一种环保型辅助切削装置的制作方法

本发明属于切削刀具冷却，具体涉及一种环保型辅助切削装置。

背景技术：

1、在传统切削加工的过程中，刀具与工件本身的高速运动，会产生大量的热量，这种热量被称为切削热。切削热的大量累积，会对刀具寿命及工件的精度有着很大的影响。为解决这一问题，需要在切削区域喷射大量的切削液，以起到冷却、润滑、排屑、清洗等作用。随着人类环保意识的提高，使用切削液所带来的负面影响也受到重视，切削液的危害主要体现在以下方面：(1)切削液中通常含有不可降解的成分，长期存在水中或泥土中会造成环境污染；(2)切削液的大量使用，会提高生产及加工成本，同时处理排放后的切削液的成本远高于切削液的成本。(3)在加工过程中，工作人员难免会接触到残留、飞溅的切削液，切削液成分中的苯酚类、氯化物等，会影响人体中的血红蛋白细胞正常的工作，损害工作人员的身体健康。

2、基于以上切削液的缺点，干式切削应运而生，该切削方式是为保护环境、降低成本而有意识的不使用切削液，同时保证加工刀具使用寿命、产品高质量、生产效率及切削的可靠性等。基于以上要求，目前有许多学者通过改良刀具、切削辅助设备创新来减少切削液的作用。

3、中国专利申请公布号cn113635133a，该专利公开了一种数控机床用的低温静电雾气切削冷却装置，包括冷风组件、喷射组件、储液组件、控制组件，冷风组件与喷射组件相连，喷射组件与储液组件相连；冷风组件与喷射组件均与控制组件相连；冷风组件包括壳体、气泵、过滤器、气液分离器，干燥器、空气涡流冷却器、切削油雾化器、混合室、消音器。该发明的装置结构较为复杂、所需使用空间较大，且使用过程中起到的润滑效果不佳。

4、中国专利申请公布号cn111993283a，该专利公开一种基于静电微量润滑切削的装置，包括箱体，所述箱体顶部设有用于储备切削液的储液器，所述箱体侧面设有气源调节处理器，所述箱体内部设有气动柱塞泵、电磁阀、静电发生器及气液汇流装置及气动频率发生器，所述气源调节处理器与箱体内电磁阀相连，所述电磁阀上设有第一气管及第三气管，并通过第一气管与气动柱塞泵连接，通过第三气管与气动频率发生器连接，所述气动频率发生器通过第二气管与气动柱塞泵相连。该发明通过对切削液进行处理实现了较好的冷却润滑效果，但是未能解决切削液的使用所带来的负面影响。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中存在的上述至少一个技术问题，提供了一种环保型辅助切削装置。

2、本发明采用如下的技术方案实现：一种环保型辅助切削装置，包括空气压缩机、静电涡流管、高压电源和内冷装置；空气压缩机通过第一气管与静电涡流管上的进气口连接，静电涡流管包括涡流管、静电发生装置和涡流管支座，涡流管包括相连接的热端管和冷端管，冷端管远离热端管的一端与静电发生装置连接，静电发生装置与高压电源电连接；内冷装置包括锥形刀柄、气动旋转接头、连接件、内冷刀具和三爪卡盘，锥形刀柄固连在机床主轴表盘上，气动旋转接头连接在锥形刀柄的下方，气动旋转接头的定子端靠近锥形刀柄一侧且通过止转机构保持静止，气动旋转接头的转子端远离锥形刀柄一侧且通过连接件与三爪卡盘连接，内冷刀具连接在转子端的下端且依次穿过连接件与三爪卡盘；静电发生装置远离冷端管的一端通过第二气管与气动旋转接头的进气孔连接，气动旋转接头的出气孔通过第三气管与内冷刀具的内腔连接，内冷刀具的头部具有喷射出口。

3、优选地，热端管远离冷端管的一端腔内设置有排气阀，外部加装有消声器，空气压缩机产生的高压空气经进气孔进入涡流管的涡流室，分流后热空气流向热端管，并经排气阀、消声器排出；分流后的冷空气流入冷端管。

4、优选地，静电发生装置包括由钨针和铜环组成的针-环式电极结构和由尼龙组成的进气通道；静电发生装置与高压电源通过导线连接，通电后钨针和铜环两电极件产生静电场，冷空气在高压静电的作用下电离成臭氧分子，冷空气和臭氧分子沿第二气管进入内冷装置中。

5、优选地，气动旋转接头的转轴夹紧在锥形刀柄上，转轴与转子端连接，止转机构包括定子止转杆和限位杆，定子止转杆水平固连在定子端的侧壁，限位杆竖直连接在机床主轴表盘的下端，定子止转杆与限位杆相互抵接。

6、优选地，连接件与转子端螺栓连接，连接件上端面设置有用于容置第三气管的凹槽，第三气管与内冷刀具的进气入口连接，连接件与三爪卡盘螺纹连接。

7、优选地，进气口位于涡流管支座，涡流管支座上端与静电涡流管固连，下端通过磁吸件吸附于工作平台上；进气口、进气孔、出气孔处均设置有用于气管连接的快插接头。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

9、本发明结构简单、高压空气通过静电涡流管、高压电源生成冷空气和臭氧，并通过内冷装置喷射至工件上，冷空气能够降低刀具和工件的温度，起到冷却的作用，臭氧能够在工件的表面形成薄膜，起到润滑的作用，从而在加工过程中避免了切削液的使用，在保护环境的同时，避免了切削液对操作者造成的健康危害。本发明使用介质为空气，成本低；整个装置密闭性良好，空气利用率高；适用于大部分机床；

技术特征：

1.一种环保型辅助切削装置，其特征在于：包括空气压缩机(1)、静电涡流管(2)、高压电源(3)和内冷装置(4)；

2.根据权利要求1所述的一种环保型辅助切削装置，其特征在于：热端管(2.11)远离冷端管(2.12)的一端腔内设置有排气阀(2.13)，外部加装有消声器(2.14)，空气压缩机(1)产生的高压空气(8)经进气口(2.31)进入涡流管(2.1)的涡流室，分流后热空气(8.1)流向热端管(2.11)，并经排气阀(2.13)、消声器(2.14)排出；分流后的冷空气(8.2)流入冷端管(2.12)。

3.根据权利要求2所述的一种环保型辅助切削装置，其特征在于：静电发生装置(2.2)包括由钨针(2.21)和铜环(2.22)组成的针-环式电极结构和由尼龙(2.23)组成的进气通道；静电发生装置(2.2)与高压电源(3)通过导线(9)连接，通电后钨针(2.21)和铜环(2.22)两电极件产生静电场，冷空气(8.2)在高压静电的作用下电离成臭氧分子(8.3)，冷空气(8.2)和臭氧分子(8.3)沿第二气管(6)进入内冷装置(4)中。

4.根据权利要求3所述的一种环保型辅助切削装置，其特征在于：气动旋转接头(4.2)的转轴(4.25)夹紧在锥形刀柄(4.1)上，转轴(4.25)与转子端(4.22)连接，止转机构包括定子止转杆(4.61)和限位杆(4.62)，定子止转杆(4.61)水平固连在定子端(4.21)的侧壁，限位杆(4.62)竖直连接在机床主轴表盘的下端，定子止转杆(4.61)与限位杆(4.62)相互抵接。

5.根据权利要求4所述的一种环保型辅助切削装置，其特征在于：连接件(4.3)与转子端(4.22)螺栓连接，连接件(4.3)上端面设置有用于容置第三气管(7)的凹槽(4.31)，第三气管(7)与内冷刀具(4.4)的进气入口(4.42)连接，连接件(4.3)与三爪卡盘(4.5)螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种环保型辅助切削装置，其特征在于：进气口(2.31)位于涡流管支座(2.3)，涡流管支座(2.3)上端与涡流管(2.1)固连，下端通过磁吸件(10)吸附于工作平台上；进气口(2.31)、进气孔(4.23)、出气孔(4.24)处均设置有用于气管连接的快插接头(11)。

技术总结
本技术属于切削刀具冷却技术领域，解决了切削过程中使用切削液难以处理和堆积后影响切削精度的问题。提供了一种环保型辅助切削装置，空气压缩机通过第一气管与静电涡流管上的进气口连接，涡流管包括相连接的热端管和冷端管，冷端管远离热端管的一端与静电发生装置连接；锥形刀柄固连在机床主轴表盘上，气动旋转接头连接在锥形刀柄的下方，气动旋转接头的定子端通过止转机构保持静止，气动旋转接头的转子端通过连接件与三爪卡盘连接，内冷刀具连接在转子端的下端且依次穿过连接件与三爪卡盘。本技术高压空气通过静电涡流管、高压电源生成冷空气和臭氧喷射至工件上，起到冷却、润滑的作用，避免了切削液的使用。

技术研发人员：温燕,乔小杰,王毅斌,韩红亮,汪维杰,高志涛,郝云寿,吕海峰
受保护的技术使用者：山西焦煤能源集团股份有限公司西山分公司
技术研发日：20230928
技术公布日：2024/6/30