专利名称：齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术，与齿轮切削加工机床技术有
关，主要针对齿轮切削加工过程中的冷却，达到降低机床切削点或传动发热区的温升、减少 切削液消耗和防止污染的目的。
背景技术：
近年来，为了减少切削液污染，在金属切削加工领域，干式、半干式切削技术开始 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，国外非常流 行，它的技术特点是在超高线速度下，让切削热来不急传导到刀刃就脱开；这种方式完全 不用切削液，往往使用小切深、大走刀和超高速加工；要求机床具有高刚性、高强度和高转 速刀具必须使用红硬性好的村料并要求高强度；缺点是设备一次性投资大、刀具昂贵、崩 刃有随意性，并且，难予对传统设备进行改造。 半干式切削是用空气加微量油雾代替冷却剂的方法；空气多源于设置在机床外部 的空气压縮机，并通过雾化喷嘴混入极少量切削液，直接喷向切削点，实施微量的喷雾冷却 和润滑；这就是所谓MQL(微量润滑)切削技术。这项技术，国外多在车削、铣削和磨削加工 设备上使用。 在金属切削加工通用设备中，齿轮切削加工设备刀具的切削动作算最复杂的一 种。由于刀齿具有啮合关系，又是曲面加工、分度加工，多刀断续、开槽切削，精度要求高，切 削区的发热量相对较大，散热冷却条件差，当切削区难予获得冷却液的有效供给时，极易因 过热而烧刀；尤其是使用高速钢刀具加工，这种现象更易发生，因此，此时机床只能使用较 低的线速度。 随着齿轮切削技术的进步，国内外，关于把全干式切削技术用于齿轮切削机床的 研究成果，已经推广运用。这种完全不使用切削液的设备，即使是使用压縮空气，其喷气口 也离切削点较远，压縮空气只是用来吹开堆积在切削加工区附近的切屑，并不是要用它来 对切削点实施冷却和润滑，由于刀具红硬性好，又有耐高温涂层，因此，也不需要向切削点 喷射微量油雾。 从技术上讲，有关齿轮切削机床湿式切削技术的研究也没有放弃，不少新设计的 设备，仍采用大量油剂喷淋的冷却方式，不同的是为了降低切削温升，设备都大大增加了 冷却液的喷淋流量，并依靠带制冷系统的冷油(水)机组来控制、降低切削液的温升；为了 防止因温升过高，被迫施用大量切削液而产生的油烟污染，机床又往往配置全密封护罩。
介于上述原因，有关齿轮切削加工设备使用常温微量润滑切削(MQL)技术的报道 极少。以至于，目前，现有齿轮加工设备仍大多采用油剂喷淋冷却切削方式，部分采用全干 式切削方式。 2001年前后，我们开发成功的冷风射流机，能够将压縮空气管输入的常温气流温 度下降至0 -60°C以下，再通过保温管，将这些低温气流输送到喷射装置中，混入微量切削液，对车削、铣削加工机床的切削区实施了低温下的微量润滑(MQL)切削，效果良好。查 新发现，这项技术在国外也有应用，日本叫冷风切削。但是，至今，仍只用于车削、铣削和磨 削加工中，由于齿轮切削加工技术的特殊性，将冷风切削技术用于齿轮切削加工的相关报 道我们还没有见到。 此外，齿轮切削机床的齿轮、轴承、其它传动原件及动力驱动器的发热区，也往往 使用传统的油剂冷却润滑方式，事实上这种方式的冷却效果也不理想，当然，由一台冷风射 流机提供低温雾化气流，同时对齿轮切削机床的切削点和传动部位发热区实施低温喷雾冷 却的技术也尚未见到。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有齿轮切削机床技术的不足，为齿轮切削加工机 床配置独特的低温喷雾系统，使它获得具有能把低温气液混合雾化流体喷向切削点和其它 传动发热区的功能，用低温空气代替冷却液的大量使用，从而构成齿轮切削设备的低温喷 雾系统及技术。 通常，本发明在齿轮切削加工机床上，设有由液态流体通道2与气态流体通道1组 成的低温气液喷射系统3，其特征是低温气液喷射系统3的液态流体通道2，与蓄液器5的 液体输出口相通，气态流体通道1与空气制冷处理系统6的气体输出口相通；液态流体通道2 的输出端与气态流体通道1流体相通，组成气液混流喷射口 4 ;气液混流喷射口 4正对加工切 削点或传动发热区，对这些区域实施冷却、润滑，构成齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术。
为了不以高能耗的涡流管制冷方式和半导体制冷方式的空气处理技术相类同，本 发明所述的空气制冷处理系统6是指使用低沸点介质的间接冷却方式、使用制冷剂的循 环压縮式间接制冷方式或使用空气绝热膨胀的直接制冷方式等的空气制冷处理系统。
为了增强冷却效果，本发明所述的气液混流喷射口 4，可以是多个不同方向正对切 削点，并且固定在加工时能始终与切削点同步移动的位置。 为了对其它发热区进行冷却，本发明所述的气液混流喷射口 4，还可通过气液入口 11对机床的轴承10进行低温喷雾冷却；此种方式，气液混流喷射口 4，可以是多个正对齿 轮、轴承、其它传动原件及动力驱动器的发热区，并且固定在工作时能始终与发热区保持等 距离的位置。 本发明所述的蓄液器5的流体压力，可以源于本压力气源7、气态流体通道1的引 射作用或独立的泵类等。 为了控制气流中液态流体的浓度和喷雾流量、压力和温度等，在气态流体通道1， 液态流体通道2，低温气液喷射系统3，气液混流喷射口 4，蓄液器5，空气制冷处理系统6，压 力气源7等的相关部位，均可设置电、液及手动调控系统。 本发明的有益之处是使用低温喷雾代替冷却液，大大减少了切削液的使用量，节 约了能源，防止了污染；由于切削点的温度降低，刀具寿命可以延长，节省了换刀时间，降低 了成本，提高了加工效益，能使企业从清洁加工中受益。
附图是齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术结构示意，其中
图1是本发明的喷雾切削冷却结构形式；
图2是本发明的另一种喷雾切削冷却结构形式；
图3是本发明对齿轮切削机床其它发热区的冷却示意。 1-—气态流体通道，2-—液态流体通道，3-—低温气液喷射系统，4-一气液混流 喷射口 ， 5-—蓄液器，6…空气制冷处理系统，7…压力气源，8…滚刀，9…被加工齿轮10… 主轴轴承，ll-一气液入口。
具体实施例方式
下面，结合附图和齿轮切削机床中使用最多的滚齿机为实施例，对本发明作进一 步说明 如图1，在滚齿机的滚刀箱上，安有低温气液喷射系统3，它由液态流体通道2和气 态流体通道1组成；液态流体通道2插入气态流体通道1内，它们输出的液态流体与气态流 体相通，并在气液混流喷射口 4处得到混合雾化。液态流体通道2与蓄液器5的液体输出 口相通，流体压力可以源于压力气源7、气态流体通道1的引射作用或独立的泵类；气态流 体通道1与空气制冷处理系统6的气体输出口相通；空气制冷处理系统6的气体来自压力 气源7 ;低温气液喷射系统3的 气液混流喷射口 4正对齿轮加工切削区，由于低温气液喷射系统3也固定在滚刀 箱上，因此，气液混流喷射口 4能随滚刀8上下移动，气液混流喷射口 4可始终与发热点保 持近距喷射关系，直到完成被加工齿轮9的低温喷雾切削过程为止。为了增强冷却效果，低 温气液喷射系统3与气液混流喷射口 4可以在滚刀8附近同时设置多个，并同时喷射。由 于在气态流体通道1 ，液态流体通道2，低温气液喷射系统3，气液混流喷射口 4，蓄液器5，空 气制冷处理系统6，压力气源7等的相关部位，均可以安装电、液及手动调控系统，因此，喷 雾的流量、压力、温度和液体浓度都能受到控制。 图1所示，空气制冷处理系统6可以使用低沸点介质的间接冷却方式、使用制冷剂
的循环压縮式间接制冷方式或使用空气绝热膨胀的直接制冷方式等空气制冷机组；它的空 气输入口与压縮空气源7相通，并可以设置空气净化、脱水装置，以保持空气的洁净度和低露点。 如图2所示，本发明的结构形式也可以作相应调整，例如与图l不同的是，气液喷 射系统3的液态流体通道2，不是直接插入气态流体通道1内，而是直接从外部将液态流体 注入从气态流体通道1喷出的气流中形成雾化。 如图3所示，本发明也可对滚齿机的主轴轴承实施低温喷雾冷却，图中主轴轴承
IO，可以通过气流入口 11从气液混流喷射口 4中获得低温液雾冷却流体。 使用时，启动空气制冷处理系统6和滚齿机，固定在滚刀箱上的低温气液喷射系
统3，便可通过气液混流喷射口 4，向滚刀8与被加工齿轮9的啮合处，喷射出低温液雾，对
切削点实施低温喷雾切削了。当然，也可把它们引入滚刀箱内，同时对箱内的主轴轴承进行
低温液雾冷却。 由于同步运动，分齿切削，是齿轮加工设备的共用特点，因此，气液喷射系统3也 可设置在插齿、剃齿、磨齿等其它齿轮切削加工设备上使用，构成各种带低温喷雾功能的齿 轮切削加工机床。。
权利要求
齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术，在齿轮切削加工机床上，设有由液态流体通道与气态流体通道组成的低温气液喷射系统，其特征是低温气液喷射系统的液态流体通道，与蓄液器的液体输出口相通，气态流体通道与空气制冷处理系统的气体输出口相通；液态流体通道的输出端与气态流体通道流体相通，组成气液混流喷射口；气液混流喷射口正对加工切削区或传动发热区，对这些区域实施低温喷雾冷却润滑，构成齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术。
2. 根据权利要求1所述的齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术，其特征是所述的空 气制冷处理系统是指，使用低沸点介质的间接冷却方式、使用制冷剂的循环压縮式间接制 冷方式或使用空气绝热膨胀的直接制冷方式等的空气制冷系统。
3. 根据权利要求1所述的齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术，其特征是所述的气 液混流喷射口，可以是多个正对切削点，并且固定在加工时能始终与切削点同步移动的位 置。
4. 根据权利要求1所述的齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术，其特征是所述的气 液混流喷射口，可以是多个正对齿轮、轴承、其它传动原件及动力驱动器的发热区，并且固 定在工作时能始终与发热区保持等距离的位置。
5. 根据权利要求1所述的齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术，其特征是所述的蓄 液器的流体压力，可以源于压力气源、气态流体通道的引射作用或独立的泵类等。
全文摘要
本发明涉及齿轮切削设备的低温喷雾系统及技术，与齿轮切削机床技术有关，主要针对齿轮切削机床的清洁化改造，它的特征是在齿轮切削机床上设置低温气液喷射系统；通常，低温气液喷射系统由与指定空气制冷处理系统相通的气态流体通道、与蓄液器输出口相通的液态流体通道和气液混流喷射口组成；气液混流喷射口生成低温液雾，喷向切削点或机床的传动部位发热区，并且，喷雾流量、压力、温度和液体浓度可以调整。工作时，气液混流喷射口与刀具或传动部位发热点能始终保持同步位移关系。它的优点是齿轮切削机床用低温气液喷雾代替冷却液，大大减少了冷却液的使用量，节约了能源，防止了污染，由于机床发热点的温度降低，刀具寿命也可延长，节省了换刀时间，能使企业从清洁加工中受益。
文档编号B23Q11/10GK101767291SQ20091010300
公开日2010年7月7日 申请日期2009年1月6日 优先权日2009年1月6日
发明者张震, 杨伦 申请人:张震;杨伦