[发明专利]一种多自由度超音速微量润滑喷射装置

说明书

本发明公开一种多自由度超音速微量润滑喷射装置，包括基座、第一轴关节、机械臂第一节、第二轴关节、机械臂第二节、喷头，所述基座、第一轴关节、机械臂第一节、第二轴关节、机械臂第二节、喷头依次连接，基座与加工中心连接；所述机械臂第二节内设置有涡流管，所述喷头的侧面设置有喷嘴组件，所述涡流管与喷嘴组件连通，所述喷嘴组件与喷头滑动连接。本发明可实现超音速雾滴，提升热对流，加速冷却；可实现喷嘴多自由度喷射，有针对性地喷射，提高切削液利用率；可以满足不同角度的切削液地喷射；可利用自激振荡效应使雾滴粒径更小，从而更好地进入加工区域，提升润滑效率。

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种多自由度超音速微量润滑喷射装置。

背景技术

传统机械加工过程中大量使用的切削液具有许多弊端，主要包括如下三个方面：第一，环境污染，切削液是机械加工行业对环境造成污染的根源；第二，能源和资源消耗，相关调查表明切削液费用占工件总加工成本7～17％；第三，危害工人健康，目前广泛使用的切削液或多或少都含有对人体有害的化学成分。

微量润滑MQL(Minimal Quantity Lubrication)技术是指在压缩空气中混入微量的无公害润滑剂代替大量切削液对切削点实施冷却和润滑的技术。微量润滑(MQL)技术融合了干式切削与传统湿式切削两者的优点：一方面，MQL将切削液的用量降低到微量的程度，不仅显著降低切削液的使用成本，而且通过使用自然降解性高的合成酯类作为润滑剂，大幅度地降低了切削液对环境和人体的危害；另一方面，与干式切削相比，MQL由于引入了冷却润滑介质，使得切削过程的冷却润滑条件大大改善，刀具、工件和切屑之间的磨损显著减小，有助于降低切削力、切削温度和刀具的磨损，提高了加工质量。这种切削技术也称为半干式切削或油气混合润滑，在二十一世纪以绿色环保为主题的影响下有着很大前景，其润滑效果明显，可以有效抑制刀具磨损，延长刀具寿命，具有成本低、废弃物少、环境污染小、安全性高等优点。

现有微量润滑技术中的润滑油雾的油滴颗粒的大小和聚集度对加工区刀具和工件接触表面的润滑效果有影响。油滴大小的影响因素一般包括压缩空气的压力、润滑油用量和喷嘴距离。在同等气压下，随着润滑油用量和喷嘴距离的增加，油滴变大，速度减小。在润滑油用量相等时，随着气压的增大，液滴变小，速度增大。因此，颗粒较大的油滴速度低，在传输中由于自身重力更容易发生偏离，导致加工区不能充分供油，影响润滑效果，且无法满足不同角度的切削液地喷射，润滑也冷却速度较慢，切削液利用率低，从而影响了加工效果和制造效率。

发明内容

本发明旨在提供一种多自由度超音速微量润滑喷射装置，可实现超音速雾滴，提升热对流，加速冷却；可实现喷嘴多自由度喷射，有针对性地喷射，提高切削液利用率；可以满足不同角度的切削液地喷射；可利用自激振荡效应使雾滴粒径更小，从而更好地进入加工区域，提升润滑效率。

为达到上述目的，本发明提供的上述一种多自由度超音速微量润滑喷射装置，包括基座、第一轴关节、机械臂第一节、第二轴关节、机械臂第二节、喷头，所述基座、第一轴关节、机械臂第一节、第二轴关节、机械臂第二节、喷头依次连接，基座与加工中心连接；

所述机械臂第二节内设置有涡流管，所述喷头的侧面设置有喷嘴组件，所述涡流管与喷嘴组件连通，所述喷嘴组件与喷头滑动连接；

所述第一轴关节与机械臂第一节活动连接，所述机械臂第一节与第二轴关节活动连接，所述机械臂第二节与喷头可拆卸连接。

优选的，所述涡流管包括涡流管进气口、出气软管、调节阀、冷端出口、热端出口，所述冷端出口、热端出口位于涡流管的两头，所述涡流管进气口位于涡流管的侧面，所述涡流管进气口贯穿机械臂第二节的侧壁位于侧壁外侧，所述涡流管进气口与外部气源管道连接，所述出气软管一端与热端出口连接，出气软管另一端与喷头连接，所述调节阀位于热端出口处，调节阀与涡流管过盈配合连接。

进一步地，所述涡流管进气口的外缘设置有螺纹，涡流管进气口与外部气源管道螺纹连接。