專利名稱：一種超聲聚焦汽霧冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用壓電效應(yīng)的超聲振動(dòng)聚焦汽霧冷卻領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種超 聲聚焦汽霧冷卻器。
背景技術(shù)：
在材料切削加工過(guò)程中，高速旋轉(zhuǎn)的工具表面存在著隨工具一起回轉(zhuǎn)的附著氣流 層，氣流層在切削加工區(qū)形成了氣障，使冷卻液難以進(jìn)入切削加工區(qū)，致使冷卻液起不到冷 卻作用。材料切削加工過(guò)程中，由于工具切削刃在工件表面的切削、滑移和摩擦的作用，會(huì) 在切削加工區(qū)產(chǎn)生大量的切削熱，使切削加工區(qū)處于高溫狀態(tài)，當(dāng)溫度達(dá)到一定臨界值后， 冷卻液在加工切削區(qū)產(chǎn)生膜沸騰，沸騰膜使大部分冷卻液很難到達(dá)切削加工區(qū)的熱源表 面，同樣致使冷卻液也起不到應(yīng)有的冷卻作用。傳統(tǒng)的冷卻技術(shù)采用大量澆注冷卻液的冷卻方式，基于上述原因，這種方式存在 著以下多方面的問(wèn)題1、冷卻效果差，影響加工表面質(zhì)量和加工精度，并且影響切削加工效率和工具壽 命。2、在材料切削加工過(guò)程中，工具的高速旋轉(zhuǎn)會(huì)使冷卻液飛濺，其中含有的油或化 學(xué)添加劑等成分造成環(huán)境污染，損害操作者的健康。3、冷卻液循環(huán)使用成本高，廢冷卻液還會(huì)造成環(huán)境污染。傳統(tǒng)的大量澆注冷卻液的冷卻方式存在的問(wèn)題制約了精密與超精密加工技術(shù)的 發(fā)展，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的專家主要致力于切削加工區(qū)的氣流場(chǎng)、切削弧區(qū)強(qiáng)化換熱、新型冷 卻液供液方式、新型冷卻介質(zhì)、微量冷卻液冷卻技術(shù)等方面的研究，并取得了一定的研究成 果，但是他們大都只關(guān)注了冷卻的效果，沒能很好地解決污染問(wèn)題。進(jìn)一步探索高效冷卻技 術(shù)，在保證有效冷卻的同時(shí)，避免冷卻過(guò)程的環(huán)境污染，是精密與超精密加工技術(shù)技術(shù)發(fā)展 面臨的重要課題，所以從保證精密切削質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保兩個(gè)方面開展新型的冷卻機(jī)理 與技術(shù)研究具有重要的意義。因此，開發(fā)綠色、高效的冷卻技術(shù)已經(jīng)成為精密加工技術(shù)發(fā)展 的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)之一，在保證優(yōu)良的冷卻效果，提高加工效率與加工質(zhì)量的同時(shí)，盡量減 少冷卻液的用量，從而減少環(huán)境污染、保護(hù)操作者的健康，實(shí)現(xiàn)綠色制造。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有冷卻技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種超聲聚焦汽霧冷卻 器，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種超聲聚焦汽霧冷卻器，包括螺栓、后蓋板、壓電陶瓷片、電極片、變幅桿、聚焦 圓盤、雙頭螺釘、傳振桿和汽霧罩，后蓋板、壓電陶瓷片和電極片通過(guò)螺檢前端的螺紋和變 幅桿的聯(lián)接夾緊，聚焦圓盤通過(guò)雙頭螺釘夾緊在所述傳振桿和變幅桿之間，汽霧罩通過(guò)粘 接劑粘接在聚焦圓盤上。更進(jìn)一步，所述送液管道與一定量供液裝置相連接。
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更進(jìn)一步，所述超聲聚焦汽霧冷卻器與一超聲電源連接。更進(jìn)一步，所述的超聲聚焦汽霧冷卻器的聚焦圓盤設(shè)置在振子結(jié)構(gòu)的縱向振動(dòng)波 腹的位置。振子結(jié)構(gòu)的縱向振動(dòng)波節(jié)和波腹的位置，且振子的振動(dòng)可為更多波長(zhǎng)的振動(dòng)形 式。更進(jìn)一步，所述的超聲聚焦汽霧冷卻器的汽霧噴出口設(shè)置在振子結(jié)構(gòu)的縱向振動(dòng) 波腹位置。更進(jìn)一步，所述的超聲聚焦汽霧冷卻器的汽霧噴出口設(shè)置在聚焦圓盤的聲學(xué)聚焦 半徑范圍內(nèi)。運(yùn)行時(shí)，超聲聚焦汽霧冷卻器連接超聲電源，超聲聚焦汽霧冷卻器中的送液管道 與一定量供液裝置相連接。當(dāng)振子的電極片接入超聲電信號(hào)后，振子部分就會(huì)產(chǎn)生縱向超聲簡(jiǎn)諧振動(dòng)，且聚 焦圓盤也隨波腹的振動(dòng)而進(jìn)行縱向彎曲振動(dòng)，傳振桿前端的振動(dòng)把流到傳振桿前端的液態(tài) 介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米級(jí)汽霧，且能在很低的液體介質(zhì)傳輸速度下獲得極佳的霧化質(zhì)量，霧滴尺 寸細(xì)小均勻，霧化效果容易控制。振動(dòng)的聚焦圓盤的具有振動(dòng)能量聚焦作用，當(dāng)聚焦后的超聲振動(dòng)能量作用于納米 汽霧后，可以使納米級(jí)汽霧得到加速，使其具有更高的動(dòng)能并通過(guò)兩種途徑進(jìn)入切削加工 區(qū)一是突破氣障后附著在工具表面由工具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶入切削加工區(qū)；二是納米級(jí)汽霧 嵌入到工件表面的微觀幾何峰谷中，隨工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)帶入切削加工區(qū)，到達(dá)熱源表面，從 而起到高效的強(qiáng)制冷卻作用。本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)1.采用夾心式換能器結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述振子部分采用夾心式換能器結(jié)構(gòu)，具有功率容量大、汽霧聚焦能力強(qiáng) 的優(yōu)點(diǎn)。2.綠色高效。在保證高效冷卻的基礎(chǔ)上，可最大限度的減少冷卻液用量，從而實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保冷 卻。3.應(yīng)用廣泛。本發(fā)明不但可以使用于散發(fā)切削熱較多的磨削加工的冷卻，還可以使用于絎磨、 銑削、激光加工、焊接加工等技術(shù)領(lǐng)域的冷卻。


圖1是本發(fā)明的一種超聲聚焦汽霧冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的另一種超聲聚焦汽霧冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的一種超聲聚焦汽霧冷卻器應(yīng)用范例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的另一種超聲聚焦汽霧冷卻器應(yīng)用范例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明1.螺栓，2.后蓋板，3.壓電陶瓷片，4.電極片，5.變幅桿，6.送液 管道，7.聚焦圓盤，8.雙頭螺釘，9.傳振桿，10.汽霧罩，11.超聲聚焦汽霧冷卻器，12.定量 供液裝置，13.超聲電源，a.第一內(nèi)管道，b.第二內(nèi)管道
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施例采用了壓電陶瓷夾心式結(jié)構(gòu)，包括螺栓1和依次套設(shè) 在所述螺栓上的后蓋板2、壓電陶瓷片3、電極片4和變幅桿5，以及和變幅桿5通過(guò)雙頭螺 釘8聯(lián)接的傳振桿9和聚焦圓盤7，以及通過(guò)粘接劑粘接在聚焦圓盤7上的汽霧罩10。通 過(guò)螺栓1前端的螺紋和變幅桿5的聯(lián)接把后蓋板2、壓電陶瓷片3和電極片4夾緊，而傳振 桿9則通過(guò)雙頭螺釘8聯(lián)接把聚焦圓盤7夾緊在所述傳振桿9和變幅桿5之間。聚焦圓盤 7設(shè)置在振子結(jié)構(gòu)的縱向振動(dòng)波腹的位置，超聲聚焦汽霧冷卻器的汽霧噴出口設(shè)在振子結(jié) 構(gòu)的縱向振動(dòng)波腹位置，且設(shè)置在聚焦圓盤的聲學(xué)聚焦半徑內(nèi)。所述汽霧罩10為錐形。聚
焦圓盤的聲學(xué)聚焦半徑可由公式
權(quán)利要求
一種超聲聚焦汽霧冷卻器，其特征在于，包括螺栓(1)、后蓋板(2)、壓電陶瓷片(3)、電極片(4)、變幅桿(5)、聚焦圓盤(7)、雙頭螺釘(8)、傳振桿(9)和汽霧罩(10)，所述螺栓(1)、所述后蓋板(2)、所述壓電陶瓷片(3)、所述電極片(4)、所述變幅桿(5)、所述雙頭螺釘(8)和所述傳振桿(9)構(gòu)成所述的超聲聚焦汽霧冷卻器的振子部分，所述聚焦圓盤(7)和所述汽霧罩(10)構(gòu)成所述超聲聚焦汽霧冷卻器的汽霧聚焦部分，所述后蓋板(2)、所述壓電陶瓷片(3)和所述電極片(4)通過(guò)所述螺栓(1)前端的螺紋和所述變幅桿(5)的聯(lián)接夾緊，聚焦圓盤(7)通過(guò)所述雙頭螺釘(8)夾緊在所述傳振桿(9)和所述變幅桿(5)之間，所述汽霧罩(10)通過(guò)粘接劑粘接在所述聚焦圓盤(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲聚焦汽霧冷卻器，其特征在于所述的超聲聚焦汽霧冷 卻器的聚焦圓盤(7)設(shè)置在所述的振子結(jié)構(gòu)的縱向振動(dòng)波腹的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲聚焦汽霧冷卻器，其特征在于所述的超聲聚焦汽霧冷 卻器的汽霧噴出口設(shè)置在所述的振子結(jié)構(gòu)的縱向振動(dòng)波腹位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲聚焦汽霧冷卻器，其特征在于所述的超聲聚焦汽霧冷 卻器的汽霧噴出口在所述的聚焦圓盤(7)的聲學(xué)聚焦半徑范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲聚焦汽霧冷卻器，包括螺栓、后蓋板、壓電陶瓷片、電極片、變幅桿、聚焦圓盤、雙頭螺釘、傳振桿和汽霧罩，所述的后蓋板、所述的壓電陶瓷片和所述的電極片通過(guò)所述的螺栓前端的螺紋和所述的變幅桿的聯(lián)接夾緊，聚焦圓盤通過(guò)所述的雙頭螺釘夾緊在所述的傳振桿和所述的變幅桿之間，所述汽霧罩通過(guò)粘接劑粘接在所述聚焦圓盤上。本發(fā)明的振子部分采用夾心式換能器結(jié)構(gòu)，具有功率容量大、汽霧聚焦能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明在保證高效冷卻的基礎(chǔ)上，可最大限度的減少冷卻液用量，從而實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保冷卻。本發(fā)明不但可以使用于散發(fā)切削熱較多的磨削加工的冷卻，還可以使用于絎磨、銑削、激光加工、焊接等加工技術(shù)領(lǐng)域的冷卻。
文檔編號(hào)B23Q11/10GK101966661SQ201010221499
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者宋克峰, 張峰, 曹自洋, 李華, 李艷, 殷振, 汪幫富, 章志偉, 謝鷗 申請(qǐng)人:蘇州科技學(xué)院