本發(fā)明屬于磨削加工領域，具體說是一種可自動校準供液位置的磨削加工內(nèi)冷卻系統(tǒng)。

背景技術：

磨削加工具有加工精度高、表面質(zhì)量好和應用范圍廣等優(yōu)點。然而，磨削加工也具有磨削比能較高，加工效率較低等問題，并且絕大部分機械能轉(zhuǎn)化為熱能積聚在磨削區(qū)，導致磨削溫度高，從而影響工件表面質(zhì)量和加劇砂輪磨損；而且磨削過程中產(chǎn)生的磨屑大多無序地粘接在砂輪表面和工件表面，隨著磨削過程的持續(xù)進行而進入磨削區(qū)與工件、砂輪相互擠壓，進一步影響工件的表面質(zhì)量和砂輪的壽命，因此通常需要對磨削區(qū)進行潤滑和冷卻。傳統(tǒng)的冷卻方法是在砂輪與工件的接觸區(qū)附近安裝噴嘴向磨削區(qū)噴射磨削液，但是由于砂輪快速轉(zhuǎn)動時砂輪表面會出現(xiàn)氣障層，且砂輪與工件接觸壓力非常大的原因，磨削液通常很難進入磨削區(qū)進行有效冷卻和除屑?；诖?，廣大學者對磨削液的供給方式進行了深入研究，主要包括以下幾個方面。

第一種方法是澆注法，其特點是將磨削液由外部噴嘴噴入磨削區(qū)，對工件和砂輪進行冷卻和潤滑，以及沖洗磨屑。很多學者就噴嘴形狀、噴入角度、磨削液流量和壓力對潤滑冷卻性能開展了研究，研究結果表明，優(yōu)化噴嘴形狀和噴入角度，加大磨削液流量和壓力，可以一定程度上提高澆注法的冷卻效果。但是，這些方法消耗的磨削液的量通常比較大，成本高，并會污染環(huán)境。

第二種方法是高壓微量潤滑法，其實施方式是磨削液經(jīng)外部設備加壓并霧化后從小口徑噴嘴高速噴出，高速噴出的霧滴與周圍空氣之間存在很大的速度差，因而被撕裂成粒徑達到微米級的霧狀小液滴，液滴以很高的速度沖破砂輪周圍氣障層注入磨削區(qū)。有些學者還提出增加磨削液制冷設備，使霧狀磨削液以低溫狀態(tài)進入磨削區(qū)。該方法的磨削液使用效率較高，冷卻和潤滑效果也較好，但是，由于必須添加加壓和制冷設備，所以成本很高，且由于進入磨削區(qū)的液滴為霧狀，因此沖洗磨屑的性能較差。

第三種方法是浸潤式微量潤滑法，這種方法是采用氣孔率較高的砂輪，且從砂輪的內(nèi)表面供液，在離心力的作用下磨削液從砂輪的氣孔逐漸浸潤到砂輪工作面并進入磨削區(qū)，起到冷卻和潤滑的效果。這種方法的特點是磨削液的利用率較高，并可以有效的使磨削液直接進入磨削區(qū)，避免了砂輪周圍氣障層的影響。但是，該方法的磨削液會不可避免地從砂輪圓周表面各個方向浸潤出來，并隨著砂輪旋轉(zhuǎn)而四處飛濺，造成磨削液的浪費，也容易污染環(huán)境。

第四種方法是砂輪內(nèi)冷法，即在砂輪的徑向開有大量小孔，磨削液從砂輪的內(nèi)表面進入徑向小孔，從外表面流入磨削區(qū)。有學者在此基礎上增加了加壓設備，增大了該方法的冷卻、潤滑等效果，但其最大的缺點還是沒有很好地解決磨削液會隨著砂輪轉(zhuǎn)動而四處飛濺的問題。

綜上所述，現(xiàn)在的磨削加工冷卻系統(tǒng)還有待進一步改進。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的問題，本發(fā)明公布了一種可自動校準供液位置的磨削加工內(nèi)冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為砂輪裝置和供液位置自動校準機構兩個部分。砂輪裝置由法蘭盤、導液柵、內(nèi)冷砂輪和螺母二組成，安裝在主軸上，是磨床的工作部分；供液位置自動校準機構主要包括調(diào)節(jié)套筒、接頭和電機，通過螺紋孔二、固定板三和螺釘二安裝在安全罩上，并通過緊固環(huán)與砂輪裝置連接；磨削液由接頭處進液口進入，依次流經(jīng)供液位置自動校準機構和砂輪裝置內(nèi)部設計的空間和通道，從調(diào)節(jié)套筒上的矩形開口處流出，流經(jīng)導液柵橢圓孔并流入內(nèi)冷砂輪徑向小孔，最后達到內(nèi)冷砂輪工作面；當砂輪轉(zhuǎn)速變化時，系統(tǒng)可以自動校準供液位置，達到精準供液和防止磨削液向內(nèi)冷砂輪四周飛濺的目的；本發(fā)明具有提高磨削液利用率、改善磨削質(zhì)量、節(jié)約成本、保護環(huán)境的特點。

為了實現(xiàn)上述目的，一種可自動校準供液位置的磨削加工內(nèi)冷卻系統(tǒng)，其特征在于主要包括砂輪裝置和供液位置自動校準機構；所述砂輪裝置包括內(nèi)冷砂輪、導液柵、法蘭盤和螺母二；導液柵穿過內(nèi)冷砂輪的中心孔，螺母二與法蘭盤將導液柵及內(nèi)冷砂輪夾緊構成砂輪裝置；采用螺母一將砂輪裝置安裝在磨床主軸上；所述導液柵上開有8~16個橢圓孔，橢圓孔內(nèi)側(cè)連通導液柵內(nèi)部的導液槽，外側(cè)與內(nèi)冷砂輪的徑向小孔相通；導液柵的一端開有連接槽和平衡槽，連接槽通過緊固環(huán)限制調(diào)節(jié)套筒的軸向竄動，平衡槽內(nèi)安放有平衡塊，用于調(diào)節(jié)砂輪裝置的靜平衡；導液柵安裝在法蘭盤上，法蘭盤開有固定槽，用來裝夾導液柵。

所述供液位置自動校準機構包括調(diào)節(jié)套筒、接頭、電機和齒輪；所述調(diào)節(jié)套筒端部的鑲套插入導液柵的導液槽內(nèi)，且與導液槽內(nèi)外兩側(cè)均形成間隙，鑲套上開有一個矩形開口；調(diào)節(jié)套筒中間部分設有連接凸臺，連接凸臺安裝在導液柵的連接槽內(nèi)，并用緊固環(huán)擰緊，限制調(diào)節(jié)套筒的軸向竄動，同時連接凸臺與連接槽之間存在間隙，確保導液柵與調(diào)節(jié)套筒可以相對轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了砂輪裝置和供液位置自動校準機構的連接；調(diào)節(jié)套筒端面中心設置有圓形凹槽，將接頭插入圓形凹槽中，圓形凹槽中心有磨削液流道，接頭的進液口與調(diào)節(jié)套筒的流道相連；圓形凹槽外圍設有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽外側(cè)圓柱面上加工有內(nèi)齒輪。所述接頭設有固定板一和寶塔接口，固定板一用于固定電機，寶塔接口用于連接供液軟管；所述電機固定在接頭的固定板一上，其主軸上的齒輪與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)筒端面環(huán)形凹槽上的內(nèi)齒輪嚙合；當磨床主軸的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，電機根據(jù)磨床控制系統(tǒng)的反饋信號通過齒輪帶動調(diào)節(jié)套筒自動旋轉(zhuǎn)合適的角度，使得調(diào)節(jié)套筒上的矩形開口轉(zhuǎn)動到合適的位置，磨削液從矩形開口流經(jīng)導液柵上的橢圓孔和內(nèi)冷砂輪徑向小孔達到砂輪工作面時，恰好注入磨削中心區(qū)，實現(xiàn)供液位置的自動校準。

所述一種可自動校準供液位置的磨削加工內(nèi)冷卻系統(tǒng)，不需要磨削液加壓設備，磨削加工時，砂輪裝置高速旋轉(zhuǎn)，而供液位置自動校準機構保持不動，磨削液從供液軟管流入接頭的進液口，流過調(diào)節(jié)套筒，并流經(jīng)矩形開口、導液柵的橢圓孔到達內(nèi)冷砂輪內(nèi)表面，然后在砂輪裝置轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的離心力的作用下從內(nèi)冷砂輪上的徑向小孔中甩出；由于矩形開口與磨削中心區(qū)沿砂輪周向呈一定的角度Φ，當內(nèi)冷砂輪上的徑向小孔轉(zhuǎn)到矩形開口處時，磨削液進入徑向小孔，且徑向小孔中的磨削液在離心力的作用下向內(nèi)冷砂輪的工作面流動；當內(nèi)部含有磨削液的徑向小孔轉(zhuǎn)至與工件接觸時，其中的磨削液恰好流入磨削中心區(qū)并進行潤滑和冷卻；當徑向小孔轉(zhuǎn)至與工件分離時，其中的磨削液恰好全部流凈，完全避免了在非磨削區(qū)出現(xiàn)磨削液向砂輪四周飛濺的現(xiàn)象；隨著內(nèi)冷砂輪的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，徑向小孔下一次轉(zhuǎn)到矩形開口的位置時，磨削液再進入徑向小孔中，如此循環(huán)，從而實現(xiàn)了精準供液。

所述導液柵和調(diào)節(jié)套筒之間可以相對轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)套筒的鑲套端部和連接凸臺外圓柱面上均設有密封槽，分別將O型密封圈一和O型密封圈二安裝在其中，實現(xiàn)導液柵和調(diào)節(jié)套筒之間的密封。

所述調(diào)節(jié)套筒的旋轉(zhuǎn)角度由電機控制，電機為步進電機，磨床根據(jù)砂輪轉(zhuǎn)速的變化將信號反饋到電機，電機帶動調(diào)節(jié)套筒轉(zhuǎn)到合適位置，所謂合適位置，指的是磨削液到達內(nèi)冷砂輪工作面時，磨削液能夠恰好注入磨削中心區(qū)。

所述接頭安裝在圓形凹槽中，通過花帽螺釘?shù)幕毕拗破漭S向竄動，并通過接頭上的螺紋孔二、固定板三和螺釘二固定在安全罩上，實現(xiàn)接頭的安裝。

所述系統(tǒng)進液口流入的磨削液的流量為0.4到0.8 L/min。

上述一種可自動校準供液位置的磨削加工內(nèi)冷卻系統(tǒng)，與現(xiàn)有的技術相比，其技術效果在于。

①磨削液可以從內(nèi)冷砂輪內(nèi)部直接進入磨削區(qū)，對磨削中心區(qū)進行潤滑、冷卻和除屑等作用。內(nèi)冷砂輪的徑向小孔可以將磨削液直接導入磨削區(qū)，在較大程度上解決了傳統(tǒng)磨削冷卻系統(tǒng)中的砂輪周圍氣障層和砂輪-工件接觸壓力非常大而導致的磨削液很難進入磨削區(qū)的問題。

②調(diào)節(jié)套筒使得該系統(tǒng)能夠有效地將磨削液直接導入磨削區(qū)，而且解決了磨削液從砂輪四周飛濺的問題。調(diào)節(jié)套筒上的矩形開口使得磨削液只能流入與矩形開口相對的內(nèi)冷砂輪的徑向小孔，在砂輪飛速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的離心力的作用下將磨削液注入磨削區(qū)，而內(nèi)冷砂輪的其它徑向小孔不會流入磨削液，因此避免了磨削液從砂輪四周飛濺出來，不僅提高了磨削液的使用效率，降低了成本，而且有利于環(huán)境保護和操作人員的身體健康。

③當砂輪轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，該系統(tǒng)可以通過自動調(diào)整調(diào)節(jié)套筒上矩形開口與磨削中心區(qū)之間的夾角Φ，自動校準磨削液的供液位置，實現(xiàn)精準供液。調(diào)節(jié)套筒由電機上的齒輪直接帶動，當砂輪轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，電機根據(jù)磨床控制系統(tǒng)關于砂輪轉(zhuǎn)速發(fā)生變化的反饋信號會自動轉(zhuǎn)過合適的角度，從而帶動調(diào)節(jié)套筒上的矩形開口相對于磨削區(qū)位置偏離適當?shù)慕嵌?，當磨削液進入內(nèi)冷砂輪的徑向小孔后，砂輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將其從砂輪外表面甩出，磨削液在徑向小孔中的流動時間剛好等于徑向小孔從矩形開口處轉(zhuǎn)到磨削區(qū)的時間，這樣，磨削液就能精確地進入磨削區(qū)，使得磨削液的浪費很少甚至無浪費。

④該系統(tǒng)的整體結構簡單，且由于磨削液利用率高，使得磨削液的流量很小，只需傳統(tǒng)澆注冷卻磨削所耗磨削液的10%~15%。

⑤磨削液是在砂輪高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力作用下注入磨削區(qū)，因此磨削液的供液壓力可以很小，不需要磨削液加壓設備，從而該系統(tǒng)結構簡單，安裝方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體外觀圖。

圖2是本發(fā)明功能部分整體結構半剖視圖。

圖3是本發(fā)明內(nèi)部結構軸向局部剖視圖。

圖4是本發(fā)明內(nèi)部結構徑向剖視圖。

圖5是本發(fā)明中心區(qū)域局部徑向剖視圖。

圖6是本發(fā)明砂輪裝置爆炸視圖。

圖7是本發(fā)明供液位置自動校準機構爆炸視圖。

圖8是本發(fā)明砂輪裝置和供液位置自動校準機構連接處剖視圖。

圖9是本發(fā)明調(diào)節(jié)套筒結構示意圖。

圖10是本發(fā)明導液柵結構與平衡塊安裝示意圖。

圖11是本發(fā)明法蘭盤結構示意圖。

圖12是本發(fā)明接頭結構示意圖。

附圖中：1—內(nèi)冷砂輪，1-1—徑向小孔，1-2—內(nèi)表面，2—磨床主軸，3—法蘭盤，3-1—夾緊面，3-2—螺紋一，3-3—錐形孔，3-4—固定槽，4—導液柵，4-1—平衡槽，4-2—橢圓孔，4-3—連接槽，4-4—螺紋二，4-5—導液槽，4-6—中心孔，4-7—裝夾面，4-8—淺槽，4-9—深槽，5—緊固環(huán)，6—調(diào)節(jié)套筒，6-1—矩形開口，6-2—連接凸臺，6-3—環(huán)形凹槽，6-4—內(nèi)齒輪，6-5—流道，6-6—圓形凹槽，6-7—螺紋孔一，6-8—鑲套，7—接頭，7-1—寶塔接口，7-2—螺紋孔二，7-3—固定板一，7-4—進液口，8—電機固定結構，9—電機，9-1—固定板二，10—螺母一，11—螺母二，12—齒輪，13—花帽螺釘，13-1—螺紋三，13-2—花帽，14—平衡塊，15—螺釘一，16—安全罩，17—O型密封圈一，18—O型密封圈二，19—固定板三，20—螺釘二，21—墊高凸臺，22—供液軟管，23—工件。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。

本發(fā)明一種可自動校準供液位置的磨削加工內(nèi)冷卻系統(tǒng)，主要包括砂輪裝置和供液位置自動校準機構。砂輪裝置包括內(nèi)冷砂輪1、導液柵4、法蘭盤3和螺母二11；供液位置自動校準機構包括調(diào)節(jié)套筒6、接頭7、電機9和齒輪12。磨削液由接頭7上的進液口7-4進入調(diào)節(jié)套筒6內(nèi)，然后依次流過調(diào)節(jié)套筒6上的矩形開口6-1、導液柵4上的橢圓孔4-2、內(nèi)冷砂輪1上的徑向小孔1-1，最終流入磨削加工中心區(qū)。在這個過程中，矩形開口6-1與磨削中心區(qū)的夾角Φ由電機9根據(jù)磨床控制系統(tǒng)的反饋信號通過齒輪12帶動調(diào)節(jié)套筒6轉(zhuǎn)動而進行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)在不同轉(zhuǎn)速條件下磨削液供液位置的自動校準。下面根據(jù)該系統(tǒng)的供液方式和供液位置的自動校準方式詳細介紹本發(fā)明的實施方式和特點。

內(nèi)冷砂輪1的中心孔安裝在導液柵4的裝夾面4-7上，其內(nèi)表面1-2上徑向小孔1-1端口與導液柵4的橢圓孔4-2相對，確保導液槽4-5流出的磨削液可以通過橢圓孔4-2，并進入徑向小孔1-1而流入磨削中心區(qū)。導液柵4安裝在法蘭盤3的固定槽3-4內(nèi)，法蘭盤3穿過導液柵4的中心孔4-6，并通過螺母二11和法蘭盤3上的螺紋一3-2將導液柵4、內(nèi)冷砂輪1和法蘭盤3組裝成砂輪裝置。法蘭盤3中心孔為錐形孔3-3，其錐度與磨床主軸2一致，通過螺母一10將其夾緊在磨床主軸2上。磨削時整個砂輪裝置隨著磨床主軸2高速轉(zhuǎn)動。

為了調(diào)節(jié)砂輪裝置的平衡性，導液柵4端面上設有平衡槽4-1，其內(nèi)安裝3~4塊平衡塊14，平衡塊14通過螺釘一15固定，并可在平衡槽4-1內(nèi)周向移動，以調(diào)節(jié)砂輪裝置的靜平衡。

調(diào)節(jié)套筒6的鑲套6-8上開有一矩形開口6-1，鑲套6-8伸入導液柵4的導液槽4-5內(nèi)，其上的矩形開口6-1在徑向上與導液柵4上的橢圓孔4-2相對，從接頭7上的進液口7-4流入調(diào)節(jié)套筒6內(nèi)的磨削液只能從調(diào)節(jié)套筒6的矩形開口6-1處流出，并流經(jīng)導液柵4的橢圓孔4-2，流入內(nèi)冷砂輪1上對應位置的徑向小孔1-1。調(diào)節(jié)套筒6中間部分設有連接凸臺6-2，連接凸臺6-2安裝在導液柵4的連接槽4-3的深槽4-9內(nèi)，連接槽4-3的淺槽4-8邊沿內(nèi)圓周面上設有螺紋二4-4，用設有螺紋的緊固環(huán)5擰緊，限制調(diào)節(jié)套筒6的軸向竄動，同時連接凸臺6-2與連接槽4-3之間存在間隙，確保導液柵4與調(diào)節(jié)套筒6可以相對轉(zhuǎn)動。調(diào)節(jié)套筒6的鑲套6-8端部位置和連接凸臺6-2外圓周面上設有密封槽，分別采用O型密封圈一17和O型密封圈二18進行密封，防止磨削液的泄漏。

調(diào)節(jié)套筒6的另一端端面上，設有兩個螺紋孔一6-7，并設有圓形凹槽6-6和環(huán)形凹槽6-3，環(huán)形凹槽6-3內(nèi)設有內(nèi)齒輪6-4。圓形凹槽6-6中心處設有磨削液的流道6-5，與接頭7上的進液口7-4相通，接頭7安裝在圓形凹槽6-6里，兩個花帽螺釘13通過其上的螺紋三13-1擰在螺紋孔一6-7內(nèi)，其花帽13-2部分伸出，防止接頭7向外軸向竄動，并使調(diào)節(jié)套筒6與接頭7可以相對轉(zhuǎn)動。接頭7通過螺紋孔二7-2、固定板三19和螺釘二20固定在安全罩16上，安全罩17與機床外殼固定。環(huán)形凹槽6-3內(nèi)的外圓面上設有內(nèi)齒輪6-4，并與電機9主軸上的齒輪12嚙合。供液軟管22套在接頭7的寶塔接口7-1上，對系統(tǒng)進行供液。

電機9通過固定板二9-1、接頭7上的固定板一7-3和電機固定結構8（即螺栓和螺母）安裝在接頭上，電機9上安裝有齒輪12，在自動校準時，電機9轉(zhuǎn)動的角度大小由磨床控制系統(tǒng)根據(jù)磨床主軸2轉(zhuǎn)速的反饋信號控制。

系統(tǒng)正常工作時，磨床主軸2以恒定速度旋轉(zhuǎn)，帶動法蘭盤3、內(nèi)冷砂輪1和導液柵4一起旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)套筒6和電機9均保持固定不動，調(diào)節(jié)套筒6上的矩形開口6-1與工件23上的磨削中心區(qū)呈一定的角度Φ。磨削液由接頭7的進液口7-4進入，進入調(diào)節(jié)套筒6內(nèi)部，隨后由矩形開口6-1流出，再流經(jīng)轉(zhuǎn)動中的導液柵4上的橢圓孔4-2，流入剛好轉(zhuǎn)到此位置的內(nèi)冷砂輪1徑向小孔1-1內(nèi)，在離心力的作用下徑向小孔1-1中的磨削液向內(nèi)冷砂輪1的工作面流動，當內(nèi)部含有磨削液的徑向小孔1-1轉(zhuǎn)至與工件接觸時，其中的磨削液恰好流入磨削中心區(qū)進行潤滑和冷卻；隨著內(nèi)冷砂輪1的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當徑向小孔1-1轉(zhuǎn)至與工件23分離的臨界位置時，該徑向小孔1-1內(nèi)的磨削液恰好全部流凈；徑向小孔1-1離開磨削區(qū)后，其內(nèi)部不再有磨削液，也就是說，位于磨削區(qū)以外的徑向小孔1-1不會有磨削液流出，這就完全解決了在非磨削區(qū)出現(xiàn)磨削液向砂輪四周飛濺的問題；隨著內(nèi)冷砂輪1的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，徑向小孔1-1下一次再轉(zhuǎn)到矩形開口6-1的位置時，磨削液再進入徑向小孔1-1中，如此循環(huán)，從而實現(xiàn)了精準供液。

當磨床主軸2轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，機床控制系統(tǒng)會根據(jù)磨床主軸2轉(zhuǎn)速的反饋信號使電機9轉(zhuǎn)過合適的角度，電機9帶動齒輪12使調(diào)節(jié)套筒6轉(zhuǎn)過合適的角度，從而調(diào)節(jié)矩形開口6-1的位置，使得磨削液流經(jīng)整個系統(tǒng)后，能夠恰好注入磨削中心區(qū)，實現(xiàn)供液位置的自動校準。由此實現(xiàn)了磨削液的高效利用，降低了生產(chǎn)成本，改善了工作環(huán)境。并且由于供液過程是在離心力的作用下實現(xiàn)的，因此磨削液的供液壓力可以很小，不需要磨削液加壓設備，從而該系統(tǒng)結構簡單，安裝方便。

這種精準供液方式，在較大程度上解決了傳統(tǒng)磨削冷卻系統(tǒng)中的砂輪周圍氣障層和砂輪-工件接觸壓力非常大而導致的磨削液很難進入磨削區(qū)的問題，并且所需磨削液只需傳統(tǒng)澆注冷卻磨削所耗磨削液的10%-15%，很少浪費甚至無浪費。

上述實施例，僅為對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本發(fā)明并非限定于此。凡是在本發(fā)明的公開范圍之內(nèi)所做的任何等同替換、修改等，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。