專(zhuān)利名稱(chēng)：砂輪氣流場(chǎng)輔助注入磨削液的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械加工中磨削液的供給方法，即一種砂輪氣流場(chǎng)輔助注入磨削液的裝置。
背景技術(shù)：
磨削加工，去除單位材料體積所消耗的能量遠(yuǎn)大于其它切削加工方法，在磨削區(qū)產(chǎn)生大量的熱，這些熱傳散在切屑、刀具和工件上。磨削熱效應(yīng)對(duì)工件表面質(zhì)量和使用性能影響極大。特別是當(dāng)溫度在砂輪/工件界面上超過(guò)某一臨界值時(shí)，就會(huì)引起表面的熱損傷(表面的氧化、燒傷、殘余拉應(yīng)力和裂紋)，其結(jié)果將會(huì)導(dǎo)致零件的抗磨損性能降低，抗疲勞性能變差，從而降低了零件的使用壽命和工件可靠性。此外，磨削周期中工件的累積溫升，導(dǎo)致工件尺寸精度、形狀精度誤差和砂輪的使用壽命降低。因此，有效控制磨削區(qū)的溫度降低工件表面熱損傷，是研究磨削機(jī)理和提高被磨零件表面完整性的重要課題。在磨削加工中，磨削液占有重要的地位，因?yàn)樗哂袧?rùn)滑、冷卻、清洗、防銹、降低磨削力和改善工件表面質(zhì)量等功效，是磨削加工過(guò)程不可缺少的生產(chǎn)要素之一。為了降低磨削區(qū)的溫度，生產(chǎn)上廣泛采用向磨削區(qū)切向供給大流量磨削液的澆注式供液法降低磨削區(qū)溫度。但這種供液方法由于砂輪高速旋轉(zhuǎn)形成的“氣障”使磨削液進(jìn)入磨削區(qū)十分困難，實(shí)際進(jìn)入砂輪/工件之間的“有效流量率”僅為噴嘴流量的5% -40%,大量的磨削液根本無(wú)法進(jìn)入砂輪/工件界面，磨削液只是起到冷卻工件基體的作用，造成磨削燒傷和工件表面完整性惡化。因此，采用恰當(dāng)?shù)淖⑷敕椒ǎ黾幽ハ饕哼M(jìn)入磨削區(qū)的有效部分，提高冷卻和潤(rùn)滑效果，對(duì)于改善工件質(zhì)量，減少砂輪磨損，極其重要。目前改進(jìn)的磨削液注入方法有空氣擋板輔助截?cái)鄽饬鞣?、高壓噴射法、砂輪?nèi)冷卻法、徑向射流沖擊強(qiáng)化換熱法等?？諝鈸醢遢o助截?cái)鄽饬鞣ㄊ窃谏拜喭庵苊婕皞?cè)面設(shè)置可調(diào)節(jié)的空氣擋板，阻礙空氣向弧區(qū)快速流動(dòng)。擋板與砂輪表面間隙應(yīng)盡量小，隨砂輪直徑的減小能連續(xù)地調(diào)整。采用空氣擋板，砂輪表面可以更好的被潤(rùn)濕，還可防止磨削液向兩旁飛濺。高壓噴射法是提高供給磨削液的壓力，把磨削液高速?lài)姵?，使其能沖破氣流屏障進(jìn)入弧區(qū)，將磨削熱迅速帶走，一般使用壓力在幾MPa。砂輪內(nèi)冷卻法是利用砂輪徑向孔供液或利用砂輪盤(pán)的側(cè)孔供液。利用離心力滲漏作用將磨削液通過(guò)砂輪氣孔從周邊甩出，進(jìn)入磨削區(qū)。系統(tǒng)需配置高精度的過(guò)濾裝置，以免砂輪堵塞。徑向射流沖擊強(qiáng)化換熱法利用開(kāi)槽CBN砂輪的徑向小孔高壓噴射磨削液，使磨削液以很高速度(可達(dá)100m/S)，接近垂直地沖擊弧區(qū)工件表面。由于高壓射流可以輕易沖破已形成汽膜的阻擋，確保磨削液與工件表面的持續(xù)接觸，因而就有條件突破成膜沸騰的障礙，使磨削弧區(qū)溫度降低，這種冷卻液注入方法不受砂輪氣障的影響，換熱效率高，缺點(diǎn)是工作時(shí)砂輪易產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致加工工件精度和表面質(zhì)量降低，而且供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。氣流場(chǎng)是磨削加工存在砂輪周邊的必然現(xiàn)象，在砂輪高速旋轉(zhuǎn)條件下，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)磨削區(qū)的冷卻，沖走切屑，磨削液的噴注必須有足夠大的能量，磨削液的供液速度、壓力均比澆注式成倍增加，以沖破砂輪周?chē)母咚贇饬鳎鼓ハ饕旱诌_(dá)磨削區(qū)。[0007]以上分析均是在磨削液供給的過(guò)程中如何克服砂輪氣流場(chǎng)，沖破砂輪氣障層的影響，克服砂輪氣流場(chǎng)的能量而使磨削液有效注入磨削區(qū)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為解決上述問(wèn)題，提供一種砂輪氣流場(chǎng)輔助注入磨削液的裝置，該方法是將供給磨削液噴嘴的位置設(shè)在楔形磨削區(qū)氣流場(chǎng)返回流之上，且與砂輪圓周相切，噴嘴噴出磨削液的速度和砂輪圓周速度相等，借助砂輪速度和在楔形磨削區(qū)氣流場(chǎng)壓力和速度的迅速增高獲得的能量，輔助磨削液注入切削區(qū)。上述目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種砂輪氣流場(chǎng)輔助注入磨削液裝置，它包括噴嘴，所述噴嘴出口位置設(shè)置在砂輪與工件間形成的楔形磨削區(qū)氣流場(chǎng)返回流之上，且該位置與砂輪圓周相切；噴嘴噴出磨削液的速度和砂輪圓周速度相等。一種砂輪氣流場(chǎng)輔助注入磨削液的方法，將供給磨削液的噴嘴出口位置設(shè)置在楔形磨削區(qū)氣流場(chǎng)返回流之上，且該位置與砂輪圓周相切；噴嘴噴出磨削液的速度和砂輪圓周速度相等，借助砂輪速度和在楔形磨削區(qū)氣流場(chǎng)壓力和速度的迅速增高獲得的能量，將輔助磨削液注入切削區(qū)。所述噴嘴的出口位置距離砂輪1表面0.5-lmm;噴嘴出口與工件間距離為60-120mm。所述噴嘴位于以所述砂輪中心為坐標(biāo)原點(diǎn)的第二象限內(nèi)-20至-80度圓心角區(qū)域內(nèi)。所述的楔形磨削區(qū)氣流場(chǎng)壓力的數(shù)學(xué)模型為+= 0(O
οχ 12η οχ 2 oy 12η oy(1)式差分解法表達(dá)式為
r η3vT^Dh0 sin2r「3,sin2r sin4/1] /οΛρ =——^~-\γ + π/2 +---1.226X -{χ + π/2) +-- +-- ^ (2)
K Γ2L4V2 10」J式中p為氣流場(chǎng)動(dòng)壓力，tmr = x/風(fēng)，x，y為坐標(biāo)軸，D為砂輪直徑，Rx為砂
X2
輪半徑，h為砂輪與工件表面之間的間隙，A = / +‘，Iitl為砂輪表面和工件之間的最小間
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隙，Vs為砂輪線(xiàn)速度，n為氣流場(chǎng)的動(dòng)力粘度。所述最小間隙Iltl表達(dá)式為h0 = 0. 6dg(3)由于砂輪是由磨粒、結(jié)合劑和氣孔組成，砂輪在磨削工件的過(guò)程中，砂輪和工件之間存在間隙，設(shè)組成砂輪磨粒的平均直徑為dg，砂輪速度對(duì)氣流場(chǎng)動(dòng)壓力的影響在χ方向即垂直于砂輪寬度方向，氣流場(chǎng)動(dòng)壓力隨砂輪圓周速度的增加而增加，在砂輪與工件之間間隙最小區(qū)域，氣流場(chǎng)動(dòng)壓力達(dá)到峰值，并且壓力梯度變化很大，在最小間隙之后即出口區(qū)形成負(fù)壓；在y方向即砂輪寬度方向，除了在砂輪寬度邊緣處存在側(cè)泄以外，氣流場(chǎng)動(dòng)壓力相同。所述楔形磨削區(qū)氣流場(chǎng)速度的數(shù)學(xué)模型為
權(quán)利要求1.一種砂輪氣流場(chǎng)輔助注入磨削液的裝置，其特征是，它包括噴嘴，所述噴嘴出口位置設(shè)置在砂輪與工件間形成的楔形磨削區(qū)氣流場(chǎng)返回流之上，且該位置與砂輪圓周相切；噴嘴噴出磨削液的速度和砂輪圓周速度相等。
2.如權(quán)利要求1所述的砂輪氣流場(chǎng)輔助注入磨削液的裝置，其特征是，所述噴嘴的出口位置距離砂輪1表面0. 5-lmm ；噴嘴出口與工件間距離為60_120mm。
3.如權(quán)利要求1所述的砂輪氣流場(chǎng)輔助注入磨削液的裝置，其特征是，所述噴嘴位于以所述砂輪中心為坐標(biāo)原點(diǎn)的第二象限內(nèi)-20至-80度圓心角區(qū)域內(nèi)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種砂輪氣流場(chǎng)輔助注入磨削液的裝置，它將供給磨削液噴嘴的位置設(shè)在楔形磨削區(qū)氣流場(chǎng)返回流之上，且與砂輪圓周相切，噴嘴噴出磨削液的速度和砂輪圓周速度相等，借助砂輪速度和在楔形磨削區(qū)氣流場(chǎng)壓力和速度的迅速增高獲得的能量，輔助磨削液注入切削區(qū)。本實(shí)用新型不用沖破砂輪氣障的影響，節(jié)省了供液系統(tǒng)的無(wú)用功能量；供給磨削液噴嘴與砂輪圓周相切，噴出磨削液的速度和砂輪圓周速度相等，在砂輪的拖曳作用之下，磨削液在砂輪帶動(dòng)之下更有效通過(guò)磨削區(qū)；因砂輪氣流場(chǎng)在楔形磨削區(qū)的動(dòng)壓力和速度大幅度增加，磨削液在楔形區(qū)獲得更多的動(dòng)力和能量，又由于楔形區(qū)最小間隙之后形成負(fù)壓，增加了磨削液通過(guò)砂輪與工件界面的流量。
文檔編號(hào)B24B57/02GK202318008SQ20112040199
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者侯亞麗, 張強(qiáng), 李晶堯, 李長(zhǎng)河, 韓振魯 申請(qǐng)人:青島理工大學(xué)