專利名稱：工具架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工具架，該工具架安裝在一機(jī)械工具的心軸上從而固定一用于機(jī)加工工件的工具。
背景技術(shù)：
當(dāng)實(shí)施諸如用于工件的切削和磨削之類的機(jī)加工時(shí)，工件和操作工具的潤(rùn)滑、以及由機(jī)加工產(chǎn)生的熱量的冷卻通過(guò)噴灑諸如油和液體乳劑之類的工作流體來(lái)實(shí)施，或者使液體霧化而將它從一朝向作用點(diǎn)附近提供的噴嘴噴灑到要機(jī)加工的工件表面上，從而提高機(jī)加工精度，并且延長(zhǎng)操作工具的壽命。在將工作流體霧化以噴灑它的情況下，提出了一種混合諸如油和水之類的不同種類的工作流體、然后將工作流體噴灑到工件的機(jī)加工表面上的方法，或者一種提供多個(gè)噴嘴來(lái)將不同種類的工作流體從相應(yīng)的噴嘴噴灑到工件的機(jī)加工表面上的方法。
然而，因?yàn)楣ぷ髁黧w在工件機(jī)加工的時(shí)間期間連續(xù)地供給，從而在機(jī)加工期間獲得充分的潤(rùn)滑和冷卻效果，所以存在這樣的問(wèn)題，當(dāng)以液態(tài)噴灑工作流體時(shí)，需要大量工作流體。尤其，因?yàn)楫?dāng)不燃乳劑變質(zhì)時(shí)，需要將該不燃乳劑處理成工業(yè)廢品，所以出現(xiàn)了問(wèn)題，處理大量用過(guò)的或陳舊的乳劑需要很高的成本。另一方面，在噴灑霧化之后的工作流體以減少工作流體的用量的情況下，出現(xiàn)了問(wèn)題，由于油的質(zhì)量較小，當(dāng)霧化和噴灑油時(shí)，空氣中散布了太多的油，因此足夠量的油并沒(méi)有附著到工件的機(jī)加工表面，由此不足以實(shí)施工件和操作工具的潤(rùn)滑以及熱量的冷卻。此外，還存在其它問(wèn)題，可以想像，霧化油的散布在工廠環(huán)境方面引起火災(zāi)危險(xiǎn)、影響人體等問(wèn)題。此外，在如上所述的噴灑水和油的混合溶液、或者從分開(kāi)的噴嘴噴灑那些混合溶液到工件表面上的方法中，也有太多的油散布在空氣中，因此存在相同的問(wèn)題。
因此，為了解決上述問(wèn)題，在近年來(lái)提出了一種產(chǎn)生具有油膜的水滴的方法，通過(guò)將從出口供給的水形成水滴，并且將油膜形成于水滴的表面上，來(lái)作為工作流體，并且在將這種工作流體噴灑到工件上時(shí)機(jī)加工工件(例如，見(jiàn)日本專利第JP-A-2001-150294號(hào))。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在如上所述的產(chǎn)生具有油膜的水滴作為工作流體、然后將工作流體供給至工件的方法的情況下，因?yàn)橛糜诋a(chǎn)生具有油膜的水滴的裝置通常已經(jīng)裝備在工具架的外側(cè)，所以出現(xiàn)了問(wèn)題，當(dāng)具有油膜的水滴供給至工件時(shí)，響應(yīng)度很低，并且排放到工件的具有油膜的水滴的排放量不夠。也就是說(shuō)，因?yàn)樵谶h(yuǎn)離工具架的位置產(chǎn)生具有油膜的水滴，所以打開(kāi)一用于供給所需空氣以產(chǎn)生具有油膜的水滴的閥門(mén)后，來(lái)饋送空氣，直到所產(chǎn)生的具有油膜的水滴通過(guò)工具架和工具供給至工件為止，這段時(shí)間很長(zhǎng)，而且，在將所產(chǎn)生的具有油膜的水滴供給到工件的過(guò)程中會(huì)有損失，這使得不可能供給足夠量的具有油膜的水滴到工件。
考慮到上述背景作出了本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種當(dāng)將產(chǎn)生的具有油膜的水滴供給至工件時(shí)具有高響應(yīng)度、并且能夠?qū)⒆銐蛄康木哂杏湍さ乃喂┙o至工件的工具架。
為了達(dá)到上述目的，在本發(fā)明中，在安裝在機(jī)加工工具上并且固定工具以用于加工工件的工具架中，工具架由一工具安裝部分、以及支持部分構(gòu)成，該工具安裝部分連接至機(jī)加工工具的心軸，工具安裝在該部分上，該支持部分固定至機(jī)加工工具的本體側(cè)，并且通過(guò)一軸承以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支持工具安裝部分，其中，工具安裝部分在其內(nèi)部包括一生霧噴嘴、以及一頂部噴嘴，該生霧噴嘴形成為一圓柱形形狀，一霧化空間形成于該圓柱形形狀中的中心從而向前開(kāi)口，并且形成了與霧化空間的后側(cè)部分相連通的一引油通道、以及與霧化空間的前側(cè)部分相連通的一引水通道，該頂部噴嘴設(shè)置于生霧噴嘴的前側(cè)部分，并且鄰接工具的后端部分，從而與形成于工具內(nèi)部的一工具內(nèi)通道相連通，在支持部分中形成了一供油通道、以及一供水通道，該供油通道用于通過(guò)包含壓縮空氣的載氣來(lái)將油供給至引油通道，該供水通道用于將水供給至引水通道，并且當(dāng)由供油通道和引油通道供給的油到達(dá)霧化空間時(shí)，通過(guò)包含壓縮空氣的載氣的氣流來(lái)使油霧化，通過(guò)包含霧化的油的含油壓縮空氣的氣流，從供水通道和引水通道供給的水在霧化空間中形成水滴，從而產(chǎn)生具有油膜的水滴，其中油膜形成于水滴的表面上，并且將具有油膜的水滴通過(guò)頂部噴嘴和工具內(nèi)通道供給至工件。
此外，在本發(fā)明中，在工具架中，引油通道和引水通道相對(duì)于生霧噴嘴中的霧化空間的入射角形成為銳角。
此外，在本發(fā)明中，在工具架中，在生霧噴嘴中的霧化空間形成為通到生霧噴嘴的后端面，一引氣通道形成于工具安裝部分中，從而與通到后端面的霧化空間相連通，并且通過(guò)將壓縮空氣從外部供給至引氣通道，來(lái)促進(jìn)在霧化空間中使油霧化以及產(chǎn)生具有油膜的水滴。
在本發(fā)明的工具架中，當(dāng)由供油通道和引油通道供給的油到達(dá)霧化空間時(shí)，通過(guò)包含壓縮空氣的載氣氣流來(lái)使油霧化，然后通過(guò)包含霧化的油的含油壓縮空氣的氣流，將從供水通道和引水通道供給的水在霧化空間中形成為水滴，從而產(chǎn)生具有油膜的水滴，其中油膜形成于水滴的表面上，并且將具有油膜的水滴通過(guò)頂部噴嘴和工具內(nèi)通道供給至工件。因此，因?yàn)榫哂杏湍さ乃萎a(chǎn)生的位置形成于非?？拷ぞ叩奈恢茫援?dāng)將具有油膜的水滴供給至工件時(shí)，可提高響應(yīng)度。也就是說(shuō)，因?yàn)樵诋a(chǎn)生的具有油膜的水滴供給至工件之前的過(guò)程很短，所以在具有油膜的水滴通過(guò)工具內(nèi)通道供給至工件之前，在供給必需的壓縮空氣以用于產(chǎn)生具有油膜的水滴的閥門(mén)打開(kāi)、然后饋送出含油壓縮空氣以產(chǎn)生具有油膜的水滴之后的響應(yīng)時(shí)間可變得很短。
在本發(fā)明中，因?yàn)橐屯ǖ篮鸵ǖ老鄬?duì)于生霧噴嘴中的霧化空間的入射角形成為銳角，所以油和水可流暢地供給入高速轉(zhuǎn)動(dòng)的生霧噴嘴中。
在本發(fā)明中，在生霧噴嘴中的霧化空間形成為通過(guò)直到后端面，通過(guò)直到后端面并且與霧化空間連通的引氣通道形成于工具安裝部分中，壓縮空氣從外部供給至引氣通道，并且在霧化空間中促進(jìn)了油的霧化和具有油膜的水滴的產(chǎn)生，從而使得能夠應(yīng)用至一種采用了具有水、油和壓縮空氣、以及壓縮空氣的三個(gè)系統(tǒng)的供給系統(tǒng)的工具架。


圖1是一機(jī)加工工具的心軸部分的側(cè)視圖，根據(jù)一實(shí)施例的工具架安裝在該心軸部分上；圖2是顯示了根據(jù)該實(shí)施例的工具架的內(nèi)部的剖視圖；圖3A和3B是一生霧噴嘴的前視圖(圖3A)和剖視圖(圖3B)；圖4是根據(jù)該實(shí)施例的一供給系統(tǒng)的示意圖；圖5是顯示了根據(jù)另一實(shí)施例的工具架的內(nèi)部的剖視圖；圖6是顯示了一傳統(tǒng)工具架的結(jié)構(gòu)的示意圖；以及圖7是具有油膜的水滴和具有油膜的水滴所附著的工件表面的概念圖。
圖8是顯示了心軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和響應(yīng)時(shí)間之間關(guān)系的圖表；以及圖9是顯示了心軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和排放量之間關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。首先，將參照?qǐng)D1來(lái)描述一機(jī)加工工具2的外形，一根據(jù)實(shí)施例的工具架1安裝在該機(jī)加工工具2上。圖1是機(jī)加工工具2的心軸部分3的側(cè)視圖，根據(jù)實(shí)施例的工具架1安裝在該心軸部分3上。
如圖1所示，諸如加工中心的機(jī)加工工具2通常具有一圓柱形的心軸部分3，工具架1配裝至該心軸部分3，該工具架1固定用于加工工件的工具6。由機(jī)加工工具2的驅(qū)動(dòng)源可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)的心軸4位于心軸部分3的基本中心處，并且工具架1配裝至心軸4的一末端，由此工具6轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)加工工件。
根據(jù)該實(shí)施例的工具架1由一工具安裝部分10、以及一支持部分10構(gòu)成，工具6配裝至該工具安裝部分10，該支持部分20以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支持工具安裝部分10，這將在下面詳述。工具安裝部分10連接至上述的心軸4，并且支持部分20固定至心軸部分3的前面，該心軸部分3固定至機(jī)加工工具2的本體側(cè)面。當(dāng)工具安裝部分10連接至心軸4時(shí)，通過(guò)將工具安裝部分10的會(huì)在后面描述的一配合凸出部分13配裝入心軸4的一配合凹入部分5來(lái)實(shí)現(xiàn)連接。
將在后面描述的用于供給油、壓縮空氣和水至工具架1的通道元件22(見(jiàn)圖2)安裝至支持部分20，并且當(dāng)工具架1如圖2所示配裝至機(jī)加工工具2時(shí)，通道元件22的后端配裝入并連接至固定至心軸部分3的一固定元件23。因此，油和水通過(guò)一供油通道24和一供水通道25從將在后面描述的一供給系統(tǒng)供給至工具架1(見(jiàn)圖6)。
以上描述了根據(jù)實(shí)施例的工具架1所配裝至的機(jī)加工工具2的外形。接著，將參照?qǐng)D2、以及圖3A和3B來(lái)描述根據(jù)實(shí)施例的工具架1的構(gòu)造。圖2是顯示了根據(jù)實(shí)施例的工具架1的內(nèi)部的剖視圖，圖3A和3B是結(jié)合入工具架1的一生霧噴嘴40的前視圖(圖3A)和剖視圖(圖3B)。
在圖2中，如上所述，工具架1由工具安裝部分10、以及支持部分20構(gòu)成，該工具安裝部分10連接至機(jī)加工工具2的心軸4，該支持部分20固定至機(jī)加工工具2的本體側(cè)從而以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支持工具安裝部分10。此外，在工具安裝部分10中，安裝了構(gòu)成本發(fā)明的主要部分的生霧噴嘴40，這將在后面描述。
首先，工具安裝部分10由一轉(zhuǎn)動(dòng)元件11、以及一卡盤(pán)元件12構(gòu)成，生霧噴嘴40結(jié)合在該轉(zhuǎn)動(dòng)元件11中，該卡盤(pán)元件12用于將工具6固定至工具固定部分10。旋轉(zhuǎn)件11由金屬材料形成。在旋轉(zhuǎn)件11配裝工具6的一側(cè)(下文中稱為尖端側(cè))，生霧噴嘴40結(jié)合入旋轉(zhuǎn)件11的內(nèi)側(cè)，并且旋轉(zhuǎn)件11的外圍形成一圓柱形以作為一內(nèi)裝部分14，該內(nèi)裝部分14是由支持部分20支持的部分。此外，旋轉(zhuǎn)件11設(shè)置機(jī)加工工具2的一側(cè)(下文中稱為后端側(cè))形成一截錐形以作為一配合凸出部分13，該配合凸出部分13配裝入上述的心軸4的配合凹入部分5。此外，在配合凸出部分13和內(nèi)裝部分14之間的部分形成為一凸緣部分15，并且支持部分20(更確切地，支持部分20將在后面描述的一支持圓柱件21的后端面)鄰接凸緣部分15的尖端側(cè)，而心軸4的前端面鄰接凸緣部分15的后端側(cè)。
在旋轉(zhuǎn)件11的內(nèi)裝部分14中，噴嘴配合凹入部分18形成于其中心而向前開(kāi)口，并且生霧噴嘴40和頂部噴嘴50插入噴嘴配合凹入部分18。在內(nèi)裝部分14中，穿過(guò)噴嘴配合凹入部分18、以及內(nèi)裝部分14的外圍面的多個(gè)油連通通道16和水連通通道17(在此實(shí)施例的情況下，每種四個(gè))通過(guò)鉆孔而提供。油連通通道16形成在噴嘴配合凹入部分18的后側(cè)上，而水連通通道17形成在噴嘴配合凹入部分18的前側(cè)上。在油連通通道16和水連通通道17的外圍上，圓周地提供了凹槽，從而多個(gè)油連通通道16和水連通通道17的上端開(kāi)口彼此連通。
通過(guò)借助經(jīng)過(guò)將在后面描述的供油通道24來(lái)供給油和壓縮空氣、以及經(jīng)過(guò)將在后面描述的供水通道25來(lái)供給水，在霧化空間41中霧化包含油的含油壓縮空氣，從而生霧噴嘴40產(chǎn)生具有油膜的水滴110(見(jiàn)圖7)，并且頂部噴嘴50排放出由生霧噴嘴40產(chǎn)生的具有油膜的水滴110。生霧噴嘴40將在后面詳細(xì)描述。
組成工具安裝部分10的卡盤(pán)元件12位于工具安裝部分10的尖端部分，并且通過(guò)將工具6插入一形成于工具安裝部分10的中心的插入部分，然后從尖端側(cè)看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)工具6，從而工具6緊固并固定至工具安裝部分10。當(dāng)工具6以這種方式固定至工具安裝部分10時(shí)，如圖2所示，上述的頂部噴嘴50鄰接工具6的后端部分。在工具6中，形成了一用于將具有油膜的水滴110供給至工件的工具內(nèi)通道7，該工具內(nèi)通道7通過(guò)工具6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。
樞轉(zhuǎn)地和可轉(zhuǎn)動(dòng)地支持上述工具安裝部分10的支持部分20由支持圓柱件21、通道件22、以及固定件23構(gòu)成，該支持圓柱件21形成一基本圓柱形形狀，從而提供于旋轉(zhuǎn)件11的內(nèi)裝部分14的外圍上，該通道件22通過(guò)一連接件26連接至支持圓柱件件21的一側(cè)，該固定件23配裝在通道件22的后端上并且固定至上述機(jī)加工工具2的心軸部分3。在固定件23、連接件26、通道件22、以及支持圓柱件21中形成了供油通道24和供水通道25，該供油通道24和供水通道25分別與上述旋轉(zhuǎn)件11的油連通通道16和水連通通道17相連通。O形圈27提供于連接件26的上端和下端的外圍上，該連接件26連接支持圓柱件21和通道件22，從而防止油和水從支持圓柱件21和連接件26相應(yīng)的供給通道24和25的連接部分、以及連接件26和通道件22相應(yīng)的供給通道24和25的連接部分泄漏出來(lái)。
一凹入形狀的軸承配合凹入部分32形成于上述支持圓柱件21的后端側(cè)的內(nèi)周邊面上，并且一凹入形狀的密封件配合凹入部分28形成于軸承配合凹入部分32的前側(cè)上。兩個(gè)軸承33平行于軸向方向配裝在軸承配合凹入部分32中。在軸承33中，軸承33的外環(huán)配裝在軸承配合凹入部分32側(cè)，而工具安裝部分10的旋轉(zhuǎn)件11配裝入軸承33的內(nèi)環(huán)。因此，工具安裝部分10被支持成能夠在包括支持圓柱件21的支持部分20上轉(zhuǎn)動(dòng)。
四個(gè)密封件29通過(guò)一密封件安裝元件30平行于軸向方向配裝至密封件配合凹入部分28。提供密封件29以用于防止供給至生霧噴嘴40的油或水從工具安裝部分10的旋轉(zhuǎn)件11和支持部分20的支持圓柱件21之間的外側(cè)泄漏。密封件29通過(guò)密封件安裝元件30安裝在密封件配合凹入部分28中，然后密封件密封和固定元件31從密封件配合凹入部分28的尖端側(cè)螺紋地配裝，由此密封件29固定至支持圓柱件21。在密封件安裝元件30中，形成了與上述的油連通通道16和水連通通道17相連通的供油通道24和供水通道25的尖端部分。
接著，將參照?qǐng)D3A和3B來(lái)描述結(jié)合入工具架1的旋轉(zhuǎn)件11中的生霧噴嘴40的構(gòu)造。在圖3A和3B中，生霧噴嘴40由不銹鋼等形成為一圓柱形形狀，形成了霧化空間41，該霧化空間41通過(guò)在其中心的前側(cè)形成一釋放端口48來(lái)開(kāi)口，并且形成了一與霧化空間41的后部連通的引油通道42、以及一與霧化空間41的前部連通的引水通道43。它們形成為，引油通道42和引水通道43相對(duì)于生霧噴嘴40中的霧化空間41的入射角A是一銳角。在所示實(shí)施例的情況下，此時(shí)入射角為60°(A＝60°)時(shí)，該角度可以考慮到生霧噴嘴40的直徑等等而形成，并且較佳地設(shè)計(jì)成小于70°。通過(guò)將引油通道42和引水通道43相對(duì)于霧化空間41的入射角A形成為銳角，油和水可以流暢地供給至高速轉(zhuǎn)動(dòng)的生霧噴嘴40的生霧空間41。
當(dāng)油和壓縮空氣從引油通道42饋送至霧化空間41時(shí)，通過(guò)到達(dá)霧化空間41時(shí)的、由壓縮空氣構(gòu)成的載氣的氣流來(lái)使油霧化，從引水通道43供給的水通過(guò)包含霧化油的含油壓縮空氣的氣流而在霧化空間41的下游側(cè)形成水滴，從而生成具有油膜的水滴110，其中油膜111形成于水滴112的表面上。具有油膜的水滴110從一釋放端口48、通過(guò)頂部噴嘴50和工具內(nèi)通道7供給至工件。
在靠近生霧噴嘴40后側(cè)的外圍上，儲(chǔ)油槽44沿著生霧噴嘴40的整個(gè)周邊而形成，該儲(chǔ)油槽44是從形成于旋轉(zhuǎn)件11中的油連通通道16中供給的油停留之處。多個(gè)(在圖中所示的實(shí)施例的情況下為四個(gè))上述的引油通道42沿直徑方向、以穿透的方式形成于儲(chǔ)油槽44的底面中。因?yàn)閮?chǔ)油槽44以這種方式形成，可引起從油連通通道16供給的油通過(guò)儲(chǔ)油槽44流入引油通道42。因此，當(dāng)生霧噴嘴40結(jié)合入工具安裝部分10中時(shí)，引油通道42不必對(duì)應(yīng)于油連通通道16的位置而結(jié)合于其中，因此可簡(jiǎn)化裝配操作。
類似地，在靠近生霧噴嘴40的前側(cè)的外圍上，儲(chǔ)水槽45沿著生霧噴嘴40的整個(gè)周邊而形成，該儲(chǔ)水槽45是從形成于旋轉(zhuǎn)件11中的水連通通道17中供給的水停留之處。多個(gè)(在圖中所示的實(shí)施例的情況下為四個(gè))上述的引水通道43沿直徑方向、以穿透的方式形成于儲(chǔ)水槽45的底面中。因?yàn)閮?chǔ)水槽45以這種方式形成，可引起從水連通通道17供給的水通過(guò)儲(chǔ)水槽45流入引水通道43。因此，當(dāng)生霧噴嘴40結(jié)合入工具安裝部分10中時(shí)，引水通道43不必對(duì)應(yīng)于水連通通道17的位置而結(jié)合于其中，因此可簡(jiǎn)化裝配操作。
此外，用于安裝O形圈47以防止油泄漏的O形圈凹槽46形成于生霧噴嘴40的儲(chǔ)油槽44的兩側(cè)上，并且用于安裝O形圈47以防止水泄漏的O形圈凹槽46形成于生霧噴嘴40的儲(chǔ)水槽45的兩側(cè)上。與如同在日本專利JP-A-2001-150294號(hào)中公開(kāi)的具有油膜的水滴的產(chǎn)生和混合裝置中的內(nèi)部所提供的噴嘴結(jié)構(gòu)相比，根據(jù)此實(shí)施例的生霧噴嘴40可容易地使油和水霧化，從而用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生具有油膜的水滴，在該簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)中，只在圓柱形圓柱件中提供霧化空間41和引導(dǎo)通道42和43。
以上描述了根據(jù)實(shí)施例的生霧噴嘴40，然后將參照?qǐng)D4來(lái)描述一供給系統(tǒng)，該供給系統(tǒng)將油和壓縮空氣、以及水供給至生霧噴嘴40。圖4是根據(jù)該實(shí)施例的供給系統(tǒng)的示意圖。
在圖4的供給系統(tǒng)中，混合油和空氣的混合閥65連接至工具架1的供油通道24?；旌祥y65通過(guò)一供油導(dǎo)管66而連接至一用于供油的油泵64，并且通過(guò)一供油導(dǎo)管66從油泵64連接至一油箱63。一供氣導(dǎo)管62也連接至混合閥65，并且供氣導(dǎo)管62連接至用于調(diào)節(jié)氣壓的氣壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)61。氣壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)61通過(guò)供氣導(dǎo)管62連接至一用于供氣的壓縮機(jī)60。
用于過(guò)濾水的水過(guò)濾器69連接至工具架1的供水通道25。水過(guò)濾器69通過(guò)一供水導(dǎo)管70連接至用于供水的水泵68，并且通過(guò)一供水導(dǎo)管70從水泵68連接至儲(chǔ)水的水箱67。
接著，將參照?qǐng)D2-4和圖7描述通過(guò)供給至工具架1的油和壓縮空氣、以及水來(lái)在工具架1的生霧噴嘴40中產(chǎn)生具有油膜的水滴110的過(guò)程。
首先，從壓縮機(jī)60供給的壓縮空氣由氣壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)61來(lái)調(diào)節(jié)，從而具有一預(yù)定的壓力(該壓力是0.2-0.8MPa范圍內(nèi)的任意壓力)，并且饋送入混合閥65。油通過(guò)油泵64從油箱63供給至混合閥65，并且作為由混合閥65混合的油和空氣的油和壓縮空氣從油連通通道16經(jīng)過(guò)供油通道24流入生霧噴嘴40的引油通道42。當(dāng)從生霧噴嘴40的引油通道42到達(dá)霧化空間41時(shí)，通過(guò)由壓縮空氣構(gòu)成的載氣的氣流使油在霧化空間41中霧化，并且將包含霧化的油的含油壓縮空氣的氣流噴灑到霧化空間41的下游側(cè)。
同時(shí)，由水泵68從水箱67供給的水從水連通公道17經(jīng)過(guò)供水通道25流入生霧噴嘴40的引水通道43。當(dāng)它從生霧噴嘴40的引水通道43到達(dá)霧化空間41時(shí)，通過(guò)從霧化空間41的上游側(cè)流動(dòng)過(guò)來(lái)的含油壓縮空氣的氣流，使從引水通道43供給的水在霧化空間41的下游側(cè)上形成水滴，從而產(chǎn)生具有油膜的水滴110，其中油膜111形成于水滴112的表面上。以這種方式產(chǎn)生的具有油膜的水滴110通過(guò)頂部噴嘴50，并且通過(guò)工具6的工具內(nèi)通道7供給至工件113。在根據(jù)此實(shí)施例的生霧噴嘴40中所產(chǎn)生的具有油膜的水滴110的尺寸是100-200μm。
在此實(shí)施例中，當(dāng)將由如上所述的生霧噴嘴40產(chǎn)生的具有油膜的水滴110供給至工件113的加工表面時(shí)實(shí)施機(jī)加工，然而，當(dāng)具有油膜的水滴110供給至工件113的加工表面時(shí)，如圖7所示，在工件113的表面上產(chǎn)生油膜111，并且具有油膜的水滴110附著到油膜111上。圖7是油膜111和具有油膜的水滴110附著到的工件113的表面的示意圖。
上述的生霧噴嘴40具有兩個(gè)供給路線系統(tǒng)，這兩個(gè)供給路線通過(guò)供油通道24供給油和壓縮空氣，并且通過(guò)供水通道25供給水，但是如圖5所示，可以采用具有三個(gè)供給路線系統(tǒng)的生霧噴嘴40a，在這三個(gè)供給路線中，給上述的兩個(gè)路線添加了一個(gè)用于供給壓縮空氣的路線。在這種情況下，生霧噴嘴40a的霧化空間41的后側(cè)形成為被穿透，并且一引氣通道80形成于旋轉(zhuǎn)件11的中心，從而與穿透的霧化空間41相連通，并且圖4所示的供氣導(dǎo)管62連接至引氣通道80。調(diào)節(jié)從空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)61供給至引氣通道80的氣壓、以及從空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)61供給至混合閥65的氣壓之間的關(guān)系，從而前者的氣壓變得較高，并且它們之間的壓力差設(shè)為一預(yù)定壓力或更小(根據(jù)實(shí)驗(yàn)為0.05MPa或更小)，由此具有油膜的水滴110形成于生霧噴嘴40a中，并且流暢地供給至工具6的工具內(nèi)通道7。
以上描述了根據(jù)該實(shí)施例的工具架1的構(gòu)造以及產(chǎn)生具有油膜的水滴110的過(guò)程。接著，將描述產(chǎn)生具有油膜的水滴110時(shí)的響應(yīng)時(shí)間、以及具有油膜的水滴110的排放量的測(cè)試，實(shí)施這些測(cè)試以用于根據(jù)此實(shí)施例的工具架1和傳統(tǒng)工具架100(圖6所示)。傳統(tǒng)工具架100包括生霧裝置90，該生霧裝置90在工具架100的外部產(chǎn)生具有油膜的水滴，并且將在生霧裝置90中產(chǎn)生的具有油膜的水滴從供霧通道91供給至工具架100，從而從工具6的工具內(nèi)通道7中噴灑它們。
注意到這些方面，當(dāng)將具有油膜的水滴110供給至工件113時(shí)，假如從壓縮機(jī)60供給的壓縮空氣的氣壓設(shè)為一預(yù)定壓力，則在啟動(dòng)根據(jù)工具架1的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的動(dòng)力源之后，產(chǎn)生具有油膜的水滴110直到特定量的具有油膜的水滴110供給至工件113的這段時(shí)間(響應(yīng)時(shí)間)、以及排放到工件113的具有油膜的水滴110的排放量不同，對(duì)于根據(jù)此實(shí)施例的工具架1和傳統(tǒng)工具架100，測(cè)量了轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和響應(yīng)時(shí)間之間、以及轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和排放量之間的關(guān)系。在圖8和圖9中分別顯示了結(jié)果。圖9的排放量是從水泵68供給的供水量為1升/小時(shí)的情況下的排放量。
首先，如圖8所示，在根據(jù)此實(shí)施例的工具架1中，即使當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率從0分別增大到1000、3000、和5000時(shí)，響應(yīng)時(shí)間僅僅從5秒分別增大到5秒、7秒和10秒。另一方面，在傳統(tǒng)工具架100中，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率下的響應(yīng)時(shí)間為21秒、29秒、53秒和102秒。
如此，在傳統(tǒng)工具架100中，隨著心軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率變得更高，響應(yīng)時(shí)間趨向于更長(zhǎng)。這是因?yàn)?，在傳統(tǒng)的工具架100中，產(chǎn)生具有油膜的水滴110的生霧裝置90提供于工具架100的外部，從具有油膜的水滴110產(chǎn)生之處到它供給到工件113之處的路線較長(zhǎng)，并且由于隨著心軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率變得更高，離心力變得更大，所以直到具有油膜的水滴110從工具6排放出的時(shí)間變得較長(zhǎng)。
另一方面，在根據(jù)此實(shí)施例的工具架1中，如圖2所示，生霧噴嘴40和頂部噴嘴50提供成鄰近工具6的后端部分，從具有油膜的水滴110產(chǎn)生之處到將它們供給到工件113之處的路線非常短，通過(guò)使霧化空間41的徑向截面積相對(duì)于引油通道42和引水通道43變大，來(lái)產(chǎn)生負(fù)壓，從而在霧化空間41內(nèi)增大了絕熱膨脹的壓力差，并且引油通道42和引水通道43相對(duì)于霧化空間41的入射角形成為銳角，由此，通過(guò)離心力和負(fù)壓來(lái)調(diào)節(jié)油和水，從而能夠穩(wěn)定地供給。因此，不管心軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率怎樣，油和水的供給變得穩(wěn)定，并且響應(yīng)時(shí)間變得更短，因此使得產(chǎn)生的具有油膜的水滴110能夠在短時(shí)間內(nèi)足以到達(dá)工件113。
接著，如圖9所示，隨著心軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率從0變化到1000、3000和5000，根據(jù)此實(shí)施例的工具架1中的排放量幾乎不變化，從而排放量從0.95升/小時(shí)變化到0.90升/小時(shí)、0.92升/小時(shí)和0.90升/小時(shí)，而隨著心軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率從0變化到1000、3000和5000，在傳統(tǒng)工具架100中的排放量從0.72升/小時(shí)顯著地變化到0.64升/小時(shí)、0.55升/小時(shí)和0.21升/小時(shí)。
在傳統(tǒng)工具架100中，如上所述，隨著心軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率變得更高，排放量減小。這是因?yàn)?，在傳統(tǒng)的工具架100中，如上所述，從具有油膜的水滴110產(chǎn)生之處到將它們供給到工件113之處的路線較長(zhǎng)，因此，隨著心軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率變得更高，具有油膜的水滴110附著到路線的通道上的量增大，也就是說(shuō)，在具有油膜的水滴110的運(yùn)輸過(guò)程中的損失增大，由此排放到工件113的具有油膜的水滴110的排放量減小。
另一方面，在根據(jù)此實(shí)施例的工具架1中，從具有油膜的水滴110產(chǎn)生之處到將它們供給到工件113之處的路線非常短，并且由于霧化空間41的徑向截面積大于引油通道42和引水通道43，霧化空間41由于絕熱膨脹而變成在負(fù)壓下，不管心軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率怎樣，在具有油膜的水滴110的運(yùn)輸過(guò)程中的損失很小，并且排放到工件113的具有油膜的水滴110的排放量并不減小。
如上所述，在根據(jù)此實(shí)施例的工具架1中，霧化空間1的徑向截面積變得比引油通道42和引水通道43更大，霧化空間41通過(guò)絕熱膨脹而達(dá)到負(fù)壓，并且生霧噴嘴40和頂部噴嘴50提供成鄰近工具6的后端部分。因此，當(dāng)將具有油膜的水滴110供給至工件113時(shí)，可提高響應(yīng)度。也就是說(shuō)，因?yàn)閷a(chǎn)生的具有油膜的水滴110供給至工件113之前的過(guò)程很短，并且霧化空間41在負(fù)壓下，它們經(jīng)過(guò)工具6的工具內(nèi)通道7供給至工件113之前、在啟動(dòng)動(dòng)力源的時(shí)刻后產(chǎn)生具有油膜的水滴110之后的時(shí)間可變得很短。
在此實(shí)施例中，通過(guò)抑制上述負(fù)壓作用的減少、通過(guò)減少由轉(zhuǎn)動(dòng)引起的離心力的影響、通過(guò)將引油通道42和引水通道43相對(duì)于霧化空間41的入射角形成為銳角，油和水可穩(wěn)定地供給至霧化空間41，因此可以較少的損失、將足夠量的具有油膜的水滴110供給至工件113。
權(quán)利要求
1.一種工具架，安裝在一機(jī)加工工具上，來(lái)固定用于機(jī)加工工件的工具，該工具架包括一工具安裝部分，所述工具安裝部分連接至所述機(jī)加工工具的心軸，所述工具安裝在所述工具安裝部分上；以及一支持部分，所述支持部分固定至所述機(jī)加工工具的本體側(cè)，且通過(guò)一軸承支持所述工具安裝部分，從而所述工具安裝部分可轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，所述工具安裝部分在其內(nèi)部包括一生霧噴嘴，該生霧噴嘴形成為一圓柱形形狀，在該圓柱形形狀中，一霧化空間形成于其中心從而向前開(kāi)口，并且形成了與所述霧化空間的后側(cè)部分相連通的一引油通道、以及與所述霧化空間的前側(cè)部分相連通的一引水通道；以及一頂部噴嘴，該頂部噴嘴設(shè)置于所述生霧噴嘴的前側(cè)部分，來(lái)鄰接所述工具的后端部分，從而與形成于所述工具內(nèi)部的一工具內(nèi)通道相連通，在所述支持部分中形成了一供油通道、以及一供水通道，該供油通道通過(guò)包含壓縮空氣的載氣來(lái)將油供給至所述引油通道，該供水通道將水供給至所述引水通道，以及當(dāng)由所述供油通道和所述引油通道供給的油到達(dá)所述霧化空間時(shí)，通過(guò)包含壓縮空氣的載氣的氣流來(lái)使油霧化，通過(guò)包含霧化的油的含油壓縮空氣的氣流，從所述供水通道和所述引水通道供給的水在所述霧化空間中形成水滴，從而產(chǎn)生具有油膜的水滴，其中所述油膜形成于所述水滴的表面上，并且將所述具有油膜的水滴通過(guò)所述頂部噴嘴和所述工具內(nèi)通道供給至所述工件。
2.如權(quán)利要求1所述的工具架，其特征在于，所述引油通道和所述引水通道相對(duì)于所述生霧噴嘴中的所述霧化空間的入射角形成為銳角。
3.如權(quán)利要求1或2所述的工具架，其特征在于，在所述生霧噴嘴中的所述霧化空間形成為通到所述生霧噴嘴的后端面，一引氣通道形成于所述工具安裝部分中，從而與通到所述后端面的所述霧化空間相連通，以及通過(guò)將壓縮空氣從外部供給至所述引氣通道，來(lái)促進(jìn)在所述霧化空間中使油霧化以及產(chǎn)生具有油膜的水滴。
全文摘要
在一工具架中，當(dāng)由供油通道(24)和引油通道(42)供給的油到達(dá)霧化空間(41)時(shí)，通過(guò)包含壓縮空氣的載氣氣流來(lái)使油霧化，然后通過(guò)含油壓縮空氣的氣流，將從供水通道(25)和引水通道(43)供給的水在霧化空間(41)中形成為水滴，從而產(chǎn)生具有油膜的水滴(110)，其中油膜(111)形成于水滴(112)的表面上。因?yàn)閷⒕哂杏湍さ乃?110)通過(guò)頂部噴嘴(50)和工具內(nèi)通道(7)供給至工件，所以具有油膜的水滴(110)產(chǎn)生于非常靠近工具(6)的位置，因此當(dāng)將具有油膜的水滴供給至工件時(shí)，可提高響應(yīng)度。
文檔編號(hào)B23Q3/12GK101028690SQ200710006370
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月2日
發(fā)明者松村秀弓, 吉村宏 申請(qǐng)人:大同金屬工業(yè)株式會(huì)社