[發明專利]一種可自動調節磨削液流量的刷式噴嘴

在審

• 申請號: 201710513655.2
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107081680A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 毛聰;周方建;張宇塵;彭瀟瀟;梁昶;張明軍;唐昆
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B24B57/02
• 分類號: B24B57/02;B24B55/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于磨削加工領域，具體說是一種可自動調節磨削液流量的刷式噴嘴。

背景技術

磨削加工具有加工精度高、表面質量好和應用范圍廣等優點。然而，磨削加工在去除材料的過程中會產生大量磨削熱，并且極大部分磨削熱都集中在磨削區，容易形成高溫，高溫會引起各種形式的工件熱損傷，如：燒傷、金相轉變、二次淬火引起的表層軟化（退火）、磨削表層拉應力、磨削裂紋以及疲勞強度降低等，另外磨削中的熱膨脹也會造成工件的變形。磨削生產率通常由于磨削高溫的負面影響而受到限制，因此通常需要對磨削區進行潤滑和冷卻。傳統的冷卻方法是在磨削區附近安裝噴嘴，通過噴嘴噴射出的磨削液對工件和砂輪進行冷卻。然而，由于砂輪高速旋轉，在砂輪表面形成氣障層，因此磨削液難以進入磨削區產生有效的潤滑冷卻作用?；谏鲜鲈颍瑥V大學者對磨削液的供給方式進行了大量研究，主要包括以下幾個方面。

第一種方法是普通供液法，普通供液法亦稱澆注供液法，是應用最廣的供液方法。普通供液法的供液壓力一般低于0.2 MPa，用于對供液無特殊要求的場合。很多學者針對噴嘴形狀、入射角度和磨削液壓力進行了研究。研究發現，優化上述噴嘴條件能夠保證較好的冷卻效果，但是磨削液利用效率處于較低水平，造成了磨削液的大量浪費。

第二種方法是噴射供液法。噴射供液法是用管徑較小的噴嘴，用1 Mpa以上的高壓向磨削區供液。該供液方法冷卻效果得到顯著改善，但是，高壓噴射的磨削液容易污染環境。

第三種方法是穿流供液法，穿流供液法又稱砂輪片內冷卻法。該種方法是利用砂輪自身的多孔性，從砂輪的中心供給磨削液，由于砂輪轉動時離心力的作用，使磨削液從砂輪的氣孔直接浸潤到工作表面。在使用這種方法時，必須有將磨削液送至砂輪中心的主軸裝置和中空主軸。尤其重要的是為了不使砂輪氣孔堵塞，必須去除磨削液中3微米粒徑以上的雜質，因此需要精密的磨削液過濾裝置，這使得供液系統運行成本提高。此外，必須考慮解決磨削液隨著砂輪旋轉而四處飛濺，造成磨削液的浪費以及污染環境的問題。

第四種方法是噴霧冷卻法。噴霧冷卻法是在壓縮空氣作用下，磨削液經霧化器霧化形成粒徑很小的霧滴，霧滴經噴嘴以很高的速度噴到磨削區，霧滴在高溫作用下很快汽化，吸收大量的磨削熱；另外噴嘴高速噴射時，流體膨脹使霧滴束本身的溫度降低，也可以吸收大量的熱量。但是，由于該方法必須采用加壓和霧化設備，所以成本很高，且由于進入磨削區的液滴為霧狀，因此沖洗磨屑的性能較差。

綜上所述，現在的磨削加工冷卻系統還有待進一步改進。

發明內容

為了解決現有的問題，本發明公開了一種可自動調節磨削液流量的刷式噴嘴，包括刷式噴嘴和流量自動調節系統。所述的刷式噴嘴能夠破壞砂輪表面氣障層，使得磨削液能夠有效進入磨削區進行潤滑冷卻；所述流量自動調節系統根據磨削力大小產生反饋信號，控制進入磨削區的磨削液流量，實現磨削液流量的自動調節。本發明具有提高磨削液的利用率、降低磨削溫度、改善磨削質量、保護環境和節約成本等優點。

為了實現上述目的，一種可自動調節磨削液流量的刷式噴嘴，其特征在于主要包括刷式噴嘴和流量自動調節系統；所述的刷式噴嘴包括中空纖維束和萬向竹節管，萬向竹節管包裹中空纖維束構成刷式噴嘴；通過調整萬向竹節管控制柔性的中空纖維束使其末端緊貼砂輪工作面，導致砂輪高速旋轉時在其表面產生的氣障層被破壞，使得經中空纖維噴出的磨削液不受氣障層的阻礙而直接進入磨削區；

所述的流量自動調節系統包括流量調節模塊和自動控制模塊；所述的流量調節模塊包括閥體、閥芯、電機和齒輪；所述的閥體通過螺栓和螺母固定在防護罩上，閥體上開有進液口和出液口，進液口上安裝有濾網，并與供液軟管相連，刷式噴嘴安裝在出液口上；所述的閥芯的一端有閥板，閥板與中空纖維束上纖維開口的端面配合；閥芯中間部分設有凸臺，凸臺安裝在閥體的連接槽內，并使用緊固環擰緊，防止閥芯軸向竄動，凸臺外圓柱面上設有密封槽，將O型密封圈安裝在其中，實現閥芯和閥體之間的密封，同時凸臺與連接槽之間存在間隙，確保閥芯與閥體之間可以相對轉動，閥芯的另一端開有凹槽，凹槽上加工有內齒輪；所述電機通過電機底座固定于閥體上，其主軸上的齒輪與閥芯端面凹槽上的內齒輪嚙合，電機通過齒輪帶動閥芯轉動，使閥芯一端的閥板控制與閥體內腔連通的纖維開口的數量，實現了磨削液流量的調節作用；所述的自動控制模塊包括電機和力傳感器，所述的力傳感器安裝在夾具上，當磨削力變化時，根據力傳感器的反饋信號，電機帶動閥芯轉動，從而控制磨削液流量的大小，實現了磨削液流量的自動控制。