[發明專利]高頻脈動式微切削潤滑裝置

有效

• 申請號: 201210388504.6
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN102873584A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 陳明;劉志強;王呈棟;邱坤賢;安慶龍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23Q11/10
• 分類號: B23Q11/10
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術領域

本發明涉及的是切削潤滑裝置，尤其涉及的是一種用于高速微切削加工的高頻脈動式微切削潤滑裝置，屬于機械加工技術領域。

背景技術

高速微切削中刀具尺寸在1毫米以內，切削速度高達5萬轉以上，因而刀具磨損極快，刀具成本高，并且導致加工尺寸出現偏差，精度不易保證，因此如何解決高速微切削的刀具磨損問題一直是該領域的技術瓶頸。傳統的冷卻潤滑方式是采用高壓噴射，然而噴射到刀具上的氣流或切削液流容易造成加工刀具的強迫振動和刀具變形，從而導致加工尺寸偏差、加工表面粗糙度差等質量缺陷。隨著切削刀具直徑達到微米尺度，噴射的冷卻潤滑氣流或液流的負面影響就愈發顯著。于是，出現有采用無切削液的干切削方式，但是在高速切削的情況下隨之帶來的一個顯著問題是刀具磨損嚴重。因而，既要提高高速微切削的尺寸精度，又要減少刀具磨損，就只能采用新的冷卻潤滑方式。國內外有關切削潤滑的研究成果表明，目前高速微切削的冷卻潤滑主要仍然采用氣壓或液壓輔助產生高壓氣流或切削液流的方式，即便是新的微量潤滑方式也是采用高壓氣流輔助產生油霧進行潤滑。

經過對現有技術文獻的檢索發現，中國發明專利公開號：CN102209608A，名稱：微潤滑設備及方法，該技術自述包括通過沿兩相混合器的混合管道獲得兩相混合物流體。

中國發明專利公開號：CN102080762A，名稱：微量潤滑裝置，該技術自述包括儲存容器、加壓潤滑劑機構、把加壓潤滑劑供給到至少模塊化元件的機構、冷卻渦流管、潤滑管道及壓縮空氣管道。

中國發明專利公開號：CN102229062A，名稱：一種微量潤滑系統，該技術自述包括油箱、引液管、上蓋、流量調節閥接口、流量調節閥、引氣細管、引氣細管接口、第二腔室、出氣管接口、出氣管、噴嘴、第一腔室、壓縮氣體入口、引液管通孔、油箱接口、第三腔室、油箱腔室，其特征在于，裝置的油箱中盛放潤滑劑，潤滑劑在壓縮氣體作用下進入管路中，潤滑劑的用量可通過調節閥調節，管路采用內外雙層管結構，噴嘴采用雙層噴結構。

中國發明專利公開號：CN102080761A，名稱：微量潤滑裝置，該技術包括存儲器、高壓泵、模塊化混合器元件，其采用供給壓縮空氣流實現噴霧。

上述四份文獻都涉及到微潤滑設備，且均采用空氣流作為生成潤滑噴霧的手段，空氣流采用壓縮空氣。然而它們的共同不足之處在于，在切削過程中，高壓空氣流的沖擊力會導致切削刀具變形和強迫振動，最終結果是加工尺寸偏差增大以及加工表面質量缺陷增多；同時，現有的微量潤滑裝置均是針對傳統宏觀切削工況下的潤滑，其生成的油霧顆粒半徑較大，難以進入高速微切削區域。當前，尚未見專門面向微切削專用且高效的微潤滑裝置的公開報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高頻脈動式微切削潤滑裝置，其采用高頻振動技術產生更微小顆粒的油霧進入微切削區域，以避免高速氣流或液流的噴射對切削刀具產生的外力擾動，達到減少刀具磨損、減少加工尺寸偏差和表面加工缺陷的效果。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種高頻脈動式微切削潤滑裝置，其包括高頻交變電源、油霧生成部、供油接入口、變截面噴霧油嘴、定位支撐部和托架，所述高頻交變電源連接油霧生成部，其產生向油霧生成部輸出的高頻交變電信號，所述油霧生成部能夠實現高頻脈動且固定于所述定位支撐部上，所述變截面噴霧油嘴連接于該油霧生成部的前端，所述供油接入口設置于該變截面噴霧油嘴的后部，所述托架一端與所述定位支撐部固定連接，另一端支撐于該變截面噴霧油嘴的前端。

所述的油霧生成部由兩片壓電陶瓷、電能接入板、曲面換能器和油門活塞構成，其中，電能接入板夾置于兩片壓電陶瓷之間并與之一起固定在所述定位支撐部上，該電能接入板與所述高頻交變電源進行電連接，曲面換能器連接于一壓電陶瓷的前端，油門活塞固定連接于曲面換能器的前端且插入所述變截面噴霧油嘴的后部并位于供油接入口處。

所述高頻交變電源產生的高頻交變電信號的頻率為8MHz以上，并且該高頻交變電信號的輸出功率和頻率可調；所述油霧生成部實現的高頻脈動的頻率為兆頻級。

所述的供油接入口的直徑范圍為10～50μm，其位置于油門活塞的平衡位置向前錯位2～5μm。

所述的定位支撐部為焊接結構，其包括支座、中間萬向球鉸、固定板和壓電陶瓷固定座，其中，中間萬向球鉸固定設置于支座上，固定板直立地固定于中間萬向球鉸上，壓電陶瓷固定座固定于固定板上。

所述的變截面噴霧油嘴的截面直徑在50mm～2mm范圍中由后向前逐漸變小。

所述的托架為橫L形。