CN103551914B - 半干式切削加工*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半干式切削加工***，包括混合液保存装置、切削液自动补给装置和喷雾装置；混合液保存装置包括混合液箱；切削液自动补给装置包括切削液箱，切削液箱上设有进水管和混合液管，进水管和混合液管上分别设有气动阀I和气动阀II；喷雾装置包括喷雾喷头，喷雾喷头与切削液箱之间设有切削液输送管，切削液输送管沿切削液流向依次设有冷却泵、过滤器、流量调节阀门和喷雾气动阀。通过设置混合液保存装置存储混合液，然后与自来水混合后得到可直接利用的切削液并进入切削液箱，切削液箱内的切削液经冷却泵、过滤器后从喷雾喷头喷出，喷雾喷头设置在切削加工区的切屑飞溅方向上，可直接使飞溅的切削粉尘凝聚掉落。

Description

半干式切削加工***

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体的涉及一种半干式切削加工***。

背景技术

制造业一方面创造了人类的财富，但同时又给人类社会带来十分严峻的资源消耗和环境污染。切削加工在制造业中占很大的比重，其特点是刀具、切屑和工件的接触表面为新鲜表面，接触压力大、温度高，使得刀具磨损加快。切削液具有润滑、冷却、清洗防锈和协助排屑与断屑的功能，它减少了切削过程中的摩擦，减轻了切屑与刀具的粘结现象，并抑制积屑瘤的产生，大大降低了机床切削区的温度，使机床能够迅速排出切屑，从而对减轻刀具磨损、提高刀具耐用度、改善加工表面质量和提高生产效率都有非常重要的意义。

但是，随着全球环境意识的增强以及环保法规的要求越来越严格，切削液对环境的负面作用也越来越明显，废液的排放和处理对环境污染存在较高风险。据统计，二十年前，切削液的费用不到工件成本的3%左右，目前，在高生产率的生产企业，切削液的供给、保养及回收处理费用加在一起要占到工件制造成本的13%-17%，而刀具费用仅占2%-5%。在与切削液有关的总费用中，有22%左右是切削液的处理费用。

为了消除切削液大量采用带来的负面影响，可通过不使用或少使用切削液以及采用环保型切削液等措施来实现清洁化加工。对我国来说，切削液的排放也是造成环境污染的主要原因之一。因此能否不用切削液，或者大幅减少切削液的使用，就成了人们关注的问题。

干式切削加工技术不使用切削液，从源头上消除了切削液带来的一系列环境负面效应。但是由于没有冷却***，对机床和刀具技术提出了更高要求，使得零件的加工精度难以得到保证，而且会产生大量粉尘，对操作人员身体健康和车间生产的现场环境影响较大。干式切削加工出现了一系列湿式切削加工中没有的问题，主要有：

1）干式切削具有温度高、切削力大等特点，对机床和刀具技术提出了更高的要求；

2）没有切削液的冷却、润滑作用，使得零件的加工精度难以得到保证；

3）应用范围有限，目前仅适用于铸铁、铝合金等材料的切削加工；

4）加工中产生大量粉尘，危害操作人员身体健康，影响车间生产现场环境。

目前，干式切削加工技术还很不成熟，而传统的湿式切削加工技术又有诸多不足，因此急需寻求一种集成干式切削和湿式切削优点的切削方式。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半干式切削加工***，该半干式切削加工***既能够减少切削液的用量，减轻对环境的负面影响和降低加工成本，而且能够提高切削加工性能，保证机加工的精度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种半干式切削加工***，包括混合液保存装置、切削液自动补给装置和喷雾装置；

所述混合液保存装置包括混合液箱；

所述切削液自动补给装置包括切削液箱，所述切削液箱上设有进水管和与所述混合液箱相连的混合液管，所述进水管和混合液管上分别设有气动阀I和气动阀II；

所述喷雾装置包括喷雾喷头，所述喷雾喷头与所述切削液箱之间设有切削液输送管，所述切削液输送管沿切削液流向依次设有冷却泵、用于过滤切削液中杂质的过滤器、用于控制切削液流量的流量调节阀门和用于控制所述喷雾喷头开闭的喷雾气动阀。

进一步，所述喷雾喷头为至少一组，且所述喷雾气动阀与每一组所述喷雾喷头一一对应设置。

进一步，所述喷雾喷头为两组，第一组所述喷雾喷头包括一个上喷雾喷头并设置在切削加工区的上方，第二组所述喷雾喷头包括两个下喷雾喷头并设置在切削加工区的左右两侧。

进一步，所述冷却泵的出液口与所述切削液箱之间设有切削液溢流旁路，所述切削液溢流旁路上设有阀门II。

进一步，还包括控制***，所述控制***包括控制器、操作面板、空气换向电磁阀和与高压空气管相连的换向电磁阀组，所述换向电磁阀组包括换向电磁阀I和换向电磁阀II，与所述上喷雾喷头对应的所述喷雾气动阀与所述换向电磁阀I相连，与所述下喷雾喷头对应的所述喷雾气动阀与所述换向电磁阀II相连，所述空气换向电磁阀分别与所述气动阀I和气动阀II相连，所述操作面板上设有操作按键并与所述控制器电连接，且所述换向电磁阀I、换向电磁阀II和空气换向电磁阀均与所述控制器电连接。

进一步，所述换向电磁阀I为常开电磁阀，所述空气换向电磁阀通过所述换向电磁阀I与高压空气管相连。

进一步，所述切削液箱内设有磁性浮子液位计，所述控制器接收来自所述磁性浮子液位计的液位信号并向所述空气换向电磁阀发出控制指令。

进一步，还包括用于回收凝聚掉落在机床排屑槽中的切削液的切削液回收***，所述切削液回收***包括用于收集机床排屑槽内的切削液的切削液回收箱，所述切削液回收箱内设有液位计，所述切削液回收箱和所述切削液箱之间设有切削液回收管路，所述切削液回收管路上设有回收泵，所述控制器接收来自所述液位计的液位信号并向所述回收泵发出控制指令。

进一步，所述混合液箱内存放有由防锈剂和皂化液混合而成的混合液；所述防锈剂和皂化液的重量配比为6:1。

进一步，所述混合液箱上设有用于进水的稀释水管，所述稀释水管上设有阀门I；

所述混合液保存装置和切削液自动补给装置均设置在位于切削加工机床下方的地坑内；所述喷雾喷头设置在切削加工区的切屑飞溅方向上；

所述进水管和混合液管上设有用于分别控制水、混合液流量的流量控制装置。

本发明的有益效果在于：

本发明的半干式切削加工***，通过设置混合液保存装置存储混合液，然后与自来水混合后得到可直接利用的切削液并进入切削液箱，切削液箱内的切削液经冷却泵、过滤器后从喷雾喷头喷出，喷雾喷头设置在切削加工区的切屑飞溅方向上，可直接使飞溅的切削粉尘凝聚掉落；

具体的，本发明的半干式切削加工***可直接用于改装无冷却***的数控铣镗床，使其具有半干式切削加工能力，且本发明的半干式切削加工***兼具湿式切削方式和干式切削方式的优点：

1）降低切削过程的切削力，减少切削热；

2）减少了风机内粉尘污染，增加风机寿命，降低风机更换成本；

3）起到了清洗工件表面的作用；

4）提高被加工零件的综合质量；

5）减少刀具磨损，降低了刀具成本；

6）将加工时产生的粉尘通过雾状的切削液凝聚掉在地上，减少了加工时产生的粉尘污染，大大降低了对操作人员身体健康和车间生产现场环境的影响；

7）切削液用量少，可使与切削液有关的费用降到最低，降低了成本；

8）非常适合非封闭式设备使用。

通过设置控制***，磁性浮子液位计实时测量切削液箱内的液位，并将液位信号传输至控制器，当液位信号低于设定的最低数值时，控制器控制空气换向电磁阀开启，向切削液箱注入水和混合液，当切削液箱内的液位高于设定的最高数值时，控制器控制空气换向电磁阀关闭，停止向切削液箱注入水和混合液，即实现了切削液的自动补给；另外，通过操作面板还可操控换向电磁阀组，并控制喷雾喷头的开启和关闭。

通过设置切削液回收***，通过切削液回收箱收集凝聚掉落的切削液，并利用液位计实时测量切削液回收箱的液位并将其传输至控制器，当切削液回收箱的液位高于设定的数值时，控制器控制回收泵开启，将切削液抽至切削液箱内，实现切削液的回收利用。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明半干式切削加工***实施例的结构示意图；

图2为本实施例半干式切削加工***的控制原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，为本发明半干式切削加工***实施例的工作流程图。本实施例的半干式切削加工***，包括混合液保存装置、切削液自动补给装置和喷雾装置。混合液保存装置包括混合液箱1，混合液箱1上设有用于进水的稀释水管，稀释水管上设有阀门I 2。本实施例的混合液箱1的稀释水管直接与高压水箱相连，阀门I 2采用球阀，当混合液箱1内的混合液长期放置浓度变大，皂化液固化时，可打开阀门I 2控制自来水通过高压水管流入混合液箱1将混合液稀释，使其流动性更好，便于随后切削液的自动补给。

切削液自动补给装置包括切削液箱3，切削液箱3上设有进水管4和与混合液箱1相连的混合液管5，进水管4和混合液管5上分别设有气动阀I 6和气动阀II 7，进水管4直接与高压水箱25相连，混合液箱1的位置高于切削液箱3的位置，当气动阀II 7开启后，混合液可直接流入切削液箱3内。

喷雾装置包括喷雾喷头，喷雾喷头与切削液箱3之间设有切削液输送管9，切削液输送管9沿切削液流向依次设有冷却泵10、用于过滤切削液中杂质的过滤器11、用于控制切削液流量的流量调节阀门12和用于控制喷雾喷头开闭的喷雾气动阀，流量调节阀门12可直接采用球阀实现，过滤器11采用网状过滤器，能够滤除切削液中的杂质，防止喷雾喷头堵塞。

具体的，根据实际需要，喷雾喷头可以设置为至少一组，且喷雾气动阀与每一组喷雾喷头一一对应设置，通过设置多组喷雾喷头，可同时对切削加工区的不同切屑飞溅点进行喷雾。本实施例的喷雾喷头为两组，第一组喷雾喷头包括一个喷雾喷头并设置在切削加工区的上方，即为上喷雾喷头8a，第二组喷雾喷头包括两个喷雾喷头并设置在切削加工区的左右两侧，即为下喷雾喷头8b，本实施例的半干式切削加工***可用在CW200船用发电机组的机体三面同时加工的数控龙门铣床上，可根据需要对三个切削加工区进行切削液喷雾处理。

优选的，冷却泵10的出液口与切削液箱3之间设有切削液溢流旁路14，切削液溢流旁路14上设有阀门II 15，通过设置切削液溢流旁路14，能够将多余的切削液回流至切削液箱3内，并使得冷却泵10的工况稳定。

进一步，本实施例的半干式切削加工***还包括控制***，控制***包括控制器16、操作面板、空气换向电磁阀22和与高压空气管20相连的换向电磁阀组，高压空气管20与换向电磁阀组之间设有空气过滤器21，换向电磁阀组包括换向电磁阀I 18和换向电磁阀II19，与上喷雾喷头8a对应的喷雾气动阀13a与换向电磁阀I 18相连，与下喷雾喷头8b对应的喷雾气动阀13b与换向电磁阀II 19相连，空气换向电磁阀22分别与气动阀I 6和气动阀II7相连，操作面板上设有操作按键并与控制器16电连接，且换向电磁阀I 18、换向电磁阀II19和空气换向电磁阀22均与控制器16电连接。本实施例的控制器16采用PLC控制器。具有的，本实施例的换向电磁阀I 18为常开电磁阀，空气换向电磁阀22通过换向电磁阀I 18与高压空气管20相连。

优选的，切削液箱3内设有磁性浮子液位计23，控制器16接收来自磁性浮子液位计23的液位信号并向空气换向电磁阀22发出控制指令。

通过设置控制***，磁性浮子液位计23实时测量切削液箱3内的液位，并将液位信号传输至控制器16，当液位信号低于设定的最低数值时，控制器16控制空气换向电磁阀22开启，向切削液箱3注入水和混合液，当切削液箱3内的液位高于设定的最高数值时，控制器16控制空气换向电磁阀22关闭，停止向切削液箱3注入水和混合液，即实现了切削液的自动补给；另外，通过操作面板还可操控换向电磁阀组，并控制喷雾喷头的开启和关闭。

进一步，本实施例的半干式切削加工***还包括用于回收凝聚掉落在机床排屑槽中的切削液的切削液回收***，切削液回收***包括用于收集机床排屑槽内的切削液的切削液回收箱26，切削液回收箱26内设有液位计27，切削液回收箱26和切削液箱3之间设有切削液回收管路，切削液回收管路上设有回收泵28，控制器16接收来自液位计27的液位信号并向回收泵28发出控制指令。优选的，回收泵28的入口管上设有过滤器，用于过滤杂质。通过设置切削液回收***，通过切削液回收箱26收集凝聚掉落的切削液，并利用液位计27实时测量切削液回收箱26的液位并将其传输至控制器16，当切削液回收箱26的液位高于设定的数值时，控制器16控制回收泵28开启，将切削液抽至切削液箱3内，实现切削液的回收利用。

优选的，混合液箱1内存放有由防锈剂和皂化液混合而成的混合液，本实施例的混合液中，防锈剂和皂化液的重量配比为6：1，不仅能够满足使用要求，而且能够减少使用成本。

优选的，混合液保存装置和切削液自动补给装置均设置在位于切削加工机床下方的地坑内，节省了安装空间，使机床周围布局更加整齐美观，适用于布置空间有限的数控龙门铣床。优选的，喷雾喷头设置在切削加工区的切屑飞溅方向上，能够对准飞溅的切削和切削加工点进行喷雾，除尘、清洗和润滑效果均更好。

优选的，进水管4和混合液管5上设有用于分别控制水、混合液流量的流量控制装置，流量控制装置可以采用多种形式实现，如可以在进水管4和混合液管5上分别设置流量计测量流量，也可以在切削液箱3上分别设置副水箱和副混合液箱，副水箱和副混合液箱上分别设置水位计来计算水、混合液的量，进而精确控制水和混合液的配比。

切削液自动补给的过程如下：

当切削液箱3内的切削液减少到一定量时，磁性浮子液位计23（切削液高度测量范围0～30cm）的浮子位于低位（此处设定8cm），此时低位传感器感应，向PLC控制器发送低位信号，PLC控制器根据该低位信号控制空气换向电磁阀22换位接通，空气通过空压气管流经空气过滤器21和空气换向电磁阀22，到达气动阀I 6和气动阀II 7，使气动阀I 6和气动阀II 7换位接通，自来水通过高压水管流经气动阀I 6进入切削液箱3，完成自动加水功能，此处即自动加水装置；混合液箱1内的混合液流经气动阀II 7和球阀24进入切削液箱3，球阀24用来调节混合液流入流速，可调节切削液配比，完成添加混合液功能，此处即添加混合液装置。

当切削液增加到一定量后，磁性浮子液位计23的浮子位于高位（此处设定26cm），此时高位传感器感应，向PLC控制器发送高位信号，控制空气换向电磁阀22换位断开，从而使气动阀I 6和气动阀II 7换位断开，停止加入自来水和混合液。

喷雾过程如下：

按下操作面板上冷却泵开关按钮，冷却泵10工作，由于与上喷雾喷头8a对应设置的喷雾气动阀13a为常开状态，切削液箱3内的切削液流经过滤器11和流量调节阀门12，并经过与上喷雾喷头对应设置的喷雾气动阀流向上喷雾喷头，上喷雾喷头8a自动喷雾，再次按下该按钮则停止喷雾；按下操作面板上的冷却液开关按钮和主轴按钮，发送信号给PLC控制器，控制器16控制换向电磁阀II 19换位接通，空气通过空压气管，流经空气过滤器21和换向电磁阀II 19，到达与下喷雾喷头8b对应设置的喷雾气动阀13b，使该喷雾气动阀13b换位接通，切削液箱3内的切削液流经过滤器11和流量调节阀门12，并经过喷雾气动阀流向上方管路和下方管路，上喷雾喷头8a和下喷雾喷头8b同时自动喷雾，再次按下该组合按钮则停止喷雾；另外，可以改变分别与上喷雾喷头8a和下喷雾喷头8b对应设置的喷雾气动阀的布置方式，实现上喷雾喷头8a与下喷雾喷头8b的单独控制。在CW200船用发电机组的机体的三面加工过程中，先加工机体部分上平面，再同时加工剩下上平面和其余两面，所以需要上方喷头可以单独控制，先进行喷雾，然后上下方喷头同时喷雾。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种半干式切削加工***，其特征在于：包括混合液保存装置、切削液自动补给装置和喷雾装置；

所述混合液保存装置包括混合液箱；

所述切削液自动补给装置包括切削液箱，所述切削液箱上设有进水管和与所述混合液箱相连的混合液管，所述进水管和混合液管上分别设有气动阀I和气动阀II；

所述喷雾装置包括喷雾喷头，所述喷雾喷头与所述切削液箱之间设有切削液输送管，所述切削液输送管沿切削液流向依次设有冷却泵、用于过滤切削液中杂质的过滤器、用于控制切削液流量的流量调节阀门和用于控制所述喷雾喷头开闭的喷雾气动阀；

所述喷雾喷头为两组，且所述喷雾气动阀与每一组所述喷雾喷头一一对应设置；

第一组所述喷雾喷头包括一个上喷雾喷头并设置在切削加工区的上方，第二组所述喷雾喷头包括两个下喷雾喷头并设置在切削加工区的左右两侧；

所述冷却泵的出液口与所述切削液箱之间设有切削液溢流旁路，所述切削液溢流旁路上设有阀门II；

还包括控制***，所述控制***包括控制器、操作面板、空气换向电磁阀和与高压空气管相连的换向电磁阀组，所述换向电磁阀组包括换向电磁阀I和换向电磁阀II，与所述上喷雾喷头对应的所述喷雾气动阀与所述换向电磁阀I相连，与所述下喷雾喷头对应的所述喷雾气动阀与所述换向电磁阀II相连，所述空气换向电磁阀分别与所述气动阀I和气动阀II相连，所述操作面板上设有操作按键并与所述控制器电连接，且所述换向电磁阀I、换向电磁阀II和空气换向电磁阀均与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的半干式切削加工***，其特征在于：所述换向电磁阀I为常开电磁阀，所述空气换向电磁阀通过所述换向电磁阀I与高压空气管相连。

3.根据权利要求1所述的半干式切削加工***，其特征在于：所述切削液箱内设有磁性浮子液位计，所述控制器接收来自所述磁性浮子液位计的液位信号并向所述空气换向电磁阀发出控制指令。

4.根据权利要求1所述的半干式切削加工***，其特征在于：还包括用于回收凝聚掉落在机床排屑槽中的切削液的切削液回收***，所述切削液回收***包括用于收集机床排屑槽内的切削液的切削液回收箱，所述切削液回收箱内设有液位计，所述切削液回收箱和所述切削液箱之间设有切削液回收管路，所述切削液回收管路上设有回收泵，所述控制器接收来自所述液位计的液位信号并向所述回收泵发出控制指令。

5.根据权利要求1所述的半干式切削加工***，其特征在于：所述混合液箱内存放有由防锈剂和皂化液混合而成的混合液；所述防锈剂和皂化液的重量配比为6:1。

6.根据权利要求1所述的半干式切削加工***，其特征在于：所述混合液箱上设有用于进水的稀释水管，所述稀释水管上设有阀门I；

所述混合液保存装置和切削液自动补给装置均设置在位于切削加工机床下方的地坑内；所述喷雾喷头设置在切削加工区的切屑飞溅方向上；

所述进水管和混合液管上设有用于分别控制水、混合液流量的流量控制装置。