一种测量磨削液有效流量率的实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种测量磨削液有效流量率的实验装置，包括磨削液分流系统和有效磨削液导流系统。分流系统由分流挡板I、分流挡板II、内六角螺钉III、内六角螺栓、连接角铁I和连接角铁II构成，使“无效磨削液”与有效磨削液精确分离，避免了有效磨削液流入“无效磨削液”；导流系统由靴型挡板、导流装置盖、导流管、磨削液收集器和导流装置构成，通过导流装置盖和靴型挡板收集了所有有效磨削液，避免了有效磨削液飞溅出导流装置从而降低测量精度，通过导流装置的具有斜度的导流槽实现了有效磨削液无残留运输，进一步提高测量精度。
【专利说明】一种测量磨削液有效流量率的实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种磨削过程中磨削液有效流量率的测量工艺装备，具体的为一种测量磨削液有效流量率的实验装置。
【背景技术】
[0002]磨削加工是利用磨料去除材料的加工方法，使用磨料颗粒作为切削工具进行加工的总称。磨削加工方法工艺适应性极强,应用范围广,可对金属、陶瓷、玻璃、石材、耐火材料、混凝土、骨骼、复合材料等各种材料进行荒、粗、精和超精加工，许多难加工材料目前只能用磨削加工。更为重要的是，绝大多数机械加工零件地最终精度和表面质量是由磨削加工工艺决定的。因此，磨削加工是机械加工行业最基本、最重要的工艺方法之一。
[0003]然而，磨削加工过程中由于砂轮磨粒具有较大的负前角，导致去除单位体积的材料所消耗的能量远大于其他切削加工方法，在磨削区产生大量的热，这些热传散在切屑、工件和刀具上。磨削热效应对工件表面质量和使用性能影响极大，特别是当温度在砂轮、工件界面上超过某一临界值时，就会引起表面烧伤(表面的氧化、烧伤、参与拉应力和裂纹)，其结果将导致零件的抗磨性能降低，抗疲劳性能变差。从而降低了零件地使用寿命和可靠性。此外，磨削周期中工件的累积温升，导致工件的尺寸精度、形状精度和砂轮的使用寿命降低。因此，磨削加工需要大量冷却润滑剂转移磨削区温度、控制好的表面质量。
[0004]磨削液实际通过砂轮/工件这之间的流量叫做有效流量。有效流量与喷嘴流量之比称为有效流量率。只有有效流量能够给磨削活动提供润滑，阻止砂轮磨损和堵塞，保持低的表面粗糙度值，以防止产生过高的磨削温度。在磨削过程中，采用浇注式供液法供给磨削液能达到很好的冷却润滑效果，但是这种方法由于砂轮高速旋转形成“气障”使磨削液进入磨削区十分困难，实际进入砂轮/工件之间的“有效流量”仅为喷嘴流量的5% -40%，大量的磨削液根本无法进入砂轮/工件界面，磨削液只是起到冷却工件基体的作用，造成磨削烧伤和工件表面完整性恶化。
[0005]因此有效流量率的提高，可以使磨削液在磨削过程中起到充分的冷却、润滑作用，能够防止产生较高的磨削温度，阻止磨削烧伤，提高表面质量；能够防止砂轮磨损，提高砂轮寿命；能够减小砂轮与工件之间楔形间隙处的流体动压力和流体引入力，减小主轴挠度变形，提高零件形状精度、尺寸精度及降低零件表面粗糙度值等。因此，很有必要提高磨削液的有效流量率。“有效流量率”与射流参数、磨削用量、砂轮特性等有关，“有效流量率”的测量是衡量磨削工艺系统冷却润滑效果的有效方式。
[0006]发明专利:磨削液有效流量率及动压力的测量装置及方法(专利号为201210084224.6)公开了一种磨削液有效流量率的装置和方法，其特点是:它包括主要由差动螺旋机构、橡胶挡板、有效流量分离板、工件、刮板、收集槽及压电式压力传感器组成；其中，工件宽度与砂轮宽度相等；有效流量分离板固定在差动螺旋机构的滑板上，由螺杆控制有效流量分离板的横向移动使其靠近或离开砂轮；在有效流量分离板上与砂轮相配合的位置设有固连刮板，收集槽连接在工件上，橡胶挡板固定在差动螺旋机构的滑板上；压电式压力传感器固定在工件内部，砂轮工件磨削区磨削液的压力通过工件上的小孔传递到压电式压力传感器上进而测量出其动压力；另外，差动螺旋机构、工件和收集槽直接固定在磨床工作台上。
[0007]但是，其导流装置结构不具有导流斜度，不利于磨削液流出或存在一部分残留量，从而导致有效流量率测量精度低。因此该实验装置不能完全满足实验测量精度的要求。
实用新型内容
[0008]本实用新型为解决以上问题，提供一种磨削液有效流量率的实验测量装置，该装置包括两部分:一部分为磨削液分流系统，另一部分为有效磨削液导流系统。导流系统具有导流斜度，有利于有效磨削液的收集，提高了磨削液有效流量率的测量精度；其结构简单、便于制造安装。
[0009]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0010]一种测量磨削液有效流量率的实验装置，包括磨削液分流系统和有效磨削液导流系统；其中工件12靠磨床磁力工作台8的磁力定位夹紧在磨床磁力工作台8上；磨削液分流系统由分流挡板I 10、分流挡板II 17、连接角铁I 9和连接角铁II 16构成，分流挡板I 10的一端插入工件插槽22中，再通过内六角螺栓15与连接角铁9连接，连接角铁I 9通过内六角螺钉III 11与工件12连接，分流挡板II 17与分流挡板I 10对称设置在砂轮两侧；有效磨削液导流系统由靴型挡板1、导流装置盖2、导流管4、磨削液收集器5和导流装置6构成，导流装置6通过内六角螺钉II 7与工件12相连，导流装置盖2通过导流装置盖插板29插放在导流装置6上，导流装置盖2通过内六角螺钉I 3与工件12连接，靴型挡板I通过两颗内六角螺钉固定在导流装置盖2上，导流管4通过导流管接头39与导流装置6上的导流装置接口 33相连接，导流管4出口下方设置有磨削液收集器5 ;导流装置盖2设有导流装置盖插板29，导流装置盖2上端设有导流装置盖通孔I 30、导流装置盖通孔II 31和上孔47。
[0011]靴型挡板I上设置有与砂轮半径相同的圆弧面41，靴型挡板I上设置有靴型挡板侧肩42，靴型挡板I前端设置有引流斜面43，引流斜面43的倾斜角度Θ设置为9°到21°，靴型挡板I顶端设有导流通孔44，靴型挡板I顶端设有刮板45。
[0012]导流装置6上设置有导流装置接口 33、导流斜面I 37和导流斜面II 38，流斜坡I37和导流斜面II 38构成成二级导流结构，导流斜面I 37的初始端与工件12右端相衔接，导流斜面I 37和导流斜面II 38的倾角分别为β和Y，倾角β角度设置为5°到30°，倾角Y角度设置为5°到20°，在导流斜面II 38末端设有导流孔32，导流孔32与导流装置接口 33相通。
[0013]导流管4内部设置有导流斜度Φ，导流斜度Φ的角度保持在3°到8°。
[0014]分流挡板II 17与分流挡板I 10上设置有胶套25，胶套25通过铆钉24与分流挡板II 17与分流挡板I 10相连接，分流挡板II 17与分流挡板I 10上设置有分流挡板条形孔26,分流挡板条形孔26长径a设置为10_15mm。
[0015]本实用新型的有益效果是:该磨削液有效流量率测量的实验装置包括磨削液分流系统和有效磨削液导流系统，分流系统使“无效磨削液”(没有通过砂轮/工件磨削区的那部分流量)与有效磨削液精确分离，避免了有效磨削液流入“无效磨削液”;导流系统通过导流装置盖和靴型挡板收集了所有有效磨削液，避免了有效磨削液飞溅出导流装置从而降低测量精度，通过导流装置的具有斜度的导流槽实现了有效磨削液无残留运输，进一步提高测量精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为一种测量磨削液有效流量率的实验装置示意图；
[0017]图2为一种测量磨削液有效流量率的实验装置正视图；
[0018]图3为一种测量磨削液有效流量率的实验装置装配示意图；
[0019]图4为工件的正二测图；
[0020]图5为分流挡板的正二测图；
[0021]图6为连接角铁的正二测图；
[0022]图7为导流装置盖的正二测图；
[0023]图8为磨削液导流装置正二测图；
[0024]图9为磨削液导流装置剖视图；
[0025]图10为导流管的全剖视图；
[0026]图11为靴型挡板的正二测图；
[0027]图12为靴型挡板的仰视图；
[0028]其中，1-靴型挡板，2-导流装置盖，3-内六角螺钉I，4-导流管，5_磨削液收集器，6-导流装置，7-内六角螺钉II，8-磨床磁力工作台，9-连接角铁I，10-分流挡板I，11-内六角螺钉III，12-工件，13-磨削液流量计，14-浇注式喷嘴，15-内六角螺栓，16-连接角铁II，17-分流挡板II，18-砂轮，19-工件侧肩，20-工件螺孔I，21-工件螺孔II，22-工件插槽，23-工件螺纹孔III，24-铆钉，25-胶套，26-分流挡板条形孔，27-连接角铁通孔I，28-连接角铁通孔II，29-导流装置盖插板，30-导流装置盖通孔I，31-导流装置盖通孔II，32-导流孔，33-导流装置接口，34-导流装置连接板，35-连接板通孔I，36-连接板通孔11，37-导流斜面I，38-导流斜面II，39-导流管接头，40-靴型挡板螺孔，41-靴型挡板弧面，42-侧肩，43-引流斜面，44-导流通孔，45-刮板，46-螺钉，47-上孔。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。
[0030]结合图1 一种测量磨削液有效流量率的实验装置示意图、图2 —种测量磨削液有效流量率的实验装置正视图、图3 —种测量磨削液有效流量率的实验装置装配示意图，该测量磨削液有效流量率的实验装置结构关系如下:工件12靠磁力定位夹紧在磨床磁力工作台8上；分流挡板IlO具有胶套25的一端插入工件插槽22中，再通过内六角螺栓15与连接角铁19相连，连接角铁19通过内六角螺钉III 11与工件12相连；分流挡板IlO具有胶套25的一端插入工件插槽22中，再通过内六角螺栓15与连接角铁19相连，连接角铁19通过内六角螺钉III 11与工件12相连；所述的分流挡板IlO的底面放在磨床磁力工作台8上表面上，侧面插在工件插槽22中实现定位；分流挡板IlO设有分流挡板条形孔26，可以实现调节分流挡板IlO与砂轮18的距离从而实现密封，再通过连接角铁19固定位置，从而实现了分流挡板定位；分流挡板II 17与分流挡板IlO是对称设置，参照分流挡板IlO的定位方式可对分流挡板II 17进行定位。导流装置6通过内六角螺钉117与工件12相连，导流装置6内导流斜面137的初始端与工件12右端相衔接，使有效磨削液自工件12左端流下后落入导流装置6 ;所述的导流装置盖2通过导流装置盖插板29与导流装置6相连接盖住导流装置6，使得飞溅的有效磨削液被导流装置盖2导流至导流装置6，同时导流装置6通过内六角螺钉I与工件12连接，起到完全定位作用；所述的靴型挡板I利用与砂轮半径相同的靴型挡板弧面41和侧肩42罩住砂轮18，利用刮板45挡住随砂轮18飞溅的有效磨削液并使其通过导流通孔44进入导流装置6，靴型挡板I通过两颗内六角螺钉固定在导流装置盖2上；所述的导流管4通过导流管接头39与导流装置接口 33相连接；所述的磨削液收集器5置于导流管4出口下方接收有效磨削液。
[0031]图4为工件的正二测图。工件12材料采用45#钢，从而可以通过磁力被磨床磁力工作台8吸附定位；工件12加工形状如图所示，工件侧肩19起到导流作用，使有效磨削液沿工件左端流入导流装置6 ;由于砂轮18旋转过程中周围产生了气障，气障压力被工件侧肩19集中于两个工件侧肩内，促进了有效磨削液的流动，因此工件侧肩19起到了提高磨削液运输效率的作用；两个工件侧肩间距应大于砂轮18宽度4mm，避免工件侧肩卡死砂轮18。工件螺孔120、工件螺孔1121和工件螺纹孔III23孔径相同，减少了制作和装配的工艺复杂程度，三个螺孔分别定位导流装置盖2、导流装置6和连接角铁19，工件12为对称结构。工件插槽22起到定位分流挡板IlO和分流挡板1117的作用，两个工件插槽之间的距离与砂轮18宽度相等，从而在分流挡板IlO和分流挡板1117调整与砂轮18之间的间距时，可以找到合适位置实现密封。
[0032]图5为分流挡板的正二测图。分流挡板IlO (或分流挡板1117)采用亚克力材料，透明的材质有利于实验者在调节分流挡板位置时进行观察；分流挡板110(或分流挡板1117)折有角度α (30° < α <50° )，浇注式喷嘴14喷出具有一定速度的磨削液，其中“无效磨削液”部分在碰到分流挡板110(或分流挡板1117)后，改变行走路线向下流动，避免了“无效磨削液”混入有效磨削液。分流挡板IlO (或分流挡板II17)上端用铆钉24固定了胶套25，胶套25材料为橡胶，与砂轮接触避免了“无效磨削液”由砂轮侧面混入有效磨削液，提高了测量精度。分流挡板条形孔26的长径a设置为10-15_，内六角螺栓15通过分流挡板条形孔26连接分流挡板IlO (或分流挡板II17)和连接角铁19 (或连接角铁1116)，条形设计可以实现分流挡板IlO (或分流挡板1117)与砂轮18之间的距离调节。
[0033]图6为连接角铁的正二测图。连接角铁19 (或连接角铁II16)设有连接角铁通孔127、连接角铁通孔1128，内六角螺栓15通过连接角铁通孔127连接分流挡板IlO (或分流挡板1117)和连接角铁19 (或连接角铁1116)，内六角螺钉III 11通过连接角铁通孔1128连接工件12和连接角铁19 (或连接角铁1116)。
[0034]图7为导流装置盖的正二测图。导流装置盖2采用亚克力材料，导流装置盖2设有导流装置盖插板29，导流装置盖插板29与插入导流装置6，实现导流装置盖2与插入导流装置6的定位与密封。导流装置盖2还设有导流装置盖通孔130和导流装置盖通孔1131，内六角螺钉13通过导流装置盖通孔130与工件12相连接实现定位；内六角螺钉自导流装置盖2内部穿过与靴型挡板I相连，实现靴型挡板的定位。导流装置盖2设有上孔47，上孔47与靴型挡板I的导流通孔44相通，起到导流作用。
[0035]图8为磨削液导流装置正二测图，结合图9磨削液导流装置剖视图，导流装置6采用亚克力材料，结构特征如下:导流装置6具有导流装置连接板34，导流装置连接板34上设有连接板通孔135和连接板通孔1136，内六角螺钉117通过连接板通孔135和连接板通孔1136连接导流装置6和工件12实现定位。导流装置6设有导流斜面137和导流斜面1138形成二级导流结构，导流斜面137的初始端与工件12右端相衔接，使有效磨削液自工件12左端流下后落入导流装置6 ;导流斜面137和导流斜面1138的倾角分别为β和γ(5° < β <30°，5° < Y <20° )，倾斜结构有利于有效磨削液的流动从而避免磨削液残留，提高了测量精度。在导流斜面137和导流斜面1138两级导流装置末端设有导流孔32，有效磨削液流入导流孔32通过导流装置接口 33进入导流管4。结合图10导流管的全剖视图，导流管4的导流管接头39为外螺纹，与导流装置接口 33内螺纹相配合实现连接；导流管4内壁具有锥度Φ，Φ的角度保持在3° -8°，避免磨削液残留。
[0036]图11为靴型挡板的正二测图，结合图12靴型挡板的仰视图，靴型挡板I采用亚克力材料，结构特征如下:靴型挡板I设有与砂轮半径相同的靴型挡板弧面41，靴型挡板弧面结合两侧的侧板42罩住砂轮18，两侧板间距离大于砂轮18的宽度4mm，防止卡死砂轮；在靴型挡板前端设有引流斜面43，引流斜面43与水平方向夹角Θ设置为9° -21°，减小磨削液导流阻力；靴型挡板I顶端设有导流通孔44，导流通孔44与导流装置盖2的上孔47相通；靴型挡板I顶端通过螺钉46固定刮板45，刮板45材料为橡胶，随砂轮18飞溅的磨削液被刮板45阻挡，通过导流通孔44和上孔47进入导流装置6。靴型挡板I设有靴型挡板螺孔40，通过两颗内六角螺钉固定在导流装置盖2上。靴型挡板可以挡住随砂轮18飞溅的有效磨削液并使其进入导流装置6。
[0037]本实用新型的工作过程如下:
[0038]将工件12吸附于磨床磁力工作台8上，将导流装置6连接于工件上，旋紧螺栓；用内六角螺栓将靴型挡板I固定在导流装置盖2上，然后将导流装置盖2盖在导流装置6和工件12上，通过内六角螺钉13将导流装置盖2固定于工件上；将导流管4连接在导流装置接口 33上，将磨削液收集器5置于导流管4出口下方；调节砂轮18位置使其靠近工件，然后微调砂轮至待加工位置，使工件侧肩距砂轮2mm左右距离，使砂轮18圆周面距靴型挡板I圆弧面Imm左右，此时砂轮与刮板45接触。而后安装分流挡板IlO和分流挡板1117，微调分流挡板距离使胶套25与砂轮距离为0.5-1.0mm，然后旋紧内六角螺栓15。调节浇注式喷嘴，垂直方向距工件10_20mm、水平方向30-40mm、与水平方向夹角10° -20°，记录磨削液流量计13初始数值，准备开始测量。
[0039]设置砂轮加工方式为Y向手动进给，开始加工，Y向进给砂轮直至砂轮对工件进行加工，同时打开浇注式喷嘴开关开始浇注润滑。磨削液由喷嘴喷出后进入磨削区，分为有效磨削液与“无效磨削液”有效磨削液通过磨削区后进入导流装置6，再经过导流管4进入磨削液收集器5 ;“无效磨削液”被分流挡板IlO和分流挡板1117隔出装置进入机床磨削液回收系统。加工5min-10min后停止加工，将砂轮移出加工区至安全位置，读取磨削液流量计13数值，减去初始流量值得到喷嘴流量V ;在磨削液收集器5读出有效流量数值I，有效流量率数值即为vy V。
【权利要求】
1.一种测量磨削液有效流量率的实验装置，其特征在于，该装置包括磨削液分流系统和有效磨削液导流系统；所述磨削液分流系统由分流挡板I (10)、分流挡板II (17)、连接角铁I (9)和连接角铁II (16)构成，分流挡板I (10)的一端插入工件插槽(22)中，再通过内六角螺栓(15)与连接角铁(9)连接，连接角铁1(9)通过内六角螺钉III(Il)与工件(12)连接，分流挡板11(17)与分流挡板1(10)对称设置在砂轮两侧；所述的有效磨削液导流系统由靴型挡板(I)、导流装置盖(2)、导流管(4)、磨削液收集器(5)和导流装置(6)构成，导流装置(6)通过内六角螺钉II (7)与工件(12)相连，导流装置盖(2)通过导流装置盖插板(29)插放在导流装置(6)上，导流装置盖(2)通过内六角螺钉I (3)与工件(12)连接，靴型挡板(I)通过两颗内六角螺钉固定在导流装置盖(2)上，导流管(4)通过导流管接头(39)与导流装置(6)上的导流装置接口(33)相连接，导流管(4)出口下方设置有磨削液收集器(5);导流装置盖(2)设有导流装置盖插板(29)，导流装置盖(2)上端设有导流装置盖通孔I (30)、导流装置盖通孔II (31)和上孔(47)。
2.如权利要求1所述的一种测量磨削液有效流量率的实验装置，其特征在于，所述的靴型挡板(I)上设置有与砂轮半径相同的圆弧面(41)，靴型挡板(I)上设置有靴型挡板侧肩(42)，靴型挡板(I)前端设置有引流斜面(43)，引流斜面(43)的倾斜角度Θ设置为9°到21°，靴型挡板(I)顶端设有导流通孔(44)，靴型挡板(I)顶端设有刮板(45)。
3.如权利要求1所述的一种测量磨削液有效流量率的实验装置，其特征在于，所述的导流装置(6)上设置有导流装置接口(33)、导流斜面1(37)和导流斜面II (38)，流斜坡1(37)和导流斜面11(38)构成成二级导流结构，导流斜面1(37)的初始端与工件(12)右端相衔接，导流斜面I (37)和导流斜面11(38)的倾角分别为β和Y，倾角β角度设置为5°到30°，倾角Y角度设置为5°到20°，在导流斜面11(38)末端设有导流孔(32)，导流孔(32)与导流装置接口 (33)相通。
4.如权利要求1所述的一种测量磨削液有效流量率的实验装置，其特征在于，所述的导流管(4)内部设置有导流斜度Φ，导流斜度Φ的角度保持在3°到8°。
5.如权利要求1所述的一种测量磨削液有效流量率的实验装置，其特征在于，所述的分流挡板II (17)与分流挡板I (10)上设置有胶套(25)，胶套(25)通过铆钉(24)与分流挡板II (17)与分流挡板I (10)相连接，分流挡板II (17)与分流挡板I (10)上设置有分流挡板条形孔(26)，分流挡板条形孔(26)长径a设置为10-15_。
【文档编号】G01F5/00GK204007746SQ201420280358
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】张彦彬, 李长河, 贾东洲, 张东坤 申请人:青岛理工大学