Устройство для охлаждения зоны резания

 

Использование: изобретение относится к металлообработке, а именно к устройствам для охлаждения зоны резания преимущественно при точении, сверлении, фрезеровании, шлифовании распыленной СОЖ. Сущность изобретения: устройство включает трубопровод 1 подачи сжатого воздуха, соединенный через вентиль 2 с фильтром 3. Трубопровод 4 подачи СОЖ имеет вентиль 5 и сопло 6, смонтированное в патрубке 7 подачи сжатого воздуха соосно ему. Патрубок 7 соединен с выходным каналом 6 пробкового крана-распределителя 9 сжатого воздуха, соединенного входным каналом 10 с фильтром 3. Устройство снабжено вихревой трубой 11 с горячим патрубком 12 и патрубком 13 холодного потока, выполненным в виде диффузора. Труба 11 также имеет тангенциальный сопловый ввод 14, связанный трубопроводом 15 с выходным каналом крана-распределителя 9 и через кран 9 - с трубопроводом 1. Кран-распределитель 9 имеет пробку с каналом, которая может быть установлена в одно из двух крайних или промежуточное положение. Выходной конец патрубка 7 является соплом подачи распыленной СОЖ, имеет сужение 19 с радиальными отверстиями и герметично смонтирован в торце патрубка 12. Сужение 19 введено в трубу 11, направлено вдоль ее оси. Патрубок 12 имеет периферийные отверстия 21 для удаления горячего воздуха из трубы 11. Патрубок 13 соединен со сменным наконечником 22, форма и размеры которого соответствуют форме и размерам инструмента (зоны резания). 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для охлаждения зоны резания преимущественно при точении, сверлении, фрезеровании, шлифовании, распыленной смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ).

Известно устройство для охлаждения зоны резания распыленной СОЖ, содержащее трубопроводы подачи сжатого воздуха и СОЖ, смеситель и связанное с ним сопло подачи распыленной СОЖ в зону резания [1].

Данное устройство не обеспечивает достаточной эффективности охлаждения, так как в нем смесь СОЖ с воздухом подводят с достаточно высокой исходной температурой.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения за счет того, что в устройстве обеспечивается охлаждение распыленной СОЖ в вихревой трубе до образования в ее выходном патрубке и подачи в зону резания снега, покрытого эмульсией, причем исключается обледенение диафрагмы вихревой трубы за счет регулирования потока сжатого воздуха, подаваемого в тангенциальный и осевой патрубки вихревой трубы.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.3 - пробковый кран-распределитель сжатого воздуха.

Устройство для охлаждения зоны резания распыленной смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ) включает трубопровод 1 подачи сжатого воздуха, соединенный через вентиль с фильтром 3. Трубопровод 4 подачи СОЖ имеет вентиль 5 и сопло 6, смонтированное в патрубке 7 подачи сжатого воздуха соосно ему. Патрубок 7 соединен с выходным каналом 8 пробкового крана-распределителя 9 сжатого воздуха, соединенного входным каналом 10 с фильтром 3.

Устройство снабжено вихревой трубой 11 с горячим патрубком 12 и патрубком 13 холодного потока, выполненным в виде диффузора. Труба 11 также имеет тангенциальный сопловый ввод 14, связанный трубопроводом 15 с выходным каналом 16 крана-распределителя 9 и через кран 9 - с трубопроводом 1.

Кран-распределитель 9 имеет пробку 17 с каналом 18, которая может быть установлена в одно из двух крайних или промежуточное положение: в первом крайнем положении пробки 17 канал 8 полностью открыт, канал 16 полностью закрыт; во втором крайнем положении канал 8 полностью закрыт, канал 16 полностью открыт; в промежуточном положении пробки один из каналов полностью открыт, другой открыт частично или полностью.

Выходной конец патрубка 7 является соплом подачи распыленной СОЖ, имеет сужение 19 с радиальными отверстиями 20 и герметично смонтирован в торце патрубка 12. Сужение 19 введено в трубу 11, направлено вдоль ее оси.

Патрубок 12 имеет периферийные отверстия 21 для удаления горячего воздуха из трубы 11. Патрубок 13 соединен со сменным наконечником 22, форма и размеры которого соответствуют форме и размерам инструмента (зоны резания).

Устройство для охлаждения имеет кронштейн, обеспечивающий крепление устройства на станке для подачи распыленного смазочно-охлаждающего средства в зону резания (на чертеже не показан).

Устройство для охлаждения зоны резания распыленной смазочно-охлаждающей жидкостью работает следующим образом.

Сжатый воздух из трубопровода 1 через вентиль 2 и фильтр 3 подается в пробковый кран-распределитель 9, пробка 17 которого установлена в промежуточное положение с полностью открытыми каналами 8 и 16. СОЖ из трубопровода 4 через вентиль 5 подается в сопло 6. Жидкость из сопла поступает в поток воздуха, проходящий по патрубку 7. В сечении патрубка, в котором расположен выход сопла 6, образуется внезапное расширение, которое турбулизует поток воздуха и улучшает первичное перемешивание СОЖ с воздухом.

Сжатый воздух через канал 16 распределителя 9 по трубопроводу 15 поступает в тангенциальный сопловый ввод 14 трубы 11, закручивается в ее горячем патрубке 12, происходит его термическое разделение. Горячий воздух движется вдоль стенок патрубка 12 и через отверстия 21 удаляется в атмосферу. Струи холодного воздуха поворачивают к оси патрубка 12 и в осевом потоке движутся к холодному патрубку-диффузору 13. При этом происходит дальнейшее перемешивание распыленной воздухом в патрубке 7 жидкости, поступившей через сужение 19 в осевой поток холодного воздуха в патрубке 12, имеющего температуру минус 10-15^оС, и появляются кристаллы льда и снега.

Центрами кристаллизации становятся кристаллики, образовавшиеся при контакте подаваемой по патрубку 7 смеси с воздухом, поступившем через отверстия 20 в сужение 19, далее смесь проходит через диафрагму вихревой трубы и поступает в диффузор 13, в котором происходит интенсивная турбулизация потока и дальнейшее перемешивание холодного воздуха с распыленной СОЖ. Происходит интенсивное вымораживание жидкости с образованием кристаллов льда и снега с налипшей на них пленкой эмульсола. Снежинки в виде инея оседают на поверхностях металла заготовок и инструмента, тают и испаряются, отбирая тепло от зоны резания. Частицы эмульсола снижают скорость таяния снежинок и осуществляют смазку инструмента.

Для увеличения степени охлаждения поворачивают пробку 17, частично перекрывая канал 8 распределителя 9. При этом уменьшается поток воздуха в патрубок 7 и увеличивается его поток в тангенциальный сопловый ввод 14 трубы 11, т.е. увеличивается холодопроизводительность трубы 11.

В случае обмерзания диафрагмы трубы 11 выход смеси из наконечника 22 уменьшается. В этом случае пробку 17 необходимо повернуть в сторону частичного перекрытия канала 16, холодопроизводительность трубы 11 уменьшается, ее диафрагма освобождается от наледи.

Если произошло резкое уменьшение подачи смеси из наконечника 22, т.е. сильное оледенение диафрагмы, канал 16 перекрывают полностью, из наконечника 22 подается распыленная СОЖ без ее охлаждения вихревой трубой. Диафрагма трубы 11 быстро оттаивает, восстанавливается полная работоспособность устройства.

Применение изобретения обеспечивает повышение эффективности охлаждения за счет подвода в зону резания СОЖ в виде снега и воздуха с минусовой температурой. Отсутствие в устройстве каналов малого диаметра и возможность работы без обледенения диафрагмы при подаче в вихревую трубу воздуха высокой влажности повышает надежность устройства за счет введения в него пробкового крана-распределителя, обеспечивающего легкость регулирования степени охлаждения смеси. Выполнение холодного патрубка вихревой трубы в виде диффузора повышает интенсивность образования снега, направляемого в зону резания.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЗОНЫ РЕЗАНИЯ распыленной смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ), содержащее трубопроводы подачи сжатого воздуха и СОЖ, смеситель и связанное с ним сопло подачи распыленной СОЖ, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса охлаждения, устройство снабжено вихревой трубой с двумя патрубками - горячего потока и в виде диффузора - холодного потока, а также тангенциальным сопловым вводом, связанным с трубопроводом подачи сжатого воздуха через введенный в устройство пробковый кран-распылитель, при этом сопло подачи распыленной СОЖ соединено с вихревой трубой со стороны патрубка горячего потока, направлено вдоль ее оси и выполнено с радиальными отверстиями и сужающимся концом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3