[发明专利]一种可自动调节磨削液流量的刷式喷嘴

说明书

技术领域

本发明属于磨削加工领域，具体说是一种可自动调节磨削液流量的刷式喷嘴。

背景技术

磨削加工具有加工精度高、表面质量好和应用范围广等优点。然而，磨削加工在去除材料的过程中会产生大量磨削热，并且极大部分磨削热都集中在磨削区，容易形成高温，高温会引起各种形式的工件热损伤，如：烧伤、金相转变、二次淬火引起的表层软化（退火）、磨削表层拉应力、磨削裂纹以及疲劳强度降低等，另外磨削中的热膨胀也会造成工件的变形。磨削生产率通常由于磨削高温的负面影响而受到限制，因此通常需要对磨削区进行润滑和冷却。传统的冷却方法是在磨削区附近安装喷嘴，通过喷嘴喷射出的磨削液对工件和砂轮进行冷却。然而，由于砂轮高速旋转，在砂轮表面形成气障层，因此磨削液难以进入磨削区产生有效的润滑冷却作用。基于上述原因，广大学者对磨削液的供给方式进行了大量研究，主要包括以下几个方面。

第一种方法是普通供液法，普通供液法亦称浇注供液法，是应用最广的供液方法。普通供液法的供液压力一般低于0.2 MPa，用于对供液无特殊要求的场合。很多学者针对喷嘴形状、入射角度和磨削液压力进行了研究。研究发现，优化上述喷嘴条件能够保证较好的冷却效果，但是磨削液利用效率处于较低水平，造成了磨削液的大量浪费。

第二种方法是喷射供液法。喷射供液法是用管径较小的喷嘴，用1 Mpa以上的高压向磨削区供液。该供液方法冷却效果得到显著改善，但是，高压喷射的磨削液容易污染环境。

第三种方法是穿流供液法，穿流供液法又称砂轮片内冷却法。该种方法是利用砂轮自身的多孔性，从砂轮的中心供给磨削液，由于砂轮转动时离心力的作用，使磨削液从砂轮的气孔直接浸润到工作表面。在使用这种方法时，必须有将磨削液送至砂轮中心的主轴装置和中空主轴。尤其重要的是为了不使砂轮气孔堵塞，必须去除磨削液中3微米粒径以上的杂质，因此需要精密的磨削液过滤装置，这使得供液系统运行成本提高。此外，必须考虑解决磨削液随着砂轮旋转而四处飞溅，造成磨削液的浪费以及污染环境的问题。

第四种方法是喷雾冷却法。喷雾冷却法是在压缩空气作用下，磨削液经雾化器雾化形成粒径很小的雾滴，雾滴经喷嘴以很高的速度喷到磨削区，雾滴在高温作用下很快汽化，吸收大量的磨削热；另外喷嘴高速喷射时，流体膨胀使雾滴束本身的温度降低，也可以吸收大量的热量。但是，由于该方法必须采用加压和雾化设备，所以成本很高，且由于进入磨削区的液滴为雾状，因此冲洗磨屑的性能较差。

综上所述，现在的磨削加工冷却系统还有待进一步改进。

发明内容

为了解决现有的问题，本发明公开了一种可自动调节磨削液流量的刷式喷嘴，包括刷式喷嘴和流量自动调节系统。所述的刷式喷嘴能够破坏砂轮表面气障层，使得磨削液能够有效进入磨削区进行润滑冷却；所述流量自动调节系统根据磨削力大小产生反馈信号，控制进入磨削区的磨削液流量，实现磨削液流量的自动调节。本发明具有提高磨削液的利用率、降低磨削温度、改善磨削质量、保护环境和节约成本等优点。

为了实现上述目的，一种可自动调节磨削液流量的刷式喷嘴，其特征在于主要包括刷式喷嘴和流量自动调节系统；所述的刷式喷嘴包括中空纤维束和万向竹节管，万向竹节管包裹中空纤维束构成刷式喷嘴；通过调整万向竹节管控制柔性的中空纤维束使其末端紧贴砂轮工作面，导致砂轮高速旋转时在其表面产生的气障层被破坏，使得经中空纤维喷出的磨削液不受气障层的阻碍而直接进入磨削区；

所述的流量自动调节系统包括流量调节模块和自动控制模块；所述的流量调节模块包括阀体、阀芯、电机和齿轮；所述的阀体通过螺栓和螺母固定在防护罩上，阀体上开有进液口和出液口，进液口上安装有滤网，并与供液软管相连，刷式喷嘴安装在出液口上；所述的阀芯的一端有阀板，阀板与中空纤维束上纤维开口的端面配合；阀芯中间部分设有凸台，凸台安装在阀体的连接槽内，并使用紧固环拧紧，防止阀芯轴向窜动，凸台外圆柱面上设有密封槽，将O型密封圈安装在其中，实现阀芯和阀体之间的密封，同时凸台与连接槽之间存在间隙，确保阀芯与阀体之间可以相对转动，阀芯的另一端开有凹槽，凹槽上加工有内齿轮；所述电机通过电机底座固定于阀体上，其主轴上的齿轮与阀芯端面凹槽上的内齿轮啮合，电机通过齿轮带动阀芯转动，使阀芯一端的阀板控制与阀体内腔连通的纤维开口的数量，实现了磨削液流量的调节作用；所述的自动控制模块包括电机和力传感器，所述的力传感器安装在夹具上，当磨削力变化时，根据力传感器的反馈信号，电机带动阀芯转动，从而控制磨削液流量的大小，实现了磨削液流量的自动控制。