實用新型數(shù)控車床車刀冷卻裝置的研發(fā)

[摘 要] 現(xiàn)數(shù)控車廠家生產(chǎn)的大部分?jǐn)?shù)控車床（前刀架）的冷卻系統(tǒng)是用一條普通的噴水管噴射冷卻液到車刀冷卻，由于車刀與噴水管移動過程不一致，造成刀頭因沒冷卻液充分冷卻，從而造成車刀的壽命大大降低，特別是用內(nèi)孔車刀加工內(nèi)孔時，因刀頭因沒冷卻液充分冷卻，造成內(nèi)孔表面光潔度較差，尺寸難以控制。如噴水管位置擺放不好，更會導(dǎo)致卡盤、刀架與噴水管發(fā)生碰撞，頻頻出現(xiàn)事故。該裝置就是針對前置刀架數(shù)控車床的冷卻系統(tǒng)存在設(shè)計過于簡單，因加工過程車刀冷卻不充分而影響工件的精度和降低刀具壽命，甚至造成事故等一系列問題而研發(fā)的，它能夠簡單、有效、安全地解決存在的問題。

[關(guān) 鍵 詞] 冷卻系統(tǒng)；創(chuàng)新點；科學(xué)性；先進(jìn)性

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）17-0160-02

一、技術(shù)背景

隨著機械制造技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，對一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用和擁有大量的數(shù)控機床，則是現(xiàn)代機械制造企業(yè)制造能力和水平的重要標(biāo)志之一。使用數(shù)控機床能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。這給企業(yè)的生產(chǎn)加工帶來了良好的經(jīng)濟效益。數(shù)控機床在各個機械制造企業(yè)現(xiàn)已得到了廣泛的使用。而現(xiàn)在很多廠家生產(chǎn)的前置刀架數(shù)控車床的冷卻系統(tǒng)過于簡單，從而造成加工過程車刀不能充分冷卻，縮短車刀使用壽命和影響工件的精度。

二、設(shè)計目的與創(chuàng)新點

（一）設(shè)計目的

本裝置是針對前置刀架數(shù)控車床的冷卻系統(tǒng)存在設(shè)計過于簡單，因加工過程車刀冷卻不充分而影響工件的精度和降低刀具壽命，甚至造成事故等一系列存在問題而設(shè)計的，它能夠簡單、有效、安全地解決存在問題。

在車削加工中，刃具的溫度不僅影響工件的表面光潔度、精度和生產(chǎn)效率，更直接影響刀具的壽命，因此，為了提高刀具壽命，在車削加工中，冷卻液必須噴射到刀頭處，降低刀頭的溫度?，F(xiàn)數(shù)控車生產(chǎn)廠家制造的大部分前置刀架數(shù)控車床的冷卻系統(tǒng)過于簡單，都是用一條普通的噴水管噴射冷卻液到車刀冷卻，由于車刀與噴水管移動過程步調(diào)不一致，刀頭冷卻不充分，從而降低車刀的壽命，特別是加工內(nèi)孔時，因刀頭冷卻不充分，造成內(nèi)孔表面光潔度差，尺寸難以控制。如噴水管位置擺放不好，更會造成工件與噴水管發(fā)生碰撞，出現(xiàn)事故。由于在加工過程中，工人要不斷擺弄冷卻管的位置，這樣很容易出現(xiàn)危險，又增加了工人的勞動強度。本發(fā)明就是針對改進(jìn)上述缺點而設(shè)計的，能夠簡單、有效、安全地解決上述問題。本裝置安裝方便、造價低廉（材料成本不夠100元），適用安裝于國內(nèi)前置刀架數(shù)控車床上，本裝置對提高加工企業(yè)競爭力起到重要性作用。

（二）創(chuàng)新點

1.本裝置（如下圖）的創(chuàng)新點在于自主研發(fā)，國內(nèi)首創(chuàng)，已獲得國家專利授權(quán)（專利號：2015204606203）。

2.設(shè)計巧妙

本裝置關(guān)鍵技術(shù)在于安裝在進(jìn)水座內(nèi)的中間旋轉(zhuǎn)軸，它把冷卻液巧妙地引流到出水座，出水座隨刀架旋轉(zhuǎn)而進(jìn)水座不旋轉(zhuǎn)。

3.結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、操作安全、使用壽命長

本裝置機械結(jié)構(gòu)簡單（只有10個簡單零部件），而且輕巧、安裝方便。成本低廉（成本低于100元），只要對原機床作一點小改動，就巧妙地把原機床輸出的冷卻液引入本裝置，再用引出管引流到各把車刀刀頭處，而刀架換刀時又不影響噴水位置。車床在加工的過程中，無論機床如何運作或換刀，該冷卻裝置都能保證對刀具的充分冷卻，從而提高刀具壽命與產(chǎn)品質(zhì)量。

三、基本思路

目前，數(shù)控車床生產(chǎn)廠家制造的大部分前置刀架數(shù)控車床的冷卻裝置都是用一條普通的噴水管輸出，結(jié)構(gòu)過于簡單，嚴(yán)重影響數(shù)車的生產(chǎn)效率，這類經(jīng)濟型機床國內(nèi)擁有很多，本裝置推廣后，前景極好。

研發(fā)一個裝置，對原機床不作太大改動，把該裝置加裝在前置刀架的刀架頂部，通過輸入組件把原機床冷卻管與本裝置的進(jìn)水座連接，使冷卻液從進(jìn)水座內(nèi)的中間旋轉(zhuǎn)軸往一個方向引流到出水座（注：出水座隨刀架同步旋轉(zhuǎn)），用銅管（或可調(diào)冷卻管）把冷卻液從出水座引出到各把車刀的刀頭上，直接高速噴射冷卻，克服了上述移動不一致等的缺點，冷卻充分又安全，極大地提高了刀具的壽命。

四、科學(xué)性與先進(jìn)性

（一）科學(xué)性

隨著機械工業(yè)的發(fā)展和數(shù)控車床擁有量的增加，社會競爭越來越激烈，廠家對產(chǎn)品的質(zhì)量和降低工人的勞動強度要求越來越高。為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本，廠家都會把提高刀具壽命作為重要考慮因素，只有提高刀具壽命，才能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本，這是成正比例的。同時降低工人的勞動強度和提高效率也是廠家考慮的另一重要因素。本裝置是基于這兩方面考慮設(shè)計而成的。

（二）先進(jìn)性

目前，國內(nèi)外對數(shù)控車床冷卻系統(tǒng)的研究不是很多，大部分集中于內(nèi)冷式刀具的冷卻，如蘇聯(lián)多尼雅金斯克工學(xué)院研制了一種自備冷卻系統(tǒng)的車刀。但這類刀具價格昂貴，如果使用這些刀具，對現(xiàn)在國內(nèi)大多數(shù)使用前置刀架經(jīng)濟型數(shù)控車床的廠家成本過高。

現(xiàn)在數(shù)控車床生產(chǎn)廠家制造的大部分前置刀架數(shù)控車床的車刀冷卻系統(tǒng)原理是冷卻水箱的水泵輸出口用一條軟性膠管與固定在滑板箱上的冷卻輸出管的輸入端連接，冷卻液從冷卻輸出管的輸出口噴射到車刀上進(jìn)行冷卻，但由于加工過程車刀與冷卻管移動過程步調(diào)不一致，造成刀頭冷卻不充分，從而造成車刀的壽命大大降低，特別是用內(nèi)孔車刀加工內(nèi)孔時，因刀頭冷卻不充分，造成內(nèi)孔表面光潔度較差，尺寸難以控制。如噴水管位置擺放不好，更會造成工件與噴水管發(fā)生碰撞，頻頻出現(xiàn)事故。由于在加工過程中工人要不斷擺弄冷卻管使冷卻液對著加工刀具噴射，這樣很容易對操作工人造成危險。

五、技術(shù)特點和優(yōu)勢

本發(fā)明裝置包括進(jìn)水座、中間旋轉(zhuǎn)軸、軸承、高壓油封、端蓋、輸入連接組件、出水座、開關(guān)、輸出連接組件、銅管、固定連接片及固定螺釘?shù)?。零件制作簡單，成本低廉，對原機床改動小，安裝方便，安裝本裝置后，由于解決了傳統(tǒng)冷卻的缺陷，從而大大延長車刀的使用壽命，一個工人完全可以輕松地操作幾臺數(shù)控車加工和降低工人的勞動強度和提高加工產(chǎn)品的效率。本裝置投入到30多間數(shù)控加工廠試用，問卷調(diào)查滿意度達(dá)95%，經(jīng)試驗，刀具壽命提高了50%。本發(fā)明裝置適用范圍涉及所有前置刀架的數(shù)控車床的車刀冷卻裝置。

六、推廣前景及市場優(yōu)勢

隨著機械制造技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，它對一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用和擁有大量的數(shù)控機床，則是現(xiàn)代機械制造企業(yè)的制造能力和水平的重要標(biāo)志。使用數(shù)控機床能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。這給企業(yè)的生產(chǎn)加工帶來了良好的經(jīng)濟效益。數(shù)控機床在各個機械制造企業(yè)現(xiàn)已得到了廣泛的使用。

本裝置是針對傳統(tǒng)前置刀架數(shù)控車床冷卻系統(tǒng)存在的缺點，經(jīng)過多年實踐觀察研發(fā)而成，成功申報了國家專利并獲得授權(quán)。本實用新型裝置的研發(fā)完全從延長刀具使用壽命和降低工人勞動強度的角度考慮，制作簡單、成本低廉，安全有效，可大規(guī)模生產(chǎn)、推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]濮良貴.機械設(shè)計[M].第七版.北京：高等教育出版社，2001.

[2]陳維福.帶自冷系統(tǒng)的車刀[J].工具技術(shù)，1987（12）.

[3]馬永年.蘇聯(lián)的機夾式車刀系統(tǒng)[J].工具技術(shù)，1987（5）.