CN103025487B - 用于冷却润滑剂的喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却润滑剂的喷嘴，其包括：连接腔（1），该连接腔带有腔入口（3）和位于连接腔（1）的内部空间中的挡板（2），该挡板借助至少两个固定件（5）被固定；主腔（7），该主腔可取下地以背面（17）固定到连接腔（1）的正面（14）上，且具有带钻孔（9）的扩散板（8）；和喷嘴板（10），该喷嘴板可取下地以背面（19）固定到主腔（7）的正面（16）上，且具有与砂轮造型适配的钻孔样型（11）。

Description

用于冷却润滑剂的喷嘴
本发明涉及一种用于冷却润滑剂的喷嘴和一种经济且环保的磨削方法。本发明尤其涉及把冷却润滑剂输送至工件与用于去除材料的刀具之间的接触部位，特别是用来在磨削过程中输送冷却润滑剂。
输入冷却润滑剂对磨削效果和砂轮寿命有很大影响。冷却润滑剂射束的压力、体积流、温度和方向的协调配合决定着冷却效果。冷却润滑的效率还明显受喷嘴形状影响。
冷却润滑剂（KSS）的最重要的任务是冷却工件。冷却润滑剂还必须冷却砂轮、减小摩擦、把磨削碎屑从磨削区和整个机器中输送出去、冲洗砂轮的孔隙空间。
已知给磨削机器配备喷嘴，喷嘴能把液态冷却剂的一个或多个射束、喷射射束或射流输出到工件与用于去除材料的刀具之间的接触部位。对工件与磨削刀具之间的接触部位的这种冷却以有利的方式影响着最终产品的质量。
已知对喷嘴进行适当设计，从而它能把适当量的冷却剂以合适的分布方式输送给在相当大的工件表面与转动砂轮的或类似刀具的适当造型的工作表面之间的接触部位。如果用具有不同造型的另一磨削刀具来代替专用的磨削刀具，则往往需要在耗费时间的工作过程中将所述喷嘴替换为其它喷嘴，则会造成机器长时间地待机。
影响工件冷却质量的另一影响因素是输送到工件上的冷却剂射束的扩散。扩散是不利的，因为其易于增加带入的空气。空气易于例如使冷却剂从磨削区中断，进而从砂轮和工件的界面中断。
还已知使得冷却剂射束的速度与砂轮的磨削表面的速度适配，由此能改善工件冷却质量。
由WO 2003/015988 A1已知一种喷嘴装置，它包括分配腔和模块化的端面板，端面板可取下地固定在分配腔的沿流动方向位于下面的侧面上。该装置还包括至少一个用于连续射束的喷嘴和设置在分配腔内部的预处理设备，喷嘴用来把冷却剂输送通过模块化的端面板。
由US 3,917,888已知用于给衬底涂层的方法和装置。这里记载了一种喷嘴，其在内部空间中与流向相反地在整个宽度上含有设有孔的壁板。该壁板促使流入的空气或液体在喷嘴内部空间中分布。还记载了一种与流向相反的丝网，用于进一步促使液体分布。
已知的喷嘴和喷嘴装置的常见缺点在于，冷却剂在腔内部涡旋，顺滑的流出受到干扰。引入到磨削区域中的不是纯粹的冷却剂润滑物质，而是由空气与冷却剂润滑物质构成的乳浊液。冷却效果因而受到严重破坏。在加工的工件上形成烧斑。因此，实现的工件产量低。
本发明的目的在于，提出一种用于磨削应用的喷嘴，借此提高磨削功率并避免工件上的烧斑。
该目的通过一种用于冷却润滑剂的喷嘴得以实现，其包括：
- 连接腔，该连接腔带有腔入口和位于连接腔的内部空间中的挡板，该挡板借助至少两个固定件被固定；
- 主腔，该主腔可取下地以背面固定到连接腔的正面上，且具有带钻孔的扩散板；和
- 喷嘴板，该喷嘴板可取下地以背面固定到主腔的正面上，且具有与砂轮造型适配的钻孔样型。
本发明的用于冷却润滑剂的喷嘴优选含有三个部分：带有挡板的连接腔、带有扩散板的主腔、喷嘴板。挡板是固定的板，它没有用于让冷却润滑剂通过的钻孔。
冷却润滑物质能以至多5bar的压力被引入。利用本发明的喷嘴，在大约1m的距离之后仍然有顺滑的冷却剂流。在磨削区域中引入纯粹的冷却剂润滑物质，而不是像已知的方法那样利用已知的喷嘴引入由空气和冷却润滑剂构成的乳浊液。
在本发明的装置中输入冷却润滑剂物质，由此实现如下优点。由于磨蚀性的磨粒磨损较小而延长了修整间歇。减小了磨削烧损，实现了较高的磨削效率。提供的体积流得到有效利用，由此减小整体体积流。减少了带入的空气量，进而减少泡沫形成、雾化和蒸发。砂轮能以较高的切削速度和硬性结合（Bindung）进行磨削。
本发明的装置可以简单地组装，且利用比已知喷嘴少的冷却剂便足以应付，这是因为产生了有针对性的射束。产生带有极少空气的顺滑流。
冷却润滑剂进入到连接腔中。连接腔具有用于O形圈的狭槽和用于螺钉的孔。连接腔中的板是挡板。冷却润滑剂纯净地以约300 l/m的大体积流从背面进入到连接腔中。根据本发明，冷却润滑剂均匀地流经整个扩散板。利用挡板，冷却润滑剂并不直接进入到主腔中，扩散板并非仅在中间受到冲击。而若没有挡板，冷却润滑剂就会从连接腔直接进入到主腔中，且仅到达扩散板的中间。在中间就会产生比在边缘多很多的体积流。由此会打断顺滑流。
根据本发明，在主腔中产生均匀的压力。在主腔中，冷却润滑剂平稳，使得它尚仅仅在一定程度上经由输出喷嘴板被挤压出去，从而得到顺滑流。在主腔中，均匀的压力引起沿着造型产生均匀的射束。该射束是顺滑的，而不彼此断开。根据本发明，由此较冷地进行磨削，这是因为更有针对性地进行冷却，特别是因为利用造型有针对性地进行冷却。
根据本发明，可以提高Q/W值。Q/W值意指砂轮在1毫米的砂轮宽度上每单位时间的磨蚀量（Abtrag）。泵功率和能量得到减少。
本发明的喷嘴引起顺滑流，由此不会在冷却剂中产生起绝缘作用的夹杂空气。能较冷地进行磨削，由此提高磨削功率。工件具有较少的烧斑。
本发明的喷嘴的一种优选的设计在于，把带有钻孔的扩散板装设在主腔的底部。本发明的喷嘴的另一种优选的设计在于，这些钻孔沿着主腔底部的整个内表面延伸。这有利于使得主腔中的冷却润滑剂平稳。
本发明的喷嘴的一种优选的设计在于，连接腔中的挡板适当地位于腔入口上方，使得冷却润滑剂在到达主腔的扩散板之前就已经在连接腔中分布。本发明的喷嘴的另一种优选的设计在于，挡板面积大小为连接腔底部内表面的至少50%。挡板相对于连接腔底部平行。挡板与连接腔底部内表面之间的距离优选等于连接腔底部内表面与连接腔侧壁顶部边缘之间的距离的至少50%。
连接腔优选宽180mm-200mm，优选深70mm-90mm，优选高45mm-60mm。挡板优选位于连接腔内部底的上方10mm-20mm处。挡板优选厚2mm-5mm，优选宽20mm-40mm，优选长130mm-150mm。挡板适当地位于腔入口上方，使得冷却润滑剂在到达主腔中的扩散板之前就已经在连接腔中分布。根据本发明，由此以有利的方式引起冷却润滑剂的顺滑流。
本发明的喷嘴的一种优选的设计在于，连接腔的正面和主腔的正面具有用于O形圈的狭槽。本发明的喷嘴的另一种优选的设计在于，连接腔、主腔和喷嘴板具有用于连接的螺钉开口。本发明的喷嘴的另一种优选的设计在于，连接腔、主腔和喷嘴板利用螺钉开口中的螺钉和狭槽中的O形圈连接成一个装置。喷嘴结构的这三个部分可以有利地防水地封闭。由此避免冷却润滑剂的任何损失，且能实现环保地处理本发明的喷嘴。
本发明的喷嘴的一种优选的设计在于，扩散板上的钻孔直径为2mm-4mm。本发明的喷嘴的另一种优选的设计在于，喷嘴板上的钻孔直径为1mm-3mm。根据本发明，由此以有利的方式引起冷却润滑剂的顺滑流。喷嘴板也称为输出喷嘴板或均化板。
本发明的喷嘴的一种优选的设计在于，带有挡板的连接腔、主腔和喷嘴板含有铝或合金特种钢。铝以有利的方式适合于制造喷嘴部分。
所述目的还通过一种利用本发明的用于冷却润滑剂的喷嘴把由冷却润滑剂构成的连续的射束输出至砂轮的方法得以实现，其中，
- 使用一种喷嘴板，该喷嘴板带有与砂轮造型适配的钻孔样型；
- 在磨削过程中调节一定的冷却润滑剂压力，由此调节所希望的冷却润滑剂通流速度；和
- 调节砂轮圆周速度。
本发明的一种有利的设计在于，冷却润滑剂通流速度大致等于砂轮圆周速度。利用这些速度将实现很好的效果。本发明的另一种有利的设计在于，由喷嘴产生顺滑流。通过冷却润滑剂的顺滑流，在工件上实现很好的效果，且实现了高产量。
所述目的的另一实现方案在于，使用本发明的喷嘴，用于把冷却润滑剂输送至工件与用于去除材料的刀具之间的接触部位，特别是用来在磨削过程中输送冷却润滑剂。
下面借助附图和实例详述本发明。附图并非完全尺寸精准。本发明绝不因附图受到限制。其中：
图1为从上面观察带有挡板的连接腔的立体图；
图2为带有挡板的连接腔的俯视图；
图2A为沿图2中的线B-B剖切的横剖视图；
图3为从上面观察带有扩散板的主腔的立体图；
图4为从下面观察带有扩散板的主腔的立体图；
图5为带有扩散板的主腔的俯视图；
图5A为沿图5中的线B-B剖切的横剖视图；
图6为从上面观察喷嘴板的立体图，其带有与砂轮造型适配的钻孔样型；
图7为喷嘴板的俯视图；
图7A为沿图7A中的线A-A剖切的横剖视图；
图8为连接腔、主腔和喷嘴板的横剖视图；
图9为从下面观察连接腔、主腔和喷嘴板的立体分解图；和
图10为从上面观察连接腔、主腔和喷嘴板的立体分解图。
图1所示为从上面观察带有挡板2的连接腔1的立体图，图2所示为其俯视图，图2A所示为沿图2中的线B-B剖切的横剖视图。“从上面观察”意指观察方向与冷却润滑剂的出口方向相反。“从下面观察”意指观察方向朝向出口方向。连接腔1从背面15具有腔入口3。连接腔1从正面14在内部空间中具有挡板2，该挡板借助至少两个固定件5被固定。连接腔1在正面14上具有用于O形圈的狭槽4。连接腔1具有用于螺钉的螺钉开口6。连接腔1例如宽约196mm，深约84mm，高约55mm。挡板2位于连接腔1的底部上方约15mm处。挡板2例如厚约3mm，宽约30mm，长约140mm。固定件5直径约24mm。挡板2位于腔入口3的上方，使得冷却润滑剂在到达主腔7中的扩散板8之前已在连接腔1中分布，见图3。挡板2的大小例如约为连接腔1的底部内表面的至少50%。
图3所示为从上面观察带有扩散板8的主腔7的立体图，图4所示为从下面观察它的立体图，图5所示为它的俯视图，图5A所示为沿图5中的线B-B剖切的横剖视图。主腔7可取下地以背面17固定到连接腔1的正面14上。主腔7的底部具有带钻孔9的扩散板8。扩散板8既从主腔7的正面16又从其背面17被示出。这些钻孔9沿着主腔7的底部的整个内表面分布。主腔7具有用于螺钉的螺钉开口6。主腔7例如宽约196mm，深约84mm，高约55mm。主腔7的正面16具有用于O形圈的狭槽4。扩散板8上的钻孔9的直径例如约2.5mm。这些钻孔9例如具有约4.8mm的宽度间距和约9.6mm的长度间距。
图6所示为从上面观察喷嘴板10的立体图，其带有与砂轮造型适配的钻孔样型13，图7所示为其俯视图，图7A所示为沿图7A中的线A-A剖切的横剖视图。喷嘴板10可取下地以背面19固定到主腔7的正面16上。钻孔样型11与砂轮造型适配。钻孔样型11既从喷嘴板10的正面18又从其背面19被示出。喷嘴板10具有用于螺钉的螺钉开口6。喷嘴板10的外尺寸与主腔7的外尺寸适配。扩散板8上的钻孔9的直径例如为2.5mm。这些钻孔9例如具有约4.8mm的宽度间距和约9.6mm的长度间距。喷嘴板10上的钻孔13的直径约为2mm。钻孔样型11大致位于喷嘴板的中间。喷嘴板10具有最小高度。该最小高度例如约为30mm。
图8所示为连接腔1、主腔7和喷嘴板10的横剖视图。图9所示为从下面观察连接腔、主腔和喷嘴板的立体分解图，图10所示为其从上面观察的立体分解图。连接腔1、主腔7和喷嘴板10利用螺钉开口6中的螺钉和狭槽4中的O形圈相对于本发明的装置防水地可取下地相互连接。在本例中，连接腔1、挡板2、主腔7和喷嘴板10由铝构成。
实例
使用一种带有钻孔样型11的喷嘴板10，该钻孔样型与直径为400mm的砂轮的砂轮造型适配。所希望的冷却润滑剂通流速度被调节为25m/sec。砂轮转速被调节为1200 min-1。冷却润滑剂压力被调节为5bar。利用本发明的喷嘴把由冷却润滑剂构成的连续的射束施加到砂轮上。由喷嘴产生顺滑流。
在工件上观察不到烧斑。将实现磨削工件的高产量。将观察到冷却润滑剂顺滑流地流出。
参比实例
该参比实例是在与所述实例相同的条件下实施的。唯一的区别是，使用了根据现有技术的扁喷嘴。
在工件上会观察到烧斑。将实现低产量。将观察到冷却润滑剂的顺滑流式流出受到干扰。
本发明的喷嘴的优点汇总在表格1中。
表格1
结果 喷嘴（本发明） 喷嘴（现有技术）
工件上的烧斑 无 观察到了
实现的产量 高 低
顺滑流 在远距离内存在 在喷嘴射出之后紧接着就紊流
附图标记清单
1    连接腔
2    挡板
3    腔入口
4    用于O形圈的狭槽
5    挡板的固定件
6    螺钉开口
7    主腔
8    扩散板
9    扩散板上的钻孔
10   喷嘴板/输出喷嘴板/均化板
11   与砂轮造型适配的钻孔样型
13   钻孔
14   从上面或正面观察的连接腔
15   从下面或背面观察的连接腔
16   从上面或正面观察的主腔
17   从下面或背面观察的主腔
18   从上面或正面观察的喷嘴板
19   从下面或背面观察的喷嘴板

Claims (15)

1.一种用于冷却润滑剂的喷嘴，包括：
连接腔（1），该连接腔带有腔入口（3）和位于连接腔（1）的内部空间中的挡板（2），该挡板借助至少两个固定件（5）被固定；
主腔（7），该主腔可取下地以背面（17）固定到连接腔（1）的正面（14）上，且具有带钻孔（9）的扩散板（8）；和
喷嘴板（10），该喷嘴板可取下地以背面（19）固定到主腔（7）的正面（16）上，且具有与砂轮造型适配的钻孔样型（11）。
2.如权利要求1所述的喷嘴，其中，挡板（2）没有用于让冷却润滑剂通过的钻孔。
3.如权利要求1或2所述的喷嘴，其中，带有钻孔（9）的扩散板（8）装设在主腔（7）的底部，其中，所述钻孔（9）沿着主腔（7）的底部的整个内表面延伸。
4.如权利要求1或2所述的喷嘴，其中，连接腔（1）中的挡板（2）适当地位于腔入口上方，使得冷却润滑剂在到达主腔（7）的扩散板（8）之前就已经在连接腔中分布，挡板（2）的大小为连接腔（1）的底部内表面的至少50%。
5.如权利要求1或2所述的喷嘴，其中，挡板（2）相对于连接腔（1）的底部平行地布置。
6.如权利要求1或2所述的喷嘴，其中，连接腔（1）的正面（14）和主腔（7）的正面（16）具有用于O形圈的狭槽（4）。
7.如权利要求1或2所述的喷嘴，其中，连接腔（1）、主腔（7）和喷嘴板（10）具有用于连接的螺钉开口（6）。
8.如权利要求1或2所述的喷嘴，其中，连接腔（1）、主腔（7）和喷嘴板（10）利用螺钉开口（6）中的螺钉和狭槽（4）中的O形圈连接成一个装置。
9.如权利要求1或2所述的喷嘴，其中，扩散板（8）上的钻孔（9）直径为2mm-4mm，喷嘴板（10）上的钻孔（13）直径为1mm-3mm。
10.如权利要求1或2所述的喷嘴，其中，带有挡板（2）的连接腔（1）、主腔（7）和喷嘴板（10）含有铝或合金特种钢。
11.一种利用根据权利要求1-10中任一项的用于冷却润滑剂的喷嘴把由冷却润滑剂构成的连续的射束输出至砂轮的方法，其中，
- 使用一种喷嘴板（10），该喷嘴板带有与砂轮造型适配的钻孔样型（11）；
- 在磨削过程中调节一定的冷却润滑剂压力，由此设定所希望的冷却润滑剂通流速度；和
- 调节一定的砂轮圆周速度。
12.如权利要求11所述的方法，其中，冷却润滑剂通流速度大致等于砂轮圆周速度。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中，由喷嘴产生顺滑流。
14.根据权利要求1-10中任一项的喷嘴的用途，用以把冷却润滑剂输送至工件与用于去除材料的刀具之间的接触部位。
15.根据权利要求14的喷嘴的用途，用来在磨削过程中输送冷却润滑剂。
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