CN101708595B - 用于凸轮轴磨削轴加工的强冷却装置 - Google Patents

用于凸轮轴磨削轴加工的强冷却装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于凸轮轴磨削加工的强冷却装置。本装置包括头架和尾架夹紧安装的被加工凸轮轴，砂轮，雾化喷嘴，热交换器，压力传感器，干燥器，连杆，过滤器，流量计，空气压缩机，速度传感器，电动机，PC机，控制单元，油箱，直线电机，滚珠丝杆，伺服电机，砂轮支架，雾化喷嘴通过一个连杆固连在砂轮支架上，并且垂直向下对准凸轮磨削加工表面。本方法是：通过与PC机相连的控制单元控制电动机的转速，使得磨削射流需要的空气压力达到给定的范围，然后热交换器将压缩空气分为冷热两部分气流，其中的冷气流部分为所需的低温气体，用它作为载体把少量的磨削液通过雾化喷嘴以喷雾射流的形式垂直冲击磨削加工区，从而能够使高压射流冲破已形成的汽膜的阻挡，确保磨削液与工作表面持续接触，达到强化换热的目的。

Description

用于凸轮轴磨削轴加工的强冷却装置
技术领域
本发明涉及一种机电工程领域中的凸轮轴磨削加工强冷却装置，特别是一种以喷雾射流的形式冲击凸轮轴磨削加工区的新型强冷却装置。
背景技术
磨削过程对于去除的单位体积材料有极高的能量输入，这些能量几乎全部转化为热量集中在磨削区内，导致磨削区的温度升高，磨削温度的升高对凸轮轴加工表面质量及砂轮的使用性能都有极大的影响。而凸轮轴是内燃机主要的部件之一，其加工质量的好坏严重影响着发动机的动力性能，数控方法磨削凸轮轴时，磨削区的极高温度是影响凸轮轴加工表面质量的主要因素。目前对凸轮轴在磨床上加工时的冷却方法也就局限于将磨削液引入加工区使其能参与加工区的换热过程，至于引入磨削液之后能否确保满意的换热效果还有待于研究。
因而需要开发一种新型的应用于凸轮轴磨削加工区的强冷却装置，使得该装置提供的高压射流通过雾化喷嘴冲破汽膜的阻挡确保磨削液与工件表面持续接触，最大限度地发挥强化换热的优势，从而有效控制凸轮轴加工表面的质量。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前各种凸轮轴在磨床上加工时引入磨削液后换热效果的局限性，提供一种应用于凸轮轴磨削加工的强冷却装置，PC机实时监控进入热交换器前的空气压力并通过与PC机相连的控制单元改变电动机转速使得磨削液需要的空气压力达到给定范围，使得磨削液能冲破汽膜的阻挡(使雾化喷嘴的入口压力为1.2MPa)，确保磨削液与凸轮磨削表面持续接触，最大限度地发挥强化换热的优势，以保证加工中凸轮轴表面的质量。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种应用于凸轮轴磨削加工的强冷却装置包括被加工凸轮轴、雾化喷嘴、砂轮、油箱、砂轮支架、头架、尾架。其特征在于所述油箱为封闭油箱，由一根出油管经一个流量计连接所述雾化喷嘴，该喷嘴通过一根连杆固定在所述砂轮支架上，使该喷嘴的喷口始终对准所述砂轮与凸轮轴的磨削线；一个由电动机驱动的空气压缩机的出口，由气管经一个储气罐后分成两路，一路接通至所述油箱，另一路经一个过滤器，一个干燥器和一个热交换器后接通至所述雾化喷嘴；所述热交换器进口处安置一个压力传感器，该压力传感器的输出连接到PC机，所述电动机上装有一个速度传感器，该速度传感器的输出也链接到所述PC机，所述PC机的输出经一个控制单元链接到所述电动机；所述PC机实时监控进入热交换器前的空气压力并通过所述控制单元改变所述电动机转速使得磨削液需要的空气压力达到给定范围；过滤器和干燥器分别用于压缩空气的过滤和干燥，热交换器用于将压缩空气冷却为所需的低温气体；油箱中的磨削液用低温气体作为载体通过雾化喷嘴以喷雾射流的形式垂直向下冲击磨削加工区。
一种新型的应用于凸轮轴磨削加工的强冷却方法，采用上述的装置实行冷却，其特征在于操作步骤如下：①首先由头架和尾架夹紧被加工凸轮轴；②接着通过连杆将扁平型的雾化喷嘴固连在砂轮支架上，保证雾化喷嘴始终垂直向下对准砂轮和凸轮轴的磨削线；③测量空气压力的传感器和电动机转速的传感器均通过USB转串口线与PC机相连，将压力和电动机转速传输到PC机，以专业软件进行处理分析空气压力与电机转速的关系；④然后通过与PC机相连的控制单元控制电动机的转速，从而使得磨削液需要的空气压力达到给定范围；⑤然后压缩空气经过过滤器和干燥器的处理进入热交换器，热交换器将压缩空气冷却为所需的低温气体，用它作为载体把油箱中少量的磨削液通过雾化喷嘴以喷雾射流的形式垂直向下冲击磨削加工区。使得磨削液冲破汽膜的阻挡确保磨削液与工件表面持续接触，最大限度地发挥强化换热的优势。
本发明与现有技术相比较，具有以下实质性的特点和技术进步：
(1)热交换器将压缩空气冷却为所需的低温气体，用它作为载体把少量的磨削液通过雾化喷嘴以喷雾射流的形式垂直向下冲击磨削加工区。
(2)该装置提供的高压射流冲破已形成的汽膜的阻挡，确保磨削液与工件表面持续接触，将磨削区的换热效率达到一个新的水平，从而保证加工中凸轮表面的瞬时温度不会过高而影响其表面质量。
(3)PC机实时监控进入热交换器前的空气压力并通过与PC机相连的控制单元改变电动机转速使得磨削液需要的空气压力达到给定范围，避免了人工调节调压阀造成的不便利和人为误差，保证加工中凸轮轴表面的质量。
附图说明
图1是本发明的一个实施例子的结构示意图。
图2是本发明中凸轮轴、砂轮和雾化喷嘴的整体结构示意图。
具体实施方式
本发明的一个优选实施例子结合附图详述如下：
实施例一：参见图1和图2，本应用于凸轮轴磨削加工的强冷却装置，包括被加工凸轮轴1、雾化喷嘴2、砂轮15、油箱16、砂轮支架17、头架18、尾架19。其特征在于所述油箱16为封闭油箱，由一根出油管经一个流量计8连接所述雾化喷嘴2，该喷嘴通过一根连杆6固定在所述砂轮支架17上，使该喷嘴的喷口始终对准所述砂轮15与凸轮轴1的磨削线；一个由电动机12驱动的空气压缩机10的出口，由气管经一个储气罐9后分成两路，一路接通至所述油箱16，另一个路径经一个过滤器7，一个干燥器5和一个热交换器3后接通至所述雾化喷嘴1；所述热交换器3进口处安置一个压力传感器4，该压力传感器4的输出连接到PC机13，所述电动机12上装有一个速度传感器11，该速度传感器11的输出也链接到所述PC机13，所述PC机13的输出经一个控制单元14连接到所述电动机12；所述PC机13实时监控进入热交换器3前的空气压力并通过所述控制单元14改变所述电动机12转速使得磨削液需要的空气压力达到给定范围；过滤器7和干燥器6分别用于压缩空气的过滤和干燥，热交换器3用于将压缩空气冷却为所需的低温气体；油箱16中的磨削液用低温气体作为载体通过雾化喷嘴2以喷雾射流的形式垂直向下冲击磨削加工区。
实施例二：本新型的应用于凸轮轴磨削加工的强冷却方法是：采用上述的装置实行冷却，其操作步骤如下：①首先由头架18和尾架19夹紧被加工凸轮轴1；②接着通过连杆6将雾化喷嘴2固连在砂轮支架17上，保证雾化喷嘴2始终对准砂轮15和凸轮轴1的磨削线；③测量空气压力的传感器10和电动机转速的传感器11均通过USB转串口线与PC机13相连，将压力和电动机转速传输到PC机13，由PC机13进行处理分析空气压力与电机转速的关系；④然后通过与PC机13相连的控制单元14控制电动机12的转速从而使得磨削液需要的空气压力达到给定范围；⑤然后压缩空气经过过滤器7和干燥器5的处理进入热交换器3，热交换器3将压缩空气冷却为所需的低温气体，用它作为载体把少量的油箱16中的磨削液通过雾化喷嘴2以喷雾射流的形式垂直向下冲击磨削加工区。使得磨削液冲破汽膜的阻挡确保磨削液与工件表面持续接触，最大限度地发挥强化换热的优势。

Claims (2)

1.一种应用于凸轮轴磨削加工的强冷却装置包括被加工凸轮轴(1)、雾化喷嘴(2)、砂轮(15)、油箱(16)、砂轮支架(17)、头架(18)、尾架(19)；其特征在于所述油箱(16)为封闭油箱，由一根出油管经一个流量计(8)连接所述雾化喷嘴(2)，该喷嘴通过一根连杆(6)固定在所述砂轮支架(17)上，使该喷嘴的喷口始终对准所述砂轮(15)与凸轮轴(1)的磨削线；一个由电动机(12)驱动的空气压缩机(10)的出口，由气管经一个储气罐(9)后分成两路，一路接通至所述油箱(16)，另一路经一个过滤器(7)，一个干燥器(5)和一个热交换器(3)后接通至所述雾化喷嘴(1)；所述热交换器(3)进口处安置一个压力传感器(4)，该压力传感器(4)的输出连接到PC机(13)，所述电动机(12)上装有一个速度传感器(11)，该速度传感器(11)的输出也连接到所述PC机(13)，所述PC机(13)的输出经一个控制单元(14)连接到所述电动机(12)；所述PC机(13)实时监控进入热交换器(3)前的空气压力并通过所述控制单元(14)改变所述电动机(12)转速使得磨削液需要的空气压力达到给定范围；过滤器(7)和干燥器(6)分别用于压缩空气的过滤和干燥，热交换器(3)用于将压缩空气冷却为所需的低温气体；油箱(16)中的磨削液用低温气体作为载体通过雾化喷嘴(2)以喷雾射流的形式垂直向下冲击磨削加工区。
2.一种应用于凸轮轴磨削加工的强冷却方法，采用权利要求1所述的应用于凸轮轴磨削加工的强冷却装置对磨削加工面进行强冷却，其特征在于操作步骤如下：①头架(18)和尾架(19)夹紧被加工凸轮轴(1)；②接着通过连杆(6)将雾化喷嘴(2)固连在砂轮支架(17)上，保证雾化喷嘴(2)始终对准砂轮(15)和凸轮轴(1)的磨削线；③测量空气压力的传感器(10)和电动机转速的传感器(11)均通过USB转串口线与PC机(13)相连，将压力和电动机转速传输到PC机(13)，由PC机(13)进行处理分析空气压力与电机转速的关系；④然后通过与PC机(13)相连的控制单元(14)控制电动机(12)的转速使得磨削液需要的空气压力达到给定范围；⑤然后压缩空气经过过滤器(7)和干燥器(5)的处理进入热交换器(3)，热交换器(3)将压缩空气冷却为所需的低温气体，用它作为载体把油箱(16)中少量的磨削液通过雾化喷嘴(2)以喷雾射流形式垂直向下冲击磨削加工区，使得磨削液冲破汽膜的阻挡确保磨削液与工件表面持续接触，最大限度地发挥强化换热优势。
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