一种用于机床刀柄清洗的冲水装置及方法与流程

本发明属于机床，具体涉及一种用于机床刀柄清洗的冲水装置。

背景技术：

1、机床在对不同类别工件进行加工过程中，往往需要更换对应多种类别的刀具和刀柄，以实现对相应工件的精密加工。同时，加工过程中，由工件处产生的较多加工铁屑也会粘附于当前工作或预更换的刀柄上。在进行刀柄的更换时，粘附于刀柄上的铁屑会被带入主轴，使得刀柄与主轴之间无法实现精准匹配固定，最终影响刀具对工件的加工精度。

2、为了避免更换刀柄时将铁屑带入主轴内，现有的方案是通过采用人工手动清理或者设置清洗装置完成对刀柄的清洗。其中，采用人工清理的方式，其存在清洗效果差和效率的问题。当前的清洗装置虽然可以实现刀柄的清洗，但是清洗装置往往与机床为分离式设计，其是在刀柄从主轴内拆卸或安装于主轴内时对其进行清洗，对于刀柄拆卸时清洗，其存储于机床的刀盘中会由于其他刀具加工导致部分铁屑粘附于该刀柄上，最终在更换该刀柄时使得铁屑被带入主轴内，而在将刀柄安装于主轴时进行清洗，由于需要将刀柄从刀盘中取出，然后再通过清洗装置进行清洗，会导致机床存在一定的停滞时间，从而会影响工件的加工效果，并且额外设置的清洗装置也会额外增加机床占用空间和成本。

3、例如，专利cn217317170u公开了一种数控机床刀柄清洗装置；本数控机床刀柄清洗装置，包括外壳，外壳内腔底壁的右侧设置有电机，电机的输出端设置有转杆，转杆的外壁设置有第一齿轮，外壳顶壁的左侧设置有操作台，操作台的底端贯穿外壳内腔的顶壁，其通过设置外壳、电机和转杆等装置相配合，可以使装置对待清理的刀柄进行夹持固定，避免清理时刀柄发生偏移影响清理效果，有利于后续的清理作业；通过设置清理刷、螺纹杆和移动块等装置相配合，可以使装置便于调节清理刷的位置，有利于对刀柄的不同位置进行清理作业，便于对刀柄进行全面的清理。

4、因此，如何设置一种针对机床刀柄进行清洗的冲水装置，以实现高效快速的清理刀柄表面铁屑是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种用于机床刀柄清洗的冲水装置及方法，冲水装置包括：依次连通的气液混合组件及清洗组件，气液混合组件包括进液管、进气管、雾化器及出液管，雾化器的内腔自进气口至出液口呈水平排布，依次连通收缩管段、混合管道、扩展管段及出液腔体，在进气口至出液口的方向上，收缩管段的管径逐渐缩小；雾化器的内腔自进液口至出液口，依次连通负压流道、混合管道、扩展管段及出液腔体，负压流道的末端与混合管道连通，在进气口和进液口至出液口的方向上，扩展管段的管径逐渐增大；清洗组件与出液管连通，清洗组件在调整与机床刀柄的相对位置时，将由出液管流入的混合液喷出，对机床刀柄进行清洗。本发明通过增强混合液的喷出压力，提升对机床刀柄的清洗效率。

2、第一方面，本发明提供一种用于机床刀柄清洗的冲水装置，包括：依次连通的气液混合组件及清洗组件，气液混合组件包括进液管、进气管、雾化器及出液管，雾化器开设进液口、进气口及出液口，分别连接进液管、进气管和出液管；

3、雾化器的内腔自进气口至出液口，依次连通有呈水平方向排布的收缩管段、混合管道、扩展管段及出液腔体，在进气口至出液口的方向上，收缩管段的管径逐渐缩小；

4、雾化器的内腔自进液口至出液口，依次连通有负压流道、混合管道、扩展管段及出液腔体，负压流道的末端与混合管道连通；

5、自进气口和进液口至出液口的方向上，扩展管段的管径逐渐增大；

6、清洗组件与出液管连通，清洗组件在调整与机床刀柄的相对位置时，将由出液管流入的混合液喷出，对机床刀柄进行清洗。

7、进一步的，负压流道与混合管道呈夹角设置，其中，以进气和进液的方向，夹角为15°-90°。

8、进一步的，冲水装置还包括控制器，控制器与气液混合组件信号连接，控制器通过分别接收进液管及进气管的流量信号以及压强信号，分别控制进液管及进气管中清洗液与压缩气体进入雾化器的流量。

9、进一步的，进液管上设置有液体流量计及第一控制阀，进气管上设置有气体流量计及第二控制阀，液体流量计、气体流量计、第一控制阀及第二控制阀均与控制器信号连接；

10、控制器基于预先给出的清洗液、压缩气体的流量阈值，与采集的液体流量计、气体流量计的流量信号进行比较分析，分别通过第一控制阀、第二控制阀控制清洗液、压缩气体的流量。

11、进一步的，混合管道的尺寸与进气口处压缩气体压强以及出液口处混合液压强之间的关系，具体表示为：

12、

13、其中，a1为混合管道的截面积，qg为自进气口进入的压缩气体的流量，ρg为压缩气体的密度，k为压缩气体的绝热因数，p1为进气口处压缩气体的压强，p2为出液口处混合液的压强。

14、进一步的，控制器基于预先给出的清洗液、压缩气体的流量阈值，与采集的液体流量计、气体流量计的流量信号进行比较分析，分别通过第一控制阀、第二控制阀控制清洗液、压缩气体的流量，具体包括：

15、控制器预先给出压缩气体的流量阈值，并基于预设的进气口处压缩气体压强、出液口处混合液压强、气液混合比以及出液腔体的尺寸，给出出液口处混合液的流量阈值；

16、控制器根据出液口处混合液的流量阈值及压缩气体的流量阈值，设置清洗液的流量阈值；

17、实时采集液体流量计、气液流量计的流量信号，并分别与压缩气体的流量阈值、清洗液的流量阈值进行比较分析；

18、基于比较分析的结果，分别通过对第一控制阀、第二控制阀的开合，控制清洗液、压缩气体的流量，至液体流量计、气液流量计的实时流量信号在阈值范围内。

19、进一步的，基于预设的进气口处压缩气体压强、出液口处混合液压强、气液混合比以及出液腔体的尺寸，给出出液口处混合液的流量阈值，具体表示为：

20、

21、其中，qm为出液口处混合液的流量，βglr为气液比，a、b为调整系数，a2为出液腔体的截面积，p1为进气口处压缩气体的压强，p2为出液口处混合液的压强，ρm为混合液密度。

22、进一步的，清洗组件包括圆盘喷头，圆盘喷头为环型结构，圆盘喷头的中空直径大于机床刀柄的直径，圆盘喷头的圆环内部设有环形空腔，环形空腔的上端密封，下端均匀设置有多个贯穿圆环下端面的混合液喷射口，且混合液喷射口倾斜设置，混合液喷射口的倾斜方向朝向圆盘喷头的中心垂线；

23、圆盘喷头的圆环侧壁设置有混合液入口，混合液入口与出液管相通，混合液自出液管经混合液入口进入圆盘喷头，从混合液喷射口喷出，对机床刀柄进行清洗。

24、进一步的，清洗组件在调整与机床刀柄的相对位置时，将由出液管流入的混合液喷出，具体包括：

25、在圆盘喷头的中心垂线方向，设置不同高度的第一原点和第二原点；

26、圆盘喷头在第一原点时，控制器控制进液管及进气管中清洗液与压缩气体进入雾化器的流量，清洗组件将混合液喷出，对机床刀柄进行清洗；

27、圆盘喷头对机床刀柄清洗过程中，自第一原点沿圆盘喷头的中心垂线方向向第二原点移动，机床刀柄伸入圆环喷头的中空，圆盘喷头再由第二原点返回第一原点，完成针对机床刀柄的清洗循环。

28、第二方面，本发明还提供一种用于机床刀柄清洗的冲水方法，采用上述用于机床刀柄清洗的冲水装置，具体包括如下步骤：

29、预设压强及流量的压缩气体、预设流量的清洗液分别从进气管、进液管进入雾化器；

30、压缩气体自进气口经过收缩管段，进入混合管道，清洗液自进液口经负压流道，进入混合管道，压缩气体、清洗液在混合管道形成混合液；

31、混合液经扩展管道、出液腔体，从出液口、出液管进入清洗组件，在清洗组件调整与机床刀柄的相对位置时，将由出液管流入的混合液喷出，对机床刀柄进行清洗。

32、本发明提供的一种用于机床刀柄清洗的冲水装置及方法，至少包括如下有益效果：

33、(1)本发明给出的冲水装置，通过设置气液混合的雾化器结构，利用气相的压力，提升混合液喷出的压力，对机床刀柄进行冲洗，实现对机床刀柄表面铁屑的清理，保证工件加工的持续稳定处理。

34、(2)本发明通过对雾化器中混合管道、出液腔体的尺寸设置，控制输入的压缩气体的压强、流量，精准的控制清洗液的流量以及混合液的流量和压强。

35、(3)本发明根据机床刀柄的位置，给出契合的清洗组件结构，并通过设置混合液喷射的位置区间，既对机床刀柄进行全方位的清洗，又提升了混合液的使用效率。