[發(fā)明專利]一種超聲聚焦汽霧冷卻器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010221499.0
• 申請日: 2010-07-08
• 公開（公告）號: CN101966661A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李華;殷振;謝鷗;曹自洋;李艷;汪幫富;張峰;章志偉;宋克峰
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技學(xué)院
• 主分類號: B23Q11/10
• 分類號: B23Q11/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用壓電效應(yīng)的超聲振動聚焦汽霧冷卻領(lǐng)域，具體來說，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、在材料切削加工過程中，工具的高速旋轉(zhuǎn)會使冷卻液飛濺，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題制約了精密與超精密加工技術(shù)的發(fā)展，近年來，國內(nèi)外的專家主要致力于切削加工區(qū)的氣流場、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螺檢前端的螺紋和變幅桿的聯(lián)接夾緊，聚焦圓盤通過雙頭螺釘夾緊在所述傳振桿和變幅桿之間，汽霧罩通過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。

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)的縱向振動波腹的位置。振子結(jié)構(gòu)的縱向振動波節(jié)和波腹的位置，且振子的振動可為更多波長的振動形式。

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后，振子部分就會產(chǎn)生縱向超聲簡諧振動，且聚焦圓盤也隨波腹的振動而進(jìn)行縱向彎曲振動，傳振桿前端的振動把流到傳振桿前端的液態(tài)介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米級汽霧，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。

振動的聚焦圓盤的具有振動能量聚焦作用，當(dāng)聚焦后的超聲振動能量作用于納米汽霧后，可以使納米級汽霧得到加速，使其具有更高的動能并通過兩種途徑進(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)動帶入切削加工區(qū)；二是納米級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。

附圖說明

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；