一种振荡热管冷却砂轮及改善砂轮散热的方法与流程

本发明属于新型复合固结磨具，特别是涉及一种振荡热管冷却砂轮及改善砂轮散热的方法。

背景技术：

机械加工是机械生产中最重要的金属成型方式,因此在制造技术研究中，降低成本并提高其切削效率、延长使用寿命是受到长期关注的热点。而在所有机加工过程中，又因不同形式的摩擦而产生的热量在加工刀具或固结磨具上积聚而导致一系列的磨损以及加工质量的下降。其中磨削加工由于加工时几乎所有做功都转化为热能，并且由于被切削的金属层很薄，依靠切屑难以带走热量，同时磨具本身的散热性能相对金属刀具较差，其中大部分热量会积聚在磨削弧区域内，造成弧区温度的急剧升高。如果不能有效控制磨削弧区域内的温度，可能导致零件表面产生热损伤，如氧化、烧伤、产生残余应力和裂纹等，同时也会严重影响砂轮的寿命，因此改进和创新砂轮的散热技术是非常必要的。

在传统的磨削加工中，往往使用切削液作为冷却介质以减少磨削弧处的热量积聚。但切削液的使用带来了各类环保和工作人员健康问题，同时也增加了制造成本。近年来也出现了一些新的固结磨具冷却技术，但在制造或效率上都有所不足，需要有新的技术的应用。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明的目的是提出一种设置有振荡热管的新型砂轮，利用振荡热管高效的导热能力，将磨削过程中积聚在磨削弧上的热量传导至冷凝段，以实现磨具损耗的降低并延使用寿命，同时提高工件的表面质量。

本发明的另一目的在于提出一种利用振荡热管改善砂轮散热的方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种振荡热管冷却砂轮，包括砂轮本体(1)和振荡热管(2)，所述振荡热管(2)设于砂轮本体(1)内部，所述振荡热管(2)与砂轮本体(1)的轴线方向垂直；

所述振荡热管(2)为两个薄层环形钢板上下对接而成，每个薄层环形钢板设有直径为1～3mm的热管沟槽，且热管沟槽均匀设置为30～50组回形弯头，所述两个薄层环形钢板上下对接后形成有回形通道；

所述振荡热管(2)由外侧至内侧依次分为吸热段、绝热段和冷凝段，所述吸热段与砂轮本体(1)外周边紧密接触；

所述振荡热管(2)上开设有供更换工质的换液口。

进一步的，所述砂轮本体(1)主要由树脂砂轮(3)和支承(4)构成，所述支承(4)为钢制盘形结构，且所述支承(4)设于树脂砂轮(3)的内周边。

进一步的，所述振荡热管(2)沿砂轮本体(1)轴线方向均匀分布有三组，且三组振荡热管(2)相互对称。

进一步的，所述振荡热管(2)的外径小于树脂砂轮(3)外径，振荡热管(2)的内径大于树脂砂轮(3)内径。

本发明还提供了一种利用振荡热管改善砂轮散热的方法，该方法包括如下步骤：

三组振荡热管(2)沿砂轮本体(1)轴线方向均匀设于砂轮本体(1)内，且振荡热管(2)垂直于砂轮本体(1)的轴线方向，振荡热管(2)与树脂砂轮(3)紧密接触；加工过程中磨削产生的热量沿着砂轮本体(1)外壁传至振荡热管(2)的吸热段，注入的工质汽化形成“气泡-液塞”的气泡流并启动振荡，气泡流通过绝热段进入冷凝段，并在冷凝段自然降温，同时工质蒸汽液化放热，并因压差作用以振荡的形式再返回吸热段，如此通过往复振荡，磨削过程产生的热量不断由振荡热管(2)传至冷凝段降温。

本发明的有益效果为：

1.在磨削加工的过程中，由于工件和磨具表面高速的摩擦导致大量热量积聚在磨削弧区域难以消散，本发明利用振荡热管远大于金属的热传导性，通过充液填充不同工质适应不同的温度控制要求，让工质在振荡热管靠近磨削弧的吸热段吸热并汽化形成“气泡-液塞”的气泡流并启动振荡，最终将热量传导至冷凝段液化放热，从而达到带走磨削弧附近积聚热量的目的，提高了砂轮的寿命，降低了零件表面的损伤。

2.本发明不需要使用外部介质辅助流动设备，大大降低了设备费用和外部冷却液的处理费用，同时整个系统高效、无污染，也符合绿色加工要求。

3.本发明采用的钢制环形板式振荡热管结构简单，制造难度低。

附图说明

图1是本发明的一种振荡热管冷却砂轮的组成结构示意图；

图2是本发明的一种振荡热管冷却砂轮的砂轮本体结构示意图；

图3是本发明的一种振荡热管冷却砂轮的钢制环形板式振荡热管的结构示意图。

附图标记说明

1-砂轮本体、2-振荡热管、3-树脂砂轮、4-支承。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明公开了一种振荡热管冷却砂轮及改善砂轮散热的方法，该种振荡热管冷却砂轮包括砂轮本体1和振荡热管2，如图2所示，砂轮本体1主要由树脂砂轮3和支承4构成，支承4为钢制盘形结构，且支承4设于树脂砂轮3的内周边。其中砂轮外圈直径为282mm，内圈直径为120mm，厚度为50mm。

如图1和图3所示，与普通树脂砂轮的加工过程不同，本发明需要在填料时，在砂轮本体1内部热压入振荡热管2，振荡热管2与砂轮本体1的轴线方向垂直。振荡热管2为两个薄层环形钢板上下对接而成，每个薄层环形钢板设有直径为2mm的热管沟槽，且热管沟槽均匀设置为40组回形弯头，两个薄层环形钢板上下对接后形成有回形通道。且振荡热管2沿砂轮本体(1)轴线方向均匀分布有三组，且三组振荡热管2相互对称。每组振荡热管厚度为5mm，外径为280mm，内径为200mm，组间距10mm。

振荡热管2由外侧至内侧依次分为吸热段、绝热段和冷凝段。吸热段与树脂砂轮3外周边紧密接触，且距离外周边的厚度为2mm。振荡热管2的外径小于树脂砂轮3外径，振荡热管2的内径大于树脂砂轮3内径。

振荡热管2必须与砂轮轴线方向严格垂直，以保证切削使用的过程中不会因轴向质量分布不均而产生跳动。在模具内填料完毕使用冷压工艺压制，干燥后再进行固化。本发明根据砂轮的厚度与宽度采用三组振荡热管，能有效提高砂轮散热能力。

振荡热管2上开设有一个直径为1mm的供更换工质的换液口，填充工质通过该直径为1mm的换液口，用抽真空再充液的方式填充50％左右的水作为工质，充液完毕后焊封。通过充液填充不同工质可适应不同的温度控制要求。

一种利用振荡热管改善砂轮散热的方法：三组振荡热管2沿砂轮本体1轴线方向均匀设于砂轮本体1内，且振荡热管2垂直于砂轮本体1的轴线方向，振荡热管2由外侧至内侧依次分为吸热段、绝热段和冷凝段。吸热段与树脂砂轮(3)外周边紧密接触，距离外周边的厚度为2mm；加工过程中磨削产生的热量沿着砂轮外壁传至振荡热管2的吸热段，注入的工质汽化形成“气泡-液塞”的气泡流并启动振荡，通过往复振荡，在冷凝段自然降温，同时工质蒸汽液化放热，并因压差作用以振荡的形式再返回吸热段，如此循环，磨削过程产生的热量不断由振荡热管2传至冷凝段，有效减少了砂轮磨削弧附近的热量积聚和温度升高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。