数控机床切削液监测及供给系统

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体涉及数控机床切削液监测及供给系统。

背景技术

机床工作中需要用到大量的切削液，切削液在切削过程中的润滑作用，可以减小刀面与切屑、已加工表面间的摩擦，形成润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，及时带走切削区域内产生的热量以降低切削温度，减少刀具磨损，提高刀具耐用度，也能改善工件表面粗糙度，保证加工精度。

因此自动化程度高的数控机床会配备对切削液的实时监测和供给系统，从外部切削液系统充入机床内储箱以供使用，切削液的添加及时、时机和量准确，来保障加工效果。因此，不断提高该系统的性能对提高机床加工效果具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，提供一种新型的数控机床切削液监测及供给系统，其实时监测模块量机床内的切削液储存箱液位，切削液供给及时，供给量准确，保障机床加工产品质量。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

数控机床切削液监测及供给系统，包括监测模块和供给模块，所述监测模块测量机床内的切削液储存箱液位，所述供给模块通过管道连通机床外的切削液储存装置和机床内的切削液储存箱，所述监测模块连通控制系统，所述控制系统控制供给模块的开关；

所述供给模块包括一个中间体和环绕其设置的四个隔膜室，所述隔膜室向上连接有出液管，向下连接有进液管，出液管和进液管与隔膜室之间设置有单向球阀室，所述中间体推拉隔膜室内设有的弹性膜片，所述弹性膜片将隔膜室竖直分为互相隔离的内腔室和外腔室，所述外腔室与出液管和进液管相通。

进一步地，所述中间体内设置有动能回收释放装置，所述进液管上连通有旋碾过滤装置，所述旋碾过滤装置的前端设置有金属探测器。

进一步地，所述中间体包括气动旋转马达，所述气动旋转马达的上方连接推拉机构，所述接推拉机构包括一个内齿轮和等夹角环绕其啮合设置的四个外齿轮，所述气动旋转马达驱动内齿轮旋转，每个外齿轮均通过曲柄连杆机构连接1个弹性膜片，相对的两个弹性膜片保持同向运动。

进一步地，所述隔膜室相对的两个为一组，每组连接一套出液管和一套进液管，每套出液管或进液管均包含两个支管并分别连接两个隔膜室，两个支管合并成一个主管。

进一步地，所述动能回收释放装置位于推拉机构的正上方，其包括依次电性连接的旋转电机、电控系统和蓄电池，所述旋转电机的转轴固接内齿轮的转轴，所述电控系统内同时设置有正向供电电路和反向发电电路。

进一步地，所述旋碾过滤装置包括连接进液管主管的外轮廓为圆形的扁平状过滤罩壳，所述过滤罩壳的中心设置有微型防水转轴，所述微型防水转轴外设置固定不动的过滤网，所述过滤网一侧设置有旋碾刮头，所述旋碾刮头的旋转基点连接微型防水转轴并贴着过滤网的面旋转。

进一步地，所述中间体到每个隔膜室的距离均相等，其外部套有透明的硬质保护罩。

进一步地，所述曲柄连杆机构位于内腔室靠中间体中心的一侧，所述隔膜室为两片锣形壳对接而成，所述弹性膜片的中间连接曲柄连杆机构，所述隔膜室上开有活动孔供曲柄连杆机构穿过做推拉运动。

进一步地，所述单向球阀室以内部球体的上下运动来决定管路的通断，所述球体内部非中心部位设置有永磁块，所述单向球阀室的四周环绕球体的活动范围设置有电磁铁阵列，所述电磁铁阵列内包括多个方位的电磁铁，所述外齿轮每旋转一圈，电磁铁阵列中的一个电磁铁通电一次，所有电磁铁间歇通电，其中的同一电磁铁不会连续通电两次。

进一步地，所述气动旋转马达的外部向外伸出四爪齿轮架，所述外齿轮与四爪齿轮架可旋转式连接，所述内齿轮的齿数是外齿轮的1.5倍以上，所述中间体和个隔膜室之间通过支架相连，所述进液管下方设置有底座架。

与现有技术相比，本发明方案所产生的有益效果为：

1、本发明的数控机床切削液监测及供给系统结构合理，通过设置监测模块量机床内的切削液储存箱液位，根据测量值控制供给模块的开关，供给及时，切削液供给量准确，保障机床加工产品质量。

2、本发明的数控机床切削液监测及供给系统通过等夹角四隔膜室的设计，使一些多余的力相互抵消，进一步减小供给模块的震动和噪音。

3、本发明的数控机床切削液监测及供给系统通过在单向球阀室的四周环绕球体的活动范围设置电磁铁阵列，外齿轮每旋转一圈，电磁铁阵列通电一次，吸引永磁块，同一电磁铁不会连续通电两次，使得球体落下和球座每次接触的部位均在不断变化，避免一直磨损密封球体的同一部位，延长其使用寿命，也避免其磨损异常而造成密封性降低，保障切削液输送效果。

4、本发明的数控机床切削液监测及供给系统通过设置动能回收释放装置，将气动旋转马达运转时多余的能量和制动时产生的能量回收，将其储存在蓄电池内，在需要的时候反向输出利用，辅助气动执行元件，提供双重动力，保障输送的顺利进行，避免阻塞。

5、本发明的数控机床切削液监测及供给系统利用旋碾刮头旋转将大颗粒杂质碾碎成小颗粒，确保不会对供给模块体内部造成大的磨损，也保障切削液品质，满足精密机床的要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中供给模块的立体结构示意图；

图3为图2中A-A向剖视示意图；

图4为图3中B处的放大示意图；

图5为本发明中供给模块的正视示意图；

图6为本发明中供给模块的俯视示意图；

图7为本发明中供给模块的另一角度立体结构示意图；

图8为图7中C处的放大示意图；

图9为本发明中供给模块的另一角度立体结构示意图；

图10为图9中D处的放大示意图；

图11为本发明中单向球阀室的剖面结构示意图；

图12为本发明中旋碾过滤装置的剖面结构示意图。

图中：1、中间体；1a、动能回收释放装置；1b、推拉机构；1b-1、内齿轮；1b-2、外齿轮；1b-3、曲柄连杆机构；1c、气动旋转马达；2、隔膜室；2a、弹性膜片；2b、内腔室；2c、外腔室；3、出液管；4、进液管；5、单向球阀室；5a、球体；5a-1、永磁块；5a-2、电磁铁阵列；6、旋碾过滤装置；6a、过滤罩壳；6b、微型防水转轴；6c、过滤网；6d、旋碾刮头；7、四爪齿轮架；8、支架；9、底座架；10、监测模块；11、供给模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；在本发明的描述中，需要理解的是，其中术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“中间”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～图12所示，数控机床切削液监测及供给系统，包括监测模块10和供给模块11，监测模块10测量机床内的切削液储存箱液位，其包括雷达液位计，基于时间行程原理的测量仪表，高频脉冲并沿缆式探头传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，将距离信号转化为物位信号；供给模块11通过管道连通机床外的切削液储存装置和机床内的切削液储存箱，所述监测模块10连通控制系统，所述控制系统控制供给模块11的开关，当机床内的切削液储存箱液位到达设定范围的最低值时，供给模块11工作向机床内的切削液储存箱供液，当机床内的切削液储存箱液位到达设定范围的最高值时，供给模块11停止工作。

具体的，供给模块11包括一个中间体1和环绕其设置的四个隔膜室2，每个隔膜室2均可向上输送液体，但同一时间进行输送的只有两个，故工作模式为两两交替进行；隔膜室2向上连接有出液管3，向下连接有进液管4，出液管3连通机床内的切削液储存箱，进液管4连通机床外的切削液储存装置，出液管3和进液管4与隔膜室2之间设置有单向球阀室5，单向球阀室5通过内部球体5a和球座的分合，起到控制该处管路通断的作用；中间体1推拉隔膜室2内设有的弹性膜片2a，弹性膜片2a将隔膜室2竖直分为互相隔离的内腔室2b和外腔室2c，外腔室2c与出液管3和进液管4相通，当弹性膜片2a受到外推力，外腔室2c压缩，配合单向球阀室5的上通下封功能，实现向上输送液体的过程。

中间体1由压缩空气驱动，内部设置有动能回收释放装置1a，用于回收其产生的多余驱动力，转化为电能储存起来，并在中间体1自身气动驱动力不足时，电能反向释放助力，此外储存的电能还可为系统中其它需用电设备供电（例如监测模块10）；进液管4上连通有旋碾过滤装置6，其前端设置有金属探测器，当探测到管内有含金属成分的颗粒通过时，旋碾过滤装置6将颗粒物碎化，避免过大或过尖锐的异物划损供给模块内壁，有效提高供给模块的耐磨性和稳定性。

中间体1包括气动旋转马达1c，气动旋转马达1c通过涉及压缩空气的系统提供持续的旋转动力源，相比电动机具有诸多优势，最常见的气动旋转马达1c类型是叶片式和活塞式；气动旋转马达1c的上方连接推拉机构1b，推拉机构1b包括1个内齿轮1b-1和等夹角环绕其啮合设置的四个外齿轮1b-2，气动旋转马达1c驱动内齿轮1b-1旋转，每个外齿轮1b-2均通过曲柄连杆机构1b-3连接一个弹性膜片2a，曲柄连杆机构1b-3位于内腔室2b靠中间体1中心的一侧，弹性膜片2a的中间连接曲柄连杆机构1b-3，隔膜室2为两片锣形壳对接而成，上开有活动孔供曲柄连杆机构1b-3穿过做推拉运动，曲柄连杆机构1b-3的功用是将内齿轮1b-1的旋转运动转化为往复运动去推拉弹性膜片2a，曲柄连杆机构1b-3活动连接外齿轮1b-2上的偏心连接柱，相对的两个外齿轮1b-2的偏心连接柱方位一致，故相对的两个弹性膜片2a保持同向运动。

隔膜室2相对的两个为一组，每组连接一套出液管3和一套进液管4，每套出液管3或进液管4均包含两个支管并分别连接两个隔膜室2，支管最终合并成一根主管，综上，供给模块11拥有两个独立隔开的输送管路，且相同的管径使两者保持相等流量和同步运行。

动能回收释放装置1a位于推拉机构1b的正上方，其包括依次电性连接的旋转电机、电控系统和蓄电池，旋转电机的转轴固接内齿轮1b-1的转轴，所述电控系统内同时设置有正向供电电路和反向发电电路；旋转电机不仅仅可以作为主动电动机，也可以作为从动发电机，通过电路的切换，将气动旋转马达1c运转时多余的能量和制动时产生的能量回收，将其储存在蓄电池内，在需要的时候反向输出利用，也能提高制动性能；如在本系统中，储存的电能能够为旋碾过滤装置6等供电，当然，当遇到气源压力不足、介质黏稠度高和杂质颗粒较多等输送难度较大的情况时，动能回收释放装置1a起到辅助气动旋转马达1c的作用，两者提供双重驱动力，保障输送顺利进行，避免阻塞。

中间体1到每个隔膜室2的距离均相等，其外部套有透明的硬质保护罩，弹性膜片2a的材质不与切削液反应，让切削液处于合适的温度可以促进切削液的混合，增加活性物质的反应速率，提高切削液的性能。但是过高的温度会引起切削液的氧化、聚合等不良反应，降低切削液的性能，因此管道中可接入加热或冷却装置。

请结合参阅图11，单向球阀室5以内部球体5a的上下运动来决定管路的通断，当一侧的弹性膜片2a外推时，外腔室2c压缩，那么该侧上部的球体5a向上运动形成通路，而下部的球体5a下压封住管路；球体5a内部非中心部位设置有永磁块5a-1，单向球阀室5的四周环绕球体5a的活动范围设置有电磁铁阵列5a-2，电磁铁阵列5a-2内包括多个方位的电磁铁，外齿轮1b-2每旋转一圈，电磁铁阵列5a-2中的一个电磁铁通电一次，吸引永磁块5a-1，所有电磁铁间歇通电，其中的同一电磁铁不会连续通电两次，以上设置，使得球体5a落下和球座每次接触的部位均在不断变化，避免一直磨损球体5a的同一部位，延长其使用寿命，也避免其磨损异常而造成密封性降低，保障稳定输送切削液。

请结合参阅图12，旋碾过滤装置6包括连接进液管4主管的外轮廓为圆形的扁平状过滤罩壳6a，过滤罩壳6a的中心设置有微型防水转轴6b，微型防水转轴6b外设置固定不动的圆片状过滤网6c，过滤网6c一侧设置有旋碾刮头6d，旋碾刮头6d的旋转基点连接微型防水转轴6b并贴着过滤网6c的面旋转；当前端的探测器探测到进液管内有颗粒通过时，旋碾刮头6d旋转将颗粒碾碎，变成小颗粒，确保不会对隔膜室2内部造成大的磨损。

气动旋转马达1c的外部向外伸出四爪齿轮架7，外齿轮1b-2与四爪齿轮架7可旋转式连接，内齿轮1b-1的齿数是外齿轮1b-2的1.5倍以上，当内齿轮1b-1完成旋转一圈，每个曲柄连杆机构1b-3推拉弹性膜片2a超过一个循环，四个方位同步进行，液体输送效率高；中间体1和个隔膜室2之间通过支架8相连，进液管4下方设置有底座架9，用于内部结构固定和与供给模块11设置处固定，结构强度高。

本发明的工作流程：监测模块10测量机床内的切削液储存箱液位，当机床内的切削液储存箱液位到达设定范围的最低值时，供给模块11工作向机床内的切削液储存箱供液，当机床内的切削液储存箱液位到达设定范围的最高值时，供给模块11停止工作；供给模块11的工作方式着重参考图3所示的内容，中间的气动旋转马达1c带动内齿轮1b-1旋转，内齿轮1b-1带动左右两个外齿轮1b-2同步旋转，由于偏心连接柱的设置，左边的曲柄连杆机构1b-3向左推弹性膜片2a，右边的曲柄连杆机构1b-3向左拉弹性膜片2a，在压力的作用下，带动左上和右下球体5a上移形成流体通路，同时左下和右上球体5a下移形成流体闭路，最终致使右侧进液管4向内吸入介质而左侧出液管3向外输送介质，随后左右互换，循环反复实现流体的持续输送；当然同理，与该组隔膜室2相垂直的其中一组内部也同步进行着一样的工作过程，等夹角四室的设计，进一步减小供给模块11整体的工作震动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，进行多种变化、改型或添加，均应该属于本发明的保护范围。