專利名稱：齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)，與齒輪切削加工機床技術(shù)有
關(guān)，主要針對齒輪切削加工過程中的冷卻，達到降低機床切削點或傳動發(fā)熱區(qū)的溫升、減少 切削液消耗和防止污染的目的。
背景技術(shù)：
近年來，為了減少切削液污染，在金屬切削加工領(lǐng)域，干式、半干式切削技術(shù)開始 流行。 通常，干式切削是指完全不使用切削液的加工方式，也叫全干式切削，國外非常流 行，它的技術(shù)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；要求機床具有高剛性、高強度和高轉(zhuǎn) 速刀具必須使用紅硬性好的村料并要求高強度；缺點是設備一次性投資大、刀具昂貴、崩 刃有隨意性，并且，難予對傳統(tǒng)設備進行改造。 半干式切削是用空氣加微量油霧代替冷卻劑的方法；空氣多源于設置在機床外部 的空氣壓縮機，并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(shù)。這項技術(shù)，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復雜的一 種。由于刀齒具有嚙合關(guān)系，又是曲面加工、分度加工，多刀斷續(xù)、開槽切削，精度要求高，切 削區(qū)的發(fā)熱量相對較大，散熱冷卻條件差，當切削區(qū)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(xiàn)象更易發(fā)生，因此，此時機床只能使用較 低的線速度。 隨著齒輪切削技術(shù)的進步，國內(nèi)外，關(guān)于把全干式切削技術(shù)用于齒輪切削機床的 研究成果，已經(jīng)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(qū)附近的切屑，并不是要用它來 對切削點實施冷卻和潤滑，由于刀具紅硬性好，又有耐高溫涂層，因此，也不需要向切削點 噴射微量油霧。 從技術(shù)上講，有關(guān)齒輪切削機床濕式切削技術(shù)的研究也沒有放棄，不少新設計的 設備，仍采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，并依靠帶制冷系統(tǒng)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(chǎn)生的油煙污染，機床又往往配置全密封護罩。
介于上述原因，有關(guān)齒輪切削加工設備使用常溫微量潤滑切削(MQL)技術(shù)的報道 極少。以至于，目前，現(xiàn)有齒輪加工設備仍大多采用油劑噴淋冷卻切削方式，部分采用全干 式切削方式。 2001年前后，我們開發(fā)成功的冷風射流機，能夠?qū)嚎s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、銑削加工機床的切削區(qū)實施了低溫下的微量潤滑(MQL)切削，效果良好。查 新發(fā)現(xiàn)，這項技術(shù)在國外也有應用，日本叫冷風切削。但是，至今，仍只用于車削、銑削和磨 削加工中，由于齒輪切削加工技術(shù)的特殊性，將冷風切削技術(shù)用于齒輪切削加工的相關(guān)報 道我們還沒有見到。 此外，齒輪切削機床的齒輪、軸承、其它傳動原件及動力驅(qū)動器的發(fā)熱區(qū)，也往往 使用傳統(tǒng)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，同時對齒輪切削機床的切削點和傳動部位發(fā)熱區(qū)實施低溫噴霧冷 卻的技術(shù)也尚未見到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服上述現(xiàn)有齒輪切削機床技術(shù)的不足，為齒輪切削加工機 床配置獨特的低溫噴霧系統(tǒng)，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(fā)熱區(qū)的功能，用低溫空氣代替冷卻液的大量使用，從而構(gòu)成齒輪切削設備的低溫噴 霧系統(tǒng)及技術(shù)。 通常，本發(fā)明在齒輪切削加工機床上，設有由液態(tài)流體通道2與氣態(tài)流體通道1組 成的低溫氣液噴射系統(tǒng)3，其特征是低溫氣液噴射系統(tǒng)3的液態(tài)流體通道2，與蓄液器5的 液體輸出口相通，氣態(tài)流體通道1與空氣制冷處理系統(tǒng)6的氣體輸出口相通；液態(tài)流體通道2 的輸出端與氣態(tài)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(fā)熱區(qū)，對這些區(qū)域?qū)嵤├鋮s、潤滑，構(gòu)成齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)。
為了不以高能耗的渦流管制冷方式和半導體制冷方式的空氣處理技術(shù)相類同，本 發(fā)明所述的空氣制冷處理系統(tǒng)6是指使用低沸點介質(zhì)的間接冷卻方式、使用制冷劑的循 環(huán)壓縮式間接制冷方式或使用空氣絕熱膨脹的直接制冷方式等的空氣制冷處理系統(tǒng)。
為了增強冷卻效果，本發(fā)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，并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(fā)熱區(qū)進行冷卻，本發(fā)明所述的氣液混流噴射口 4，還可通過氣液入口 11對機床的軸承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(qū)動器的發(fā)熱區(qū)，并且固定在工作時能始終與發(fā)熱區(qū)保持等 距離的位置。 本發(fā)明所述的蓄液器5的流體壓力，可以源于本壓力氣源7、氣態(tài)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(tài)流體的濃度和噴霧流量、壓力和溫度等，在氣態(tài)流體通道1， 液態(tài)流體通道2，低溫氣液噴射系統(tǒng)3，氣液混流噴射口 4，蓄液器5，空氣制冷處理系統(tǒng)6，壓 力氣源7等的相關(guān)部位，均可設置電、液及手動調(diào)控系統(tǒng)。 本發(fā)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(jié) 約了能源，防止了污染；由于切削點的溫度降低，刀具壽命可以延長，節(jié)省了換刀時間，降低 了成本，提高了加工效益，能使企業(yè)從清潔加工中受益。


附圖是齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)結(jié)構(gòu)示意，其中
圖1是本發(fā)明的噴霧切削冷卻結(jié)構(gòu)形式；
圖2是本發(fā)明的另一種噴霧切削冷卻結(jié)構(gòu)形式；
圖3是本發(fā)明對齒輪切削機床其它發(fā)熱區(qū)的冷卻示意。 1-—氣態(tài)流體通道，2-—液態(tài)流體通道，3-—低溫氣液噴射系統(tǒng)，4-一氣液混流 噴射口 ， 5-—蓄液器，6…空氣制冷處理系統(tǒng)，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(jié)合附圖和齒輪切削機床中使用最多的滾齒機為實施例，對本發(fā)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(tǒng)3，它由液態(tài)流體通道2和氣 態(tài)流體通道1組成；液態(tài)流體通道2插入氣態(tài)流體通道1內(nèi)，它們輸出的液態(tài)流體與氣態(tài)流 體相通，并在氣液混流噴射口 4處得到混合霧化。液態(tài)流體通道2與蓄液器5的液體輸出 口相通，流體壓力可以源于壓力氣源7、氣態(tài)流體通道1的引射作用或獨立的泵類；氣態(tài)流 體通道1與空氣制冷處理系統(tǒng)6的氣體輸出口相通；空氣制冷處理系統(tǒng)6的氣體來自壓力 氣源7 ;低溫氣液噴射系統(tǒng)3的 氣液混流噴射口 4正對齒輪加工切削區(qū)，由于低溫氣液噴射系統(tǒng)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(fā)熱點保 持近距噴射關(guān)系，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(tǒng)3與氣液混流噴射口 4可以在滾刀8附近同時設置多個，并同時噴射。由 于在氣態(tài)流體通道1 ，液態(tài)流體通道2，低溫氣液噴射系統(tǒng)3，氣液混流噴射口 4，蓄液器5，空 氣制冷處理系統(tǒng)6，壓力氣源7等的相關(guān)部位，均可以安裝電、液及手動調(diào)控系統(tǒng)，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，空氣制冷處理系統(tǒng)6可以使用低沸點介質(zhì)的間接冷卻方式、使用制冷劑
的循環(huán)壓縮式間接制冷方式或使用空氣絕熱膨脹的直接制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，并可以設置空氣凈化、脫水裝置，以保持空氣的潔凈度和低露點。 如圖2所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式也可以作相應調(diào)整，例如與圖l不同的是，氣液噴 射系統(tǒng)3的液態(tài)流體通道2，不是直接插入氣態(tài)流體通道1內(nèi)，而是直接從外部將液態(tài)流體 注入從氣態(tài)流體通道1噴出的氣流中形成霧化。 如圖3所示，本發(fā)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，啟動空氣制冷處理系統(tǒng)6和滾齒機，固定在滾刀箱上的低溫氣液噴射系
統(tǒng)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(nèi)，同時對箱內(nèi)的主軸軸承進行
低溫液霧冷卻。 由于同步運動，分齒切削，是齒輪加工設備的共用特點，因此，氣液噴射系統(tǒng)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(gòu)成各種帶低溫噴霧功能的齒 輪切削加工機床。。
權(quán)利要求
齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)，在齒輪切削加工機床上，設有由液態(tài)流體通道與氣態(tài)流體通道組成的低溫氣液噴射系統(tǒng)，其特征是低溫氣液噴射系統(tǒng)的液態(tài)流體通道，與蓄液器的液體輸出口相通，氣態(tài)流體通道與空氣制冷處理系統(tǒng)的氣體輸出口相通；液態(tài)流體通道的輸出端與氣態(tài)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(qū)或傳動發(fā)熱區(qū)，對這些區(qū)域?qū)嵤┑蜏貒婌F冷卻潤滑，構(gòu)成齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)，其特征是所述的空 氣制冷處理系統(tǒng)是指，使用低沸點介質(zhì)的間接冷卻方式、使用制冷劑的循環(huán)壓縮式間接制 冷方式或使用空氣絕熱膨脹的直接制冷方式等的空氣制冷系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)，其特征是所述的氣 液混流噴射口，可以是多個正對切削點，并且固定在加工時能始終與切削點同步移動的位 置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)，其特征是所述的氣 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(qū)動器的發(fā)熱區(qū)，并且固 定在工作時能始終與發(fā)熱區(qū)保持等距離的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)，其特征是所述的蓄 液器的流體壓力，可以源于壓力氣源、氣態(tài)流體通道的引射作用或獨立的泵類等。
全文摘要
本發(fā)明涉及齒輪切削設備的低溫噴霧系統(tǒng)及技術(shù)，與齒輪切削機床技術(shù)有關(guān)，主要針對齒輪切削機床的清潔化改造，它的特征是在齒輪切削機床上設置低溫氣液噴射系統(tǒng)；通常，低溫氣液噴射系統(tǒng)由與指定空氣制冷處理系統(tǒng)相通的氣態(tài)流體通道、與蓄液器輸出口相通的液態(tài)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，噴向切削點或機床的傳動部位發(fā)熱區(qū)，并且，噴霧流量、壓力、溫度和液體濃度可以調(diào)整。工作時，氣液混流噴射口與刀具或傳動部位發(fā)熱點能始終保持同步位移關(guān)系。它的優(yōu)點是齒輪切削機床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(jié)約了能源，防止了污染，由于機床發(fā)熱點的溫度降低，刀具壽命也可延長，節(jié)省了換刀時間，能使企業(yè)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(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者張震, 楊倫 申請人:張震;楊倫