Устройство для подавления образования пыли и для отвода стружки при обработке резанием Советский патент 1990 года по МПК B23Q11/02 

фи.:5

Изобретение относится к станкостроению, в частности к устройствам для подавления пыли и струнжи при обработке заготовок преимущественно из графита.

Цель изобретения - повьшение эффективности подавления пьти и отвода стружки за счет создания сплошной завесы вокруг зоны обработки.

На фиг.1 - изображено устройство для подавления образования пьши при обработке, расположенное на итиндель- ной бабке или на с1шанце пиноли металлорежущего станка и окружающее кольцевым трубопроводом инструментальный шпиндель, установленный в птиндельной бабке, вертикальный разрез; на фиг.2- то же, с двойным кольцевым трубопроводом, окружагащи - инструментальный шпиндель; .З - устройство для подавления образования пыли при обработке резанием заготовок, пример исполнения; на фиг.4 то же, с двои

10

ts

20

вые щели 19 и 20, образующие бесконечное кольцевое сопло. При истечени жидкости из кольцевых щелей 19 и 20 образуются два замкнутые кольцеобраз ные завесы жидкости, которые полностью изолируют по отношению к окружа ющей среде пространство внутри обоих потоков жидкости. При этом в каналах 17 и 18 в выходных отверстиях 21 и 22 подводящего трубопровода встроены выпрямляющие элементы 23, через которые поступающая жидкость направляется в кольцевые коллекторы 15 и 16 для образования замкнутой завесы жид кости,

В кольцевом коллекторе 5 (фиг.1) также предусмотрено такое выходное отверстие подводящего трубопровода с выпрямителем.

Выходные отверстия 21 и 22 целесообразно вьтолнять на противоположных сторонах.

При этом в устройстве по фиг.2 на

ным кольцевым трубопроводом, окруткаю- 35 стороне, противоположной шпиндельной

щим инструментальный ишиндель

Устройство (фиг.1) содержит 1дп:ин- дельную бабку 1, фланец пиноли металлорежущего станка, в котором установлен шпиндель 2, на котором размещено згзжимное приспособление 3, с помощью которого может быть зажат инструмент. Зажимное приспособление 3 может быть выполнено любой формы. На торцовой стороне шпиндельной бабки 1 с помощью болтов 4 закреплен кольцевой коллектор 5, которьй окружает шпиндель 2 вместе с зажимным приспособлением 3. Кольцевой коллектор 5 состоит из двух частей: из открытого по окру}кности и-образного кольца 6, фланец 7 которого расположен со стороны шпиндельной бабки и имеет выступ 8, и из цилиндрического кольиа 9 с плоским уплотнением 10, которое закрепляется при помощи болтов 4 к фланцу 7. Фланец 11, противолежащий фланцу 7, имеет на своем свободном конце отогнутую кромку 12, которая вместе с .кромкой 13, выполненной на свободном конце цилиндрического кольца 9, образует кольцевую щель 4i ,

Устройство по фиг.2 имеет два расположенных рядом друг с другом коллектора 15 и 16, которые имеют соответственно каналы 17 и 18 с прямоугольным поперечным сечением. Оба ка-, нала 17 и 18 имеют на стороне, проти- волежащей итиндельной бабке 1 кольце30

35

40

45

50

55

бабке 1, расположено несколько сопл 24, которые направлены наклонно по отношению к оси 25 зажимного приспособления 3 и служат для охлаждения инструмента.

Коллекторы 15 и 16 состоят из коль ца 25, которое имеет два расположен- ньпс рядом друг с другом канала 17 и 18, и из двух кольцевых крышек 27 и 28, которые образуют с соседней стенкой канала кольцевые щели 19 и 20. Кольцо 26 закрепляется с помощью болта 29 на торцовой стороне 30 шпиндельной бабки 1.

На фиг.З изображено устройство, в котором в полость 31 коллектора 5 встроен элемент 32. Последний пропускает жидкость и может быть вьтолнен в виде шайбообразного кольца. Элемент

32разделяет полость коллектора на верхнюю, приблизительно прямоугольную, и нижнюю, приблизительно клинообразную, части. При необходимости встроенный элемент 32 может быть пригнан согласно соответствующему варианту исполнения устройства. Со стороны втекающего потока встроенный элемент имеет отклоняющее-кольцо 33, служащее для того, чтобы выход жидкости

в кольцевой щели 14 происходил параллельно оси 25. Отклоняклцее кольцо

33может быть выполнено в виде кольцевой шайбы, которая является перфорированной или лопастной решеткой.

0

s

0

вые щели 19 и 20, образующие бесконечное кольцевое сопло. При истечении жидкости из кольцевых щелей 19 и 20 образуются два замкнутые кольцеобразные завесы жидкости, которые полностью изолируют по отношению к окружающей среде пространство внутри обоих потоков жидкости. При этом в каналах 17 и 18 в выходных отверстиях 21 и 22 подводящего трубопровода встроены выпрямляющие элементы 23, через которые поступающая жидкость направляется в кольцевые коллекторы 15 и 16 для образования замкнутой завесы жидкости,

В кольцевом коллекторе 5 (фиг.1) также предусмотрено такое выходное отверстие подводящего трубопровода с выпрямителем.

Выходные отверстия 21 и 22 целесообразно вьтолнять на противоположных сторонах.

При этом в устройстве по фиг.2 на

5 стороне, противоположной шпиндельной

5 стороне, противоположной шпиндельной

0

5

0

5

0

5

бабке 1, расположено несколько сопл 24, которые направлены наклонно по отношению к оси 25 зажимного приспособления 3 и служат для охлаждения инструмента.

Коллекторы 15 и 16 состоят из кольца 25, которое имеет два расположен- ньпс рядом друг с другом канала 17 и 18, и из двух кольцевых крышек 27 и 28, которые образуют с соседней стенкой канала кольцевые щели 19 и 20. Кольцо 26 закрепляется с помощью болта 29 на торцовой стороне 30 шпиндельной бабки 1.

На фиг.З изображено устройство, в котором в полость 31 коллектора 5 встроен элемент 32. Последний пропускает жидкость и может быть вьтолнен в виде шайбообразного кольца. Элемент

32разделяет полость коллектора на верхнюю, приблизительно прямоугольную, и нижнюю, приблизительно клинообразную, части. При необходимости встроенный элемент 32 может быть пригнан согласно соответствующему варианту исполнения устройства. Со стороны втекающего потока встроенный элемент имеет отклоняющее-кольцо 33, служащее для того, чтобы выход жидкости

в кольцевой щели 14 происходил параллельно оси 25. Отклоняклцее кольцо

33может быть выполнено в виде кольцевой шайбы, которая является перфорированной или лопастной решеткой.

Встроенный элемент 32 может иметь также фильтрующее кольцо 34, удерживающее частицы, еще имеющиеся в жидкости, которые осаждаются прежде всего верхней части полости коллектора 5 вследствие действ тощей центробежной силы на внешней стенке канала и образуют слой, из которого могут вырваться частицы, застревающие в кольцевой щели 14 и резрывающие завесу жидкости; Фильтрующее кольцо 34 может состоять из сеток, которые сложены из двух или более комплектов с уменьшающейся в направлении потока шириной отверстий, равной 0,8-0,3 мм, предпочтительно 0,64-0,4 мм. Со стороны выхода на встроенном элементе 32 может быть также предусмотрено выпрямляющее кольцо 35, которое дополнительно обеспечивает течение жидкости параллельно оси 25, Выпрямляющее кольцо 35 выполнено в виде перфорированной кольцевой шайбы или щелевой решетки. Встроенный элемент 32 со стороны шпинделя закреплен кольцевой крышкой 36. При этом в коллекторе.выполнено одно или несколько радиальных каналов 37. На фиг.4 представлено устройство, ана логичное устройству по фиг.2,- с размещенными рядом друг с - другом коллекторами 15 и 16, в которые встроены элементы 32, аналогичные встроенным элементам, показанным на фиг.З. При этом в устройстве по фиг.4, помимо радиальных каналов 37, предусмотрены ответвительные отверстия 38, с помощью которых можно аэрировать пространство между двумя завесами жидкости.

Если эти каналы аэрации закрыты, то при стягивании завесов жидкости может быть обеспечена полная изоляция внутреннего пространства завесы жидкости. Такие аэрационные каналы могут быть также предусмотрены и в устройствах по фиг.1 и 2.

Устройство работает следующим образом.

С помощью насоса жидкость подается с регулируемым давлением в кольцевой коллектор 5 (15 и 16). При этом кольцевой коллектор полностью наполняется жидкостью и она вытекает наружу через кольцевое сопло, образованное кольцевой щелью 14 (19 и 20). Вытекающая жидкость образует замкну- тую завесу, внутри которой замкнутое П1хг гпанство изолировано от окружаю-

to

15

0

5

0

5

0

5

0

5

щей среды. В этом, пространстве обрабатывается заготовка. Вследствие на- лIiчия замкнутой завесы жидкости вся образовавшаяся пыль улавливается и связывается в жидкости. Одновременно уносится жидкостью получающаяся ,- стружка. Так как жидкость является прозрачной, можно беспрепятственно осуществлять наблюдение за процессом обработки. При необходимости вмешательства в месте обработку, оно может быть осуществлено через завесу жидкости. Замкнутое пространство всегда сохраняется независимо от формы заготовки. Это предполагает, что истечение жидкости из кольцевого сопла происходит замкнуто и вертикально по отношению к оси 25. Если для кольцевого коллектора предусмотрен только один подводящий трубопровод, то направление вьосодящего потока жидкости может проходить наклонно к оси шпинделя. Вследствие этого на заготовке могут быть области, например при крутых боковых поверхностях, которые не закрываются потоком жидкости, так что там может выходить пыль.

При исполнении устройства согласно фиг. 2 можно устранить выход пыли благодаря тому, что подводящий трубопровод в одном канале обеспечивает наклонное истечение жидкости,противоположное нак- , лонному истечению жидкости в другом канале, так что даже в случае обработки заготовок с острыми углами и круто спадающими кромками достигается полная изоляция внутреннего простран- ства.

Несмотря на наличие выпрямителей в подводящем трубопроводе, поток жидкости, выходящей из кольцевой щели, проходит не параллельно, а несколько наклонно к оси шпинделя. Выполнение двойного кольцевого трубопровода устраняет этот недостаток, но это требует повышенных затрат.

Однако жидкость, используемая для образования завесы жидкости, захватывает и уносит частички пьши, получающиеся при обработке. Несмотря на то, что жидкость очищается в очистительной установке, не представляется возможным осуществить очистку до такой степени, чтобы из жидкости были удалены все частицы, т.е. в жидкости всегда имеется небольшая доля матери- альньгх частиц , которые оседают, в частности, в области кольцев го капала

.и могут при прорывах скоплений части застрять в кольцевой щели, препятствуя образованию замкнутой завесы лсид кости.

В случае исполнения устройства сог фиг.З с помощью iicTpoeHHoro элемента 32 обеспечивается вытекание жидкости из кольцевого сопла параллельно оси 25, Одновременно во встроен- ном элементе задерживаются материальные частицы, находящиеся в жидкости.

При исполнении согласно фиг.4 можно еще более надежно устранить любой выкод пыли, так как в этом случае да- же те материальные частицы, которые вследствие большой кинетической энергий пересекают внутреннюю завесу жидкости, тормозятся настолько, что улавливаются во внешней завесе жид кости.

При обработке г-рафита графитовая пьц1ь, захваченная завесой, жидкости, направляется не в систему охлаждения металлообрабатывающего станка, а в отдельно от нее расположенную установку. В этой установке текущая в обратном направлении жидкость, несущая материальную пьть и материальные час- тицы, очищается и затем снова подает- ся с помощью насоса в систему охлаждения металлорелгущего станка. Даже с помощью такой установки не представляется возможным полностью удалить из жидкости все, особенно мельчайшие, материальные частицы. С помощью встроенных элементов 32 можно надежно устранить указанный недостаток.

Для образования замкнутой завесы жидкости кольцевая щель 14 (19 и 20) МОЖЕТ Быть выполнена с шириной, равной 0,25-0,4 мм, причем в качестве жидкости может быть использована известная охлаждающая жидкость, которая содержит 97% воды и 3% примеси, препятствующей образованию ржавчины, и может выдерживать давление 2 бар и более.

При исполнении устройства можно использовать не один, а несколько подводящих коллекторов, вследствие чего можно уменьшить действие центробежной силы в верхнем частичном канале и при известных условиях отказаться от отклоняющего .кольца 33.

Так как завесы жидкости на своих в}1ешних поверхностях увлекают с собой воздух, в их внутреннем пространстве

давление воздуха уменьшается. Вследствие этого завеса жидкости проходит не вертикально, а постепенно стягивается в виде конуса. Чтобы избежать ЭТОГО;в устройстве по фиг.З в кольцевом канапе предусмотрен один или несколько радиальных каналов 37. Б случае исполнения устройства согласно фиг.4, помимо радиальных каналов 37, предусмотрены еще ответвительные отверстия 38, с помощью которых можно аэрировать пространство между двумя завесами жидкости.

Описанные устройства можно применять не только на фрезерных станках с одним или несколькими шпинделями, но и на других металлорежущих станках, причем, помимо графита, можно обрабатывать при устранении образования пыли и другие хрупкие пьшеобразу ющие материалы, например керамические. В случае использования станков со шпинделем, установленным в пиноли кольцевые коллекторы могут быть расположены либо на шпиндельной бабке, либо на пиноли.

Формула изобре тения 1. Устройство для подавления образования пыли и дпя отвода стружки при обработке резанием заготовок преимущественно из графита, содержащее охватьюающий шпиндель корпус по крайней мере с одним кольцевым коллектором, связанным с трубопроводом подачи в одном месте, и элемент для подачи рабочей среды, отличающее- с я тем, что, с целью повышения эффективности подавления пьши и отвода стружки за счет создания сплошной завесы вокруг зоны обработки, элемент дпя подачи рабочей среды выполнен в виде кольцевой щели.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что оно снабжено установленным в коллекторе перпендикулярно его продольной оси фильтрующим элементом.

3.Устройство по пп.1 и 2, о т л и- чающееся тем, что фильтрующий элемент состоит из направляющего поток жидкости отклоняющего кольца, выполненного в виде лопастной решетки или перфорированной шайбы, фильтрующего кольца и выпрямляющего кольца, располохсенного в коллекторе со стороны щели и выполненного в виде щелевой решетки шш перфорированной шайбы.

91600620

4. Устройство по п.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что в коллекторе вьтолнены наклонные под заданным углом к оси кольцевой щели и связанные с коллектором сопла.

0

5. Устройство по п., отличающееся тем, что в корпусе межд коллекторами выполнены отверстия, предназначенные для аэрации потока жидкости.

Изобретение относится к станкостроению, в частности к устройствам для подавления пыли и стружки при обработке резанием заготовок преимущественно из графита. Целью изобретения является повышение эффективности подавления пыли и отвода стружки за счет создания сплошной завесы вокруг зоны обработки. На инструментальном шпинделе 2 металлорежущего станка монтируется на его шпиндельной бабке 1 или на фланце пиноли кольцевой коллектор 5, который на нижней стороне имеет кольцевую щель 14, образующую бесконечное кольцевое сопло. В полость кольцевого коллектора 5 вводится напорная жидкость, которая выходит из кольцевой щели в виде замкнутой завесы жидкости так, что внутри него создается замкнутое пространство, окружающее место обработки. Таким образом, с помощью завесы жидкости образуется постоянная изоляция. В полость коллектора 5 смонтирован встроенный элемент 32 с отклоняющим кольцом, с фильтрующим кольцом 34 и с выпрямляющим кольцом 35, посредством которого полость подразделяется на верхнюю и нижнюю. Посредством завесы жидкости надежно удерживается витающая пыль, возникающая при обработке заготовки. Несмотря на это, место обработки является видимым и к нему имеется беспрепятственный доступ. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

7/7 72 5

Фие.1

22 23 21 23

гт

19 36 20

35