Устройство для подачи смазывающей технологической среды
DEVICE FOR SUPPLYING A LUBRICATING PROCESS MEDIUM

Изобретение относится к области обработки материалов резанием и предназначено для осуществления подачи смазывающих технологических сред (СТС) в виде аэрозоля, поливом, а также струей под давлением в зону резания при использовании металлорежущих инструментов с внутренними каналами для подвода СТС. Применение данного технического решения позволит расширить область внедрения животных жиров в металлообработке. Установка может быть использована как на операциях сверления, так и на операциях нарезания резьбы метчиками с внутренним подводом СТС.
Известен струйный аппарат для проведения процессов в жидких и газообразных средах (А.с. СССР №265075, МПК B05G, опубл. 09.03.1970 г., Бюл. №10 Аналог), в котором возможна регулировка подачи смазки путем увеличения или уменьшения камеры смешения перемещением диффузора, относительно сопла при помощи шарикового механизма.
Областью применения аппарата является химическое машиностроение.
Недостатками такого устройства является невозможность применения технологических сред, находящихся в твердом агрегатном состоянии, также отсутствует возможность использования аппарата в процессе резания инструментом с внутренним подводом СТС.
Известна конструкция форсунки для распыления вязких жидкостей (А.с. СССР №417121, МПК B05b 7/12, опубл. 25.05.1975 г., Бюл. №19 Аналог), позволяющая регулировать подачу смазки установкой трубки на форсунке, соединяющей трубки подвода смазки и воздуха. При смешивании нагретого воздуха с расплавленным смазочным материалом образуется воздушно-масляная смесь, которая в полном объеме транспортируется через нагретую гибкую теплоизолированную форсунку на рабочую поверхность.
Недостатками аналога является отсутствие возможности регулирования температуры нагрева материала, также использования аппарата в процессе резания инструментом с внутренним подводом СТС.
5
Известна форсунка для нанесения покрытия из агрессивных жидкостей (патент РФ №2008980 С1, МПК В05В 7/12, опубл. 15.03.1994 г., Бюл. №9. Аналог), в которой узел регулировки кольцевого зазора выполнен в виде гайки и контргайки, размещенных на продуктовой трубке, установленной с возможностью осевого перемещения относительно внутреннего конуса, при этом накидная гайка соединена с наружной поверхностью внутреннего конуса, охватывающая продуктовую трубку поверхность которого выполнена с проточкой канавки и фиксатором. Взаимодействие потоков закрученного воздуха и жидкой фазы приводит к дроблению жидкости на капли и образованию воздушно-жидкостного факела кольцевого типа.
Недостатком аналога является низкий диапазон регулирования параметров распыляемого факела, также отсутствует возможность использования аппарата в процессе резания инструментом с внутренним подводом СТС.
7
Известен распылитель (патент РФ №2329873 С2, МПК В05В 7/00, В05В 7/28, опубл. 27.07.2008 г., Бюл. №7. Аналог), в котором изменение кольцевого зазора за счет осевого перемещения патрубка, соосно расположенного в корпусе, определяет параметры распыляемого газокапельного потока.
Недостатком известного аналога является малый диапазон регулирования газокапельного потока, также отсутствует возможность использования аппарата в процессе резания инструментом с внутренним подводом СТС.
5
Известно устройство для подачи материалов в распыленном состоянии (патент РФ №2428296 С2, МПК, B23Q 11/10, опубл. 20.05.2011 г., Бюл. №14 Аналог), который позволяет подавать твердые смазочные материалы в распыленном (расплавленном) виде.
Недостатком данного аналога является то, что большой диапазон регулирования распыляемого факела достигается за счет замены узлов смешивания, что усложняет конструкцию, также отсутствует возможность использования аппарата в процессе резания инструментом с внутренним подводом СТС.
3
Известно устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (А.с. СССР №874320, МПК, В24В 55/02// B23Q 11/10, опубл. 23.10.1981 г., Бюл. №39 Аналог), обеспечивающее возможность использования в качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) высоковязких масел и смазок. Принцип работы устройства заключается в том, что, с целью обеспечения возможности использования в качестве СОЖ высоковязких масел и смазок, устройство снабжено нагревательным элементом, размещенным внутри сопла.
Недостатками известного устройства являются малая универсальность и сложность регулировки расхода СОЖ, которая производится при помощи увеличения диаметра и числа выходных отверстий, что создает дополнительные трудности связанные с изготовлением и заменой сопла-дозатора, также отсутствует возможность в широком диапазоне регулировать способ подачи СОЖ, например в виде аэрозоля, эффективность использования которого связанна с снижением расхода и высокой проникающей способностью, также отсутствует возможность использования аппарата в процессе резания инструментом с внутренним подводом СТС.
Известно устройство для подачи смазывающих технологических сред (патент на полезную модель РФ №197266 МПК B23Q 11/10, опубл. 16.04.2020. Бюл. №11. Аналог), предназначенное для осуществления подачи смазывающих технологических сред растительного и животного происхождения в виде аэрозоля, а также поливом, свободно падающей струей и струей под давлением, в зависимости от требований к технологической операции.
Недостатком такого устройства является сложность использования при сверлении, т.к. конструкция обеспечивает малый диапазон регулировки направления подачи аэрозоли, в связи с чем проблематично адаптировать угол положения сопла под различные технологические операции, также отсутствует возможность использования устройства при сверлении, а также нарезании резьбы инструментом с внутренним подводом смазывающих технологических сред (СТС).
Известно устройство для подачи смазывающей технологической среды (патент на изобретение РФ №2734314 МПК B23Q 11/10, опубл. 15.10.2020. Бюл. №29. Прототип), предназначенное для осуществления подачи смазывающих технологических сред растительного и животного происхождения в виде аэрозоля, а также поливом, свободно падающей струей и струей под давлением, в зависимости от требований к технологической операции.
Недостатком такого устройства является отсутствие возможности управления параметрами воздушно-масляной смеси в автоматическом режиме, также при эксплуатации устройства, животный жир может закупорить каналы, расположенные в кольце подачи СТС и сверлильном патроне. Связано это с тем, что конструкцией не предусмотрено наличие нагревательного элемента, позволяющего поддерживать температуру сверлильного патрона в оптимальном диапазоне, который позволит сохранять животный жир в жидком агрегатном состоянии.
Использование изобретения позволяет расширить технологические возможности устройства за счет подачи СТС растительного и животного происхождения в зону резания в виде аэрозоля, поливом, свободно падающей струей и струей под давлением.
Это достигается тем, что устройство для подачи смазывающей технологической среды в зону резания при лезвийной обработке, содержащее тигель для размещения и нагрева СТС, канал подачи сжатого газа в тигель, канал с соплом для подачи СТС, связанный с тиглем, теплоэлектронагреватели, установленные вдоль стенок тигля и канала для подачи СТС, термопары, установленные в тигле и канале для подачи СТС и связанные с соответствующими терморегуляторами, канал для подачи сжатого газа, соединенный с соплом с возможностью смешивания сжатого газа с нагретой в тигле СТС с образованием воздушно-масляной смеси, кулачками для адаптации положения канала для подачи СТС к перемещению упомянутого инструмента, выполненными состоящими из корпусов, имеющих возможность вращения относительно друг друга с обеспечением подачи СТС через них.
Отличием данного технического решения от прототипа является тот факт, что устройство для подачи смазывающей технологической среды содержит сервоприводы, соединенные электропроводами с блоком управления сервоприводом, контактирующие через зубчатую передачу с кранами для регулировки подачи сжатого газа и краном для регулировки подачи СТС, выполненные с возможностью управления параметрами воздушно-масляной смеси в автоматическом режиме, также устройство содержит электрофен, расположенный на крепежной пластине, сопло которого установлено в кожухе, при этом генерируемый электрофеном горячий воздух контактирует с поверхностью сверлильного патрона и кольца подачи СТС, в свою очередь, для снижения нагрузки на конструкцию, образованную каналами для подачи СТС и кулачками для адаптации положения канала для подачи СТС к перемещению инструмента, устройство содержит пружину, контактирующую одним концом со скобой, расположенной на трубе из нержавеющей стали а другим концом со скобой, расположенной на плите для крепления тигля. Изобретение представлено на чертежах:
фиг. 1 - конструктивная схема устройства для подачи смазывающей технологической среды.
фиг. 2 - конструктивная схема тигля.
фиг. 3 - конструктивная схема кулачка для адаптации положения канала для подачи СТС.
Устройство для подачи смазывающей технологической среды содержит тумблер 1, терморегуляторы 2, 3, тигель 4, краны для регулировки подачи сжатого газа 5, 7, манометры 6, 8, каналы для подачи сжатого газа 9, 10, кулачки для адаптации положения канала для подачи СТС 11, 47, 58, фиксаторы 12, сопло 13, пружины 14, 54, шпиндель сверлильного станка 15, кольцо подачи СТС 16, крепежную пластину 17, режущий инструмент с внутренним подводом СТС 18, основание 19, направляющие 20, линейные подшипники 21, теплоэлектронагреватели 22, 25, термопары 23, 29, металлическую обшивку из нержавеющей стали 24, огнеупорный теплоизолирующий материал 26, сервоприводы 27, 48, 49, электропровода 28, крышку 30, уплотнительную прокладку 31, крепежи 32, каналы для подачи СТС 33, 40, прижимные винты 34, защитную пластину 35, прижимные шайбы 36, шпильку 37, шайбу с коническим отверстием 38, трубу из нержавеющей стали 39, резиновые уплотнительные кольца 41, упорные подшипники 42, фиксирующие гайки 43, прижимной винт 44, асбестовую прокладку 45, корпусы 46, кожух 50, электрофен 51, кран для регулировки подачи СТС 52, скобы 53, 55, плиту для крепления тигля 56, сверлильный патрон 57, винты барашковые 59.
Принцип работы устройства заключается в следующем. В тигле 4 производится нагрев СТС при помощи теплоэлектронагревателя 25, затем по каналу для подачи сжатого газа 9 в тигель 4 подается сжатый газ, и СТС под давлением поступает по каналу для подачи СТС 33 и 40, через кулачки для адаптации положения канала для подачи СТС 11, 58, 47, в сопло 13. Далее по каналу для подачи сжатого газа 10, который дополнительно закреплен на фиксаторах 12, подается сжатый газ. Расплавленная СТС смешивается с сжатым газом в сопле 13, образуя воздушно-масляную смесь, которая через кольцо подачи СТС 16, поступает в режущий инструмент с внутренним подводом СТС 18. Так как при сверлении, шпиндель сверлильного станка 15 сообщает режущему инструменту с внутренним подводом СТС 18, вращательное и возвратно-поступательное движение, в конструкции устройства использованы специальные направляющие 20, с линейными подшипниками 21, закрепленные одним концом на основании 19, а противоположным к корпусу сверлильного станка (на чертежах не указан). Инструмент с внутренним подводом СТС 18 в свою очередь, установлен в сверлильном патроне 57. К линейным подшипникам 21, прикреплена крепежная пластина 17, на которой установлен кулачок для адаптации положения канала для подачи СТС 58, сопло 13 а также электрофен 51, соединенный через электропровода с блоком питания (позиция на чертеже отсутствует). Сопло (позиция на чертеже отсутствует) электрофена 51 установлено в кожухе 50, при этом генерируемый электрофеном 51 горячий воздух, контактирует с поверхностью сверлильного патрона 57 и кольца подачи СТС 16, для предотвращения от закупоривания каналов животным жиром в процессе застывания.
Также для адаптации к перемещению при поступательном движении шпинделя сверлильного станка 15 и режущего инструмента с внутренним подводом СТС 18, использованы специальные кулачки для адаптации положения канала для подачи СТС И, 47, 58, которые состоят из корпусов 46, соединенных между собой шпилькой 37, при этом, вращательное движение обеспечивают упорные подшипники 42, зафиксированные прижимными шайбами 36, и фиксирующими гайками 43. Канал для подачи СТС 40 и шайба с коническим отверстием 38, зафиксированы в корпусе 46 при помощи резьбового соединения. Асбестовая прокладка 45 и труба из нержавеющей стали 39, обеспечивают теплоизоляцию расплавленной СТС, находящейся в канале для подачи СТС 40. Труба из нержавеющей стали 39, зафиксирована в корпусе 46 при помощи шайбы с коническим отверстием 38 и прижимных винтов 44. Герметичность кулачков для адаптации положения канала для подачи СТС 11, 47, 58, обеспечивают резиновые уплотнительные кольца 41. Для предотвращения от загрязнения упорных подшипников 42, на корпусе 46 расположены защитные пластины 35, зафиксированные при помощи прижимных винтов 34. Для поддержания постоянной температуры расплавленной СТС, в тигле 4 и в каналах для подачи СТС 33, 40, предусмотрены теплоэлектронагреватели 22, 25 расположенные вдоль стенок тигля 4, а также вдоль каналов для подачи СТС 33, 40, режим работы которых регулируется термопарами 23, 29 и терморегуляторами 2, 3.
Теплоэлектронагреватели 22, 25 подключены в сеть 220 V через электропровода 28, соединенные с тумблером 1.
Для снижения нагрузки на систему, образованную каналами для подачи СТС 40 и кулачками для адаптации положения канала для подачи СТС 11, 47, 58, в конструкции используется пружина 14, контактирующая одним концом с крепежной пластиной 17 а противоположным концом с корпусом сверлильного станка (позиция на чертеже отсутствует), также в устройстве используется пружина 54, контактирующая одним концом со скобой 53, расположенной на трубе из нержавеющей стали 39 а другим концом со скобой 55, расположенной на плите для крепления тигля 56.
Тигель 4 в свою очередь содержит уплотнительную прокладку 31, расположенную между крышкой 30 и металлической гильзой тигля 4, обеспечивающую герметичность системы, а во избежание тепловых потерь расплавленной СТС, тигель 4 содержит теплоизолирующий материал 26 и металлическую обшивку из нержавеющей стали 24. Крышка 30 фиксируется на тигле 4 при помощи винтов барашковых 59. Тигель 4 закреплен на плите для крепления тигля 56 при помощи крепежей 32.
Для контроля давления сжатого газа в тигле 4, и в канале для подачи сжатого газа 9 предусмотрен манометр 6 и кран для регулировки подачи сжатого газа 5, управление которого производится при помощи сервопривода 48, контактирующего через зубчатую передачу и соединенного электропроводами с блоком управления сервоприводом (позиция на чертеже отсутствует). Для контроля давления сжатого газа в канале для подачи сжатого газа 10 предусмотрен манометр 8 и кран для регулировки подачи сжатого газа 7, управление которого производится при помощи сервопривода 49, контактирующего через зубчатую передачу и соединенного электропроводами с блоком управления сервоприводом (позиция на чертеже отсутствует).
При помощи сервоприводов 27, 48, 49 контактирующих через зубчатую передачу с кранами для регулировки подачи сжатого газа 5, 7 и краном для регулировки подачи СТС 52, обеспечиваются необходимые параметры воздушно-масляной смеси. В свою очередь сервоприводы 27, 48, 49, через электропровода соединены с блоком управления сервоприводом (позиция на чертеже отсутствует), работа которых осуществляется при помощи управляющей программы.
Устройство работает следующим образом: СТС погружается в тигель, затем устанавливается крышка с уплотнительной прокладкой и фиксируется при помощи винтов барашковых, далее при помощи тумблеров, через электропровода подается питание 220 V на теплоэлектронагреватели. СТС посредством вытопки переходит в жидкое агрегатное состояние, температура которой поддерживается постоянной при помощи терморегуляторов и термопар, расположенных в канале для подачи СТС и тигле. При достижении необходимой температуры СТС, в тигель подается сжатый газ, давление которого регулируется при помощи манометра и крана для регулировки подачи сжатого газа, управление которого осуществляется при помощи сервопривода, соединенного с блоком управления сервоприводом через электропровода. В свою очередь сервопривод контактирует с краном для регулировки подачи сжатого газа через зубчатую передачу. При достижении необходимой температуры, расплавленная СТС поступает по каналам для подачи СТС через кулачки для адаптации положения канала для подачи СТС в сопло. Затем по каналам для подачи сжатого газа подается сжатый газ давление которого регулируется также при помощи манометра и крана для регулировки подачи сжатого газа, управление которого производится при помощи сервопривода.
Расплавленная СТС и сжатый газ смешиваются в сопле устройства, образуя воздушно-масляную смесь, которая через кольцо подачи СТС подается в режущий инструмент с каналами для внутреннего подвода СТС в зону резания. В свою очередь параметры воздушно-масляной смеси регулируется при помощи сервоприводов, контактирующих с кранами для регулировки подачи сжатого газа и краном для регулировки СТС посредством зубчатой передачи, при этом сервоприводы соединены через электропровода с блоком управления сервоприводом (на чертеже позиция отсутствует). Параметры работы сервоприводов задаются управляющей программой.
При помощи каналов для подачи СТС, кулачков для адаптации положения канала для подачи СТС, направляющих, линейных подшипников и кольца подачи СТС, обеспечивается адаптация системы к вращательному и обратно-поступательному движению шпинделя сверлильного станка и режущего инструмента с внутренним подводом СТС. Также для обдува горячим воздухом сверлильного патрона и кольца подачи СТС устройство содержит электрофен, необходимый для предотвращения от закупоривания каналов животным жиром, который находится в кольце подачи СТС и сверлильном патроне. Электрофен с кожухом закрепляется на крепежной пластине при помощи фиксирующих винтов (позиция винтов на чертеже отсутствует).
Для снижения нагрузки на систему, образованную каналами для подачи СТС и кулачками для адаптации положения канала для подачи СТС, устройство содержит пружину, контактирующую одним концом со скобой, расположенной на трубе из нержавеющей стали а другим концом со скобой, расположенной на плите для крепления тигля.