CN102528676B - 外冷式磨床用内冷式砂轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外冷式磨床用内冷式砂轮，包括基体和磨环，磨环的磨面上镂空有出水口，各出水口连通基体内对应开设的水流通道，各水流通道汇合于基体上开设的进水口，所述基体上的进水口为与外冷式磨床冷却管连通的敞口，所述基体包括基板和压在基板上的压板，所述磨环夹持固结于基板和压板之间，基板和压板之间还形成起水流通道作用的中空储水区，所述进水口开设于压板上。本发明具有的内冷却结构，可使市场上绝大部分外冷式加工设备几乎不用增加任何成本就能达到内冷式加工设备的性能，避免投入更多资金购买昂贵的内冷式加工设备，经济效益非常明显。

Description

外冷式磨床用内冷式砂轮

(一)技术领域：

本发明涉及磨削工具，具体为一种外冷式磨床用内冷式砂轮。

(二)背景技术：

对金属或非金属材料的磨削加工采用砂轮来完成，对于平面加工使用磨削面为平面(或运行轨迹为平面)的砂轮，而对于异形磨边加工则常采用磨削面为异形的成形砂轮。由于磨削加工会产生磨削热，尤其是高速磨削，砂轮加工(平面磨削和异形磨削)时需要进行冷却，冷却方式为砂轮加工机床的冷却机构提供，根据冷却方式的不同，现有砂轮加工机床分为外冷式磨床和内冷式磨床。

1、外冷式磨床的冷却机构简单(配用的砂轮为普通砂轮)，主要是一根连接泵源的冷却管，冷却管安装于工作台面上，冷却管喷出的冷却液直接作用于砂轮加工部位，由于砂轮转动的离心作用，冷却液将快速飞离砂轮加工部位；而磨削时工作面与加工工件之间结合较紧密，磨削产生的粉屑还形成了对冷却液的封闭，实际上冷却液很难进入到正在加工的工作面，而只是起到砂轮工作之前预冷、砂轮工作之后降温的作用。

2、内冷式磨床配套使用具有内冷却结构的砂轮，冷却液可直接作用于磨削工作面上，其冷却效果比外冷式效果好。内冷式砂轮的结构是在基体中心轴位的轴孔上开设有与内冷式磨床砂轮转轴出水口对位的进水口，砂轮基体的内部还开设有(为数不多)水流通道，而砂轮的磨环上也开设有(为数不多)出水口，冷却液通过安装砂轮的砂轮转轴出水口供给，冷却液从砂轮转轴的出水口进入砂轮基体轴孔的进水口，经水流通道从磨环上的出水口喷出而作用在磨削工作面上。

由于要解决内部冷却管路的布局和砂轮转轴与砂轮轴孔进、出水口联通与密封问题，是造成内冷式磨床机构复杂的原因，进而催升了内冷式磨床的制造成本，并且普通砂轮还不能在内冷式磨床上运用，必须使用特殊制作的具有冷却结构的砂轮，导致最终的综合加工成本增大。

除此之外，无论在外冷式磨床上使用普通砂轮加工，还是在内冷式磨床上使用具有内冷却结构的特殊砂轮加工，目前技术的砂轮磨面结构决定了粉屑带出的线程大，带出量有限。而粉屑的排出速率和排出量，将直接影响着加工质量和效率，当粉屑量难以完全带出时，将会直接影响加工质量和效率，这也是砂轮工作效率无法提高的关键所在。

对于异形磨边加工，砂轮的异形磨面形状对应于材料的边角形状要求，最终成型的常用边角形状为弧形，也有除弧形以外的其他形状，如为规矩的几何形状，或为由直线、弧线、曲线等线段构成的非规矩几何形状。

对于异形磨边的胚料，应预留有加工余量，而加工余量并非针对异形磨削面的形状而留，加工余量的初始几何状态在绝大多数情况下是相对规矩的(常见为方形)，材质也是均匀的。在加工过程中，砂轮异形磨面沿轴向方向上的各个部位的加工量可能存在不均，有些甚至是倍率差的关系，而砂轮的材质却是均匀性的，这就造成了砂轮异形磨面的各个部位随加工量的不同而磨损程度不同，使砂轮的异形磨面极易失形而无法正常使用，需经常修复或失形报废。

(三)发明)内容：

针对现有技术的不足之处，本发明的目的是设计一种在外冷式磨床上实现内冷却功能的外冷式磨床用内冷式砂轮。

能够实现上述目的的外冷式磨床用内冷式砂轮，包括基体和设于基体上的磨环，所述磨环的磨面上开设有贯通磨环的出水口，所述各出水口连通基体内对应开设的水流通道，所述各水流通道汇合于进水口，所不同的是所述进水口开设于基体上，所述基体上的进水口为向外的敞口，当该砂轮安装于外冷式磨床上时，进水口对着外冷式磨床冷却管的喷水位置。

冷却水可以从基体上的进水口进入，通过水流通道经出水口施加到磨削工作面，保证加工过程中的全程冷却，同时磨削产生的粉屑进入出水口内储存，在磨削工作面外，由于离心力和水流作用，出水口内的粉屑可顺利排出，因此出水口还具有容屑、排屑作用。

为便于进水口和水流通道的加工制造，需进一步优化基体结构，所述一种优化结构包括两块基板，所述磨环夹持固结于基板之间，所述基板之间还形成起水流通道作用的储水区，所述进水口开设于一块基板上。

所述一块基板为安装于另一块基板上的压板，另一块基板中心设置中心轴位，为方便进水口与外冷式磨床冷却管连通，所述进水口为开设于压板上的环口。

所述环口可自然形成，做法是将压板设计为环板，压板的内环直径大于基板的中心轴位，环口形成在压板的内环与基板的中心轴位之间。

可根据砂轮的尺寸和吃刀量确定出水口的数量，在磨环与被加工件磨削时的接触线长范围内，出水口的数量在大于0个而小于30个之间。

在两个或两个以上砂轮同轴并列使用时，所述各基体之间的水流通道相互导通，确保冷却水向各个砂轮的供给。

对于所述磨环的磨面为异形磨面的情况，所述出水口为异形磨面上不参与磨削的非实体加工区，除非实体加工区以外的异形磨面剩余部位则为参与磨削的实体加工区，所述实体加工区于不同轴向位置上的圆周总线长对应于被加工件同位置的加工余量，其对应关系为正比例关系或近似正比例关系，从而形成异形磨面的等形磨耗结构。即所述磨环中的实体加工区(指磨削时接触被加工件的部分)，将根据砂轮在加工过程需要完成的加工量，在砂轮轴向不同位置上分配对应实体加工区的圆周总线长，即工件加工余量大的部位，其对应的实体加工区圆周总线长则大，工件加工余量小的部位，其对应的实体加工区圆周总线长则小，两者之间构成正比例或近似正比例关系，从而形成砂轮的等形磨耗结构，以此来解决或缓解异形砂轮失形问题。

当被加工件对形状要求不是很高、范围较宽、或砂轮制造难度过大时，根据砂轮在加工过程需要完成的加工量，在砂轮轴向不同位置上分配对应实体加工区的圆周总线长，两者之间构成的比例关系可适当放宽。

所述出水口(即非实体加工区)原则上可设置为任何形状，如可设置为规矩的几何形状，或设为由直线、弧线、曲线等线段构成的非规矩几何形状。

对于被加工件的弧形加工面，所述出水口(即非实体加工区)的形状可以采用易于加工的圆形或椭圆形。

在出水口(即非实体加工区)的轴向宽度大于被加工件加工面厚度情况下，实体加工区构成具有微距间断式磨削或半间断式磨削结构，半间断式磨削结构具有更小的跳动，更有利于较高崩边要求的加工。

在出水口(即非实体加工区)的轴向宽度小于被加工件加工面厚度的情况下，实体加工区构成连续式磨削结构，消除跳动带来的崩边，可满足崩边要求极高的加工工况。

本发明的技术方案也适合“干磨”加工，不过此时的干磨冷却水为“空气”，所述进水口、水流通道和出水口则对应为进气口、气流通道和出气口。

本发明的优点：

1、本发明外冷式磨床用内冷式砂轮的内冷却结构，可使市场上绝大部分外冷式加工设备几乎不用增加任何成本就能达到内冷式加工设备的性能，避免投入更多资金购买昂贵的内冷式加工设备，经济效益非常明显。

2、本发明的内冷却结构还兼作快速排(容)屑结构，使磨削加工区域内产生的粉屑快速排出，使被加工表面的表面粗糙度以及砂轮锋利度的性能大幅度提高，确保砂轮更能够适用于快速、高速加工。

3、本发明针对异形砂轮采用了等形磨耗结构，在结构上促进砂轮抗变形能力，使砂轮失形、失效因素大大降低，提高砂轮的寿命。

(四)附图说明：

图1为本发明一种实施方式的立体结构示意图。

图2为图1实施方式的主视图。

图3为图2的内部结构示意图。

图4(a)为图1、图2、图3中，出水口于磨环的异形磨面上分布情况示意图，出水口的轴向宽度大于被加工件的厚度。

图4(b)为图1、图2、图3中，出水口于磨环的异形磨面上分布情况示意图，出水口的轴向宽度小于被加工件的厚度。

图5为被加工件的加工尺寸图。

图号标识：1基体；1-1、基板；1-2、压板；2、磨环、2-1、出水口；2-2、实体加工区；3、进水口；4、支撑柱；5、储水区；6、螺钉；7、中心轴位。

(五)具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：

本发明外冷式磨床用内冷式砂轮由基体1和磨环2构成，其中基体1由基板1-1和压板1-2组装而成。

所述基板1-1为圆板，基板1-1轴心处为中心轴位7，所述压板1-2为环板，压板1-2的外环直径与基板1-1圆周直径相同，压板1-2的内环直径大于基板1-1中心轴位7的外径；基板1-1和压板1-2之间用圆周均布的中空支撑柱4隔空，对应于各支撑柱4位置，用螺钉6将基板1-1和压板1-2轴向紧固，与此同时基板1-1和压板1-2的圆周外缘内端面将磨环2夹持固结(常用胶水粘接)，如图1、图2、图3所示。

所述磨环2的磨面上向内镂空开设有均布的圆形或椭圆形出水口2-1(贯通磨环2)，所述出水口2-1的作用还兼为容屑和排屑，砂轮磨削时磨环2与被加工件的接触线长范围内，出水口2-1的数量为大于0个而小于30个，冷却水的进水口3为压板1-2与基板1-1中心轴位7之间的环口，基板1-1和压板1-2之间的空腔为冷却水的储水区5，出水口2-1与储水区5相通，如图1、图2、图3所示。

本发明适合在外冷式磨床上使用，外冷式磨床的冷却管对准砂轮的环口，加工时，砂轮磨削工件，冷却水从环口进入并在储水区5内保存，由于离心力作用，储水区5内的冷却水通过出水口2-1甩入磨削区，实现对被加工件的内冷却；磨削时产生的粉屑进入出水口2-1内暂时储存，储存有粉屑的出水口2-1在转离磨削区后，在离心力和冷却水的共同作用下，粉屑被排出。

粉屑能够及时快速排出砂轮，可使磨料颗粒能够较好保持出露的高度，有利于提高磨料颗粒的刻取磨削能力，达到提高锋利度的作用；同时，由于粉屑的快速排出，有利于冷却水发挥作用，大大降低了磨料颗粒的切削热及由于粉屑存在的摩擦热，改善了磨料颗粒的工作条件，有利于磨料颗粒的强度保持，提高砂轮的寿命；摩擦热的降低，还将有利于提高被加工件的表面质量。

以加工圆弧边为例，所述磨环2的磨面为弧形(异形磨面)，弧面上圆形或椭圆形的出水口2-1为异形磨面的非实体加工区，异形磨面的剩余部分为与被加工件8接触的实体加工区2-2，并且所述实体加工区2-2于不同轴向位置上的圆周总线长对应于被加工工件同位置的加工余量，其对应关系为正比例关系或近似正比例关系，从而形成异形磨面的等形磨耗结构，如图1、图2、图4所示。

如图5所示，被加工件8的材料厚度5mm，圆弧拱高1.5mm，加工余量最少的部位(厚度方向的中间部位)余量为1mm，加工量最大的部位(左右两个端面)余量为2.5mm，则被加工件8沿轴向的加工余量与对应的实体加工区2-2的圆周总线长的正比例关系为：最小余量；最大余量＝1；2.5。

如图4(a)所示，当出水口2-1(非实体加工区)的轴向宽度大于被加工件8加工面的厚度时，构成具有微距间断式磨削或半间断式磨削结构，半间断式磨削结构具有更小的跳动，更有利于较高崩边要求的加工；在崩边要求极高的情况下，可以选择出水口2-1(非实体加工区)的轴向宽度小于被加工件8加工面的厚度，构成连续式磨削结构，消除跳动带来的崩边，如图4(b)所示。

特殊情况：当异形磨面为复杂异形面时，可将复杂的异形面拆分为若干段而做成若干个砂轮，可视为多个砂轮叠加。

本发明的技术方案特别适用于加工脆硬金属或非金属材料的砂轮上应用，所述砂轮的磨环2用超硬磨料制成，磨环2的实体加工区2-2可为一次性成型方式或各种拼合成型方式构成。上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.外冷式磨床用内冷式砂轮，包括基体(1)和设于基体(1)上的磨环(2)，所述磨环(2)的磨面上开设有贯通磨环(2)的出水口(2-1)，所述各出水口(2-1)连通基体(1)内对应开设的水流通道，所述各水流通道汇合于进水口(3)，其特征在于：所述基体(1)包括两块基板(1-1)，所述磨环(2)夹持固结于基板(1-1)之间；所述进水口(3)开设于基体(1)的一块基板(1-1)上，所述进水口(3)为向外的敞口，基板(1-1)之间还形成起水流通道作用的储水区(5)。

2.根据权利要求1所述的外冷式磨床用内冷式砂轮，其特征在于：所述一块基板(1-1)为安装于另一块基板(1-1)上的压板(1-2)，另一块基板(1-1)中心设置中心轴位(7)，所述进水口(3)为开设于压板(1-2)上的环口。

3.根据权利要求2所述的外冷式磨床用内冷式砂轮，其特征在于：所述压板(1-2)为环板，环板的内环直径大于基板(1-1)的中心轴位(7)，所述环口形成在压板(1-2)的内环与基板(1-1)的中心轴位(7)之间。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的外冷式磨床用内冷式砂轮，其特征在于：在磨环(2)与被加工件磨削时的接触线长范围内，所述出水口(2-1)的数量为大于0个而小于30个。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的外冷式磨床用内冷式砂轮，其特征在于：所述砂轮的磨环(2)用超硬磨料制成，磨环(2)的实体加工区(2-2)可为一次性成型方式或拼合成型方式构成。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的外冷式磨床用内冷式砂轮，其特征在于：两个或两个以上砂轮同轴并列使用时，所述各基体(1)之间的水流通道相互导通。

7.根据权利要求1～3中任意一项所述的外冷式磨床用内冷式砂轮，其特征在于：所述磨环(2)的磨面为异形磨面，所述出水口(2-1)为异形磨面上不参与磨削的非实体加工区，异形磨面的剩余部位则为参与磨削的实体加工区(2-2)，所述实体加工区(2-2)于不同轴向位置上的圆周总线长对应于被加工件(8)同位置的加工余量，其对应关系为正比例关系或近似正比例关系。

8.根据权利要求7所述的外冷式磨床用内冷式砂轮，其特征在于：所述出水口(2-1)为规矩的几何形状或为不规矩的几何形状。

9.根据权利要求8所述的外冷式磨床用内冷式砂轮，其特征在于：所述出水口(2-1)为圆形或椭圆形。

10.根据权利要求7所述的外冷式磨床用内冷式砂轮，其特征在于：所述出水口(2-1)的轴向宽度大于被加工件(8)加工面的厚度。

11.根据权利要求7所述的外冷式磨床用内冷式砂轮，其特征在于：所述出水口(2-1)的轴向宽度小于被加工件(8)加工面的厚度。