CN101670530B - 可调式干切削涡流气动冷却器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式干切削涡流气动冷却器，在现有的涡流式冷却器的内管与热气排出通道之间设置针形调节阀，冷气出口通过气流加速装置与喷嘴连通，气流加速装置包括沿气流方向依次设置的扩压通道、螺旋稳流管和加速通道，扩压通道和加速通道为大头相对设置的文丘里管结构，螺旋稳流管的管内壁上设置纵向螺旋槽，本发明能够对紊流冷气进行扩压、稳定气束和加速，提供温度较低并且流速较高的冷却空气，迅速带走刀头和工件由于切削产生的热量，保证刀头寿命和工件的加工质量，还能保证较彻底的清除表面切削屑，并具有断屑功能，从而保证工件的加工精度和加工效率；针对不同的工况可调节针型调节阀开度，使用简单方便，节约能源。

Description

可调式干切削涡流气动冷却器

技术领域

本发明涉及一种切削加工附属设备，特别涉及一种可调式干切削涡流气动冷却器。

背景技术

金属切削是机械行业较为常见的加工方式。金属切削是利用刀具与工件之间的相对高速运动，工件和刀具之间由于在切削过程中会产生较高的温度，因而降低刀具的使用寿命并影响工件的加工精度，甚至会影响机床精度。因此，切削过程中需要对刀头和工件表面进行冷却。

现有技术中，切削过程中比较普遍使用的冷却方式为通过切削液冷却(湿式冷却)，由于切削液能够及时带走切削产生的热量并能冲走切削屑，因而能够较好的保证刀具的使用寿命并能够保证切削精度。但是，切削液的使用需要有完善的供液设备和后续处理，使用成本较高，切削液和切削屑分离困难，并且切削液对环境不可避免的造成污染。

为解决以上问题，在一些较容易切削材料的切削中，使用干式切削的方法。特别是对铝合金和铜等软金属的切削，因为切削温度相对较低，因而可采用干式切削工艺。干式切削过程中，为了避免干式切削出现切屑熔焊等问题，需要进行冷却。现有技术一般采用压缩空气对刀头和工件进行风冷，然而，当高速切削铝合金等金属，用简单的压缩空气进行断屑、排屑和冷却是不够的。

为了既能保证压缩空气的喷出速度又能保证较低的温度，出现了一种干式切削冷却器，通过使压缩空气产生涡流，将热空气分离，使冷气从喷嘴喷出对刀头和工件进行冷却。此种结构的冷却器虽然能够冷却刀头和工件，但是由于涡流后排出热气具有分压过程，因而会降低压缩空气的压力，对于断屑、排屑不利，不能完全清除工件和刀头表面的切削屑，影响切削过程的正常进行。

因此，需要对现有的干式切削冷却器进行改进，能够提供温度较低的冷却空气，迅速带走刀头和工件由于切削产生的热量，保证刀头寿命和工件的加工质量，还能保证较彻底的清除表面切削屑，并具有断屑功能，从而保证工件的加工精度和加工效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可调式干切削涡流气动冷却器，能够提供温度较低的冷却空气，迅速带走刀头和工件由于切削产生的热量，保证刀头寿命和工件的加工质量，还能保证较彻底的清除表面切削屑，并具有断屑功能，从而保证工件的加工精度和加工效率。

本发明的可调式干切削涡流气动冷却器，包括旋流装置和喷嘴，所述旋流装置包括旋流器和内管，所述内管外部设置热气排出通道，所述旋流器设置压缩气进口、旋流气出口和沿轴向设置在旋流器中心的冷气出口，旋流气出口与内管连通，所述冷气出口连通于内管和喷嘴之间，所述内管与热气排出通道之间设置针型调节阀，所述针型调节阀的阀体固定设置在内管尾端，所述针型调节阀的进气口与内管轴心相对沿轴向设置在阀体内，针型调节阀的阀芯一体设置阀杆，阀杆外圆套有回位弹簧，所述回位弹簧前端顶住阀杆上设置的环形凸台，尾端顶住阀盖；阀杆延伸出阀盖的端部设置手动调压冒；针型调节阀进气口连通内管，出气口连通热气排出通道；所述冷气出口通过气流加速装置与喷嘴连通，所述气流加速装置包括沿气流方向依次设置的扩压通道、螺旋稳流管和加速通道，所述扩压通道和加速通道为大头相对设置的文丘里管结构，所述螺旋稳流管的管壁内表面设置纵向螺旋槽。

进一步，所述热气排出通道的外部设置散热翅片；

进一步，还包括芯轴，芯轴外圆固定设置外壳并通过外壳与内管固定连接，所述芯轴前端与气流加速装置固定连接，旋流器一体设置在芯轴后端，压缩气进口沿径向贯穿外壳和芯轴连通旋流器的旋流通道，冷气出口沿轴向设置在芯轴内；

进一步，所述气流加速装置的扩压通道设置在芯轴内，螺旋稳流管与芯轴固定连接并且进气端与扩压通道相连通；加速通道设置在一柱形块内，柱形块嵌合在螺旋稳流管出气端；

进一步，所述内管的管壁横截面为十字形结构，散热翅片设置在基板上，所述基板围在内管管壁外部并与内管管壁之间形成热气排出通道；

进一步，所述气流加速装置与喷嘴之间通过高压软管连通；

进一步，所述气流加速装置喷嘴内孔为一锥孔。

本发明的有益效果：本发明的可调式干切削涡流气动冷却器，在冷气至喷嘴的通道上设置气流加速装置，能够对紊流冷气进行扩压、稳定气束和加速，提供温度较低，并且压力大流速较高的冷却空气，通过喷嘴内孔收缩内聚为一束压力大流速高的细小射流射出，碰撞刀头和工件后在吹走切削碎屑的同时，迅速带走于切削产生的热量，保证刀头寿命和工件的加工质量，还能保证较彻底的清除机床工作台和工件表面切削碎屑，机床工作台的散热，并具有断屑功能，从而在保证工件的加工精度和加工效率，还能长期保持机床工作台的精度；针对不同的工况可调节针型调节阀开度调节压力，使用简单方便，节约能源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1沿A-A向剖视图；

图3为旋流器立体结构图；

图4为螺旋稳流管结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1沿A-A向剖视图，图3为旋流器立体结构图，图4为螺旋稳流管结构示意图，如图所示：本实施例的可调式干切削涡流气动冷却器，包括旋流装置和喷嘴1，所述旋流装置包括旋流器10和内管14，所述内管14外部设置热气排出通道12，所述旋流器10设置压缩气进口9、旋流气出口101和沿轴向设置在旋流器10中心的冷气出口11，旋流气出口101与内管14连通，所述冷气出口11连通于内管14和喷嘴1之间，所述内管14与热气排出通道12之间设置针型调节阀，针型调节阀进气口21连通内管14，出气口20连通热气排出通道12；所述冷气出口11通过气流加速装置与喷嘴1连通，所述气流加速装置包括沿气流方向依次设置的扩压通道8、螺旋稳流管5和加速通道4，所述扩压通道8和加速通道4为大头相对设置的文丘里管结构，所述螺旋稳流管5的管壁内表面设置纵向螺旋槽51。

本实施例中，所述热气排出通道12的外部设置散热翅片13；能够降低排出热气的温度，防止热气对内管内的气体散热造成阻碍，保证内管中心的压缩气体具有较低温度。

本实施例中，还包括芯轴6，芯轴6外圆固定设置外壳7并通过外壳7与内管14固定连接，所述芯轴6前端与气流加速装置固定连接，旋流器10一体设置在芯轴6后端(这里的前端后端是以气体流向为参照，前端是指与气流方向一致的一端)，压缩气进口9沿径向贯穿外壳7和芯轴6连通旋流器10的旋流通道，冷气出口11沿轴向设置在芯轴6内；结构简单紧凑，安装和拆卸方便。

本实施例中，所述针型调节阀的阀体15固定设置在内管14尾端，所述针型调节阀的进气口21与内管14轴心相对沿轴向设置在阀体15内(本结构中，阀体15设置成端盖结构，并采用两个端盖并列设置，利于加工内部气体通道，方便拆装)，针型调节阀的阀芯16一体设置阀杆22，阀杆22外圆套有回位弹簧18，所述回位弹簧18前端顶住阀杆22上设置的环形凸台，尾端顶住阀盖23，阀盖23旋在压块17上；阀杆22延伸出阀盖23的端部设置手动调压冒19；使用时，可方便通过手动调整排气大小，适用于不同的工作场合。

本实施例中，所述气流加速装置的扩压通道8设置在芯轴6内，螺旋稳流管5与芯轴6固定连接并且进气端与扩压通道8相连通；本实施例中，加速通道4也设置在一柱形块41内，柱形块41嵌合在螺旋稳流管5出气端，组合后形成完整的气流加速装置，加工容易，结构简单，安装拆卸方便，节约成本。

本实施例中，所述内管14的管壁横截面为十字形结构141，散热翅片13设置在基板131上，所述基板131围在内管14管壁外部并与内管14管壁之间形成热气排出通道12；十字形结构141的肋板助于快速散热，并支撑基板131，结构简单紧凑，以较小的结构达到较好的散热效果。

本实施例中，所述气流加速装置与喷嘴1之间通过高压软管2连通，本实施例中高压软管2与气流加速装置通过接头3连接；适用于不同的方位使用；所述气流加速装置喷嘴1内孔为一锥孔；气流通过喷嘴1内孔聚拢为一束射流喷出。

本发明使用时，压缩气体经旋流器涡流处理后，涡流气的中心为冷空气，周围热气经调节阀(通过压缩空气自动推开)排至热气排出通道并排出，涡流中心气体经冷气出口进入扩压通道，扩压并通过螺旋稳流管将紊流状态的气体旋转稳定，后经缩口加速通道加速至喷嘴喷出；由于经过稳流和加速，喷嘴喷出的冷气高速并且直线性好，不但冷却效果好，而且断屑和排屑彻底。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种可调式干切削涡流气动冷却器，包括旋流装置和喷嘴，所述旋流装置包括旋流器和内管，所述内管外部设置热气排出通道，所述旋流器设置压缩气进口、旋流气出口和沿轴向设置在旋流器中心的冷气出口，旋流气出口与内管连通，所述冷气出口连通于内管和喷嘴之间，其特征在于：所述内管与热气排出通道之间设置针型调节阀，所述针型调节阀的阀体固定设置在内管尾端，所述针型调节阀的进气口与内管轴心相对沿轴向设置在阀体内，针型调节阀的阀芯一体设置阀杆，阀杆外圆套有回位弹簧，所述回位弹簧前端顶住阀杆上设置的环形凸台，尾端顶住阀盖；阀杆延伸出阀盖的端部设置手动调压冒；针型调节阀进气口连通内管，出气口连通热气排出通道；所述冷气出口通过气流加速装置与喷嘴连通，所述气流加速装置包括沿气流方向依次设置的扩压通道、螺旋稳流管和加速通道，所述扩压通道和加速通道为大头相对设置的文丘里管结构，所述螺旋稳流管的管壁内表面设置纵向螺旋槽。

2.根据权利要求1所述的可调式干切削涡流气动冷却器，其特征在于：所述热气排出通道的外部设置散热翅片。

3.根据权利要求2所述的可调式干切削涡流气动冷却器，其特征在于：还包括芯轴，芯轴外圆固定设置外壳并通过外壳与内管固定连接，所述芯轴前端与气流加速装置固定连接，旋流器一体设置在芯轴后端，压缩气进口沿径向贯穿外壳和芯轴连通旋流器的旋流通道，冷气出口沿轴向设置在芯轴内。

4.根据权利要求3所述的可调式干切削涡流气动冷却器，其特征在于：所述气流加速装置的扩压通道设置在芯轴内，螺旋稳流管与芯轴固定连接并且进气端与扩压通道相连通；加速通道设置在一柱形块内，柱形块嵌合在螺旋稳流管出气端。

5.根据权利要求4所述的可调式干切削涡流气动冷却器，其特征在于：所述内管的管壁横截面为十字形结构，散热翅片镶嵌在基板上，所述基板围在内管管壁外部并与内管管壁之间形成热气排出通道。

6.根据权利要求5所述的可调式干切削涡流气动冷却器，其特征在于：所述气流加速装置与喷嘴之间通过高压软管连通。

7.根据权利要求6所述的可调式干切削涡流气动冷却器，其特征在于：所述气流加速装置喷嘴内孔为一锥孔。

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