氣體的作用，以彌補微細霧化噴頭9氣體的不足。設計時，保證氣體噴嘴15噴出的氣體能垂直吹到葉片49，以保證葉片49受力最大，最終保證錐形體10的高速旋轉。霧化室內腔底部設為儲放切削油18，最高油面必須低于A油霧連接管22的底部。設計有上液位傳感器17和下液位傳感器20，兩個液位傳感器均和霧化室12外的報警器19相連接。往霧化室12內添加切削油18時，當霧化室12內切削油18的液位達到最高位置時，上液位傳感器17即傳遞信息指示報警器19報警，發(fā)出停止加油的警示。當霧化室12內切削油18被消耗至其液位下降至最低液位時，下液位傳感器20即傳遞信息指示報警器19報警，發(fā)出需要添加切削油18的警示。微型油泵7和油量控制閥5通過油管和微細霧化噴頭9及霧化室12底部相連接，微型油泵7起到將切削油18送至微細霧化噴頭9的作用，油量控制閥5起到將切削油18調節(jié)到所需量的作用。在微型油泵7和霧化室12底部的管道中設有單向閥8，以保證切削油18只能向微細霧化噴頭9的方向流動，停機時，管道和微型油泵7內部的油不會回流，以致開機時在更短的時間內把切削油18供應到微細霧化噴頭9。微型油泵7、油量控制閥5、單向閥8和微細霧化噴頭9均為市場通用產品，此處不再對其進行詳述。 霧化室12和一次沉淀室30之間通過A油霧連接管22相連，霧化室12和A油霧連接管22之間的連接口位置須保證高于霧化室12內腔底部的切削油18的液面10mm，以防止切削油18竄入A油霧連接管22中。一次沉淀室30和二次沉淀室32之間通過B油霧連接管26相連接，B油霧連接管26在一次沉淀室30內腔延長至一次沉淀室30內腔中間，然后折轉90°角垂直延長至距離一次沉淀室30內腔頂部5 IOmm處。霧化室12中懸浮的小粒徑油粒子13通過A油霧連接管22進入一次沉淀室30，并在一次沉淀室30內進行第二次篩選分離。在一次沉淀室30內腔中，油霧粒子的平均粒徑已經比霧化室12內的油霧粒的平均粒徑要小得多，大部分都是小粒徑油粒子13，只有極少部分的油霧粒的粒徑是相對較大的。部分大粒徑油粒子6由于重力作用，直接下降沉至一次沉淀室30底部，部分大粒徑油粒子6粘附在A油霧連接管22和一次沉淀室30內壁上并由于重力作用往下流至一次沉淀室30內腔底部。只有懸浮在一次沉淀室30內腔中的小粒徑油粒子13能通過油霧入口 29進入B油霧連接管26，并最終進入二次沉淀室32中。一次沉淀室30的底部設有A回油口23，A回油口 23通過A回油管24和B電磁閥21連通霧化室12的下部。B電磁閥21為常閉式電磁閥，當整機系統(tǒng)工作時,B電磁閥21處于關閉狀態(tài)，以防油霧從A回油管24通過，把一次沉淀室30內腔底部的切削油吹起；而停機后，B電磁閥21打開，一次沉淀室30內腔 底部的切削油即可通過A回油管24流回霧化室12內腔底部。設計A油霧連接管22在一次沉淀室30內腔的出口離一次沉淀室30內腔底部保持IOmm左右的距離，以防止整機系統(tǒng)工作時，進入一次沉淀室30內腔的油霧把已沉淀在內腔底部的切削油吹濺起來。當油霧從一次沉淀室30進入二次沉淀室32后，油霧粒子的平均粒徑已經比在一次沉淀室30的油霧粒的平均粒徑小得多，絕大部分都是小粒徑油霧粒子，只有極少數(shù)的油霧粒的粒徑是相對大一點的。油霧在二次沉淀室32中進行第三次分離，部分的大粒徑油粒子由于重力作用，直接下降沉至二次沉淀室32底部，部分大粒徑油粒子粘在二次沉淀室32內壁上并由于重力作用往下流至二次沉淀室32底部。只有懸浮在二次沉淀室32內腔中的小粒徑油粒子能通過油霧出口 31進入A油霧輸送管33成為最終的微細油霧。二次沉淀室32的底部設有B回油口 28，B回油口 28通過B回油管27和C電磁閥25連通霧化室12的下部。C電磁閥25為常閉式，當整機系統(tǒng)工作時，C電磁閥25處于關閉狀態(tài)，以防油霧從B回油管27通過，把二次沉淀室32內腔底部的切削油吹起；而停機后，C電磁閥25打開，二次沉淀室32內腔底部的切削油即可通過B回油管27流回霧化室12內腔底部。設計B油霧連接管26在二次沉淀室32內腔的出口離二次沉淀室32內腔底部保持IOmm左右的距離，以防止整機系統(tǒng)工作時，進入二次沉淀室32內腔的油霧把已沉淀在內腔底部的切削油吹濺起來。進入A油霧輸送管33的油霧幾乎全部是小粒徑油粒子，而幾乎沒有大粒徑油粒子，其狀態(tài)為煙霧狀的干燥油煙。經發(fā)明人通過專業(yè)檢測得知，絕大部分的油霧粒子直徑均為Imm左右。微細油霧可通過內部中空的主軸和刀具內冷油孔并最終由刀具工作端部的出口高速噴出形成濕油霧，對切削區(qū)進行潤滑和冷卻；微細油霧也可以通過和A油霧輸送管33依序連接在一起的C油霧輸送管39、柔性噴管40和噴嘴41噴出形成濕油霧，然后對工作刀具進行外噴潤滑和冷卻，所述噴嘴41的出口直徑為Imm左右，比A油霧輸送管33、C油霧輸送管39和柔性噴管40的內徑都要小得多，油霧經過噴嘴41時的流速當然急劇加快，干油霧就會變?yōu)闈裼挽F。D電磁閥36和E電磁閥37均為常閉式的電磁閥，當D電磁閥36打開，E電磁閥37關閉，油霧由A油霧輸送管33經D電磁閥36進入B油霧輸送管38，然后經過主軸旋轉接頭35進入內冷空心主軸45內孔和內冷刀具44內孔，最后由內冷刀具44端部出口高速噴出。因內冷刀具44內孔的孔徑比B油霧輸送管38的內徑要小得多，油霧在內冷刀具44內進行凝縮形成大粒徑的濕油霧，對刀具切削區(qū)進行潤滑和冷卻，同時起排屑作用。當E電磁閥37打開時，D電磁閥36關閉，油霧由A油霧輸送管33經E電磁閥37進入C油霧輸送管39和柔性噴管40，然后由與柔性噴管40相連的噴嘴41高速噴出。因噴嘴41的孔徑比C油霧輸送管39的內徑要小得多，油霧經過與柔性噴管40相連的噴嘴41小孔凝縮形成大粒徑的濕油霧，對外冷刀具43及其切削區(qū)進行潤滑和冷卻，同時起排屑作用。所述外冷刀具43與普通實心主軸42裝配在一起。實施例2，如圖2所示，本實施例所述的一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)，與實施例I相比，氣體流量更大并可進行調控，適用于油量和氣量需求大，特別是氣量需求大的工作場合。比如用于刀具尺寸較大的大型加工中心和大型內冷鉆床，多把刀同時加工的多工位加工中心和數(shù)控復合車銑中心、組合機床，多臺機床組成的加工機群。實施例2中與實施例I不同的結構是本實施例還包括B氣體流量控制閥46和三通34，所述比例減壓閥1、B氣體流量控制閥46和三通34經氣體輸送管4依序連接在一 起，三通34經A油霧輸送管33連接二次沉淀室32，五個F電磁閥47經油霧輸送管連接三 通34。五臺機床48分別和五個F電磁閥47——對應連接在一起。當A電磁閥3啟動時，氣源通過氣體輸送管4提供干凈的壓縮空氣，壓縮空氣經過過濾減壓閥2進行再次過濾并把壓力調至所需數(shù)值后，流至微細霧化噴頭9。同時，啟動微型油泵7把切削油18從霧化室12內腔底部抽出，并經過油量控制閥5調量到所需的油量，然后送至微細霧化噴頭9。壓縮空氣和切削油18在微細霧化噴頭9進行混合，然后高速噴出形成微細油霧11，微細油霧11包含粒徑相對較大的油霧粒子和顆粒相對較小的油霧粒子。其中，質量相對較輕的小粒徑油粒子13飄至霧化室12的內腔中并最后通過A油霧連接管22流至一次沉淀室30內腔中，大粒徑油粒子6和部分小粒徑油粒子13—起高速噴到高速旋轉的錐形體10上。當油霧噴至錐形體10后，小粒徑油粒子13被反彈出去，并懸浮在霧化室12的內腔中并最后通過A油霧連接管22流至一次沉淀室30內腔中。部分大粒徑油粒子6被錐形體10表面粘住形成油液并由于重力作用往下流至霧化室12內腔底部的切削油18中；部分大粒徑油粒子6被錐形體10的撞擊粉碎成小粒徑油粒子13 ;部分大粒徑油粒子6被高速旋轉的錐形體10甩出并被甩至霧化室12內壁上，結果是部分被撞擊裂化成小粒徑油粒子13，剩下未被裂化的大粒徑油粒子6粘在霧化室12內壁上并最終沿著內壁往下流至霧化室12內腔底部的切削油18中。最終結果是，較輕的小粒徑油粒子13懸浮在霧化室12內腔并最終通過A油霧連接管22流至一次沉淀室30中，而質量相對較重的大粒徑油粒子6最終由于重力作用往下沉至霧化室12內腔底部的切削油18中而無法進入一次沉淀室30。錐形體組件的結構和工作原理如圖3、圖4和圖5所示，錐形體10下方通過高速軸承和支撐桿16相連接，支撐桿16的另一端和霧化室12的底板中心點垂直連接固定，支撐桿16起到支撐錐形體10的作用，須注意保證錐形體10在壓縮空氣的吹動下只能旋轉而不能搖晃。錐形體10上設有一圈一圈的有連續(xù)階差的環(huán)狀臺階，并在錐形體10的階差表面上設計有四片葉片49，所述葉片49垂直錐形體10斜面和按圓周等分安裝，葉片49的長度和錐形體10斜面的長度相當。設計有氣體噴嘴15和氣體輸送管4相連接，并在氣體輸送管4管路中設計有比例減壓閥I和A氣體流量控制閥14。[0058]在錐形體10上設置連續(xù)階差的環(huán)狀臺階的作用是，增大油霧和錐形體10的垂直接觸面以增大油霧的垂直撞擊表面積，原因是垂直撞擊的受力是最大的。這樣可以保證更多的大粒徑油粒子高速垂直撞到錐形體10表面，并被撞擊粉碎成更多的小粒徑油粒子。當油霧噴到錐形體10后，部分大粒徑油粒子被旋轉的葉片49碰撞粉碎成小粒徑油粒子，部分大粒徑油粒子粘在葉片49上并因離心力的作用被迫沿著葉片49表面被高速旋轉的錐形體10向外甩出，并被甩至霧化室12內壁上，結果是部分被撞擊裂化成小粒徑油粒子13，剩下未被裂化的大粒徑油粒子6粘在霧化室12內壁上并最終沿著內壁往下流至霧化室12內腔底部的切削油18中。當整機系統(tǒng)工作時，壓縮空氣經過過濾減壓閥2后，再經過比例減壓閥I進一步減壓，然后經過A氣體流量控制閥14調節(jié)至所需量后，流至氣體噴嘴15，最后吹至錐形體10上的葉片49上，吹動錐形體10高速旋轉。設計比例減壓閥I的作用是，讓經過氣體噴嘴15的氣體壓力比經過微細霧化噴頭9的氣體壓力低，以保證微細霧化噴頭9能順利噴出油霧。比例減壓閥I的降壓比例一般設為1:0. 8 0. 9，即把經過比例減壓閥I的氣體壓力稍微 降低即可。設計A氣體流量控制閥14的作用是為了對氣體噴嘴15噴出的氣體進行量的控制。氣體噴嘴15噴出的氣體有兩個作用，一是提供氣體動力保證錐形體10高速旋轉；二是起補充氣體的作用，以彌補微細霧化噴頭9氣量的不足。設計時，保證氣體噴嘴15噴出的氣體能垂直吹到葉片49，以保證葉片49受力最大，最終保證錐形體10的高速旋轉。霧化室內腔底部設為儲存切削油18用，最高油面必須低于A油霧連接管22的底部。設計有上液位傳感器17和下液位傳感器20，兩個液位傳感器均和霧化室12外的報警器19相連接。往霧化室12內添加切削油18時，當霧化室12內切削油18的液位達到最高位置時，上液位傳感器17即傳遞信息指示報警器19報警，發(fā)出停止加油的警示。當霧化室12內切削油18被消耗至其液位下降至最低液位時，下液位傳感器20即傳遞信息指示報警器19報警，發(fā)出需要添加切削油18的警示。微型油泵7和油量控制閥5通過油管和微細霧化噴頭9及霧化室12底部相連接，微型油泵7起到將切削油18送至微細霧化噴頭9的作用，油量控制閥5起到將切削油18調節(jié)到所需量的作用。在微型油泵7和霧化室12底部的管道中設有單向閥8，以保證切削油18只能向微細霧化噴頭9的方向流動，停機時，管道和微型油泵7內部的油不會回流，以致開機時在更短的時間內把切削油18供應到微細霧化噴頭9。微型油泵7、油量控制閥5、單向閥8和微細霧化噴頭9均為市場通用的成熟產品，此處不再對其進行詳述。霧化室12和一次沉淀室30之間通過A油霧連接管22相連，霧化室12和A油霧連接管22之間的連接口位置須保證高于霧化室12內腔底部的切削油18的液面IOmm左右，以防止切削油18竄入A油霧連接管22中。一次沉淀室30和二次沉淀室32之間通過B油霧連接管26相連接，B油霧連接管26在一次沉淀室30內腔延長至一次沉淀室30內腔中間，然后折轉90°角垂直延長至距離一次沉淀室30內腔頂部10 20mm處。霧化室12中懸浮的小粒徑油粒子13通過A油霧連接管22進入一次沉淀室30，并在一次沉淀室30內進行第二次篩選分離。在一次沉淀室30內腔中，油霧粒子的平均粒徑已經比霧化室12內的油霧粒的平均粒徑要小得多，大部分都是小粒徑油粒子13，只有極少部分的油霧粒的粒徑是相對較大的。部分大粒徑油粒子6由于重力作用，直接下降沉至一次沉淀室30底部，部分大粒徑油粒子6粘附在A油霧連接管22和一次沉淀室30內壁上并由于重力作用往下流至一次沉淀室30內腔底部。只有懸浮在一次沉淀室30內腔中的小粒徑油粒子13能通過油霧入口 29進入B油霧連接管26，并最終進入二次沉淀室32中。一次沉淀室30的底部設有A回油口 23，A回油口 23通過A回油管24和B電磁閥21連通霧化室12的下部。B電磁閥21為常閉式電磁閥，當整機系統(tǒng)工作時，B電磁閥21處于關閉狀態(tài)，以防油霧從A回油管24通過，把一次沉淀室30內腔底部的切削油吹起；而停機后，B電磁閥21打開，一次沉淀室30內腔底部的切削油即可通過A回油管24流回霧化室12內腔底部。設計A油霧連接管22在一次沉淀室30內腔的出口離一次沉淀室30內腔底部保持IOmm左右的距離，以防止整機系統(tǒng)工作時，進入一次沉淀室30內腔的油霧把已沉淀在內腔底部的切削油吹濺起來。當油霧從一次沉淀室30進入二次沉淀室32后，油霧粒子的平均粒徑已經比在一次沉淀室30的油霧粒的平均粒徑小得多，絕大部分都是小粒徑油霧粒子，只有極少數(shù)的油霧粒的粒徑是相對大一點的。油霧在二次沉淀室32中進行第三次分離，部分的大粒徑油粒子由于重力作用，直接下降沉至二次沉淀室32底部，部分大粒徑油粒子粘在二次沉淀室32內壁上并由于重力作用往下流至二次沉淀室32底部。只有懸浮在二次沉淀室32內腔中的小粒徑油粒子能通過油霧出口 31進入A油霧輸送管33成為最終使用的微細油霧。二次沉淀室32的底部設有B回油口 28，B回油口 28通過B回油管27和C電磁閥25連通霧化室 12的下部。C電磁閥25為常閉式，當整機系統(tǒng)工作時，C電磁閥25處于關閉狀態(tài)，以防油霧從B回油管27通過，把二次沉淀室32內腔底部的切削油吹起；而停機后，C電磁閥25打開，二次沉淀室32內腔底部的切削油即可通過B回油管27流回霧化室12內腔底部。設計B油霧連接管26在二次沉淀室32內腔的出口離二次沉淀室32內腔底部保持IOmm左右的距離，以防止整機系統(tǒng)工作時，進入二次沉淀室32內腔的油霧把已沉淀在內腔底部的切削油吹濺起來。進入A油霧輸送管33的油霧幾乎全部是小粒徑油粒子，而幾乎沒有大粒徑油粒子，其狀態(tài)為煙霧狀的干燥油煙。經實用新型人通過專業(yè)檢測得知，絕大部分的油霧粒子直徑均Imm左右。當微細油霧從二次沉淀室32出來進入A油霧輸送管33后，在三通34處和經過比例減壓閥I降壓和B氣體流量控制閥46進行流量調節(jié)后的壓縮空氣混合，結果是油霧的風量增大。此設計的益處是，風量增大以致足可供多把切削刀具的潤滑和冷卻。參照圖2進行舉例說明，多臺(圖2中畫了五臺)機床48，當F電磁閥47打開時，相應各機床48的刀具即可得到潤滑和冷卻，而所需風量由B氣體流量控制閥46進行控制調節(jié)。當某臺機床48不工作時，只需關閉相應的F電磁閥47即可。由于油霧在三通34處和壓縮空氣混合，油霧濃度則隨之降低，因此注意通過調節(jié)油量控制閥5，增大油霧濃度。此實施例可用于油量和氣量需求大，特別是氣量需求大的工作場合。比如用于刀具尺寸很大的大型加工中心和大型內冷鉆床，多把刀同時加工的多工位加工中心和數(shù)控復合車銑中心、組合機床，多臺機床組成的加工機群。此實施例也可以通過實施例I 一樣的方法用于外冷加工。此處不再詳述。以上所述僅是本實用新型的兩個較佳實施例，故凡依本實用新型專利申請范圍所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，同樣包含在本實用新型專利申請的保護范圍內。
權利要求1.一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)，包括 裝有切削油(18)的霧化室(12)，在霧化室(12)的內腔上部設置有一微細霧化噴頭(9)； A電磁閥(3)和過濾減壓閥(2)，A電磁閥(3)、過濾減壓閥(2)和微細霧化噴頭(9)經氣體輸送管(4)依序連接在一起； 比例減壓閥(I)、A氣體流量控制閥(14)和設置在霧化室(12)內的氣體噴嘴(15)，所述過濾減壓閥(2)、比例減壓閥(I )、A氣體流量控制閥(14)和氣體噴嘴(15)經氣體輸送管(4)依序連接在一起； 油量控制閥(5)、微型油泵(7)和單向閥(8)，油量控制閥(5)、微型油泵(7)和單向閥(8)經油管依序連接在一起，且油管下端經霧化室(12)下側部連通霧化室(12)內的切削油 (18)，油管上端連接微細霧化噴頭(9)； 其特征在于 還包括一次沉淀室(30)，所述霧化室(12)和一次沉淀室(30)之間通過A油霧連接管(22)相連；B電磁閥(21)兩端連接A回油管(24)，A回油管(24)—端經一次沉淀室(30)底部與一次沉淀室(30)的內腔連通，另一端經霧化室(12)側部與切削油(18)連通； 還包括二次沉淀室(32 )，所述一次沉淀室(30 )和二次沉淀室(32 )之間通過B油霧連接管(26)相連；C電磁閥(25)兩端連接B回油管(27)，B回油管(27)—端經二次沉淀室(32)底部與二次沉淀室(32)的內腔連通，另一端經霧化室(12)側部與切削油(18)連通；在所述霧化室(12)內設置有一錐形體組件，所述錐形體組件包括錐形體(10)和多片葉片(49)，多片葉片(49)與錐形體(10)上表面設置在一起，錐形體組件位于微細霧化噴頭(9)下方，錐形體(10)下方通過高速軸承和支撐桿(16)相連接，支撐桿(16)的另一端和霧化室(12)的底板垂直連接固定。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)，其特征在于在錐形體(10)上設有一圈一圈的有連續(xù)階差的環(huán)狀臺階，在所述環(huán)狀臺階面上設有按圓周等分安裝的四片葉片(49)。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)，其特征在于在霧化室(12 )內設置有上液位傳感器(17 )和下液位傳感器(20 )，上液位傳感器(17)設置在切削油(18)上表面，下液位傳感器(20)設置在靠近霧化室(12)下底的切削油(18)中，上液位傳感器(17)和下液位傳感器(20)通過信號線連接設置在霧化室(12)外部的報警器(19)。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)，其特征在于還包括A油霧輸送管(33 )、E電磁閥(37 )、C油霧輸送管(39 )、柔性噴管(40)和噴嘴(41)，A油霧輸送管(33)、E電磁閥(37)、C油霧輸送管(39)、柔性噴管(40)和噴嘴(41)依序連接在一起，且A油霧輸送管(33)—端連接二次沉淀室(32)的油霧出口(31)。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)，其特征在于還包括D電磁閥(36)和B油霧輸送管(38)，所述A油霧輸送管(33)、D電磁閥(36)和B油霧輸送管(38)依序連接在一起。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)，其特征在于還包括B氣體流量控制閥(46 )和三通(34 )，所述比例減壓閥(I)、B氣體流量控制閥(46 )和三通(34 )經氣體輸送管(4 )依序連接在一起 ，三通(34 )經A油霧輸送管(33 )連接二次沉淀室(32 )，多個F電磁閥(47 )經油霧輸送管連接三通(34)。
專利摘要一種用于外冷和內冷式高速機床加工的微量潤滑供應系統(tǒng)，主要包括裝有切削油的霧化室、微細霧化噴頭、A電磁閥、過濾減壓閥、比例減壓閥、A氣體流量控制閥、氣體噴嘴、油量控制閥、微型油泵、單向閥、一次沉淀室、二次沉淀室和錐形體組件，微細霧化噴頭設置在霧化室的內腔上部，A電磁閥、過濾減壓閥和微細霧化噴頭經氣體輸送管依序連接在一起，濾減壓閥、比例減壓閥、A氣體流量控制閥和氣體噴嘴經氣體輸送管依序連接在一起，油量控制閥、微型油泵和單向閥經油管依序連接在一起，霧化室和一次沉淀室之間通過A油霧連接管相連，一次沉淀室和二次沉淀室之間通過B油霧連接管相連。該微量潤滑供應系統(tǒng)用于機械加工中對加工區(qū)進行潤滑和冷卻。
文檔編號B23Q11/10GK202556144SQ20122003838
公開日2012年11月28日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權日2012年2月7日
發(fā)明者熊偉強 申請人:東莞市安默琳節(jié)能環(huán)保技術有限公司