數(shù)控車床冷卻液噴頭改良研究與實(shí)踐

引言

數(shù)控車床切削零件時(shí)需要冷卻,如圖1所示,傳統(tǒng)冷卻是利用金屬軟管噴頭,它固定在大滑板(Z軸)上,每次調(diào)整只能對準(zhǔn)一把刀具,刀具沿中滑板(x軸)方向移動(dòng)增大時(shí),冷卻液噴灑位置會(huì)發(fā)生偏移而冷卻不到刀具,金屬軟管噴頭跨過工件上方到對面來冷卻刀具,容易纏繞到加工中的鐵屑。這些問題可以通過制作一個(gè)冷卻液噴頭組合器來解決,從而實(shí)現(xiàn)一次調(diào)整,同時(shí)對多把刀具進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠的冷卻。

圖1 傳統(tǒng)數(shù)控車床冷卻噴頭

1設(shè)計(jì)原理

1.1基本原理

零件加工時(shí),刀具固定在刀架上,一個(gè)刀架一般最多安裝四把刀,切削金屬時(shí),由于加工過程會(huì)產(chǎn)生熱量,必須對正在工作的刀具進(jìn)行冷卻,當(dāng)轉(zhuǎn)換刀具位置時(shí)(換刀),冷卻的位置需要重新調(diào)整。冷卻液噴頭組合器的設(shè)計(jì)原理就是對每一把刀設(shè)定一個(gè)固定的冷卻噴頭,噴頭跟刀具同步轉(zhuǎn)動(dòng),不需要手工操作。

要準(zhǔn)確噴灑冷卻刀具,經(jīng)過實(shí)踐論證噴頭只能安裝在刀架上,而刀架是一個(gè)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)的部件,通過了解刀架結(jié)構(gòu)得知,從刀架中心穿過一條軟管可以到達(dá)刀架頂蓋,可通過做一個(gè)噴頭組合器來實(shí)現(xiàn)對多把刀具進(jìn)行冷卻。

1.2改良過程

制定設(shè)計(jì)方案,用CAD軟件畫出立體圖和工程圖,制作該作品,使用加工中心機(jī)床、數(shù)控車床、普通車床、鉆床來加工所需的零件,購買必要的標(biāo)準(zhǔn)件。主要加工件和采購件如圖2所示。通過鉗工裝配完成冷卻液噴頭組合器,經(jīng)過安裝在數(shù)控車床上測試,該冷卻器冷卻準(zhǔn)確、調(diào)整方便,測試結(jié)果令人相當(dāng)滿意。

圖2 主要零配件圖

1.3主要?jiǎng)?chuàng)新

本冷卻液噴頭組合器只針對安裝有四工位電動(dòng)刀架的數(shù)控車床冷卻液噴頭改造,通過學(xué)校老師的咨詢、企業(yè)調(diào)查、網(wǎng)上查詢、市面五金商店調(diào)查,未查找到有該項(xiàng)目產(chǎn)品出售。本設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:

(1)用刀架的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)噴頭一對一冷卻刀具,代替人手一次又一次調(diào)整噴頭位置,操作更簡單,過程更安全,冷卻結(jié)果更可靠,效率提高。

(2)解決了刀具在x軸方向移動(dòng)時(shí)無法冷卻的問題,提高了刀具的使用壽命。

2試驗(yàn)與測試

如圖3所示,本設(shè)計(jì)經(jīng)過一年的測試和對比試驗(yàn),使用效果非常理想。

圖3 裝配及測試圖

2.1工件測試

(1)測試工件:雙線梯形螺紋:

冷卻方式:現(xiàn)有傳統(tǒng)方式。

測試結(jié)果如表1所示:平均調(diào)試時(shí)間3.4min,刀具平均壽命4.9h。

(2)測試工件:雙線梯形螺紋:

冷卻方式:噴頭組合器冷卻。

測試結(jié)果如表2所示:平均0min,刀具平均壽命5.9h。

2.2試驗(yàn)對比

噴頭調(diào)試節(jié)省時(shí)間3.4min,刀具平均壽命提高30~60min。

3研究價(jià)值

(1)低成本改進(jìn),經(jīng)濟(jì)效益明顯。

(2)提供了進(jìn)一步改進(jìn)的空間。進(jìn)一步完善該項(xiàng)目的設(shè)想:本冷卻液噴頭組合器現(xiàn)在只能四個(gè)噴頭同時(shí)噴灑冷卻液,可以在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加噴氣噴霧功能,而且可以由數(shù)控車床CNC系統(tǒng)用程序指令控制其中一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)噴頭單獨(dú)或同時(shí)進(jìn)行噴液、噴氣、噴霧。