CN103813883A - 用于最小量润滑的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于在借助于工具切削加工工件的情况下最小量润滑的装置和方法，其中，给工具和工件的加工部位针对性地供给润滑和/或冷却剂，所述润滑和/或冷却剂润滑和/或冷却加工部位，并且然后导出润滑和/或冷却剂，其特征在于，在所述润滑和/或冷却剂已润滑和/或冷却加工部位之后，指向目标地导出所述润滑和/或冷却剂。

Description

用于最小量润滑的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于在切削加工工件的情况下最小量润滑的装置以及方法。
背景技术
这样的工件通常由钢或铁材料组成并且必须为了几何造型而以切削、铣削、钻孔、磨削、车削和类似方式加工。为此使用相应的工具、如例如钻头、铣刀、车刀、砂轮和类似物。
在该切削加工时，需要润滑和/或冷却在工件与工具之间的接触面并且导出工件屑以及与此相比显著更少的工具屑。
对此已知用于最小量润滑的方法和装置、例如在DE 197 25 345A1和DE 103 49 642 A1中。
在DE 103 49 642 A1中描述一种用于产生气溶胶的装置，其具有用于液体流的液体管道以及具有用于运送流的运送气体管道，所述装置包括至少一个喷射器单元，在该喷射器单元中液体流和运送气体流能混合成气溶胶，并且所述装置包括气溶胶管道，该气溶胶管道通向设置在工具的区域中的气溶胶出口，其特别是呈用于输出所供给的气溶胶的喷射嘴形式。
与此相应地产生的气溶胶被指向目标地引导、特别是喷射到在工具与工件之间的接触面上。由此能够以最小量的润滑剂（这里气溶胶）来冷却加工部位（在工件与工具之间的接触面）并且优化切削过程。
然而在现有技术中公开的用于最小量润滑的装置和方法总是还具有如下缺点，即，必须导入按比例相对大量的润滑剂（特别是气溶胶）以用于冷却和润滑加工部位。
发明内容
因此，本发明的任务在于，如下地改进这样的装置或者这样的方法，即，在至少使工件的加工部位的质量保持不变的情况下减少为加工工件所需要的冷却剂量以及为此所需要的能量耗费。
该任务通过如下方式解决，在所述润滑和/或冷却剂已润滑和/或冷却加工部位之后，指向目标地（zielgerichtet）导出所述润滑和/或冷却剂。这意味着，一如既往地将润滑和/或冷却剂（特别是气溶胶）针对性地供给加工部位（在工件与工具之间的接触面）。附加地将其指向目标地导出，从而仅必须导入冷却或者润滑所需要的润滑和/或冷却剂量。围绕加工部位的周围区域因此不被润滑和/或冷却剂所作用并且保持干净，从而可以明显减少润滑和/或冷却剂量。
在本发明的进一步扩展方案中规定，所述润滑和/或冷却剂由包围加工部位的遮盖部收集。借助于该遮盖部不仅能够使润滑和/或冷却剂指向目标地供给加工部位并且在那里指向目标地冷却或者润滑加工部位，而且也以有利的方式阻止，在加工之后制剂不受阻碍地围绕加工部位地散布。因为通过遮盖部保证，所述润滑和/或冷却剂几乎保留在加工部位的区域中、在那里被收集并且能够指向目标地被导出。
同时沿工件的加工方向，至少加工部位和包围加工部位的周围区域配设有遮盖部，所述加工部位和周围区域沿着或者逆着工具或者工件的运动方向延伸。该遮盖部具有如下优点，被供给的冷却和润滑剂正好保留在加工区域中，从而该制剂不能泄漏到周围区域中（特别是其不能泄露到横向于加工平面定向的区域中）。由此可以明显减少输入量并伴随于此地也明显减少能量耗费。此外，蒸汽和碎屑（在切削加工工件时的主要碎屑、但也有与此相联系的、但较少的工具碎屑）不能达到加工部位的周围区域中，因为其随着由加工部位排出而可以直接在其后针对性地被清除、例如吸走。由此能够明显提高加工工件的加工质量、特别是表面质量。
在本发明的进一步扩展方案中规定，所述润滑和/或冷却剂在离开加工部位之后被吸走。一方面，由于指向目标地供给制剂到加工部位并且其通过工具和/或工件的加速使制剂加速，其中，可以利用该运动使制剂被动地由加工部位例如引导向收集容器。另一方面但也可以想到，针对性地存在如下器件，润滑和/或冷却剂利用所述器件在离开加工部位之后被吸走。由此保证，总是给加工部位导入新鲜的润滑和/或冷却剂，并且所述润滑和/或冷却剂在冷却或润滑加工部位之后可以随着材料屑共同被导出。
在本发明的进一步扩展方案中，被碎屑污染的润滑和/或冷却剂被净化。通过针对性地清除被碎屑污染的冷却和润滑剂可以使后者在其被净化好之后重新被导回到循环中。
在装置方面，该任务通过如下方式解决，即，沿工件的加工方向，至少加工部位和包围加工部位的周围区域配设有遮盖部，所述加工部位和周围区域沿着或者逆着工具或者工件的运动方向延伸。
在本发明的进一步扩展方案中规定，加工部位的遮盖部这样构造，基于加工的运动方向来针对性地引导供给的冷却和润滑剂和/或要导出的被污染的冷却和/或润滑剂。由此可以以特别有利的方式确保，给所述加工部位仅导入新鲜的用于润滑或者冷却的制剂并且被污染的制剂在离开加工部位之后指向目标地被导出，而周围区域不会被多余地加载新鲜的和/或被污染的制剂。这点导致明显更少的用于润滑或者冷却的制剂量，从而由于按照本发明的加工部位的遮盖部的实施方案，用于供给或者导出的能量消耗同样可以减少。
在本发明的进一步扩展方案中，设有在所述润滑和/或冷却剂离开加工部位之后吸走所述润滑和/或冷却剂的器件。在此，所述器件例如可以是在遮盖部中的漏斗形件、喷嘴或者类似物，在所述遮盖部上连接有管道、例如软管。此外，器件例如以泵的形式存在，以便使润滑和/或冷却剂在离开加工部位之后被针对性地吸走。代替泵也可以考虑如下的构造，在该构造中，利用重力来吸走制剂。
在本发明的进一步扩展方案中，所述遮盖部构成为壳体，其中，壳体在工具和/或工件旋转运动的情况下沿其切向的延伸方向设置。通过壳体的这种结构设计以有利的方式存在如下可能性，这样遮盖加工部位，使得不仅指向目标地给加工部位供给润滑和/或冷却剂，而且润滑和/或冷却剂受污染后指向目标地重新离开加工部位，而不会以不希望的方式使旁边区域、亦即在加工部位旁的区域被加载制剂。
按照本发明的加工部位的遮盖部这样构造，使得基于加工的运动方向（亦即特别是工具和/或工件的运动方向）针对性地引导被供给的冷却和润滑剂和/或要导出的被污染的冷却和润滑剂。亦即例如在工具和/或工件旋转运动的情况下应沿其切向的延伸方向设置壳体（围堵部），其中，在加工部位的侧面（横向于加工平面或者遮盖部）不需要壳体（但可选地可以存在），因为在这些侧面的区域中不必导入冷却和润滑剂或者没有被污染的冷却和润滑剂必须被导出。在此，所述壳体设计成使得可以在那里安装用于供给、特别是借助于喷嘴供给冷却和润滑剂（特别是气溶胶）的器件，并且在那里也存在用于导出被污染的冷却和润滑剂的相应开口。
在本发明的进一步扩展方案中，设有净化被污染的润滑和/或冷却剂的器件，其可以是过滤器、分离器、离心机或者类似物。
在本发明的进一步扩展方案中，所述壳体在用于供给冷却和/或润滑剂的区域中这样设计，使得在那里在出口区域中存在一个或多个喷嘴，其中，为了产生冷却和/或润滑剂、特别是气溶胶，所述已经产生好的冷却和/或润滑剂、特别是气溶胶直接输送给每个喷嘴，或者液体、特别是油与气体、特别是空气、更特别是压缩空气的混合部集成在壳体中。
在本发明的进一步扩展方案中，所述壳体在用于冷却和/或润滑剂的导入部的区域中这样设计，使得在那里在出口区域中存在一个或多个喷嘴，其中，为了产生润滑和/或冷却剂、特别是气溶胶，所述已经产生好的冷却和/或润滑剂直接供给每个喷嘴，或者在壳体中集成液体、特别是油与气体、特别是空气的混合。由此提供使用冷却和/或润滑剂的各种不同可能性。一方面，冷却和/或润滑剂可以在制备后输送给加工部位。以特别有利的方式，所述润滑和/或冷却剂由液体、特别是油和气体、特别是空气、更特别是压缩空气组成，从而由这些组成部分的混合物来形成气溶胶。这可以在向加工部位供给之前就已经产生。替代地可以考虑，液体和空气相互分开地输送给壳体，其中，以按照本发明的方式在壳体中集成有用于相应混合所述两种组成部分的器件。
以特别有利的方式，所述壳体在用于冷却和润滑剂的导入部的区域中这样设计，使得在那里在出口区域中存在一个或多个喷嘴，其中，为了产生气溶胶，所述已经产生好的气溶胶直接输送给每个喷嘴，或者在壳体中集成液体（特别是油）与气体（特别是空气、更特别是压缩空气）的混合。
所述壳体以特别有利的方式构造为两件式的或多件式的并且可以手动地或自动地相互分离或者合拢。这具有如下优点，由此能实现工件的***，其中，在闭合壳体之后通过如下方式实施加工，即，工具以所希望的运动几何接近工件。替代地可以考虑，工具是固定的并且壳体围绕着要加工的工件闭合，并且所述壳体这样设计，使得工件在壳体内部可以以如下形式运动，即，工件接近工具并且被工具加工。
因此换言之，本发明涉及一种机床，所述机床除了本身已知的元件之外特别是包括一个工具（可选地多个工具），要嵌入到机床中的工件利用该工具被切削加工。在该切削加工时需要冷却和/或润滑加工部位。这利用最小量润滑进行，其中，由现有技术已知的是，给加工部位供给润滑和/或冷却剂的尽可能少的量（最小量）。然后，该最小量的体积在现有技术被选择得比足以冷却或者润滑加工部位的量更大。此外，体积被选择得较大，从而所述体积比足以将在切削加工时产生的材料屑由加工部位导出的体积更大。通过按照本发明的加工部位的遮盖部现在可以确保，能够导入比上面描述的润滑和/或冷却剂体积明显更小的体积。因为以前在现有技术中需要给加工部位导入比必需的量更多的润滑和/或冷却剂量，因为不能阻止给加工部位导入的总体积不会都到达加工部位，而且此外也以不利的方式分散到周围区域中。因此利用本发明可能的是，待输送给加工部位的润滑和/或冷却剂体积明显最小化。
附图说明
借助的示例性的装置在两个附图中示出上述方法。
具体实施方式
在图1中示例性地以剖视图示出一个用于减小量润滑的装置1，在该装置中一个凸轮轴3应被一个旋转的砂轮2加工。为了实现上面描述的方法，砂轮2和凸轮轴3的切向的周围区域由一个多件式的（这里两件式的）壳体4所包围，亦即以如下的方式和方法，即，切向的周围区域由该壳体4围住，而侧向的区域（在观察图1时，由图1的平面出来或者进入到图1中的平面）可以保持敞开。这些侧向的区域之所以可以保持敞开，因为通过所述至少一个供给部5、特别是喷嘴所供给的制剂（冷却和润滑剂、特别是气溶胶）可以通过壳体4被针对性地引导到在砂轮与凸轮轴之间的加工间隙中并且在其以碎末污染之后可以重新被导出。通过该设置，被供给的气溶胶可以在供给量和要导入的位置方面极其精确地被涂敷。此外有利的是，通过流动技术的引导几何结构这样中断边缘涡流，使得气溶胶有效地引入到砂轮的边缘区域中。通过相应的控制措施（所述控制措施例如在用于气溶胶产生的装置和喷射器单元上，其例如由DE 103 49 642 A1已知）可以进行气溶胶量的能准确确定的计量。
在图2中借助进一步的细节进一步地阐述本发明。
砂轮2在接触面K的区域内与凸轮轴3的表面接触，亦即在如下的区域内，在该区域内凸轮轴3应配设有所希望的轮廓。在该加工期间，凸轮轴3通过适合的器件支承在其纵轴线的区域内，从而砂轮2转动以用于加工所希望的轮廓，并且与此同时砂轮能够实施相对于凸轮轴3的相对运动以用于获得所希望的轮廓。替代地，砂轮2可以在其纵轴线上可转动地支承并且位置固定地保持，而凸轮轴3通过适合的支承和运动这样相对于砂轮2的表面运动，使得将所希望的轮廓加工到凸轮轴3的表面中。
按照两个上面描述的用于使砂轮2以及凸轮轴3支承和运动的可能性的实施方案，围绕接触面K的加工空间由壳体4包围、亦即遮蔽。为了使气溶胶非常准确计量地并且也在位置方面非常准确地输送给接触面K，壳体4具有一种几何形状，其大致匹配于在接触面K上方的空间。这样选择该匹配，使得壳体4的表面一方面非常靠近、近乎贴靠在旋转的砂轮2的表面（在观察图2是左侧的贴靠面A）上，其中，一个贴靠面A（在观察图2时右侧的贴靠面A）也非常靠近、近乎贴靠在凸轮轴3的轮廓上。这样一方面保证，气溶胶能够通过供给部5非常精确地导入加工区域中，到达接触面K中，并且同时阻止磨去的材料在砂轮2或凸轮轴3的一圈或多圈转动之后被重新输入到该加工区域中，因为这些磨去的材料之前在接触面K下方由导出部6排走。如果在加工期间会形成火花（这是通常情况）并且磨去的材料会保留，则此外存在空间R和/或狭缝S，在该空间和/或狭缝中可以收集这样的材料。通过伸出的凸肩（凸出部）（该凸肩在供给部5的排出口的区域中通过壳体4形成并且该凸肩尽可能近地接近砂轮2和凸轮轴3的表面）因此有效地避免火花、气体、磨去的材料和类似物被导回到加工空间中。在制成凸轮轴3的所希望的轮廓时，在空间R和S中收集的材料或者气体可以在进一步加工下一个凸轮或凸轮轴之前被清除（清理）。在此还要指出的是，这样进行凸轮轴3的要加工的轮廓的加工，使得（沿凸轮轴3的轴向方向观察）首先加工一个第一区域，然后使工具移开（例如两件式的壳体4通过适合的器件上翻），以便凸轮轴3可以以所希望的程度沿轴向方向相对于砂轮2移动，以便之后可以重新使工具移近（合拢两个壳体件4），以便之后开始下一个加工步骤。在每个工作步骤之后或者在多个相继的工作步骤之后，可以考虑清洁壳体4所包围的空间。可以进行、但不必非要进行该清洁。
加工部位的按照本发明的围堵能实现优化地供给冷却和润滑剂（供给部）和集成抽吸***以用于针对性地导出屑、蒸汽和磨削体碎屑，从而由此以最小量润滑实现能量高效的切削加工、特别是磨削加工，在该最小量润滑的情况下优化地进行冷却和润滑，其中，相对于至今已知的***和方法明显地减少能量耗费并且明显改善加工工件的表面质量。
对于加工方法的示例可以是、但不限于车削、铣削、钻孔、研磨、切削螺纹、深钻孔、磨削、珩磨和类似方法。作为工件优选考虑铁和钢工件，其中，也可以加工轻金属工件。本方法在自动化的批量制造工件、特别是用于内燃机构件的工件时能特别高效地使用。在这样的应用中，内燃机的构件特别是考虑曲柄和凸轮轴、曲柄壳体、气缸盖以及其他发动机部件（如例如阀、活塞、连杆或类似物）。

Claims (12)

1.一种用于在借助于工具切削加工工件的情况下最小量润滑的方法，其中，给工具和工件的加工部位针对性地供给润滑和/或冷却剂，所述润滑和/或冷却剂润滑和/或冷却加工部位，并且然后将润滑和/或冷却剂导出，其特征在于，在所述润滑和/或冷却剂已润滑和/或冷却加工部位之后，指向目标地导出所述润滑和/或冷却剂。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述润滑和/或冷却剂由包围加工部位的遮盖部收集。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述润滑和/或冷却剂在离开加工部位之后被吸走。
4.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，净化被污染的润滑和/或冷却剂。
5.一种用于在借助于工具切削加工工件的情况下最小量润滑的装置，其中，工具和工件的加工部位被针对性地供给润滑和/或冷却剂，所述润滑和/或冷却剂润滑和/或冷却加工部位，并且然后润滑和/或冷却剂被导出，其特征在于，沿工件的加工方向，至少加工部位和包围加工部位的周围区域配设有遮盖部，所述加工部位和周围区域沿着或者逆着工具或者工件的运动方向延伸。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，设有在所述润滑和/或冷却剂离开加工部位之后吸走所述润滑和/或冷却剂的器件。
7.按照权利要求5或6所述的装置，其特征在于，设有净化被污染的润滑和/或冷却剂的器件。
8.按照权利要求5、6或7所述的装置，其特征在于，加工部位的遮盖部这样设计，即，基于加工的运动方向、特别是工具和/或工件的运动方向，被供给的冷却和润滑剂和/或要被导出的被污染的冷却和润滑剂被针对性地引导。
9.按照权利要求5、6、7或8所述的装置，其特征在于，所述遮盖部构成为壳体，其中，在工具和/或工件旋转运动的情况下应沿其切向的延伸方向设置壳体（围堵部），其中，在加工部位的侧面（横向于加工平面）不需要壳体。
10.按照权利要求5至9之一所述的装置，其特征在于，所述壳体这样设计，即在那里安装用于供给、特别是借助于喷嘴供给冷却和润滑剂、特别是气溶胶的器件，并且在那里也存在用于导出被污染的冷却和润滑剂的相应开口。
11.按照权利要求5至10之一所述的装置，其特征在于，所述壳体在用于供给冷却和/或润滑剂的区域中这样设计，使得在那里在出口区域中存在一个或多个喷嘴，其中，为了产生冷却和/或润滑剂、特别是气溶胶，所述已经制备的冷却和/或润滑剂、特别是气溶胶直接输送给每个喷嘴，或者在壳体中集成液体、特别是油与气体、特别是空气、更特别是压缩空气的混合。
12.按照权利要求5至11之一所述的装置，其特征在于，所述壳体构成为两件式或多于两件式的。
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