齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術的製作方法

2023-06-07 09:46:11 2

專利名稱：齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術，與齒輪切削加工工具機技術有
關，主要針對齒輪切削加工過程中的冷卻，達到降低工具機切削點或傳動發熱區的溫升、減少 切削液消耗和防止汙染的目的。
背景技術：
近年來，為了減少切削液汙染，在金屬切削加工領域，乾式、半乾式切削技術開始 流行。 通常，乾式切削是指完全不使用切削液的加工方式，也叫全乾式切削，國外非常流 行，它的技術特點是在超高線速度下，讓切削熱來不急傳導到刀刃就脫開；這種方式完全 不用切削液，往往使用小切深、大走刀和超高速加工；要求工具機具有高剛性、高強度和高轉 速刀具必須使用紅硬性好的村料並要求高強度；缺點是設備一次性投資大、刀具昂貴、崩 刃有隨意性，並且，難予對傳統設備進行改造。 半乾式切削是用空氣加微量油霧代替冷卻劑的方法；空氣多源於設置在工具機外部 的空氣壓縮機，並通過霧化噴嘴混入極少量切削液，直接噴向切削點，實施微量的噴霧冷卻 和潤滑；這就是所謂MQL(微量潤滑)切削技術。這項技術，國外多在車削、銑削和磨削加工 設備上使用。 在金屬切削加工通用設備中，齒輪切削加工設備刀具的切削動作算最複雜的一 種。由於刀齒具有嚙合關係，又是曲面加工、分度加工，多刀斷續、開槽切削，精度要求高，切 削區的發熱量相對較大，散熱冷卻條件差，當切削區難予獲得冷卻液的有效供給時，極易因 過熱而燒刀；尤其是使用高速鋼刀具加工，這種現象更易發生，因此，此時工具機只能使用較 低的線速度。 隨著齒輪切削技術的進步，國內外，關於把全乾式切削技術用於齒輪切削工具機的 研究成果，已經推廣運用。這種完全不使用切削液的設備，即使是使用壓縮空氣，其噴氣口 也離切削點較遠，壓縮空氣只是用來吹開堆積在切削加工區附近的切屑，並不是要用它來 對切削點實施冷卻和潤滑，由於刀具紅硬性好，又有耐高溫塗層，因此，也不需要向切削點 噴射微量油霧。 從技術上講，有關齒輪切削工具機溼式切削技術的研究也沒有放棄，不少新設計的 設備，仍採用大量油劑噴淋的冷卻方式，不同的是為了降低切削溫升，設備都大大增加了 冷卻液的噴淋流量，並依靠帶製冷系統的冷油(水)機組來控制、降低切削液的溫升；為了 防止因溫升過高，被迫施用大量切削液而產生的油煙汙染，工具機又往往配置全密封護罩。
介於上述原因，有關齒輪切削加工設備使用常溫微量潤滑切削(MQL)技術的報導 極少。以至於，目前，現有齒輪加工設備仍大多採用油劑噴淋冷卻切削方式，部分採用全乾 式切削方式。 2001年前後，我們開發成功的冷風射流機，能夠將壓縮空氣管輸入的常溫氣流溫 度下降至0 -60°C以下，再通過保溫管，將這些低溫氣流輸送到噴射裝置中，混入微量切削液，對車削、銑削加工工具機的切削區實施了低溫下的微量潤滑(MQL)切削，效果良好。查 新發現，這項技術在國外也有應用，日本叫冷風切削。但是，至今，仍只用於車削、銑削和磨 削加工中，由於齒輪切削加工技術的特殊性，將冷風切削技術用於齒輪切削加工的相關報 道我們還沒有見到。 此外，齒輪切削工具機的齒輪、軸承、其它傳動原件及動力驅動器的發熱區，也往往 使用傳統的油劑冷卻潤滑方式，事實上這種方式的冷卻效果也不理想，當然，由一臺冷風射 流機提供低溫霧化氣流，同時對齒輪切削工具機的切削點和傳動部位發熱區實施低溫噴霧冷 卻的技術也尚未見到。

發明內容
本發明的目的在於，克服上述現有齒輪切削工具機技術的不足，為齒輪切削加工機 床配置獨特的低溫噴霧系統，使它獲得具有能把低溫氣液混合霧化流體噴向切削點和其它 傳動發熱區的功能，用低溫空氣代替冷卻液的大量使用，從而構成齒輪切削設備的低溫噴 霧系統及技術。 通常，本發明在齒輪切削加工工具機上，設有由液態流體通道2與氣態流體通道1組 成的低溫氣液噴射系統3，其特徵是低溫氣液噴射系統3的液態流體通道2，與蓄液器5的 液體輸出口相通，氣態流體通道1與空氣製冷處理系統6的氣體輸出口相通；液態流體通道2 的輸出端與氣態流體通道1流體相通，組成氣液混流噴射口 4 ;氣液混流噴射口 4正對加工切 削點或傳動發熱區，對這些區域實施冷卻、潤滑，構成齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術。
為了不以高能耗的渦流管制冷方式和半導體製冷方式的空氣處理技術相類同，本 發明所述的空氣製冷處理系統6是指使用低沸點介質的間接冷卻方式、使用製冷劑的循 環壓縮式間接製冷方式或使用空氣絕熱膨脹的直接製冷方式等的空氣製冷處理系統。
為了增強冷卻效果，本發明所述的氣液混流噴射口 4，可以是多個不同方向正對切 削點，並且固定在加工時能始終與切削點同步移動的位置。 為了對其它發熱區進行冷卻，本發明所述的氣液混流噴射口 4，還可通過氣液入口 11對工具機的軸承10進行低溫噴霧冷卻；此種方式，氣液混流噴射口 4，可以是多個正對齒 輪、軸承、其它傳動原件及動力驅動器的發熱區，並且固定在工作時能始終與發熱區保持等 距離的位置。 本發明所述的蓄液器5的流體壓力，可以源於本壓力氣源7、氣態流體通道1的引 射作用或獨立的泵類等。 為了控制氣流中液態流體的濃度和噴霧流量、壓力和溫度等，在氣態流體通道1， 液態流體通道2，低溫氣液噴射系統3，氣液混流噴射口 4，蓄液器5，空氣製冷處理系統6，壓 力氣源7等的相關部位，均可設置電、液及手動調控系統。 本發明的有益之處是使用低溫噴霧代替冷卻液，大大減少了切削液的使用量，節 約了能源，防止了汙染；由於切削點的溫度降低，刀具壽命可以延長，節省了換刀時間，降低 了成本，提高了加工效益，能使企業從清潔加工中受益。


附圖是齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術結構示意，其中
圖1是本發明的噴霧切削冷卻結構形式；
圖2是本發明的另一種噴霧切削冷卻結構形式；
圖3是本發明對齒輪切削工具機其它發熱區的冷卻示意。 1-—氣態流體通道，2-—液態流體通道，3-—低溫氣液噴射系統，4-一氣液混流 噴射口 ， 5-—蓄液器，6…空氣製冷處理系統，7…壓力氣源，8…滾刀，9…被加工齒輪10… 主軸軸承，ll-一氣液入口。
具體實施例方式
下面，結合附圖和齒輪切削工具機中使用最多的滾齒機為實施例，對本發明作進一 步說明 如圖1，在滾齒機的滾刀箱上，安有低溫氣液噴射系統3，它由液態流體通道2和氣 態流體通道1組成；液態流體通道2插入氣態流體通道1內，它們輸出的液態流體與氣態流 體相通，並在氣液混流噴射口 4處得到混合霧化。液態流體通道2與蓄液器5的液體輸出 口相通，流體壓力可以源於壓力氣源7、氣態流體通道1的引射作用或獨立的泵類；氣態流 體通道1與空氣製冷處理系統6的氣體輸出口相通；空氣製冷處理系統6的氣體來自壓力 氣源7 ;低溫氣液噴射系統3的 氣液混流噴射口 4正對齒輪加工切削區，由於低溫氣液噴射系統3也固定在滾刀 箱上，因此，氣液混流噴射口 4能隨滾刀8上下移動，氣液混流噴射口 4可始終與發熱點保 持近距噴射關係，直到完成被加工齒輪9的低溫噴霧切削過程為止。為了增強冷卻效果，低 溫氣液噴射系統3與氣液混流噴射口 4可以在滾刀8附近同時設置多個，並同時噴射。由 於在氣態流體通道1 ，液態流體通道2，低溫氣液噴射系統3，氣液混流噴射口 4，蓄液器5，空 氣製冷處理系統6，壓力氣源7等的相關部位，均可以安裝電、液及手動調控系統，因此，噴 霧的流量、壓力、溫度和液體濃度都能受到控制。 圖1所示，空氣製冷處理系統6可以使用低沸點介質的間接冷卻方式、使用製冷劑
的循環壓縮式間接製冷方式或使用空氣絕熱膨脹的直接製冷方式等空氣制冷機組；它的空 氣輸入口與壓縮空氣源7相通，並可以設置空氣淨化、脫水裝置，以保持空氣的潔淨度和低露點。 如圖2所示，本發明的結構形式也可以作相應調整，例如與圖l不同的是，氣液噴 射系統3的液態流體通道2，不是直接插入氣態流體通道1內，而是直接從外部將液態流體 注入從氣態流體通道1噴出的氣流中形成霧化。 如圖3所示，本發明也可對滾齒機的主軸軸承實施低溫噴霧冷卻，圖中主軸軸承
IO，可以通過氣流入口 11從氣液混流噴射口 4中獲得低溫液霧冷卻流體。 使用時，啟動空氣製冷處理系統6和滾齒機，固定在滾刀箱上的低溫氣液噴射系
統3，便可通過氣液混流噴射口 4，向滾刀8與被加工齒輪9的嚙合處，噴射出低溫液霧，對
切削點實施低溫噴霧切削了。當然，也可把它們引入滾刀箱內，同時對箱內的主軸軸承進行
低溫液霧冷卻。 由於同步運動，分齒切削，是齒輪加工設備的共用特點，因此，氣液噴射系統3也 可設置在插齒、剃齒、磨齒等其它齒輪切削加工設備上使用，構成各種帶低溫噴霧功能的齒 輪切削加工工具機。。
權利要求
齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術，在齒輪切削加工工具機上，設有由液態流體通道與氣態流體通道組成的低溫氣液噴射系統，其特徵是低溫氣液噴射系統的液態流體通道，與蓄液器的液體輸出口相通，氣態流體通道與空氣製冷處理系統的氣體輸出口相通；液態流體通道的輸出端與氣態流體通道流體相通，組成氣液混流噴射口；氣液混流噴射口正對加工切削區或傳動發熱區，對這些區域實施低溫噴霧冷卻潤滑，構成齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術。
2. 根據權利要求1所述的齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術，其特徵是所述的空 氣製冷處理系統是指，使用低沸點介質的間接冷卻方式、使用製冷劑的循環壓縮式間接制 冷方式或使用空氣絕熱膨脹的直接製冷方式等的空氣製冷系統。
3. 根據權利要求1所述的齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術，其特徵是所述的氣 液混流噴射口，可以是多個正對切削點，並且固定在加工時能始終與切削點同步移動的位 置。
4. 根據權利要求1所述的齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術，其特徵是所述的氣 液混流噴射口，可以是多個正對齒輪、軸承、其它傳動原件及動力驅動器的發熱區，並且固 定在工作時能始終與發熱區保持等距離的位置。
5. 根據權利要求1所述的齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術，其特徵是所述的蓄 液器的流體壓力，可以源於壓力氣源、氣態流體通道的引射作用或獨立的泵類等。
全文摘要
本發明涉及齒輪切削設備的低溫噴霧系統及技術，與齒輪切削工具機技術有關，主要針對齒輪切削工具機的清潔化改造，它的特徵是在齒輪切削工具機上設置低溫氣液噴射系統；通常，低溫氣液噴射系統由與指定空氣製冷處理系統相通的氣態流體通道、與蓄液器輸出口相通的液態流體通道和氣液混流噴射口組成；氣液混流噴射口生成低溫液霧，噴向切削點或工具機的傳動部位發熱區，並且，噴霧流量、壓力、溫度和液體濃度可以調整。工作時，氣液混流噴射口與刀具或傳動部位發熱點能始終保持同步位移關係。它的優點是齒輪切削工具機用低溫氣液噴霧代替冷卻液，大大減少了冷卻液的使用量，節約了能源，防止了汙染，由於工具機發熱點的溫度降低，刀具壽命也可延長，節省了換刀時間，能使企業從清潔加工中受益。
文檔編號B23Q11/10GK101767291SQ20091010300
公開日2010年7月7日 申請日期2009年1月6日 優先權日2009年1月6日
發明者張震, 楊倫 申請人:張震;楊倫