专利名称：用于端面磨削的密闭供液自吸式内冷却砂轮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于端面磨削的密闭供液自吸式内冷却砂轮装置，具体是指在磨削过程中用密闭式供应磨削液的方式进行内冷却的砂轮装置，特别用于高速磨削并且为端 面磨削的磨削方式。
背景技术：
随着高速超高速磨削技术的发展，难加工材料在工业中的广泛应用，以及磨削加 工中对表面质量要求的提高，磨削过程中对于磨削温度的控制也显得尤为重要。而改善磨 削液的供液方式，提高冷却效果，可以从很大程度上降低磨削温度，改善磨削质量。内冷却 为磨削供液方式中能够有效提升冷却效果的一种方式，采用内冷却的砂轮装置在现有技术 中已有很多，例如2007年5月30日的中国专利文件CN 1970231A号给出了这样一种砂轮， 即利用带孔隙砂轮的疏松结构特点，通过在砂轮两侧安装集水环的方式，利用离心力使得 磨削液通过砂轮孔隙输送到磨削区，这种结构组件仅适用于带孔隙的普通磨料砂轮，且磨 削液供应量小。1999年11月30日美国专利文件5993297号给出这样一种砂轮，采用刀柄 中心孔供液的方式使冷却液进入砂轮内部空腔，再通过砂轮圆周上三圈不同方向的小孔甩 出，这种结构组件对主轴有特殊要求或需要特别的外转内冷装置，且仅适用于周磨。从目前 现有的砂轮结构和冷却液供给方式来看，内冷却供液方式中大多数设计是用于周磨砂轮， 有必要开发实现端面磨削的内冷却砂轮装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于端面磨削的密闭供液自吸式内冷却砂轮装置，是 一种与现有技术不同的、用于端面磨削的、能够对磨削液产生自吸效果的内冷却砂轮装置， 该装置在使用时可增强冷却效果，降低磨削温度。本发明的目的是这样实现的，即提供一种用于端面磨削的密闭供液自吸式内冷却 砂轮装置，所述装置包括有刀柄、固定组件、旋转组件；其特征在于所述刀柄上端与磨削机床的高速主轴相连，下端为一内有螺纹孔的圆柱体，与旋 转组件相连，在主轴的高速旋转作用下，带动旋转组件一起做高速旋转；所述固定组件包括固定夹盘、砂轮外套、进水管；固定夹盘与砂轮外套相连接，同 时通过上面的法兰固定在机床上，在磨削过程中保持静止；砂轮外套套在刀柄和砂轮基体 上，并与两者保持间隙配合，同时在砂轮外套、刀柄和砂轮基体之间形成一个第一储液腔； 进水管固定在砂轮外套上并与砂轮外套上的通孔相对应，使冷却液可通过进水管及砂轮外 套上的通孔进入第一储液腔；所述旋转组件包括砂轮基体、调整垫块、过流固定件、过流盘；该砂轮基体开有六 个沿砂轮轴向和圆周方向均成倾斜角度的斜孔，方向与冷却液流向一致，该孔将利用液体 的惯性和砂轮的高速转动产生涡轮效应迫使冷却液流动。砂轮基体上端设有两个突出的 键与刀柄上对应的两个键槽相配合，在工作中刀柄通过这两个键传递扭矩带动砂轮基体旋转；砂轮基体上部的圆柱形通孔与刀柄下端圆柱体外表面的圆柱面配合进行定位；调整垫 块和过流盘套在过流固定件上，过流固定件通过螺纹与刀柄下端的螺纹孔连接，并将砂轮 基体、调整垫块和过流盘轴向锁紧在刀柄上；同时在砂轮基体、调整块和过流盘之间形成一 个第二储液腔。所述的过流盘上开有四个槽(但不限于四个)。所述的流盘与过流紧固件之间存在有间隙。
在刀柄和砂轮基体上各开有一圈螺旋槽，方向与气体流向第一储液腔内部的流动 方向相同，分别处在二者与砂轮外套的圆柱面间隙配合处，即固定组件与旋转组件之间的 接合处，用于通过吸入气体阻止冷却液流失。本发明装置的优点在于，整个组件结构简单，采用了组合结构，使用中只需要更换 砂轮基体，其他部件可以长期使用；利用砂轮自身高速旋转产生的离心力作用，达到对冷却 液的自吸、增压效果；冷却液喷射方向和位置可以调节；固定组件和旋转组件、刀柄之间的 间隙配合采用螺旋槽气密封，结构简单，密封效果好。此装置可以适用于多种尺寸和形状的 端面磨削砂轮结构。
图1为本发明的整体装配结构全剖视图；图2为本发明的砂轮基体结构说明图；图3为本发明的过流盘结构说明图；图4为本发明的外观整体说明图；图5为本发明的爆炸结构说明图。图中具体标号如下1、刀柄2、固定夹盘 3、砂轮外套4、进水管5、砂轮基体51、键 52、圆柱形通孔 53、斜孔54、11、螺旋槽 6、调整垫块7、过流固定件 8、过流盘81、槽9、第一储液腔 10、第二储液腔
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步的说明。本发明一种用于端面磨削的密闭供液自吸式内冷却砂轮装置，所述装置包括有刀 柄1、固定组件、旋转组件。所述刀柄1上端与磨削机床的高速主轴相连，下端为一内有螺纹孔的圆柱体，与 旋转组件相连，在主轴的高速旋转作用下，带动旋转组件一起做高速旋转。所述固定组件包括固定夹盘2、砂轮外套3、进水管4。固定夹盘2与砂轮外套3相 连接，可以为焊接或者螺纹连接，同时通过上面的法兰固定在机床上，在磨削过程中保持静 止。砂轮外套3套在刀柄1和砂轮基体5上，并与两者保持间隙配合，同时在砂轮外套3、刀 柄1和砂轮基体5之间形成一个第一储液腔9。进水管4固定在砂轮外套3上并与砂轮外 套3上的通孔相对应，使冷却液可通过进水管4及砂轮外套3上的通孔进入第一储液腔9。所述旋转组件包括砂轮基体5、调整垫块6、过流固定件7、过流盘8。砂轮基体5上端设有两个突出的键51与刀柄1上对应的两个键槽相扣，在工作中刀柄1通过这两个键 51传递扭矩带动砂轮基体5旋转(此处还可以使用其他方式传递扭矩，如花键传动，摩擦传 动等)，砂轮基体5上部的圆柱形通孔52与刀柄1下端的圆柱体外表面配合进行定位。调 整垫块6和过流盘8套在过流固定件7上，过流固定件7通过螺纹与刀柄1下端的螺纹孔 连接，同时将砂轮基体5、调整垫块6和过流盘8轴向锁紧在刀柄1上；同时在砂轮基体5、 调整块6和过流盘8之间形成一个第二储液腔10。旋转组件中各零部件通过圆柱面接触进 行径向定位，通过上下端面接触进行轴向定位，各定位面都经过磨削加工，保证了各零件之 间的同轴度，以满足砂轮工作的动平衡要求。参阅图2和图3，图2和图3分别为砂轮基体5和过流盘8的结构说明图。砂轮 在高速旋转下，对冷却液有自吸的作用。砂轮基体5上开有六个沿砂轮轴向和圆周方向均 成一定角度的斜孔53，方向与冷却液流向一致，如图2所示。冷却液首先由进水管4进入 第一储液腔9，接着沿砂轮基体5上的六个斜孔53进入第二储液腔10，在砂轮高速旋转产 生的离心力作用下，冷却液通过过流盘8上的四个槽81，如图3所示，并沿着过流盘8与过 流紧固件7之间形成的间隙喷出。此时第二储液腔10中产生的瞬时真空对冷却液产生自 吸作用，使冷却液源源不断进入砂轮内部，同时离心力作用下使冷却液在出口处产生较大 的速度和压强。喷射到磨削区的冷却液方向和喷射位置是可以调节的。过流盘8与过流 紧固件7之间形成的间隙呈一定角度，此角度决定了冷却液喷出的方向，可根据砂轮基体 5的结构和尺寸确定，使冷却液喷出方向指向磨削区；同时，通过使用不同厚度的调整块6， 可以调整过流盘8与过流紧固件7的轴向位置，从而控制冷却液喷射到磨削区的高度。因 此，即使砂轮基体5的结构和尺寸不同，以及在磨削过程中砂轮不断磨损，仍然可以保证磨 削液始终喷射到磨削区的位置。参阅图4和图5，图4和图5分别为砂轮外观的整体和爆炸视图。从图5可以看 出，在刀柄1和砂轮基体5上各开了一圈螺旋槽11、54，方向与气体流向第一储液腔9内部 的流动方向相同，分别处在二者与砂轮外套3的圆柱面间隙配合处，即固定组件与旋转组 件之间的接合处。这样在砂轮高速旋转时，可以将一部分空气分别从砂轮外套3的上端与 下端带入这两个圆柱面配合间隙中，对第一储液腔9起到气体密封的作用，防止冷却液外 泄，保证冷却液的压力(也可以不要螺旋槽11、54，通过减小刀柄1、基体5和砂轮外套3之 间的间隙来减少冷却液的外泄)。本发明的结构组件巧妙的利用砂轮工作中高速旋转的离心力作用，起到对冷却液 的增压和自吸作用，配合密闭式供冷却液的结构，使冷却液在出口处产生较大的压力和流 量。同时利用砂轮高速旋转，固定组件和旋转组件、刀柄之间的间隙配合采用螺旋槽气密 封，结构简单。本发明的结构组件方便拆卸，绝大多数组件可以重复使用，砂轮基体为唯一替换 件，且提高冷却效果可以有效减少砂轮的磨损，延长砂轮基体的使用寿命，因此本发明具有 很大的经济性。本发明的结构组件可以实现冷却液喷射方向以及喷射位置的调节，使冷却液直接 作用于磨削区，以达到最优的冷却效果。本发明的装置的结构特点可以用于一切端面磨削的各种尺寸和形状的砂轮结构。
权利要求
一种用于端面磨削的密闭供液自吸式内冷却砂轮装置，所述装置包括有刀柄、固定组件、旋转组件，其特征在于所述刀柄(1)上端与磨削机床的高速主轴相连，下端为一内有螺纹孔的圆柱体，与旋转组件相连，在主轴的高速旋转作用下，带动旋转组件一起做高速旋转；所述固定组件包括固定夹盘(2)、砂轮外套(3)、进水管(4)。固定夹盘(2)与砂轮外套(3)相连接，同时通过上部的法兰固定在机床上，在磨削过程中保持静止；砂轮外套(3)套在刀柄(1)和砂轮基体(5)上，并与两者保持间隙配合，同时在砂轮外套(3)、刀柄(1)和砂轮基体(5)之间形成一个第一储液腔(9)；进水管(4)固定在砂轮外套(3)上并与砂轮外套(3)上的通孔相对应，使冷却液可通过进水管(4)及砂轮外套(3)上的通孔进入第一储液腔(9)；所述旋转组件包括砂轮基体(5)、调整垫块(6)、过流固定件(7)、过流盘(8)；该砂轮基体(5)开有六个(但不限于六个)沿砂轮轴向和圆周方向均成倾斜角度的斜孔(53)，且砂轮基体(5)上端设有两个突出的键(51)与刀柄(1)上对应的两个键槽相配合，在工作中刀柄(1)通过这两个键(51)传递扭矩带动砂轮基体(5)旋转(在磨削力小时可去掉该键结构而通过摩擦传递扭矩)；砂轮基体(5)上部的圆柱形通孔(52)与刀柄(1)下端圆柱体外表面的圆柱面配合进行定位；调整垫块(6)和过流盘(8)套在过流固定件(7)上，过流固定件(7)通过螺纹与刀柄(1)下端的螺纹孔连接，并将砂轮基体(5)、调整垫块(6)和过流盘(8)轴向锁紧在刀柄(1)上；同时在砂轮基体(5)、调整块(6)和过流盘(8)之间形成一个第二储液腔(10)。
2.根据权利要求1所述的用于端面磨削的密闭供液自吸式内冷却砂轮装置，其特征在 于所述的过流盘(8)上开有四个槽(81)(但不限于四个)。
3.根据权利要求1所述的用于端面磨削的密闭供液自吸式内冷却砂轮装置，其特征在 于过流盘(8)与过流紧固件(7)之间存在间隙，并结合调整块的厚度，保证冷却液喷出方 向指向磨削区。
4.根据权利要求1所述的用于端面磨削的密闭供液自吸式内冷却砂轮装置，其特征在 于在刀柄(1)和砂轮基体(5)上各开有一圈左旋螺旋槽(11)、右旋螺旋槽(54)，分别处在 二者与砂轮外套(3)的圆柱面间隙配合处，即固定组件与旋转组件之间的接合处。
全文摘要
本发明涉及一种用于端面磨削的密闭供液自吸式内冷却砂轮装置，所述装置包括有刀柄、固定组件、旋转组件；所述刀柄上端与磨削机床的高速主轴相连，下端为一内有螺纹孔的圆柱体，与旋转组件相连；所述固定组件包括固定夹盘、砂轮外套、进水管；所述旋转组件包括砂轮基体、调整垫块、过流固定件、过流盘；该砂轮基体开有六个沿砂轮轴向和圆周方向均成倾斜角度的斜孔，方向与冷却液流向一致，该孔将利用液体的惯性和砂轮的高速转动产生涡轮效应迫使冷却液流动。整个组件结构简单，使用中只需要更换砂轮基体，其他部件可以长期使用；利用砂轮自身高速旋转产生的离心力作用，达到对冷却液的自吸、增压效果；冷却液喷射方向和位置可以调节。
文档编号B24B55/02GK101870088SQ20101020856
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者张武钢, 李勋, 王俊岭, 贾文铮, 陈志同 申请人:北京航空航天大学