引言

數(shù)控車床切削零件時需要冷卻,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)整只能對準一把刀具,刀具沿中滑板(x軸）方向移動增大時,冷卻液噴灑位置會發(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冷卻液噴頭組合器來解決,從而實現(xiàn)一次調(diào)整,同時對多把刀具進行準確、可靠的冷卻。

圖1傳統(tǒng)數(shù)控車床冷卻噴頭

1設計原理

1.1基本原理

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

要準確噴灑冷卻刀具,經(jīng)過實踐論證噴頭只能安裝在刀架上,而刀架是一個會轉(zhuǎn)動的部件,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刀架頂蓋,可通過做一個噴頭組合器來實現(xiàn)對多把刀具進行冷卻。

1.2改良過程

制定設計方案,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,購買必要的標準件。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,該冷卻器冷卻準確、調(diào)整方便,測試結(jié)果令人相當滿意。

圖2主要零配件圖

1.3主要創(chuàng)新

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

(1）用刀架的轉(zhuǎn)動帶動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軸方向移動時無法冷卻的問題,提高了刀具的使用壽命。

2試驗與測試

如圖3所示,本設計經(jīng)過一年的測試和對比試驗,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試驗對比

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

3研究價值

（1）低成本改進,經(jīng)濟效益明顯。

（2）提供了進一步改進的空間。進一步完善該項目的設想:本冷卻液噴頭組合器現(xiàn)在只能四個噴頭同時噴灑冷卻液,可以在原有基礎(chǔ)上進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、兩個、三個、四個噴頭單獨或同時進行噴液、噴氣、噴霧。