實用新型數控車床車刀冷卻裝置的研發

[摘 要] 現數控車廠家生產的大部分數控車床（前刀架）的冷卻系統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，特別是用內孔車刀加工內孔時，因刀頭因沒冷卻液充分冷卻，造成內孔表面光潔度較差，尺寸難以控制。如噴水管位置擺放不好，更會導致卡盤、刀架與噴水管發生碰撞，頻頻出現事故。該裝置就是針對前置刀架數控車床的冷卻系統存在設計過于簡單，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的，它能夠簡單、有效、安全地解決存在的問題。

[關 鍵 詞] 冷卻系統；創新點；科學性；先進性

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

一、技術背景

隨著機械制造技術的飛速發展，數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，對一些重要行業的發展起著越來越重要的作用。數控加工技術的廣泛應用和擁有大量的數控機床，則是現代機械制造企業制造能力和水平的重要標志之一。使用數控機床能提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。這給企業的生產加工帶來了良好的經濟效益。數控機床在各個機械制造企業現已得到了廣泛的使用。而現在很多廠家生產的前置刀架數控車床的冷卻系統過于簡單，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、設計目的與創新點

（一）設計目的

本裝置是針對前置刀架數控車床的冷卻系統存在設計過于簡單，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。現數控車生產廠家制造的大部分前置刀架數控車床的冷卻系統過于簡單，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，特別是加工內孔時，因刀頭冷卻不充分，造成內孔表面光潔度差，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生碰撞，出現事故。由于在加工過程中，工人要不斷擺弄冷卻管的位置，這樣很容易出現危險，又增加了工人的勞動強度。本發明就是針對改進上述缺點而設計的，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），適用安裝于國內前置刀架數控車床上，本裝置對提高加工企業競爭力起到重要性作用。

（二）創新點

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

2.設計巧妙

本裝置關鍵技術在于安裝在進水座內的中間旋轉軸，它把冷卻液巧妙地引流到出水座，出水座隨刀架旋轉而進水座不旋轉。

3.結構簡單、成本低廉、操作安全、使用壽命長

本裝置機械結構簡單（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品質量。

三、基本思路

目前，數控車床生產廠家制造的大部分前置刀架數控車床的冷卻裝置都是用一條普通的噴水管輸出，結構過于簡單，嚴重影響數車的生產效率，這類經濟型機床國內擁有很多，本裝置推廣后，前景極好。

研發一個裝置，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水座連接，使冷卻液從進水座內的中間旋轉軸往一個方向引流到出水座（注：出水座隨刀架同步旋轉），用銅管（或可調冷卻管）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、科學性與先進性

（一）科學性

隨著機械工業的發展和數控車床擁有量的增加，社會競爭越來越激烈，廠家對產品的質量和降低工人的勞動強度要求越來越高。為了提高產品的質量和降低生產成本，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，才能提高產品的質量和降低生產成本，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計而成的。

（二）先進性

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

現在數控車床生產廠家制造的大部分前置刀架數控車床的車刀冷卻系統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行冷卻，但由于加工過程車刀與冷卻管移動過程步調不一致，造成刀頭冷卻不充分，從而造成車刀的壽命大大降低，特別是用內孔車刀加工內孔時，因刀頭冷卻不充分，造成內孔表面光潔度較差，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生碰撞，頻頻出現事故。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、技術特點和優勢

本發明裝置包括進水座、中間旋轉軸、軸承、高壓油封、端蓋、輸入連接組件、出水座、開關、輸出連接組件、銅管、固定連接片及固定螺釘等。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控車加工和降低工人的勞動強度和提高加工產品的效率。本裝置投入到30多間數控加工廠試用，問卷調查滿意度達95%，經試驗，刀具壽命提高了50%。本發明裝置適用范圍涉及所有前置刀架的數控車床的車刀冷卻裝置。

六、推廣前景及市場優勢

隨著機械制造技術的飛速發展，數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，它對一些重要行業的發展起著越來越重要的作用。數控加工技術的廣泛應用和擁有大量的數控機床，則是現代機械制造企業的制造能力和水平的重要標志。使用數控機床能提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。這給企業的生產加工帶來了良好的經濟效益。數控機床在各個機械制造企業現已得到了廣泛的使用。

本裝置是針對傳統前置刀架數控車床冷卻系統存在的缺點，經過多年實踐觀察研發而成，成功申報了國家專利并獲得授權。本實用新型裝置的研發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，可大規模生產、推廣。

參考文獻：

[1]濮良貴.機械設計[M].第七版.北京：高等教育出版社，2001.

[2]陳維福.帶自冷系統的車刀[J].工具技術，1987（12）.

[3]馬永年.蘇聯的機夾式車刀系統[J].工具技術，1987（5）.