一种不同润滑条件下的铣削系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种不同润滑条件下的铣削系统及方法，该系统使用铣刀铣削工件，测力仪测量铣削力，换刀系统实现刀具的换用，刀库系统实现刀具的存放，能够实现刀具的存放，向铣削界面提供润滑油，可以针对不同加工工况选择不同铣刀，根据不同的干切削、浇注式润滑、微量润滑或纳米流体微量润滑工况来选择最佳不等螺旋角铣刀的角度差，或/和根据不同的切削参数选择最优的铣刀，以获得最小的铣削力。

【技术实现步骤摘要】
一种不同润滑条件下的铣削系统及方法
本专利技术涉及一种不同润滑条件下的铣削系统及方法。
技术介绍
目前，铣削加工是机械制造业最常用的一种切削加工，加工生产效率高、加工范围广、加工精度高。但在铣削时，刀具与工件的接触时间极短，刀具前刀面与切屑、后刀面与工件之间发生剧烈的摩擦，产生大量切削热，导致刀具急剧磨损，刀具失效过快，严重制约了加工效率的提高。铣削力是铣削加工过程中极其重要的参数，与铣削过程中系统的振动、工件加工表面质量和刀齿磨损有着直接关系。金属切削过程中，刀具与工件之间的切削振动、加工过程中的切削力以及切削系统的动态特性都有着内在的本质联系。在传统加工中，由于对动力学特性的忽略而导致了刀具角度的选择过于保守，即降低了加工效率，又会因为选取刀具角度不当使铣削系统处于失稳状态。同时，切削过程中的切削力是维持切削系统稳定性避免产生振动的必要条件，因此，从铣削力分析来设计刀具具有极其重要的意义。另外，在铣削加工中可能发生一种自激振动产生再生颤振，它会导致表面光洁度差，刀具过早磨损，对机床或工具造成潜在的损坏，再生颤振的出现从根本上限制了机械加工的效率。不等螺旋角铣刀是为了避免再生颤振的出现而提出的，能够降低颤振发生的几率，从根源上减弱振动幅值，通过合理设计能够降低刀具磨损的速度，提升工件的表面加工质量。哈尔滨理工大学、株洲钻石切削刀具股份有限公司、三菱综合材料株式会社等申请人都对不等螺旋角铣刀进行了研究，在一定程度上实现了稳定切削，但是，上述的目前的铣刀设计没有详细从铣削力出发进行铣刀的设计，更没有一种可以根据不同工况选择加工刀具的实验系统。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种不同润滑条件下的铣削系统及方法，该系统能够实现刀具的存放，向铣削界面提供润滑油，可以针对不同加工工况选择不同铣刀。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种不同润滑条件下的铣削系统，包括润滑系统、刀库系统、换刀系统、切削系统和力测量系统，其中：所述润滑系统向切削系统提供润滑油，所述润滑系统的动力源为高压气体，分别通过频率发生器和控制阀控制高压气体的输入频率与气量，间接调节润滑泵的润滑油油量，通过润滑泵出口接头连接喷嘴接头向切削系统提供润滑油；所述刀库系统，包括可转动的旋转轴，所述旋转轴上圆周分布有多个刀具组件，每个刀具组件上设置有心轴以及心轴下端连接的刀具，每个刀具的螺旋角并不一致，通过旋转轴的旋转，将与工况相适配的刀具与换刀系统相对；所述换刀系统，包括两个朝向相反的机械手，两个机械手的中间设置有旋转轴，通过控制旋转轴的转动，实现两个机械手位置转换进而实现切削系统的主轴刀具与刀库系统刀具的更换；所述切削系统，包括心轴，心轴上设置有主轴刀具，通过控制心轴转动带动主轴刀具转动，实现切削加工；所述力测量系统设置于切削系统下端，当其上固定的工件受到切削力时，测量工件所受到的切削力大小，根据加工参数进行选择不同螺旋角的刀具进行铣削。作为进一步的限定，所述润滑系统包括进气接口、气源处理器、润滑泵、喷嘴和连接管路，以及设置在各个连接管路处的控制阀，所述进气接口固定于气源处理器上，高压气体由进气接口进入气源处理器过滤，为润滑系统提供高压气体，气源处理器通过双向接头接在电磁阀上，控制高压气体的进入，电磁阀出口处接一个三通，高压气体通过三通的一个出口管道进入频率发生器，通过频率发生器来控制高压气体的输入频率，高压气体从频率发生器出来后通过管道进入润滑泵，润滑泵出口接头连接喷嘴接头向切削系统提供润滑油。作为更进一步的限定，高压气体通过三通的另一个出口管道进入润滑泵，油杯接头一端通过螺纹连接，另一端通过螺纹连接润滑泵固定盖，润滑泵固定盖连接润滑泵，润滑泵固定盖固定在箱体上，通过调节气量调节旋钮来调节高压气体的气量，通过调节油量调节旋钮调节润滑油的油量。作为进一步的限定，所述刀库系统包括电机箱、旋转轴、刀盘和多个刀具组件，所述电机箱带动旋转轴绕自身轴心转动，进而带动套设在旋转轴外侧的刀盘转动，所述刀盘的外沿设置有多个容纳室，每个容纳室可以放置一个刀具组件，所述刀具组件的铣刀结构并不相同。作为更进一步的限定，所述铣刀结构可以完全不一致，也可以有部分是相同的。作为进一步的限定，所述换刀系统，包括电机、旋转轴和至少两个机械手，所述电机带动旋转轴转动，所述旋转轴外侧圆周分布有两个机械手，且机械手的朝向不同，一个朝向刀库系统，另一个朝向切削系统，通过控制旋转轴的转动，实现两个机械手的位置转换，进而实现加工刀具的换用。作为进一步的限定，所述力测量系统，包括工作台、工件夹具和测量元件，所述工作台设置于切削系统的正下方，工件夹具固定在工作台上，利用工件的自身自由度通过工件夹具和工作台实现完全定位，测量元件采集工件所受的切削力，测量信号经放大器放大传给力信息采集仪，经过导线传到计算机并显示切削力的大小。作为更进一步的限定，所述工件夹具包括XYZ轴三个方向上的夹紧件，所述X轴方向夹紧件包括若干定位螺钉，Y轴方向夹紧件包括紧固螺钉和定位块，所述定位块一面与工件侧面接触，一面与定位螺钉接触，拧紧定位螺钉使定位块在工件的X方向上进行夹紧；Z轴方向夹紧件包括若干个压板夹紧，每个压板为自调节压板，通过XYZ轴三个方向上的夹紧件实现装备根据工件的大小可调，满足工件的尺寸变化要求。作为进一步的限定，所述铣刀为不等螺旋角铣刀，包括柄部、颈部和刃部，柄部安装在对应刀具组件的心轴上，颈部连接柄部和刃部，刃部具有多条螺旋切削刃，每一条切削刃的螺旋角均不同。所述不等螺旋角铣刀的最佳刀具前角与材料变形系数有关，最佳后角角度范围为10°-15°。作为进一步的限定，所述刀具组件至少包括单螺旋刃螺旋角铣刀和多螺旋刃螺旋角铣刀，对于单螺旋刃螺旋角铣刀，切削力的峰值随刀具螺旋角的增大而减小，对于多螺旋刃螺旋角铣刀，切削力的实际变化状态结合双峰递减和重叠效应进行确认，计算临界螺旋角，峰值切削力在临界螺旋角之前减小，在临界螺旋角后增大。基于上述铣削系统的工作方法，根据不同的干切削、浇注式润滑、微量润滑或纳米流体微量润滑工况来选择最佳不等螺旋角铣刀的角度差，或/和根据不同的切削参数选择最优的铣刀，以获得最小的铣削力。作为进一步限定，当选择单条或多条螺旋刃进行切削时，根据刀具直径和轴向切削深度选择切削时铣削力最小的等螺旋角铣刀。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、提供了一种可以实现不同工况下铣削的刀具选择系统，使用铣刀铣削工件，测力仪测量铣削力，换刀系统实现刀具的换用，刀库系统实现刀具的存放，润滑系统向铣削界面提供润滑油，可以实现干切削、浇注式润滑、微量润滑、纳米流体微量润滑工况下的铣削，同时可以根据不同的切削参数选择最优的刀具，从而提高刀具寿命；2、利用刀库系统中多个不等螺旋角铣刀的切换与选择，可以降低颤振发生的几率，从根源上减弱振动幅值，从而降低刀具磨损的速度，提升工件的表面加工质量；3、对不等螺旋角铣刀的参数进行设计，实现铣削力的减小，进而可以减小切削热，提高工件表面质量。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是一种不同润滑条件下铣削系统的轴侧图。图2是润滑系统的爆炸装配图。图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同润滑条件下的铣削系统，其特征是：包括润滑系统、刀库系统、换刀系统、切削系统和力测量系统，其中：所述润滑系统向切削系统提供润滑油，所述润滑系统的动力源为高压气体，分别通过频率发生器和控制阀控制高压气体的输入频率与气量，间接调节润滑泵的润滑油油量，通过润滑泵出口接头连接喷嘴接头向切削系统提供润滑油；所述刀库系统，包括可转动的旋转轴，所述旋转轴上圆周分布有多个刀具组件，每个刀具组件上设置有心轴以及心轴下端连接的刀具，每个刀具的螺旋角并不一致，通过旋转轴的旋转，将与工况相适配的刀具与换刀系统相对；所述换刀系统，包括两个朝向相反的机械手，两个机械手的中间设置有旋转轴，通过控制旋转轴的转动，实现两个机械手位置转换进而实现切削系统的主轴刀具与刀库系统刀具的更换；所述切削系统，包括心轴，心轴上设置有主轴刀具，通过控制心轴转动带动主轴刀具转动，实现切削加工；所述力测量系统设置于切削系统下端，当其上固定的工件受到切削力时，测量工件所受到的切削力大小，根据加工参数进行选择不同螺旋角的刀具进行铣削。

【技术特征摘要】
1.一种不同润滑条件下的铣削系统，其特征是：包括润滑系统、刀库系统、换刀系统、切削系统和力测量系统，其中：所述润滑系统向切削系统提供润滑油，所述润滑系统的动力源为高压气体，分别通过频率发生器和控制阀控制高压气体的输入频率与气量，间接调节润滑泵的润滑油油量，通过润滑泵出口接头连接喷嘴接头向切削系统提供润滑油；所述刀库系统，包括可转动的旋转轴，所述旋转轴上圆周分布有多个刀具组件，每个刀具组件上设置有心轴以及心轴下端连接的刀具，每个刀具的螺旋角并不一致，通过旋转轴的旋转，将与工况相适配的刀具与换刀系统相对；所述换刀系统，包括两个朝向相反的机械手，两个机械手的中间设置有旋转轴，通过控制旋转轴的转动，实现两个机械手位置转换进而实现切削系统的主轴刀具与刀库系统刀具的更换；所述切削系统，包括心轴，心轴上设置有主轴刀具，通过控制心轴转动带动主轴刀具转动，实现切削加工；所述力测量系统设置于切削系统下端，当其上固定的工件受到切削力时，测量工件所受到的切削力大小，根据加工参数进行选择不同螺旋角的刀具进行铣削。2.如权利要求1所述的一种不同润滑条件下的铣削系统，其特征是：所述润滑系统包括进气接口、气源处理器、润滑泵、喷嘴和连接管路，以及设置在各个连接管路处的控制阀，所述进气接口固定于气源处理器上，高压气体由进气接口进入气源处理器过滤，为润滑系统提供高压气体，气源处理器通过双向接头接在电磁阀上，控制高压气体的进入，电磁阀出口处接一个三通，高压气体通过三通的一个出口管道进入频率发生器，通过频率发生器来控制高压气体的输入频率，高压气体从频率发生器出来后通过管道进入润滑泵，润滑泵出口接头连接喷嘴接头向切削系统提供润滑油。3.如权利要求2所述的一种不同润滑条件下的铣削系统，其特征是：高压气体通过三通的另一个出口管道进入润滑泵，油杯接头一端通过螺纹连接，另一端通过螺纹连接润滑泵固定盖，润滑泵固定盖连接润滑泵，润滑泵固定盖固定在箱体上，通过调节气量调节旋钮来调节高压气体的气量，通过调节油量调节旋钮调节润滑油的油量。4.如权利要求1所述的一种不同润滑条件下的铣削系统，其特征是：所述刀库系统包括电机箱、旋转轴、刀盘和多个刀具组件，所述电机箱带动旋转轴绕自身轴心转动，进而带动套设在旋转轴外侧的刀盘转动，所述刀盘的外沿设置有多个容纳室，每个容纳室可以放置一个刀具组件，所述刀具组件的铣刀结构并不相同。5.如权利要求1所述的一种不同润滑条件下的铣削系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷庆安，李长河，段振景，张彦彬，曹华军，毛聪，丁文锋，张乃庆，董兰，柏秀芳，隋孟华，刘永红，武文涛，高腾，杨敏，贾东洲，李润泽，侯亚丽，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37