喷嘴角度自动调节装置、自动调节方法及机床与流程

1.本发明涉及切削加工技术领域，尤其涉及一种喷嘴角度自动调节装置、自动调节方法及机床。


背景技术：

2.在普通车床、铣床等切削加工领域中，使用刀具切削加工金属工件材料时，在切削过程中会使工件材料发生弹性变形或者塑性变形，同时在刀具的前刀面和切屑之间、刀具的后刀面和被加工件之间会产生摩擦，在这个加工过程中会产生切削热，它拥有着极高的温度。为了减少切削热对刀具和被加工件的影响，在切削过程中刀具和被加工件之间需要采用喷嘴喷出切削液，以快速转移热量，强化零件的性能并降低刀具的磨损。
3.然而，现有机床在加工零件过程中，会用到不同类型、不同直径、不同长度的刀具。不同刀具对冷却点的要求不同，因此加工过程中需要对喷嘴的喷射角度进行调整，以适应不同刀具的冷却需求。
4.目前常用的技术方案是，换刀后工人手动去调整喷嘴至最佳的喷射角度，但手动调整时，不仅打断了生产的连续性，而且需要多次尝试，效率较低。但若喷嘴的喷射角度固定不变，则无法喷射至最佳区域，则会出现刀具异常磨损、零件性能差等不利影响。


技术实现要素：

5.本发明提供一种喷嘴角度自动调节装置，用以解决现有技术中手动调整喷嘴成本高、效率低和调整不到位，引起的刀具磨损快、零件性能差等难题，实现可随刀具型号、直径、长度等信息自动调节喷嘴角度，始终使刀具保持最佳冷却效果，且结构紧凑、设计合理、使用操作方便。
6.本发明实施例提供一种喷嘴角度自动调节装置，包括：
7.固定架，周侧设有至少一个喷嘴固定件，所述喷嘴固定件的一端与所述固定架铰接，所述喷嘴固定件的另一端固定设有喷嘴；
8.驱动件，安装于所述固定架；
9.主动齿轮，与所述驱动件的驱动轴同轴设置；
10.从动齿轮，可转动地安装于所述固定架，并与所述主动齿轮啮合，所述从动齿轮背离所述固定架的一侧设有与所述从动齿轮同轴设置的环形凸缘，所述环形凸缘的底面开设有与所述喷嘴固定件一一对应的开口，所述开口的一侧侧壁设置为斜面，所述喷嘴固定件抵靠于所述斜面；
11.弹性件，一端与所述喷嘴固定件连接，另一端与所述固定架连接，通过所述弹性件保持所述喷嘴固定件与所述斜面抵靠；
12.通过所述驱动件驱动所述主动齿轮带动所述从动齿轮转动，使得所述喷嘴固定件沿所述斜面移动并做向所述环形凸缘的轴线靠近或远离的摆动，以调节所述喷嘴的喷射角度。
13.根据本发明的一个实施例，所述主动齿轮与所述从动齿轮均位于垂直于所述固定架的轴线的同一平面。
14.根据本发明的一个实施例，所述固定架用于安装所述从动齿轮的部位形成有环形凸台，所述从动齿轮通过轴承与所述环形凸台套接；
15.所述固定架、所述环形凸台、所述从动齿轮和所述环形凸缘均同轴设置且设有贯穿的通孔。
16.根据本发明的一个实施例，所述固定架的周侧设有多个所述喷嘴固定件，多个所述喷嘴固定件分布于所述固定架的周侧；
17.所述环形凸缘的底面开设有多个所述开口，多个所述开口分布于所述环形凸缘的底面，多个所述开口的所述斜面朝向同一侧倾斜。
18.根据本发明的一个实施例，所述斜面由所述环形凸缘的底面朝向靠近所述环形凸缘的顶面方向倾斜，所述开口的另一侧侧壁设置为竖直面，所述斜面与所述竖直面通过弧面过渡连接。
19.根据本发明的一个实施例，沿所述环形凸缘的圆周方向，所述斜面为带有外凸弧度的圆滑斜面；沿所述环形凸缘的壁厚方向，所述斜面由所述环形凸缘的外侧壁向内侧壁倾斜。
20.根据本发明的一个实施例，所述固定架的周侧设有至少一对凸耳，所述凸耳设有连接孔，所述连接孔的轴线与所述固定架的轴线垂直，所述喷嘴固定件的一端设有销孔，所述喷嘴固定件通过销轴穿设于所述连接孔与所述销孔和所述固定架铰接。
21.根据本发明的一个实施例，所述喷嘴穿设于所述喷嘴固定件的端部并朝向所述固定架的轴线方向倾斜，所述喷嘴位于所述喷嘴固定件中的一端连接冷却液管路。
22.本发明实施例还提供一种上述喷嘴角度自动调节装置的自动调节方法，包括如下步骤：
23.获取刀具信息，所述刀具信息包括刀具类型、长度和直径；
24.根据所述刀具信息，计算喷嘴的喷射角度及驱动件需要转动的角度；
25.发出开启驱动件的指令，使得驱动件转动到指定位置，同时喷嘴调节到刀具所需的喷射位置。
26.本发明实施例还提一种机床，设有主轴和可更换安装于所述主轴的刀具，所述主轴外套设有喷嘴角度自动调节装置，通过所述喷嘴角度自动调节装置将所述喷嘴自动调节到所述刀具所需的喷射位置。
27.本发明提供的喷嘴角度自动调节装置，通过驱动件驱动主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮下方的斜面从喷嘴固定件的表面经过，相对地，使得喷嘴固定件沿斜面移动并做向环形凸缘的轴线靠近或远离的摆动，在喷嘴固定件做向环形凸缘的轴线靠近的摆动时，沿环形凸缘的轴线方向，喷嘴到固定架的距离变短，此状态适合较短的刀具的冷却；在喷嘴固定件做向环形凸缘的轴线远离的摆动时，沿环形凸缘的轴线方向，喷嘴到固定架的距离变长，此状态适合较长刀具的冷却。可见，喷嘴可适应性调整角度，使其工作时始终处于最佳的喷射角度，减少了调节喷嘴的步骤，不仅延长了刀具使用寿命，也提高了加工效率，此外无需人为手动调节，实现加工过程的全程自动化冷却，使用方便。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本发明提供的喷嘴角度自动调节装置应用于一种刀具的主视结构示意图；
30.图2是图1的立体结构示意图；
31.图3是图1的俯视结构示意图；
32.图4是本发明提供的喷嘴角度自动调节装置应用于另一种刀具的主视结构示意图；
33.图5是图4的立体结构示意图；
34.图6是本发明提供的喷嘴角度自动调节装置的主视结构示意图；
35.图7是图6的俯视结构示意图；
36.图8是图7的a-a剖视示意图；
37.图9是图6的立体结构示意图；
38.图10是本发明自动调节方法的流程图。
39.附图标记：
40.100、固定架；110、驱动件；120、主动齿轮；130、从动齿轮；131、环形凸缘；1311、斜面；1312、竖直面；132、开口；140、喷嘴固定件；150、喷嘴；101、凸耳；102、销轴；103、环形凸台；160、弹性件；170、刀具；171、冷却位置；180、主轴；190、轴承。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.下面结合图1至图9描述本发明的喷嘴角度自动调节装置(本文简称调节装置)。
43.一方面，结合图1至图9所示，本发明实施例提供一种喷嘴角度自动调节装置，主要包括固定架100、驱动件110、主动齿轮120和从动齿轮130以及弹性件160。
44.本实施例中，固定架100主要起到安装其他各部件的作用，并且最终通过固定架100将整个调节装置安装于机床的主轴180。具体地，固定架100的周侧设有至少一个喷嘴固定件140，喷嘴固定件140用于固定喷嘴150，喷嘴固定件140可以呈条状、柱状、板状等形状，在此不做限定。喷嘴固定件140的一端与固定架100铰接，喷嘴固定件140的另一端固定设有喷嘴150，喷嘴150延伸出喷嘴固定件140的端部。
45.本实施例的驱动件110安装于固定架100，驱动件110可以是驱动电机，驱动电机的壳体固定在固定架100上，保持驱动电机的位置稳固。
46.本实施例中，主动齿轮120与驱动件110的驱动轴相连，可以是主动齿轮120的轴心设有安装孔，驱动电机的驱动轴穿设于安装孔并与安装孔固定连接，例如键连接。
47.本实施例中，从动齿轮130可转动地安装于固定架100，并与主动齿轮120啮合，由
主动齿轮120带动从动齿轮130转动，具体转动多少角度，由刀具170的类型、长度、直径等参数决定。从动齿轮130背离固定架100的一侧设有与从动齿轮130同轴设置的环形凸缘131，环形凸缘131的底面开设有与喷嘴固定件140一一对应的开口132，开口132的一侧侧壁设置为斜面1311，喷嘴固定件140抵靠于斜面1311。
48.本实施例中，弹性件160一端与喷嘴固定件140朝向固定件的一侧连接，弹性件160另一端与固定架100连接，通过弹性件160的弹力保持喷嘴固定件140与斜面1311抵靠，也就是保持喷嘴固定件140与斜面1311始终处于接触状态。本实施例的弹性件160可以是弹簧，弹簧的两端带有挂钩，一端勾在固定架100，一端勾在喷嘴固定件140。
49.本实施例通过驱动件110驱动主动齿轮120带动从动齿轮130转动，从动齿轮130下方的斜面1311从喷嘴固定件140的表面经过，相对地，使得喷嘴固定件140沿斜面1311移动并做向环形凸缘131的轴线靠近或远离的摆动，在喷嘴固定件140做向环形凸缘131的轴线靠近的摆动时，沿环形凸缘131的轴线方向，喷嘴150到固定架100的距离变短，此状态适合较短的刀具170的冷却；在喷嘴固定件140做向环形凸缘131的轴线远离的摆动时，沿环形凸缘131的轴线方向，喷嘴150到固定架100的距离变长，此状态适合较长刀具170的冷却。可见，本实施例的喷嘴150可适应性调整角度，使其工作时始终处于最佳的喷射角度，减少了调节喷嘴150的步骤，不仅延长了刀具170使用寿命，也提高了加工效率，此外无需人为手动调节，实现加工过程的全程自动化冷却，使用方便。
50.此外，本实施例的调节装置通过齿轮传动，可靠性高，各组件方便调节、方便拆卸。
51.本实施例中，可以在喷嘴固定件140的底部设置过孔，喷嘴固定件140可以是空心壳体结构，喷嘴150固定穿设于过孔并外露出喷嘴固定件140，喷嘴150位于喷嘴固定件140中的一端连接冷却液管路，冷却液管路连接冷却源，冷却源可以是切削液。
52.在一个具体实施例中，驱动电机的驱动轴相对于固定架100的平面竖直设置，主动齿轮120和从动齿轮130的轴线与驱动轴的轴线平行，也就是说，主动齿轮120和从动齿轮130的盘面与驱动轴的轴线垂直设置，本实施例中，从动齿轮130的直径大于主动齿轮120的直径，以符合本实施例所需的传动比。
53.为了便于从动齿轮130与主动齿轮120啮合，根据本发明的一个实施例，主动齿轮120与从动齿轮130均位于垂直于固定架100的轴线的同一平面。
54.为了便于安装从动齿轮130，根据本发明的一个实施例，固定架100用于安装从动齿轮130的部位形成有环形凸台103，从动齿轮130通过轴承190与环形凸台103套接，轴承190的外圈固定在从动齿轮130的中心通孔内，轴承190的内圈固定套设在环形凸台103外。
55.本实施例中，固定架100、环形凸台103、从动齿轮130和环形凸缘131均同轴设置且设有贯穿的通孔，该通孔用于套设在机床的主轴180外，方便该调节装置的安装。
56.根据本发明的一个实施例，固定架100的周侧设有多个喷嘴固定件140，多个喷嘴固定件140分布于固定架100的周侧，多个喷嘴固定件140可以均布于固定架100的周侧，例如设置三个、四个或者更多个喷嘴固定件140，并对应设置三个、四个或更多个喷嘴150。多个喷嘴150分布在从动齿轮130的外周，可以均布在从动齿轮130的外周，并可以360度绕刀具170主轴180喷射切削液，从而快速转移热量，有效降低刀具170加工时的温度。此外，每个喷嘴150的出口流量一致，喷出的切削液带有一定的压力，从而更容易清理刀具170周边的铁屑，防止周边铁屑堆积，有效地增加了切削速度，减少刀具170磨损。
57.对应地，环形凸缘131的底面开设有多个开口132，多个开口132分布于环形凸缘131的底面，可以均布在环形凸缘131的底面，例如设置三个、四个或更多个开口132，开口132的数量与喷嘴固定件140一一对应，多个开口132的斜面1311朝向同一侧倾斜，例如都朝向环形凸缘131的逆时针转动方向或顺时针转动方向。
58.根据本发明的一个实施例，沿环形凸缘131的圆周方向，斜面1311由环形凸缘131的底面朝向靠近环形凸缘131的顶面方向倾斜，开口132的另一侧侧壁设置为竖直面1312，斜面1311与竖直面1312通过弧面过渡连接，形成类似齿形槽结构，通过该斜面1311的设置，使得斜面1311形成由环形凸缘131的底面逐渐靠近环形凸缘131的顶面，从而在环形凸缘131的轴线方向形成高度差，由此当喷嘴固定件140沿斜面1311移动时，高度会随之变化，进而能够实现调节喷嘴150的喷射角度，以适应不同刀具170。
59.为了喷嘴固定件140能够沿斜面1311顺利地移动，根据本发明的一个实施例，沿环形凸缘131的圆周方向，斜面1311为带有外凸弧度的圆滑斜面1311，由此，喷嘴固定件140与斜面1311接触面小，更便于喷嘴固定件140沿斜面1311滑动；为了进一步减小喷嘴固定件140与斜面1311的接触面积，沿环形凸缘131的壁厚方向，斜面1311由环形凸缘131的外侧壁向内侧壁倾斜，由此使得斜面1311的底面壁厚小于斜面1311根部的壁厚，喷嘴固定件140与斜面1311接触面积进一步减小，可以提高喷嘴固定件140沿斜面1311移动的顺滑度，使得驱动电机驱动主动齿轮120与从动齿轮130转动更容易。
60.为了便于喷嘴固定件140的安装，根据本发明的一个实施例，固定架100的周侧设有至少一对凸耳101，凸耳101设有连接孔，连接孔的轴线与固定架100的轴线垂直，喷嘴固定件140的一端设有销孔，喷嘴固定件140通过销轴102穿设于连接孔与销孔和固定架100铰接，安装后，销轴102的轴线也与固定架100的轴线垂直，由此喷嘴固定件140的转动方向为朝向固定架100的轴线方向摆动或远离固定架100的轴线方向摆动。巧妙地，在从动齿轮130转动时，由环形凸缘131底面的斜面1311能够自动带动喷嘴固定件140向朝向固定架100的轴线方向摆动或向远离固定架100的轴线方向摆动，从而能够自动调节喷嘴150角度，适应不同刀具170。
61.在一个具体的实施例中，喷嘴150穿设于喷嘴固定件140的端部并朝向固定架100的轴线方向倾斜，喷嘴150位于喷嘴固定件140中的一端连接冷却液管路，由此设置，便于喷嘴150安装，也便于冷却液管路连接。
62.另一方面，本发明实施例还提供一种上述喷嘴角度自动调节装置的自动调节方法，首先需要说明的是，不同的刀具170类型、刀具170长度、刀具170直径，对喷嘴150的喷射角度要求是不同的。机床的刀具170类型、长度、直径等信息存储在机床的控制系统中。
63.如图10所示，具体的自动调节方法包括如下步骤：
64.s10、机床主轴180抓取一把刀具170时，机床的控制系统获取刀具170信息并发送给机床的处理器(图中未示出)，其中，刀具170信息包括刀具170类型、长度和直径等。
65.s20、处理器根据刀具170信息，计算喷嘴150的喷射角度及驱动件110需要转动的角度，本实施例中，驱动件110以驱动电机为例。
66.s30、发出开启驱动件110的指令，使得驱动件110转动到指定位置，同时喷嘴150调节到刀具170所需的喷射位置；具体地，驱动电机驱动主动齿轮120转动，主动齿轮120带动从动齿轮130转动，最终使喷嘴150出口指向需要冷却的位置，达到理想的冷却效果。
67.需要说明的是，驱动电机旋转到不同的位置，喷嘴150出口指向不同的位置，两者之间的对应关系可以根据几何关系计算得出，也可以进行标定得出，在此不再赘述。
68.此外，如图1至图5所示，本发明实施例还提一种机床，设有主轴180和安装于主轴180的刀具170，刀具170可更换，不同的刀具170冷却位置171不同，主轴180外套设有喷嘴角度自动调节装置，当然，可以理解的是，主轴180包括转动部分和固定部分，转动部分绕固定部分转动，喷嘴角度自动调节装置的固定架100固定在主轴180的固定部分，从而不影响主轴180转动部分的转动，通过调节装置将喷嘴150自动调节到刀具170所需的喷射位置，从而达到理想的冷却效果，保护刀具170，延长刀具170的使用寿命。
69.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。