专利名称：一种电子冷冻铣削装夹系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械加工设备领域，尤其涉及一种电子冷冻铣削装夹系统。
背景技术：
机械加工已经成为现代社会不可缺少的工件加工方式。 一般情况下，工件 加工是通过夹具将被加工工件夹持后，调整夹具或工件与刀具的相对位置后， 对被加工件进行切削加工。然而， 一些材质的被加工件，如橡胶件、热塑性 件、异形件、薄壁件等是不适宜采用上述传统的夹持方式进行夹持加工的，因 此，需要一种新的工件装夹方式，实现被加工件的无痕装夹。
从70年代起，我国对半导体制冷技术在工业上应用开始进行探索。80年
代起， 一些科研院校对此类课题进行研究，包括电子冷冻切削加工、电子冷冻 刀具、电子冷冻铸造等课题的研究，并取得了一些成绩。为过去一些无法装夹 加工的工件找到一种新的加工方法。但是，由于受半导体材料的制造限制，制 冷热电堆体积较大，没能真正广泛应用于生产中， 一些工件在实际生产中仍然 无法实现无痕装夹加工，这给机械制造业的发展带来了一定困难。
综上可知，现有的工件装夹技术在实际使用上存在不便与缺陷，所以有必 要加以改进。
实用新型内容
针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种电子冷冻铣削装夹系 统，以实现工件的无痕装夹。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种电子冷冻铣削装夹系统，用于被
加工件的无痕装夹，包括
夹具单元，该夹具单元包括冷冻箱和多个半导体冷凝器件，所述冷冻箱内 盛装冷冻液，所述多个半导体冷凝器件电加热后的制冷面紧密连接于所述冷冻
4箱的外侧面；
散热单元，该散热单元紧密连接于所述多个半导体冷凝器件电加热后的制
热面，消散所述半导体冷凝器件产生的热量；
控制单元，与所述夹具单元和散热单元电讯连接，控制所述夹具单元和散 热单元的工作。
根据本实用新型的电子冷冻铣削装夹系统，所述冷冻箱底部内侧设置有多
个V型槽；和/或，
所述冷冻箱底部内侧配置有多个垫块。
根据本实用新型的电子冷冻铣削装夹系统，所述多个V型槽的四周设置 有翘片。
根据本实用新型的电子冷冻铣削装夹系统，所述翘片周围安装有加热器。 根据本实用新型的电子冷冻铣削装夹系统，所述冷冻箱底部外侧面平整，
并且在所述冷冻箱底部外侧面未紧密连接所述多个半导体冷凝器件处设置有
绝热垫。
根据本实用新型的电子冷冻铣削装夹系统，所述散热单元包括
散热板，其内设置有多个冷却水循环通道，所述散热板紧密连接于所述多
个半导体冷凝器件电加热后的制热面；
循环冷却水通道，其一端与所述散热板内的多个冷却水循环通道连接，另 一端与所述控制单元内的冷却水循环开关阀连接。
根据本实用新型的电子冷冻铣削装夹系统，所述散热板的材质为紫铜；和
/或，
所述多个半导体冷凝器件与所述冷冻箱和散热板之间均涂覆有传导胶。 根据本实用新型的电子冷冻铣削装夹系统，所述冷冻箱底部外侧设置有一 支撑板；和/或，
所述夹具单元还包括多个螺丝钉，所述多个螺丝钉的材质为尼龙。
根据本实用新型的电子冷冻铣削装夹系统，所述冷冻液为水质溶液，包含 有防腐剂、增塑剂、强化剂以及速冻剂。
根据本实用新型的电子冷冻铣削装夹系统，所述控制单元包括多个可编程 控制器，所述多个可编程控制器分别控制所述多个半导体冷凝器件。
本实用新型提供的电子冷冻铣削装夹系统，通过利用半导体制冷器件的电热特性，将其通电后的制冷面与一个盛装有冷冻液的冷冻箱的外侧面紧密连
接；而将其通电后的制热面与一散热单元的散热板紧密连接；当半导体制冷器
件通电后，盛装于所述冷冻箱的冷冻液冻结，使放置于所述冷冻箱内的工件被 冻结的冷冻液固定，实现了工件的无痕装夹。解决不宜受力夹持材料和异形件
装夹难的问题，拓展了工件的装夹和加工范围；减少了切削热对工件的影响， 改善切削加工条件，提高零件的加工质量。
图1是本实用新型提供的电子冷冻铣削装夹系统的结构示意图2是本实用新型提供的电子冷冻铣削装夹系统的夹具单元的结构示意
图3是本实用新型提供的电子冷冻铣削装夹系统的夹具单元的俯视图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图 及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型的基本思想是利用半导体制冷器件的电热特性，将其通电后
的制冷面与一个盛装有冷冻液的冷冻箱的外侧面紧密连接；而将其通电后的制 热面与一散热单元的散热板紧密连接；当半导体制冷器件通电后，盛装于所述 冷冻箱的冷冻液冻结，使放置于所述冷冻箱内的工件被冻结的冷冻液固定，实 现了工件的无痕装夹。
如图1所示，本实用新型提供了一种电子冷冻铣削装夹系统l，用于被加
工件的无痕装夹，包括
夹具单元，该夹具单元包括冷冻箱11和多个半导体冷凝器件12，冷冻箱 11内盛装冷冻液13，多个半导体冷凝器件12电加热后的制冷面紧密连接于冷 冻箱U的外侧面；
散热单元，该散热单元紧密连接于多个半导体冷凝器件12电加热后的制 热面，消散半导体冷凝器件12产生的热量；
控制单元30，与夹具单元和散热单元电讯连接，控制夹具单元和散热单元的工作。
本实用新型提供的电子冷冻铣削装夹系统1是利用半导体材料的电热特 性而制成的一种工件夹具。其利用冻结液态物质，如图1中的冷冻液13固定 工件18代替普通夹具，实现对异形件和不宜装夹的材料进行无痕装夹，将工
件18装夹后，再使用刀具17对该工件18进行切削。
参见图2，夹具单元的是利用半导体制冷器件12在通电后一面制冷，一 面制热的电热特性实现对工件18的装夹的。其中，散热单元包括散热板15， 其内设置有多个冷却水循环通道，紧密连接于多个半导体冷凝器件12电加热 后的制热面；循环冷却水通道16，其一端与散热板15内的多个冷却水循环通 道连接，另一端与控制单元30内的冷却水循环开关阀连接。多个半导体冷凝 器件12制冷的一面贴敷在冷冻箱11上利用它的制冷使冷冻箱11中的冷冻液 13冻结装夹工件18,它的热的一面贴敷在带有循环冷却水的散热板15上，通 过冷却水的循环不断将散热板15上的热量带走，实现工件18的稳固装夹。为 了维持夹具单元制冷的长期进行，半导体制冷器件12的热端必须保证良好的 散热。为此，电子冷冻铣削装夹系统l采用既经济，冷却效果又好的循环冷却 水进行冷却，循环冷却水不断通过散热板15将半导体制冷器件12热端的热量 带走。优选的，散热板15的材质为紫铜。散热板15采用热传导性能非常好的 材料一紫铜制作，其内有循环冷却水通过，不断进行热交换，保证半导体制冷 器件12将热端的热量及时走；而散热板15的加工要保证与半导体制冷器件 12粘结面有一定的平面度。
此外，参见图1 图3,冷冻箱11底部内侧设置有多个V型槽111;禾口/ 或，冷冻箱11底部内侧配置有多个垫块112。多个V型槽111的四周设置有 翘片113。冷冻箱11是盛装冷冻液13和放置工件18的，其内侧底面加工有V 型槽111，并配有不同的垫块112，以备放置工件18时，确定位置放稳工件 18; V型槽lll还有利于增加传热面积。内侧周围做成翅片113，提供良好的 传导条件，縮短冷冻时间，也就縮短了工件18的装夹时间。
在本实用新型的一个实施例中，冷冻箱11底部外侧面平整，并且在冷冻 箱11底部外侧面未紧密连接多个半导体冷凝器件12处设置有绝热垫14。冷 冻箱11底部外侧面加工平整，便于与半导体冷凝器件12粘结。半导体冷凝器 件12是夹具单元装夹的核心元件，依靠它的快速制冷完成工件18的装夹。在本实用新型的一个实施例中，半导体冷凝器件12采用普通的半导体制冷片。 然而在安装时，它的冷热两面分别与冷冻箱11和散热板15的紧密粘接，并且
在它们之间涂上传导胶能够保证冷热的传递。此外，在半导体冷凝器件12粘 结之外的表面涂上隔热层，即绝热垫14，防止制冷量损耗。
另外，翘片113附近安装有加热器114。工件18拆卸采用在翅片113周 围安装加热器114和反接半导体冷凝器件12两种方式相结合的方法，使冻结 的冷冻液13迅速融化，拆除工件18。
本实用新型提供的冷冻箱11底部外侧设置有一支撑板19;和/或，夹具单 元还包括多个螺丝钉，所述多个螺丝钉的材质为尼龙或其它隔热材料。支撑板 19起着支撑和与工作台连接的作用，装配时需要控制与冷冻箱ll的绝热。整 个夹具单元上的螺钉均采用尼龙螺钉或其它隔热材料，以减少因热传导产生的 损耗。
冷冻液13是水质溶液，其中包含有防腐剂、增塑剂、强化剂以及速冻剂。 冷冻液13采用水质溶液，内含有防腐剂、增塑剂、强化剂及少量的速冻剂等 等，目的在于提高冷冻速度，并且防锈和防止冷冻液13冻结后脆性大、强度 低。
在本实用新型的一个实施例中，控制单元30包括多个可编程控制器，所 述多个可编程控制器分别控制所述多个半导体冷凝器件12。控制单元30采用 了各自独立的多个半导体制冷器件12。为实现切削过程的恒温控制，可以根 据工件18的不同以及加工需要设定的冻结温度，控制单元30自动开启半导体 制冷器件12的个数，实现对工件18装夹时间和冻结温度的自动控制。当切削 热导致工件18温度上升，控制单元30还可以自动增加半导体制冷器件12的 开启个数；并在达到预定温度时，控制单元30自动断开若干半导体制冷器件 12，以达到对温度的自动调整。
综上所述，本实用新型提供的电子冷冻铣削装夹系统，通过利用半导体制 冷器件的电热特性，将其通电后的制冷面与一个盛装有冷冻液的冷冻箱的外侧 面紧密连接；而将其通电后的制热面与一散热单元的散热板紧密连接；当半导 体制冷器件通电后，盛装于所述冷冻箱的冷冻液冻结，使放置于所述冷冻箱内 的工件被冻结的冷冻液固定，实现了工件的无痕装夹。解决不宜受力夹持材料 和异形件装夹难的问题，拓展了工件的装夹和加工范围；减少了切削热对工件
8的影响，改善切削加工条件，提高零件的加工质量。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其 实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改 变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保 护范围。
权利要求1、一种电子冷冻铣削装夹系统，用于被加工件的无痕装夹，其特征在于，包括夹具单元，该夹具单元包括冷冻箱和多个半导体冷凝器件，所述冷冻箱内盛装冷冻液，所述多个半导体冷凝器件电加热后的制冷面紧密连接于所述冷冻箱的外侧面；散热单元，该散热单元紧密连接于所述多个半导体冷凝器件电加热后的制热面，消散所述半导体冷凝器件产生的热量；控制单元，与所述夹具单元和散热单元电讯连接，控制所述夹具单元和散热单元的工作。
2、 根据权利要求1所述的电子冷冻铣削装夹系统，其特征在于，所述冷 冻箱底部内侧设置有多个V型槽；和/或，所述冷冻箱底部内侧配置有多个垫块。
3、 根据权利要求2所述的电子冷冻铣削装夹系统，其特征在于，所述多 个V型槽的四周设置有翘片。
4、 根据权利要求3所述的电子冷冻铣削装夹系统，其特征在于，所述翘 片周围安装有加热器。
5、 根据权利要求1所述的电子冷冻铣削装夹系统，其特征在于，所述冷 冻箱底部外侧面平整，并且在所述冷冻箱底部外侧面未紧密连接所述多个半导 体冷凝器件处设置有绝热垫。
6、 根据权利要求l所述的电子冷冻铣削装夹系统，其特征在于，所述散 热单元包括散热板，其内设置有多个冷却水循环通道，所述散热板紧密连接于所述多 个半导体冷凝器件电加热后的制热面；循环冷却水通道，其一端与所述散热板内的多个冷却水循环通道连接，另一端与所述控制单元内的冷却水循环开关阀连接。
7、 根据权利要求6所述的电子冷冻铣削装夹系统，其特征在于，所述散热板的材质为紫铜；和/或，所述多个半导体冷凝器件与所述冷冻箱和散热板之间均涂覆有传导胶。
8、 根据权利要求1所述的电子冷冻铣削装夹系统，其特征在于，所述冷冻箱底部外侧设置有一支撑板；和/或，所述夹具单元还包括多个螺丝钉，所述多个螺丝钉的材质为尼龙。
9、 根据权利要求1所述的电子冷冻铣削装夹系统，其特征在于，所述冷 冻液为水质溶液，包含有防腐剂、增塑剂、强化剂以及速冻剂。
10、 根据权利要求l所述的电子冷冻铣削装夹系统，其特征在于，所述控 制单元包括多个可编程控制器，所述多个可编程控制器分别控制所述多个半导 体冷凝器件。
专利摘要本实用新型公开了一种电子冷冻铣削装夹系统，用于被加工件的无痕装夹，包括夹具单元，该夹具单元包括冷冻箱和多个半导体冷凝器件，所述冷冻箱内盛装冷冻液，所述多个半导体冷凝器件电加热后的制冷面紧密连接于所述冷冻箱的外侧面；散热单元，该散热单元紧密连接于所述多个半导体冷凝器件电加热后的制热面，消散所述半导体冷凝器件产生的热量；控制单元，与所述夹具单元和散热单元电讯连接，控制所述夹具单元和散热单元的工作。借此，本实用新型电子冷冻铣削装夹系统实现了工件的无痕装夹。
文档编号B23C9/00GK201389667SQ20092013513
公开日2010年1月27日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者杜英滨, 王安君 申请人:深圳信息职业技术学院