机床内的冷却液喷嘴制造技术

一种机床内的冷却液喷嘴（３），其包括：ａ）内周壁体（１５）；ｂ）在内周壁体（１５）上形成的支撑内侧通道的内部凸缘（２３），ｃ）上部框架，该框架包括使通过内侧通路向上流出的冷却液以放射状地方式在平面上流动的天花板表面，及外周壁体（１７）其使流动的液体向下转弯从而使液体向下流动并与凸缘（２３）的外表面共同形成外侧通路，至少一部分壁体表面上设置有流动搅乱凹陷（２７）及ｄ）下部框架（１９），其构成了一个流动导向台用于向心地导引经过凸缘下面的至少一个落差达到外周壁体下端的冷却液；ｅ）由此将该流动导向台用作瀑布（２８）的环形顶部通过使冷却液向下流动从而形成包围着所述刀具的圆柱形或倒立的锥形瀑布状冷却液幕。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车床或磨床等机床内的一种冷却液供给装置，尤其是涉及一种用于将冷却液供给到刀具等物与工件之间接触位置的喷嘴。在机加工中，使加工时间和加工导致的变形最小化的主要因素就是加强刀刃或磨具与工件之间的接触润滑及摩擦热的消散或冷却。尤其是，从给予少量的表面弱化能够改善切削条件来看，如果冷却液能够从所有方向进入切削的主剪切区并被产生的细微裂缝或空隙吸收，那么冷却液将降低表面能量以免再压缩。剪切区内的这种脆性效果非常有用，其增加了剪切角，降低了切屑的厚度并节省了切削力。另一方面，由于刀具在工件表面会重复瞬时地形成塑性变形和剪切区域，因此对于每个瞬时塑性变形和剪切区域进行有效的冷却和润滑是非常重要的，其中刀具与这些塑性变形和剪切区域相接触。然而，在传统的机床中，通过喷嘴直接供给到瞬时区域(刀具接触区)的冷却液由于刀具或工件的旋转被甩出并且与刀具和工件的表面只是肤浅的轻微接触，因此不能说它起到了有效的冷却或润滑作用。为了使冷却液在机床内一直运行直到其到达刀具/工件接触区，冷却液在接触区形成薄膜，同时具有足够的流动性并抵抗着旋转表面产生的离心力以便能够成功地进入剪切区域，通过试验已经产生出并观察到了冷却液不同阶段的状态。结果发现，给加工区供给充足的冷却液不是通过将冷却液从喷嘴直接喷射到加工区实现的，而是通过将其作为流体供给到加工区实现的。为此设计了一种喷嘴，该喷嘴在内部将冷却液形成为一组紊流并将该紊流以圆柱形或圆锥形的瀑布幕形式送到旋转刀具的周围，同时所述瀑布的下端撞在围绕着加工区的工件圆周线上，并且还观察到较大一部分到达圆周线的冷却液好像爬到了包括旋转刀具在内的中心部分。根据上述发现，在喷嘴设计的初期阶段，考虑到加工区周围螺旋转动的瀑布幕状的冷却液撞击在工件表面然后形成放射状的内螺旋流到达加工区内刀具和工件的接触面以及接触面的附近，将喷嘴制成环形其能够将螺旋旋转的冷却液通过向下导引的圆形喷嘴口排出，同时将该喷嘴进行了国际申请(PCT/JP/9700373，国际出版号No.WO97/29882)。同传统简单的喷嘴结构相比，尽管国际申请97/373所述的喷嘴结构提供了划时代的加工速度，加工精度，以及节省了大量的劳动和能量，但是经过对撞击在工件表面上之后的瀑布幕状冷却液的特性做进一步观察发现还能进一步提高供给方法。尤其是，撞击在工件表面上的冷却液幕的下端具有相当一部分冷却液由于离心力变为外螺旋流，剩余的大约50％～60％的冷却液流为内螺旋流并且在工件表面上形成的厚度大约为20mm。在这种情况下，即使用相同的喷嘴提高了流速，由于离心力的增加所以内螺旋流的量也保持不变。当内螺旋流到达中心并撞击在旋转的刀具上时，其仍有一大部分在各个方向上流动，尽管这部分比传统单口喷嘴情况下要少，在此期间能够防止切屑卡在构成空隙的刀具/工件接触区内。因此如果冷却液能够大量地从冷却液幕的下端进入其中，那么就能够将刀具包在增厚的内螺旋流的中心并使切屑从工件漂浮到螺旋流中心的上部区域。另一方面，通过消除螺旋转动能够降低冷却液幕的离心力。因此，如果使用的喷嘴设计成通过其循环喷嘴口向下排出冷却液并且没有圆周扭转角，那么喷嘴口和喷嘴口周围的杂质阻塞将导致排出的冷却液形成液体幕，该液体幕到达工件的表面并由于阻塞在液体幕中形成了切口或裂口。(在这方面，如果液体幕螺旋转动，由于喷嘴结构内的混合螺旋流，裂口将消失或立刻位于喷嘴口的下面。)因此，本专利技术的目的在于提供一种喷嘴结构，即使瀑布状排出的冷却液幕是螺旋转动的，该喷嘴也能够减小离心力以保证更大一部分到达工件表面的冷却液被导引到中心。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于冷却液的环形或多边框架形喷嘴，其能够安装在铣刀，磨具或钻头等刀刃的上面，其中铣刀，磨具或钻头固定在垂直的主轴上同时喷嘴与所述主轴同轴放置并朝向下方，所述喷嘴包括a)内周壁体；b)用于内侧廊道支撑的内部凸缘，该凸缘包括廊道，利用该廊道，经过在内周壁体上或其附近直接形成的进口流入的冷却液能够基本上放射状流动，中间壁体，其从所述廊道的外边缘向上延伸以使放射状流动的冷却液向内转，及转向天花板，其具有与所述内周壁体边缘相对的内边缘以便形成开口，通过该开口所述向内转的流动液体沿所述内周壁体向上流出；c)上部框架，该框架包括在所述顶板上面形成的用作导向表面的天花板，该导向表面使通过开口向上流出的冷却液以平面放射状的方式流动，及用作外部导向平面的外周壁体，该外部导向平面使平面放射状流动的液体向下转并在所述凸缘的周边上向下流动，所述上部框架与所述凸缘的外周壁体表面共同形成外部通道，其中形成外部通道的壁体表面至少在一个位置上形成有凹陷或凹凸不平的表面用于搅动流体；d)下部框架，其包括外周边缘和内周边缘，外周边缘和内周边缘与位于内部凸缘下面的外周壁体的下端相连，外周边缘和内周边缘之间的中间至少有一个落差，所述下部框架构成流动导向地板，通过该导向地板已经到达外周壁体下端的冷却液通过所述落差被导引着成放射状向内，其中e)冷却液被导引着向下流动，同时流动导向地板的内周边缘被用作环形瀑布排出边缘以便形成包围所述刀具的瀑布状冷却液幕。根据上述结构，冷却液流从喷嘴的内侧通道流向外侧通道，所述通道具有弯管或钩形结构由此冷却液流形成为细的紊流或微粒流同时穿过液体导向地板并且落下用于通过其中的内周边缘(喷嘴口)流出。在这种情况下，冷却液流通过流体导向地板的落差使其速度(包括旋转速度)降低以便增加厚度，因此，从喷嘴口排出的冷却液流被厚的流体从后面有效地推动(放射状向内)，并在根据流速降低流体幕直径的同时落到工件的表面同时大部分朝着中心流动；因此，如上所述，形成了有效覆盖刀具的中心流体层。附图说明图1为根据本专利技术采用用于机床的冷却液喷嘴构成冷却液循环供给系统的原理示意图2为根据本专利技术基本实施例的冷却液喷嘴结构的局部剖视图；图3为图2沿线A—A，B—B，C—C，D—D，E—E，F—F的局部剖视组合图；图4为从图2和图3所示冷却液供给喷嘴中出来的冷却液的圆柱形幕和螺旋表面流的侧视示意图；图5为图4所示工件表面上的圆柱形幕和表面流的平面示意图；图6为根据本专利技术第二实施例的冷却液喷嘴结构的局部剖视图；图7为在用于排出冷却液幕的喷嘴与刀具/工件接触位置之间具有较长主轴的实施例的主视图；图8为不同框架类型的冷却液喷嘴的外形与喷嘴口之间关系的平面图；图9为第一和第二实施例中冷却液喷嘴的内侧通道和外侧通道不同图1为本专利技术机床内冷却液循环供给系统的基本构成图，标号1表示盛放冷却液的大容量主冷却液箱；标号2表示冷却液泵P，在该例中，冷却液泵P用于将具有气泡的冷却液供给到环形喷嘴3，其中气泡是通过空气压缩作用引入冷却液内的；冷却液喷嘴3为环形，之所以这样设计是为了从泵P1供给的冷却液以螺旋流圆柱形或倒立圆锥形的包围幕4形式向下流动形成瀑布，其中螺旋流为精细紊流的集合并且最好具有轻微的扭转角，由此撞击在工件5的表面。在可移动工作台6上，利用铣刀7对工件5进行切削，铣刀7包括强力切削刀具和支撑铣刀7并穿过环形喷嘴3沿其轴线延伸的主轴8。冷却液包围幕4被导向中心，其下端撞击在工件的表面上，并且大部分是以放射状向内运动的表面流形式撞击在工件表面上的，同时对铣刀7与工件5之间的接触位置(加工区)提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床内的环形或多边框架形冷却液喷嘴，其安装在铣刀，磨具或钻头等加工工具的上面，其中加工工具与垂直的主轴连接以便喷嘴与所述主轴同轴并朝向下方，所述喷嘴包括：ａ）内周壁体；ｂ）用于内侧通道支撑的内部凸缘，该凸缘包括廊道部分，该廊道部 分使通过内周壁体上或其附近直接形成的进口流入的冷却液能够基本上放射状地流动，中间壁体，其从所述廊道部分的外边缘向上延伸以使放射状流动的冷却液向内转向，及转向顶板，其具有与所述内周壁体周边相对的内周边缘以确定开口从而使所述向内转向的流动液体沿所述内周壁体向上流出；ｃ）上部框架，该框架包括在所述顶板上面形成的用作导向表面的天花板，该导向表面使通过所述开口向上流出的冷却液以平面放射状的方式流动，及用作外部导向平面的外周壁体，该外部导向平面使平面放射状流动的液体向下转弯并使后者绕 所述凸缘的周边向下流动，及所述上部框架与所述凸缘的外周壁体表面共同确定了外侧通道，其中形成外侧通道的壁体表面上至少在一个位置上形成有流体搅动凹陷或突起／凹陷的结合；ｄ）下部框架，其包括外周边缘和内周边缘，外周边缘和内周边缘与位于内部凸缘 下面的外周壁体的下端相连，外周边缘和内周边缘之间的中间至少有一个落差，所述下部框架形成流动导向地板，通过该导向地板到达外周壁体下端的冷却液通过所述落差被导引着向内放射状，ｅ）这种结构能够使冷却液向下流动，同时流动导向地板的内周边缘确定了 环形瀑布开口，由此形成包围着所述刀具的圆柱形或向下逐渐变细的锥形瀑布状冷却液幕。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：中井义和，
申请(专利权)人：株式会社泽塔平和，
类型：发明
国别省市：JP[日本]