CN101913123B - 一种热管砂轮的制作装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热管砂轮的制作装置及方法，尤其适用于对热管砂轮抽真空、精确注液、机械结构封尾操作，属于难加工材料高效磨削加工领域。本发明的装置由抽真空装置、注液装置、机械封尾装置以及封盖装置四部分组成，其中抽真空装置包括真空分子泵组、真空计、不锈钢管路和真空阀门；注液装置包括注液器、硅胶软管、软管卡钳；机械封尾装置包括机械封尾结构和封尾结构控制单元。本发明结构简单、密封效果好，方法操作方便可靠，特别适于快速现实新型绿色磨具热管砂轮在制备过程中抽真空、精确注液和封尾过程。
Description
技术领域：
本发明涉及一种热管砂轮的制作装置及方法，尤其涉及一种用于热管砂轮抽真空、精确注液、机械结构封尾的装置及方法，属于难加工材料高效磨削加工领域。
背景技术：
在磨削加工难加工材料(如钛合金、高温合金)时，磨削产生的热量易积聚在磨削弧区，如果不能及时将这些热量疏导出去，磨削弧区的温度会急速上升，最高可达到1000℃以上，高的磨削温度一方面加速了磨具的损耗，另一方面，由于难加工材料具有导热性差、化学性质活泼等特点，加工时产生的热量很难通过工件向外传导，因而也易造成工件表面出现烧伤、微裂纹等破坏。为了能有效降低难加工材料磨削时的温度，通常采用向磨削弧区喷射冷却液的方法，但由于实际磨削加工过程中磨削弧区是一个相对封闭的区域，冷却液介质很难进入到弧区进行强化换热，所以其冷却换热效率并不理想，而且这种冷却方式还存在能耗高，污染环境等问题，这也不符合目前低能耗、绿色加工的发展方向。
热管技术具有极高的传热能力，是目前所知最有效的换热方式，已有人提出利用热管冷却技术对磨削弧区进行强化换热，并开发一种新型绿色磨具——热管砂轮，它是把磨削弧区中产生的热量通过砂轮基体上的热管迅速的传递出去，以达到降低难加工材料磨削时的温度，从而提高难加工材料的表面加工质量与加工效率，实现绿色加工。
针对以热管技术强化磨削弧区换热的新型绿色磨具——热管砂轮，如何实现砂轮中热管部分的抽真空、精确注液、封尾密封是成功制造出热管砂轮一个非常关键的环节。
发明内容
发明目的：
本发明的目的是提供一种能对热管砂轮中热管部分进行抽真空、精确注液、机械结构封尾的装置及方法。该装置结构简单、密封效果好，方法操作方便可靠，特别适用于快速现实新型绿色磨具热管砂轮在制备过程中抽真空、精确注液和封尾过程。
技术方案:
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
一种热管砂轮的制作装置，包括抽真空装置、注液装置、机械封尾装置；所述抽真空装置、注液装置、机械封尾装置依次通过不锈钢管路的管道连接；其中，所述抽真空装置包括真空分子泵组、真空计和真空阀门；所述真空分子泵组与不锈钢管路的一端的管口连接，真空计和真空阀门依次设置在不锈钢管路上，并且分别与不锈钢管路的管道导通连接；
所述注液装置包括注液器、橡皮软管、软管卡钳；其中橡皮软管的一端连接注液器的注液端，橡皮软管的另一端连接不锈钢管路的管道，软管卡钳为平口，采用卡接方式设置在橡皮软管的中段；
所述机械封尾装置包括机械封尾结构和封尾结构控制单元；其中，机械封尾结构焊接在热管砂轮上，包括孔芯和芯孔座；所述孔芯与芯孔座之间通过锥形面密封圈密封连接；孔芯底端设有芯孔；在孔芯内部设置有带弹簧结构的导杆，导杆的下端设置一个橡胶密封圈；导杆在弹簧的作用下与密封圈相配合用来控制芯孔的开闭；
所述封尾结构控制单元包括升降顶杆、O型密封圈、密封壳体，其中密封壳体使用O型密封圈端面密封的方法固定在热管砂轮上，用于实现机械封尾结构与封尾结构控制单元的密封连接；升降顶杆与密封壳体之间采用两道O型密封圈径向实现密封，升降顶杆与密封壳体上开有槽或孔，实现与热管砂轮中热管部分以及装置抽真空、注液部分的连通。
进一步的，上述热管砂轮的制作装置中还包括封盖装置，当封尾结构控制单元完成对热管砂轮的密封过程后，取下所述封尾结构控制单元，并将所述封盖装置使用螺钉紧固方法以及O型密封圈端面密封方法固定在热管砂轮上，实现对机械封尾结构的密封保护，所用螺钉为沉头螺钉。
进一步的，上述热管砂轮的制作装置中的芯孔的截面积为5～30mm2。
进一步的，上述热管砂轮的制作装置中的抽真空装置与注液装置采用橡胶软管连接，橡皮软管的管段长度为20～50mm。
一种实现上述热管砂轮的制作装置的制作方法，该方法的步骤为：
步骤1)、将所述装置中的抽真空装置、注液装置、机械封尾装置和热管砂轮清洁干净后安装固定好，其中O型密封圈上涂有真空油脂，并且注液器中填充有砂轮中热管部分体积的10％～30％的工质液体；将抽真空装置与注液装置通过软管卡钳完全隔断，同时保证注液器带工质液体的一端没有残留的空气在橡皮软管内；
步骤2)、对热管砂轮进行抽真空时，将所述升降顶杆向下顶到底，机械封尾结构中的芯孔打开，同时还要将升降顶杆一侧开设的槽与密封壳体上的孔对应好，确定所述装置的抽真空装置部分、注液装置部分、机械封尾装置部分与砂轮中热管部分连通；在软管卡钳处于隔断软管时，首先检验本装置的气密性；
步骤3)、当本装置的漏气率低于1Pa/h时，对热管砂轮再次进行抽真空，当砂轮热管部分的真空度值达到5.0×10-2Pa以下时，关闭抽真空装置部分中的真空阀门，打开注液装置部分的软管卡钳对砂轮进行注液；
步骤4)、热管砂轮注液结束后，上升升降导杆3～5mm的距离，机械封尾结构中的芯孔关闭，热管砂轮的封尾密封过程完成；
步骤5)、取下所述封尾结构控制单元，将所述封盖装置使用螺钉紧固，O型密封圈端面密封方法对机械封尾结构进行密封保护，热管砂轮制作过程完成。
有益效果：
1、本发明结构简单，使用方便可靠，可快速实现热管砂轮的抽真空、注液、封尾过程。
2、所述装置可使砂轮中热管部分获得10-2Pa的高真空度值，热管砂轮的注液量能够精确控制，其误差小于2ml，而且机械封尾结构的密封效果好，砂轮热管部分密封后的漏气率低于1pa/h。
附图说明：
图1是本发明装置的结构示意简图。
图2是本发明热管砂轮机械封尾结构示意图。
图3是本发明封盖结构示意图。
图中各标号的名称：1、真空分子泵组；2、真空计；3、真空阀门；4、不锈钢管路；5、软管卡钳；6、橡胶软管；7、注液器；8、升降顶杆；9、O型密封圈；10、密封壳体；11、机械封尾结构；12、热管砂轮；13、导杆；14、孔芯；15、锥面密封圈；16、芯孔座；17、芯孔；18、密封圈；19封盖。
具体实施方案：
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：
如图1，本发明主要由真空分子泵组1，真空计2，真空阀门3，不锈钢管路4，软管卡钳5，橡胶软管6，注液器7，升降顶杆8，O型密封圈9，密封壳体10，机械封尾结构11，热管砂轮12组成。封尾结构控制单元中的密封壳体10使用4个螺钉固定在热管砂轮上，并使用O型密封圈9端面密封方方法实现所述封尾结构控制单元与机械封尾结构11的密封连接。所述升降顶杆8采用2道O型密封圈9径向密封，并能在上下方向运动控制机械封尾结构上芯孔的开闭，该顶杆上开有槽，通过位置标记可与密封壳体10上的孔对应，从而实现装置抽真空部分、注液部分与砂轮中热管部分的连通。当机械封尾装置部分安装固定好后，升降顶杆8顶到最底位置时机械封尾结构11中的芯孔17被打开，当升降顶杆8向上移动3～5mm的距离，所述机械封尾结构11上的导杆14在内部弹簧回复力作用下可关闭芯孔17，完成对热管砂轮12的封尾密封。
如图2，机械封尾结构11由孔芯14和孔芯座16组成。孔芯座16上一段带有内螺纹，孔芯14上端带有外螺纹，中端带有一锥形面密封圈15，利用螺纹紧固方法可以实现孔芯14与孔芯座16之间的密封。孔芯14内有一个带弹簧结构的导杆13能够控制芯孔17的开闭，导杆13上一端带有密封圈18。通常情况下，导杆13在内部弹簧回复力作用下使芯孔17处于关闭状态，此时导杆13上带有的密封圈18能与芯孔17形成良好的密封效果，当导杆13受外力下移一段距离(3～5mm)时，芯孔17与密封圈18的密封状态被破坏，芯孔17打开。
如图3，当封尾结构控制单元完成对热管砂轮的密封过程后，取下封尾结构控制单元，将封盖装置19采用4个螺钉紧固在热管砂轮12上，并使用O型密封圈9端面密封方式对机械封尾结构进行密封保护。所用螺钉为沉头螺钉。
具体实施例中实现热管砂轮抽真空、精确注液、机械封尾的操作过程如下：
步骤1)、将所述装置中的抽真空装置、注液装置、机械封尾装置和热管砂轮清洁干净后安装固定好，所述O型密封圈9上涂有真空油脂，所述注液器7中填充有30ml的工质液体，将抽真空装置与注液装置通过软管卡钳5完全隔断，同时要保证注液器7带工质液体的一端没有残留的空气在橡皮软管6内。
步骤2)、将所述升降顶杆8向下顶到底，此时机械封尾结构11中的芯孔17打开，将升降顶杆8一侧开设的槽、密封壳体10上的孔对应好，确定所述装置的抽真空装置部分、注液装置部分、机械封尾装置部分与砂轮中热管部分连通后，在软管卡钳5处于隔断软管时，首先对所述装置的气密性进行检验。
步骤3)、当所述装置的漏气率低于1Pa/h时，对热管砂轮再次进行抽真空，当砂轮热管部分的真空度达到5.0×10-2Pa以下时，关闭抽真空装置部分中的真空阀门3，打开注液装置部分的软管卡钳5对热管砂轮进行注液。
步骤4)、热管砂轮注液结束后，将升降导杆8上升4mm的距离，机械封尾结构中的芯孔17关闭，热管砂轮的封尾密封过程完成。
步骤5)、取下所述封尾结构控制单元，将所述封盖装置使用螺钉紧固，O型密封圈端面密封方法对机械封尾结构进行密封保护，热管砂轮的制作过程完成。
Claims (5)
1.一种热管砂轮的制作装置，其特征在于：包括抽真空装置、注液装置、机械封尾装置；所述抽真空装置、注液装置、机械封尾装置依次通过不锈钢管路(4)的管道连接；其中，所述抽真空装置包括真空分子泵组(1)、真空计(2)和真空阀门(3)；所述真空分子泵组(1)与不锈钢管路(4)的一端的管口连接，真空计(2)和真空阀门(3)依次设置在不锈钢管路(4)上，并且分别与不锈钢管路(4)的管道导通连接；
所述注液装置包括注液器(7)、橡皮软管(6)、软管卡钳(5)；其中橡皮软管(6)的一端连接注液器(7)的注液端，橡皮软管(6)的另一端连接不锈钢管路(4)的管道，软管卡钳(5)为平口，采用卡接方式设置在橡皮软管(6)的中段；
所述机械封尾装置包括机械封尾结构(11)和封尾结构控制单元；其中，机械封尾结构(11)焊接在热管砂轮(12)上，包括孔芯(14)和芯孔座(16)；所述孔芯(14)与芯孔座(16)之间通过锥形面密封圈(15)密封连接；孔芯(14)底端有芯孔(17)；在孔芯(14)内部设置有带弹簧结构的导杆(13)，导杆(13)的下端设置一个橡胶密封圈(18)；导杆(13)在弹簧的作用下与密封圈(18)相配合用来控制芯孔(17)的开闭；
所述封尾结构控制单元包括升降顶杆(8)、O型密封圈(9)、密封壳体(10)，其中密封壳体(10)使用O型密封圈(9)端面密封的方法固定在热管砂轮上，用于实现机械封尾结构(11)与封尾结构控制单元的密封连接；升降顶杆(8)与密封壳体(10)之间采用两道O型密封圈径向实现密封，升降顶杆(8)与密封壳体(10)上开有槽或孔，实现与热管砂轮(12)中热管部分以及抽真空装置、注液装置的连通。
2.根据权利要求1所述的热管砂轮的制作装置，其特征在于：还包括封盖装置，当封尾结构控制单元完成对热管砂轮的密封过程后，取下所述封尾结构控制单元，并将所述封盖装置使用螺钉紧固方法以及O型密封圈端面密封方法固定在热管砂轮(12)上，实现对机械封尾结构(11)的密封保护，所用螺钉为沉头螺钉。
3.根据权利要求1所述的热管砂轮的制作装置，其特征在于：所述芯孔(17)的截面积为5～30mm2。
4.根据权利要求1所述的热管砂轮的制作装置，其特征在于：所述橡皮软管(6)的管段长度为20～50mm。
5.一种基于权利要求1所述的热管砂轮的制作装置的制作方法，其特征在于，该方法的步骤为：
步骤1)、将所述装置中的抽真空装置、注液装置、机械封尾装置和热管砂轮清洁干净后安装固定好，其中O型密封圈(9)上涂有真空油脂，并且注液器(7)中填充有砂轮中热管部分体积的10％～30％的工质液体；将抽真空装置与注液装置通过软管卡钳(5)完全隔断，同时保证注液器(7)带工质液体的一端没有残留的空气在橡皮软管(6)内；
步骤2)、对热管砂轮进行抽真空时，将所述升降顶杆(8)向下顶到底，机械封尾结构(11)中的芯孔(17)打开，同时还要将升降顶杆(8)一侧开设的槽与密封壳体(10)上的孔对应好，确定所述装置的抽真空装置、注液装置、机械封尾装置与砂轮中热管部分连通；在软管卡钳(5)处于隔断软管时，首先检验本装置的气密性；
步骤3)、当本装置的漏气率低于1Pa/h时，对热管砂轮再次进行抽真空，当砂轮热管部分的真空度值达到5.0×10-2Pa以下时，关闭抽真空装置部分中的真空阀门(3)，打开注液装置部分的软管卡钳(5)对砂轮进行注液；
步骤4)、热管砂轮注液结束后，上升升降顶杆(8)3～5mm的距离，机械封尾结构中的芯孔(17)关闭，热管砂轮的封尾密封过程完成；
步骤5)、取下所述封尾结构控制单元，将所述封盖装置使用螺钉紧固，O型密封圈端面密封方法对机械封尾结构进行密封保护，热管砂轮制作过程完成。
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