CN104526587B - 成型磨削用热管砂轮及安装方法 - Google Patents
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Abstract
一种成型磨削用热管砂轮，砂轮内部设有热管管腔，热管管腔内填充工作介质，蒸发端内壁面靠近砂轮磨削面，冷凝端远离砂轮磨削面，砂轮端面上设置有独立的抽真空接口和封尾接口，抽真空接口用于外接抽真空及注液装置，封尾接口包括三个通道，一路连通外界大气，一路通过位于砂轮内部的抽气槽连通抽真空接口，一路通过抽气孔连通热管管腔，封尾接口匹配封尾模块，安装封尾模块后，封尾接口与外界大气隔绝，封尾模块依进深程度控制抽气槽与抽气孔的通断。
Description
技术领域
本发明涉及一种成型磨削用热管砂轮，属于难加工材料成型磨削加工领域，具体涉及热管砂轮的抽真空及封尾结构。
背景技术
磨削难加工材料，如钛合金、高温合金等零件成型面时，由于材料强度高、韧性大以及导热性差等特点，使得磨削过程中产生的热量集中在工件表层，由于成膜沸腾的影响，冷却液难以进入磨削弧区进行换热，从而导致磨削工件表面热损伤以及砂轮磨削加剧等一系列热问题；另一方面，由于成型面磨削时工件实际轮廓的差异造成磨削温度分布不均匀，导致砂轮局部磨损加剧，缩短砂轮的使用寿命。因此，探索一种能够均匀疏导成形磨削弧区热量的方法势在必行。
热管技术具有极高的传热能力，是众所周知最有效的传热方式之一，目前已有人提出在普通外圆磨削的砂轮中设置热管结构，提高砂轮自身的传热能力，达到磨削散热的目的。CN103128676A难加工材料干磨削用热管砂轮及制作方法公开了一种应用热管技术的砂轮，用于难加工材料的成型面磨削，其砂轮基体包括端盖和底座两大构件，端盖与底座间形成热管管腔，内填充液态工作介质，利用砂轮运转时的离心力和工作介质相变引起的内部压差，工作介质在热管蒸发端和冷凝段循环传热，达到为砂轮快速散热的目的。
针对热管的抽真空及密封，采用一个阶梯孔结构，阶梯孔与热管管腔通过抽气孔相通，阶梯孔内通过安装相匹配的内、外堵头，连接外部抽真空及注液装置，具体为，抽真空时，取下内堵头，外堵头径向密封，外旋出外堵头，使抽气孔连通外堵头内孔，外堵头接入抽真空及注液装置，抽真空及注液操作完成后，旋紧外堵头至贴合阶梯孔内壁面，将抽气孔与外界阻隔，然后外堵头内孔安装配套的内堵头。上述抽真空及密封方式，内堵头与外堵头径向结合处需做密封处理，外堵头径向及端面也需要做密封处理，整体结构复杂，不仅操作繁琐，而且零部件较多，各部件之间也需做好密封处理，砂轮高速运转时，容易影响密封效果，存在整体密封可靠性差的技术问题。
同时，现有技术主要依靠砂轮旋转产生的离心力来分布工作介质，工作介质在蒸发端分布不均匀，散热受限，导致局部高温，影响砂轮使用寿命，而且容易造成工件局部热损伤。
发明内容
本发明提供一种成型磨削用热管砂轮，旨在通过对抽真空和封尾结构的分离设计，简化热管砂轮抽真空及封尾操作，实现成型热管砂轮的可靠密封。具体技术方案如下：
一种成型磨削用热管砂轮，砂轮内部设有热管管腔，热管管腔内填充工作介质，蒸发端内壁面靠近砂轮磨削面，冷凝端远离砂轮磨削面，砂轮端面上设置有独立的抽真空接口和封尾接口，抽真空接口用于外接抽真空及注液装置，封尾接口包括三个通道，一路连通外界大气，一路通过位于砂轮内部的抽气槽连通抽真空接口，一路通过抽气孔连通热管管腔，封尾接口匹配封尾模块，安装封尾模块后，封尾接口与外界大气隔绝，封尾模块依进深程度控制抽气槽与抽气孔的通断。
进一步的，封尾接口内侧壁面上开设两个孔，一路连通抽气槽，一路连通抽气孔。
进一步的，封尾接口为一个三阶阶梯孔，分别为：第一阶外孔，第二阶中间孔，第三阶内孔，其中，抽气槽连通外孔，抽气孔连通中间孔。
进一步的，与封尾接口匹配的封尾模块为一个二阶封尾螺钉，第一阶长度与外孔匹配，第二阶长度与中间孔和内孔长度和匹配。
进一步的，封尾螺钉与外孔相接处设有径向密封圈和端面密封圈。
进一步的，抽真空接口匹配堵头，抽真空接口为二阶阶梯孔，堵头为内六角螺钉。
进一步的，热管管腔截面为环形，形心位于砂轮中心，外圆面一侧为蒸发端，内圆面一侧为冷凝端，蒸发端设置有吸液芯，吸液芯为球状铜粉和丝状镍粉分别烧结到铜丝网上制成的混合式吸液芯。
进一步的，抽真空接口和封尾接口在砂轮端面圆周上呈30°角分布，中间由弧形抽气槽连通。
一种成型磨削用热管砂轮的安装方法，包括抽真空、注液、封尾，包括如下步骤：
一、安装封尾螺钉，通过径向密封圈保证封尾接口与外界隔绝，并保持抽气孔与抽气槽相通，使得热管管腔依次通过抽气孔、封尾接口、抽气槽、抽真空接口与外界大气相通；
二、抽真空及注液，取出堵头，在抽真空接口处连接抽真空及注液装置，抽真空并将工作介质注入热管管腔；
三、将封尾螺钉旋到底，通过端面密封圈保证抽气槽与外界隔绝，使得热管管腔密封；
四、抽真空接口处取出抽真空及注液装置并安装堵头，至此抽真空、注液、封尾操作完成。
本发明的成型热管砂轮，简化了抽真空、封尾操作，提高了密封的可靠性；成型内壁面布置的吸液芯结构能够实现工作介质在整个成型面的均匀分布，可实现成型磨削的均匀散热，避免工件及砂轮由于局部温度过高造成热损伤。
采用独立布置的封尾接口和抽真空接口，抽真空及注液时，只需调节封尾接口，操作完成后，拧紧封尾螺钉即可，操作简单，结构简单，密封性能好，与抽真空接口相配的堵头用于封闭接口，同时起到防尘、平衡砂轮的作用；热管蒸发端设置混合式吸液芯，可以实现工作介质的可控分布，从而实现成型面磨削的均匀散热。
附图说明
图1是实施例中成型磨削用热管砂轮的整体结构示意图；
图2是图1A-A向剖视结构示意图；
图3是图1经A-A向剖视后封尾接口部分结构示意图；
图4是图1B-B向剖视结构示意图。
图中：1-砂轮端盖，2-砂轮基体，3-热管管腔，4-封尾螺钉，5-径向密封圈，6-抽气孔，7-堵头，8-吸液芯，9-抽气槽，10-端面密封圈。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步详细描述。
一种成型磨削用热管砂轮，包括砂轮端盖1和砂轮基体2，砂轮端盖1安装在砂轮基体2端面上，砂轮内部设有热管管腔3，热管管腔3内填充工作介质，蒸发端内壁面靠近砂轮磨削面，冷凝端远离砂轮磨削面，砂轮端面上设置有独立的抽真空接口和封尾接口，抽真空接口和封尾接口在砂轮端面圆周上呈30°角分布，抽真空接口用于外接抽真空及注液装置，封尾接口包括三个通道，本体连通外界大气，封尾接口通过内侧壁面上开设的两个孔，一路连通位于砂轮内部的弧形的抽气槽9至抽真空接口，另一路连通抽气孔6至热管管腔3。
封尾接口为一个三阶阶梯孔，分别为：第一阶外孔，第二阶中间孔，第三阶内孔，其中，抽气槽9连通外孔，抽气孔6连通中间孔；封尾接口匹配封尾模块，封尾模块为一个二阶封尾螺钉4，第一阶长度与外孔匹配，第二阶长度与中间孔和内孔长度和匹配。安装封尾模块后，封尾接口与外界大气隔绝，封尾模块依进深程度控制抽气槽9与抽气孔6的通断。
为更好的密封效果，封尾螺钉4与外孔相接处设有径向密封圈5和端面密封圈10；抽真空接口匹配堵头7，用于封闭接口，同时起到防尘、平衡砂轮的作用；抽真空接口为二阶阶梯孔，堵头7为内六角螺钉。
上述成型磨削用热管砂轮的安装方法，包括抽真空、注液、封尾，包括如下步骤：
一、安装封尾螺钉4，将封尾螺钉4旋出3mm，通过径向密封圈5保证封尾接口与外界隔绝，并保持抽气孔6与抽气槽9相通，使得热管管腔3依次通过抽气孔6、封尾接口、抽气槽9、抽真空接口与外界大气相通；
二、抽真空及注液，取出堵头7，在抽真空接口处连接抽真空及注液装置，完成抽真空、注液操作；
三、将封尾螺钉4旋到底，通过端面密封圈10保证抽气槽9与外界隔绝，使得热管管腔3密封；
四、抽真空接口处取出抽真空及注液装置并安装堵头7，至此抽真空、注液、封尾操作完成。
现有技术主要依靠砂轮旋转产生的离心力来分布工作介质，工作介质在蒸发端分布不均匀，散热受限，导致局部高温，影响砂轮使用寿命，而且容易造成工件局部热损伤。为达到更好的均匀散热的目的，热管管腔3截面布置为环形，外圆面一侧为蒸发端，内圆面一侧为冷凝端，蒸发端设置有吸液芯8，吸液芯8为球状铜粉和丝状镍粉分别烧结到铜丝网上制成的混合式吸液芯。
成型磨削用热管砂轮实现均匀散热的原理如下：
难加工材料成型面进行高效磨削时，砂轮旋转，工作介质在离心力作用下集中在热管蒸发端内壁，在吸液芯8的作用下，工作介质均布到整个内壁面，磨削弧区热量经由磨粒、砂轮基体传入热管蒸发端，使工作介质汽化，在压差作用下，气态工作介质到达冷凝端，并被冷却液化，随之再由离心力作用回到热管管腔3热端，通过吸液芯8的作用均布在蒸发端内壁，如此循环往复，使得磨削热通过砂轮自身均匀的传导出去，能有效避免局部温度过高造成的热损伤。
Claims (9)
1.一种成型磨削用热管砂轮，砂轮内部设有热管管腔，热管管腔内填充工作介质，蒸发端内壁面靠近砂轮磨削面，冷凝端远离砂轮磨削面，其特征在于：砂轮端面上设置有独立的抽真空接口和封尾接口，抽真空接口用于外接抽真空及注液装置，封尾接口包括三个通道，一路连通外界大气，一路通过位于砂轮内部的抽气槽连通抽真空接口，一路通过抽气孔连通热管管腔，封尾接口匹配封尾模块，安装封尾模块后，封尾接口与外界大气隔绝，封尾模块依进深程度控制抽气槽与抽气孔的通断。
2.根据权利要求1所述的成型磨削用热管砂轮，其特征在于：封尾接口内侧壁面上开设两个孔，一路连通抽气槽，一路连通抽气孔。
3.根据权利要求1所述的成型磨削用热管砂轮，其特征在于：封尾接口为一个三阶阶梯孔，分别为：第一阶外孔，第二阶中间孔，第三阶内孔，其中，抽气槽连通外孔，抽气孔连通中间孔。
4.根据权利要求3所述的成型磨削用热管砂轮，其特征在于：封尾模块与外孔相接处设有径向密封圈和端面密封圈。
5.根据权利要求1所述的成型磨削用热管砂轮，其特征在于：抽真空接口匹配堵头，抽真空接口为二阶阶梯孔，堵头为内六角螺钉。
6.根据权利要求1所述的成型磨削用热管砂轮，其特征在于：热管管腔截面为环形，形心位于砂轮中心，外圆面一侧为蒸发端，内圆面一侧为冷凝端，蒸发端设置有吸液芯，吸液芯为球状铜粉和丝状镍粉分别烧结到铜丝网上制成的混合式吸液芯。
7.根据权利要求3所述的成型磨削用热管砂轮，其特征在于：与封尾接口匹配的封尾模块为一个二阶封尾螺钉，第一阶长度与外孔匹配，第二阶长度与中间孔和内孔长度和匹配。
8.根据权利要求1-7任一项所述的成型磨削用热管砂轮，其特征在于：抽真空接口和封尾接口在砂轮端面圆周上呈30°角分布，中间由弧形抽气槽连通。
9.一种成型磨削用热管砂轮的安装方法，包括抽真空、注液、封尾，其特征在于包括如下步骤：
一、安装封尾螺钉，通过径向密封圈保证封尾接口与外界隔绝，并保持抽气孔与抽气槽相通，使得热管管腔依次通过抽气孔、封尾接口、抽气槽、抽真空接口与外界大气相通；
二、抽真空及注液，取出堵头，在抽真空接口处连接抽真空及注液装置，抽真空并将工作介质注入热管管腔；
三、将封尾螺钉旋到底，通过端面密封圈保证抽气槽与外界隔绝，使得热管管腔密封；
四、抽真空接口处取出抽真空及注液装置并安装堵头，至此抽真空、注液、封尾操作完成。
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