[发明专利]切削机床和磨床中冷却液的供给的方法和装置

说明书

本发明涉及一种在一切削机床和一磨床中供给冷却液、及其分离和回收的装置，特别涉及一种用于向在切削刀具等类似物与工件之间的接触区供入一冷却液流的方法和装置，还涉及在供给之后自动分离和回收冷却液的方法及装置。

在机械加工中，对于缩短工时、减少因加工导致的应变起主要作用的因素是要增强一切削刀具或研磨刀具与一工件之间的接触润滑并加速摩擦热的散失或加速冷却。也即，从略微损坏表面层得以改善切削条件的观点来看，如果允许冷却液从各个方向流入主剪切区并被产生的宏观裂缝或孔隙吸入就会降低表面能量并可阻止相互粘附。这种剪切区内的脆化作用有助于增加剪切角，降低切削片厚度和降低切削力。另一方面因为刀具在一工件的表面上瞬时产生一个塑性变形和剪切变形域，对刀具要接触的瞬时塑性变形和剪切变形进行有效地冷却和润滑就极为重要。

然而，在常规金属加工机床中，通过一个喷咀直接注入这种瞬时域(刀具接触区域)的冷却液由于刀具或工件的旋转而被甩弃，并只能肤浅地沿刀具和工件的表面滑过，因此很难说冷却液能够有效地冷却和润滑。

为了确保金属加工机床内的冷却液能够形成其作为一种具有理想的抗离心力流动性的薄膜成形流从旋转表面到达刀具/工件接触区的方式，并令人满意地进入剪切区，发明人用实验方法创造了各种用于试验研究的不同条件的冷却液。

结果是，发明人发现在一种冷却液中连续地混入空气可以降低液体的质量，所以由于液体冲击到邻接刀具接触区的旋转体时降低了的离心力，气泡爆裂而向四周喷溅的液滴，以及流向刀具接触区同时也进入狭窄的前切区的液体使得液体冷却剂很难被甩弃，因此改善了的润滑。发明人还发现余留的气泡附着在异物上(如切屑)以增强液体的流动性和浮力，因此有助于冷却液的分离和回收。

相应地，本发明的第一方面提供了一种向一切削机床或一磨床供给一种冷却液的方法，其特征是通过在切削或磨削操作中的一加工区进给一种其中不断形成气泡的冷却液，气泡撞击到加工区上爆裂时加速气泡在各方向的喷溅，同时加快被加速的喷溅液体粒子进入一切割刀具/工件的压力接触平面，由此改善了所述加工区的冷却和润滑，所以在未到达加工区的冷却液或尽管到达未加工区但留下输送给回收管道的冷却液中的气泡可附着在上述液体中悬浮的异物上由此可以加快这些异物浮出表面。

然后，为使冷却液被流畅地注入加工区，发明人试着不直接地从一喷咀喷向加工区而是使之以流体形式进入加工区。为此目的设计出一喷咀以将冷却液喷向包围着加工区的非旋转周边区域。发明人发现在喷咀内部有一种冷却液的散粒性湍流，且通过冷却液的螺旋转动，使到达周围区域的冷却剂就象旋转状蠕动一样移动至包括转动工具在内的中心区域。

所以本发明的另一方面提供一种向一切削机床一磨床供给冷却液的方法，即在连接一垂直主轴的铣刀或研磨工具上方安设一用来发射冷却液的环状喷咀，使其对一实质上同轴位置正面向下，延伸至出口的所述喷咀的内壁由弯曲表面和扭曲通道形成以产生湍流，输送出的冷却液通常成为散粒性湍流汇合而成的涡流通过所述出口向下排出，因此形成了包围所述铣刀和研磨工具且其低端抵达工件表面的冷却液的涡流的圆柱罩，使至少一部分所述涡流从所述圆柱罩的低端沿工件表面旋转着向中心区流动直到馈送至和铣刀或研磨工具接触的加工区，这至少一部分所述的涡流连同沿工件表面分散的加工切屑和摩擦热一起被排出所述圆柱罩外。

在上述设置中，圆柱罩本身就有助于形成所述表面盘旋流，也可通过封闭因切削使工件表面的油或油膜焦化产生的烟而防止环境污染。当然，很明显的是如果在被送入所述圆柱罩内的冷却液中能生成气泡，则将冷却液送至加工区的盘旋流的效果和由气泡所引起的上述影响会同时增强。

为利用所述冷却液供给方法而发明出的喷咀结构形成一个用以向下排放冷却液的环状喷咀，此喷咀适宜于安装在上方并与连接一垂直主轴的铣刀或研磨工具同轴。所述喷咀包括：

(a)限定一环形进液室的进液环，

(b)轴向邻接所述环状进液室的环状管道，包括至少两个在轴对称位置与所述进液室连通的引入路径，分别与所述引入路径连通并在同一方向上扭曲的向外或向内扭曲管道，和与所述扭曲管道终端连通的环状湍流形成部分，

(c)与所述环状管道内的湍流形成部分的各环形面积相连通的喷咀环，该喷咀环限定出向下并向内或向外开口的环状喷咀空间，

(d)由管道环内的湍流形成部分延展到所述喷咀空间的管道壁具有至少一个弯曲表面和径向弯曲背面以形成湍流，由此被输送的冷却液从所述的喷咀空间排出，通常成为散粒性湍流汇合而成的涡流，形成由所述湍流构成并包围所述铣刀和磨削刀具的基本呈圆柱状的罩。