CN111958508A - 一种高速杯形轮冷却结构 - Google Patents

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CN111958508A CN202010796438.0A CN202010796438A CN111958508A CN 111958508 A CN111958508 A CN 111958508A CN 202010796438 A CN202010796438 A CN 202010796438A CN 111958508 A CN111958508 A CN 111958508A
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梁安宁
叶勇
龙慧玲
郭新玲
赵亮
王志勇
刘人杰
秦凤明
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    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/10—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor with cooling provisions

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Abstract

本发明涉及一种高速杯形轮冷却结构，包括基体和齿环，所述齿环置于所述基体上，并与所述基体固定连接；所述齿环上设置有多个水槽组，多个水槽组沿所述齿环的周向依次间隔布置；每个所述水槽组均包括两个及两个以上内水槽，两个及两个以上的内水槽沿所述齿环的周向依次间隔布置，两个及两个以上的内水槽沿所述齿环径向的宽度逐渐递增。相对现有技术，本发明能使冷却水能覆盖整个工作面，提升了工作面的冷却效率，还能有效提升冷却水的利用效率；还能减少受加工参数的影响；有利于提升磨削稳定性和磨削质量；使得杯形轮适应高速磨削加工。

Description

一种高速杯形轮冷却结构
技术领域
本发明涉及杯形轮技术领域，具体而言，特别涉及一种高速杯形轮冷却结构。
背景技术
杯形轮主要的工作方式主要三种，如图1和图2所示，第一种为前环工作方式，表征为齿环工作面外圆处的轴向高度相比于齿环工作面内圆处的轴向高度低，齿环工作面的内圆处与工件最后接触；如图3和图4所示，第二种为后环工作方式，表征为齿环工作面外圆处的轴向高度相比于齿环工作面内圆处的轴向高度高，齿环工作面的外圆处将与工件最后接触；如图5所示，第三种方式为前环和后环均参与工作，表征为齿环工作面外圆处的轴向高度相比于齿环工作面内圆处的轴向高度低，齿环工作面的内圆处与工件最后接触；三种方式的齿环磨削面，在磨合后、并在吃刀量变化较小及正常磨耗的情况下，其齿环磨削面的外径与内径的轴向高度差将呈现与吃刀量相关联的曲面形态。
现有技术的通齿环状杯形砂轮，其相邻两个齿片之间隔开形成可向工作面输送冷却水的通水槽，并且通水槽在齿环的径向上为贯通结构。当杯形砂轮高速转动的时候，由于通水槽在齿环的径向方向为贯通结构，冷却水通过内径腔进入到齿环内的大部分冷却水在离心力的作用下会经通水槽向齿环的外圆侧甩出，对齿环的工作面的冷却作用非常小；而沿着齿环的内圆侧壁流向齿环的工作面的冷却水由于非常少，极易被气流屏障将束流态的雾化成小水珠，致使冷却效果降低，因此，齿环的工作面靠近齿环内圆的区域没有冷却水或没有足够的冷却水而获得充分的冷却。
现有技术的内齿环状杯形砂轮，其将齿环外侧封堵，即将通水槽靠近齿环外圆的一端封堵；当杯形砂轮高速转动的时候，冷却水通过内径腔进入到齿环内圆中的大部分冷却水在离心力的作用下，会趋于聚集在通水槽内靠近齿环外圆的一端，并从齿环的工作面靠近齿环外圆的区域甩出，这时齿环的工作面靠近齿环外圆的区域能够获得充分的冷却。然而，齿环的工作面靠近齿环内圆的区域没有冷却水或没有足够的冷却水而未获得充分的冷却。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种提升冷却效率和冷却水利用效率；有利于提升磨削稳定性和磨削质量的高速杯形轮冷却结构。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高速杯形轮冷却结构，包括基体和齿环，所述齿环置于所述基体上，并与所述基体固定连接；所述齿环上设置有多个水槽组，多个水槽组沿所述齿环的周向依次间隔布置；
每个所述水槽组均包括两个及两个以上内水槽，两个及两个以上的内水槽沿所述齿环的周向依次间隔布置，两个及两个以上的内水槽沿所述齿环径向的宽度逐渐递增。
本发明的有益效果是：两个及两个以上内水槽中不同宽度的内水槽内流出的冷却水能覆盖整个工作面，提升了工作面的冷却效率，避免工作面出现部分区域未受到充分冷却；冷却水覆盖整个工作面能有效提升冷却水的利用效率；还能减少受加工参数的影响；有利于提升磨削稳定性和磨削质量；冷却水覆盖整个工作面还能使得杯形轮适应高速磨削加工。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，每个所述水槽组中内水槽的个数与所述齿环的吃刀量呈正比例关系。
采用上述进一步方案的有益效果是：每个水槽组中内水槽的个数越多，提升冷却水流出的均匀度，确保冷却水完全覆盖整个工作面，满足杯形轮高速加工的需求，提升冷却效率和冷却全面性。
进一步，每个所述水槽组中相邻两个内水槽之间沿所述齿环径向的宽度差与所述内水槽的个数呈反比例关系。
采用上述进一步方案的有益效果是：能使冷却水流经两个及两个以上内水槽时，能对齿环的外圆边缘或内圆边缘进行冷却水覆盖，确保冷却水完全覆盖整个工作面，满足杯形轮高速加工的需求，提升冷却效率和冷却全面性。
进一步，每个所述水槽组中内水槽沿所述齿环径向的宽度越大，其与相邻内水槽之间的周向间距越大。
采用上述进一步方案的有益效果是：相邻内水槽之间的周向间距越大，确保工作面对应相邻两个内水槽之间区域的强度，使得杯形轮适应高速磨削加工。
进一步，每个所述水槽组中沿所述齿环径向的宽度最大的内水槽与相邻内水槽之间的间距为W1，该水槽组中沿所述齿环径向的宽度最小的内水槽与相邻内水槽之间的间距为W2，该水槽组中沿所述齿环径向的宽度最小的内水槽，其与相邻水槽组中沿所述齿环径向的宽度最大的内水槽之间的间距为W3，且W1>W3>W2。
采用上述进一步方案的有益效果是：确保工作面对应相邻两个内水槽之间区域的强度，还能确保工作面对应相邻两个水槽组之间区域的强度，使得杯形轮适应高速磨削加工。
进一步，每个所述水槽组中沿所述齿环径向的宽度最大的内水槽与相邻内水槽之间的冷却覆盖面积为S1，该水槽组中沿所述齿环径向的宽度最小的内水槽与相邻内水槽之间的冷却覆盖面积为S2，该水槽组中沿所述齿环径向的宽度最小的内水槽，其与相邻水槽组中沿所述齿环径向的宽度最大的内水槽之间的冷却覆盖面积为S3，且S1>S3>S2。
采用上述进一步方案的有益效果是：确保工作面对应相邻两个内水槽之间区域的强度，还能确保工作面对应相邻两个水槽组之间区域的强度，使得杯形轮适应高速磨削加工。
进一步，每个所述水槽组中沿所述齿环径向的宽度最大的内水槽，其靠近所述齿环的外圆边缘。
采用上述进一步方案的有益效果是：使得沿齿环径向的宽度最大的内水槽内流出的冷却水能对齿环的外圆边缘进行冷却水覆盖，提升冷却效率。
进一步，两个及两个以上内水槽均为迂回结构，且两个及两个以上内水槽的轴线偏离所述齿环的圆心。
进一步，每个所述水槽组中均还包括通水槽，所述通水槽置于所述水槽组中沿所述齿环径向长度最长的内水槽的一侧。
采用上述进一步方案的有益效果是：由通水槽向齿环的外圆侧甩出，对齿环的外圆区域进行冷却水覆盖，提升齿环的冷却效率。
进一步，所述通水槽为迂回结构，且其轴线偏离所述齿环的圆心。
附图说明
图1为现有技术杯形轮前环工作方式的一实施示意图；
图2为现有技术杯形轮前环工作方式的二实施示意图；
图3为现有技术杯形轮后环工作方式的一实施示意图；
图4为现有技术杯形轮后环工作方式的二实施示意图；
图5为现有技术杯形轮前环和后环工作方式的实施示意图；
图6为本发明杯形轮关于实施例1的主视图；
图7为图6的A处放大示意图；
图8为本发明杯形轮关于实施例2的主视图；
图9为图8的B处放大示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、基体；
2、齿环，2.1、工作面；
3、水槽组，3.1、内水槽，3.2、通水槽；
4、工件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
如图6和图7所示，一种高速杯形轮冷却结构，包括基体1和齿环2，所述齿环2置于所述基体1上，并与所述基体1固定连接；所述齿环2上设置有多个水槽组3，多个水槽组3沿所述齿环2的周向依次间隔布置；
每个所述水槽组3均包括两个及两个以上内水槽3.1，两个及两个以上的内水槽3.1沿所述齿环2的周向依次间隔布置，两个及两个以上的内水槽3.1沿所述齿环2径向的宽度逐渐递增。
基体1的中心处引入冷却水，并进入内水槽3.1；冷却水在离心力的作用下，由内水槽3.1靠近齿环2内圆的一端流动至内水槽3.1靠近齿环2外圆的一端，由于内水槽3.1靠近齿环2外圆的一端封闭，使得冷却水流出至齿环2的工作面2.1上，并在工作面2.1上沿内水槽3.1的切线方向流动，冷却水对工作面2.1的部分区域进行冷却；
两个及两个以上内水槽3.1沿所述齿环2径向的宽度逐渐递增，不同宽度的内水槽3.1内流出的冷却水能覆盖整个工作面2.1，提升了工作面2.1的冷却效率，避免工作面2.1出现部分区域未受到充分冷却；冷却水覆盖整个工作面2.1能有效提升冷却水的利用效率；还能减少受加工参数的影响；有利于提升磨削稳定性和磨削质量；冷却水覆盖整个工作面2.1还能使得杯形轮适应高速磨削加工；
内水槽3.1的一端与齿环2内圆连通，另一端靠近齿环2外圆，且封闭；其结构简单，方便加工，能有效降低成本。
上述实施例中，每个所述水槽组3中内水槽3.1的个数与所述齿环2的吃刀量呈正比例关系。
也就是当杯形轮的齿环2的吃刀量越大时，每个所述水槽组3中内水槽3.1的个数越多，提升冷却水流出的均匀度，确保冷却水完全覆盖整个工作面2.1，满足杯形轮高速加工的需求，提升冷却效率和冷却全面性。
上述实施例中，每个所述水槽组3中相邻两个内水槽3.1之间沿所述齿环2径向的宽度差与所述内水槽3.1的个数呈反比例关系。
也就是当杯形轮的齿环2的吃刀量越大时，每个所述水槽组3中内水槽3.1的个数越多，相邻两个内水槽3.1之间沿齿环2径向的宽度差越小，而每个所述水槽组3中沿齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1，其宽度更小；也就是每一个内水槽3.1沿齿环2径向的宽度，随齿环2的吃刀量增大而缩小；
能使冷却水流经两个及两个以上内水槽3.1时，能对齿环2的外圆边缘或内圆边缘进行冷却水覆盖，确保冷却水完全覆盖整个工作面2.1，满足杯形轮高速加工的需求，提升冷却效率和冷却全面性。
上述实施例中，每个所述水槽组3中内水槽3.1沿所述齿环2径向的宽度越大，其与相邻内水槽3.1之间的周向间距越大。
相邻内水槽3.1之间的周向间距越大，确保工作面2.1对应相邻两个内水槽3.1之间区域的强度，使得杯形轮适应高速磨削加工。
上述实施例中，每个所述水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1与相邻内水槽3.1之间的间距为W1，该水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1与相邻内水槽3.1之间的间距为W2，该水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1，其与相邻水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1之间的间距为W3，且W1>W3>W2。
W1也就是沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1与相邻内水槽3.1之间周向的距离，W2也就是沿所述齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1与相邻内水槽3.1之间周向的距离；W3也就是沿所述齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1与相邻水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1之间的周向距离。
通过设定W1>W3>W2，确保工作面2.1对应相邻两个内水槽3.1之间区域的强度，还能确保工作面2.1对应相邻两个水槽组3之间区域的强度，使得杯形轮适应高速磨削加工。
上述实施例中，每个所述水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1与相邻内水槽3.1之间的冷却覆盖面积为S1，该水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1与相邻内水槽3.1之间的冷却覆盖面积为S2，该水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1，其与相邻水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1之间的冷却覆盖面积为S3，且S1>S3>S2。
通过设定S1>S3>S2，确保工作面2.1对应相邻两个内水槽3.1之间区域的强度，还能确保工作面2.1对应相邻两个水槽组3之间区域的强度，使得杯形轮适应高速磨削加工。
上述实施例中，每个所述水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1，其靠近所述齿环2的外圆边缘。
沿齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1，该内水槽3.1靠近齿环2的外圆边缘的一端无限靠近齿环2的外圆边缘，其与齿环2的外圆边缘之间的间距无限接近于零，使得沿齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1内流出的冷却水能对齿环2的外圆边缘进行冷却水覆盖，提升冷却效率。
上述实施例中，两个及两个以上内水槽3.1均为迂回结构，且两个及两个以上内水槽3.1的轴线偏离所述齿环2的圆心。
如图6所示，本实施例的高速杯形轮冷却结构进行逆时针旋转时，有利于提升齿环2的强度；高速杯形轮冷却结构进行顺时针旋转时，有利于提升冷却水的利用率。
实施例2：
如图8和图9所示，一种高速杯形轮冷却结构，包括基体1和齿环2，所述齿环2置于所述基体1上，并与所述基体1固定连接；所述齿环2上设置有多个水槽组3，多个水槽组3沿所述齿环2的周向依次间隔布置；
每个所述水槽组3均包括两个及两个以上内水槽3.1，两个及两个以上的内水槽3.1沿所述齿环2的周向依次间隔布置，两个及两个以上的内水槽3.1沿所述齿环2径向的宽度逐渐递增。
基体1的中心处引入冷却水，并进入内水槽3.1；冷却水在离心力的作用下，由内水槽3.1靠近齿环2内圆的一端流动至内水槽3.1靠近齿环2外圆的一端，由于内水槽3.1靠近齿环2外圆的一端封闭，使得冷却水流出至齿环2的工作面2.1上，并在工作面2.1上沿内水槽3.1的切线方向流动，冷却水对工作面2.1的部分区域进行冷却；
两个及两个以上内水槽3.1沿所述齿环2径向的宽度逐渐递增，不同宽度的内水槽3.1内流出的冷却水能覆盖整个工作面2.1，提升了工作面2.1的冷却效率，避免工作面2.1出现部分区域未受到充分冷却；冷却水覆盖整个工作面2.1能有效提升冷却水的利用效率；还能减少受加工参数的影响；有利于提升磨削稳定性和磨削质量；冷却水覆盖整个工作面2.1还能使得杯形轮适应高速磨削加工；
内水槽3.1的一端与齿环2内圆连通，另一端靠近齿环2外圆，且封闭；其结构简单，方便加工，能有效降低成本。
上述实施例中，每个所述水槽组3中内水槽3.1的个数与所述齿环2的吃刀量呈正比例关系。
也就是当杯形轮的齿环2的吃刀量越大时，每个所述水槽组3中内水槽3.1的个数越多，提升冷却水流出的均匀度，确保冷却水完全覆盖整个工作面2.1，满足杯形轮高速加工的需求，提升冷却效率和冷却全面性。
上述实施例中，每个所述水槽组3中相邻两个内水槽3.1之间沿所述齿环2径向的宽度差与所述内水槽3.1的个数呈反比例关系。
也就是当杯形轮的齿环2的吃刀量越大时，每个所述水槽组3中内水槽3.1的个数越多，相邻两个内水槽3.1之间沿齿环2径向的宽度差越小，而每个所述水槽组3中沿齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1，其宽度更小；也就是每一个内水槽3.1沿齿环2径向的宽度，随齿环2的吃刀量增大而缩小；
能使冷却水流经两个及两个以上内水槽3.1时，能对齿环2的外圆边缘或内圆边缘进行冷却水覆盖，确保冷却水完全覆盖整个工作面2.1，满足杯形轮高速加工的需求，提升冷却效率和冷却全面性。
上述实施例中，每个所述水槽组3中内水槽3.1沿所述齿环2径向的宽度越大，其与相邻内水槽3.1之间的周向间距越大。
相邻内水槽3.1之间的周向间距越大，确保工作面2.1对应相邻两个内水槽3.1之间区域的强度，使得杯形轮适应高速磨削加工。
上述实施例中，每个所述水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1与相邻内水槽3.1之间的间距为W1，该水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1与相邻内水槽3.1之间的间距为W2，该水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1，其与相邻水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1之间的间距为W3，且W1>W3>W2。
通过设定W1>W3>W2，确保工作面2.1对应相邻两个内水槽3.1之间区域的强度，还能确保工作面2.1对应相邻两个水槽组3之间区域的强度，使得杯形轮适应高速磨削加工。
上述实施例中，每个所述水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1与相邻内水槽3.1之间的冷却覆盖面积为S1，该水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1与相邻内水槽3.1之间的冷却覆盖面积为S2，该水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最小的内水槽3.1，其与相邻水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1之间的冷却覆盖面积为S3，且S1>S3>S2。
通过设定S1>S3>S2，确保工作面2.1对应相邻两个内水槽3.1之间区域的强度，还能确保工作面2.1对应相邻两个水槽组3之间区域的强度，使得杯形轮适应高速磨削加工。
上述实施例中，每个所述水槽组3中沿所述齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1，其靠近所述齿环2的外圆边缘。
沿齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1，该内水槽3.1靠近齿环2的外圆边缘的一端无限靠近齿环2的外圆边缘，其与齿环2的外圆边缘之间的间距无限接近于零，使得沿齿环2径向的宽度最大的内水槽3.1内流出的冷却水能对齿环2的外圆边缘进行冷却水覆盖，提升冷却效率。
上述实施例中，每个所述水槽组3中均还包括通水槽3.2，所述通水槽3.2置于所述水槽组3中沿所述齿环2径向长度最长的内水槽3.1的一侧。
基体1的中心处引入冷却水，并进入通水槽3.2；冷却水在离心力的作用下，由通水槽3.2向齿环2的外圆侧甩出，对齿环2的外圆区域进行冷却水覆盖，提升齿环2的冷却效率。
上述实施例中，两个及两个以上内水槽3.1均为迂回结构，且两个及两个以上内水槽3.1的轴线偏离所述齿环2的圆心；所述通水槽3.2为迂回结构，且其轴线偏离所述齿环2的圆心。
两个及两个以上内水槽3.1和通水槽3.2均为迂回结构，且两个及两个以上内水槽3.1和通水槽3.2的轴线偏离所述齿环2的圆心。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速杯形轮冷却结构，包括基体(1)和齿环(2)，所述齿环(2)置于所述基体(1)上，并与所述基体(1)固定连接；其特征在于：所述齿环(2)上设置有多个水槽组(3)，多个水槽组(3)沿所述齿环(2)的周向依次间隔布置；
每个所述水槽组(3)均包括两个及两个以上内水槽(3.1)，两个及两个以上的内水槽(3.1)沿所述齿环(2)的周向依次间隔布置，两个及两个以上的内水槽(3.1)沿所述齿环(2)径向的宽度逐渐递增。
2.根据权利要求1所述的一种高速杯形轮冷却结构，其特征在于：每个所述水槽组(3)中内水槽(3.1)的个数与所述齿环(2)的吃刀量呈正比例关系。
3.根据权利要求2所述的一种高速杯形轮冷却结构，其特征在于：每个所述水槽组(3)中相邻两个内水槽(3.1)之间沿所述齿环(2)径向的宽度差与所述内水槽(3.1)的个数呈反比例关系。
4.根据权利要求3所述的一种高速杯形轮冷却结构，其特征在于：每个所述水槽组(3)中内水槽(3.1)沿所述齿环(2)径向的宽度越大，其与相邻内水槽(3.1)之间的周向间距越大。
5.根据权利要求4所述的一种高速杯形轮冷却结构，其特征在于：每个所述水槽组(3)中沿所述齿环(2)径向的宽度最大的内水槽(3.1)与相邻内水槽(3.1)之间的间距为W1，该水槽组(3)中沿所述齿环(2)径向的宽度最小的内水槽(3.1)与相邻内水槽(3.1)之间的间距为W2，该水槽组(3)中沿所述齿环(2)径向的宽度最小的内水槽(3.1)，其与相邻水槽组(3)中沿所述齿环(2)径向的宽度最大的内水槽(3.1)之间的间距为W3，且W1>W3>W2。
6.根据权利要求4所述的一种高速杯形轮冷却结构，其特征在于：每个所述水槽组(3)中沿所述齿环(2)径向的宽度最大的内水槽(3.1)与相邻内水槽(3.1)之间的冷却覆盖面积为S1，该水槽组(3)中沿所述齿环(2)径向的宽度最小的内水槽(3.1)与相邻内水槽(3.1)之间的冷却覆盖面积为S2，该水槽组(3)中沿所述齿环(2)径向的宽度最小的内水槽(3.1)，其与相邻水槽组(3)中沿所述齿环(2)径向的宽度最大的内水槽(3.1)之间的冷却覆盖面积为S3，且S1>S3>S2。
7.根据权利要求1所述的一种高速杯形轮冷却结构，其特征在于：每个所述水槽组(3)中沿所述齿环(2)径向的宽度最大的内水槽(3.1)，其靠近所述齿环(2)的外圆边缘。
8.根据权利要求1所述的一种高速杯形轮冷却结构，其特征在于：两个及两个以上内水槽(3.1)均为迂回结构，且两个及两个以上内水槽(3.1)的轴线偏离所述齿环(2)的圆心。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种高速杯形轮冷却结构，其特征在于：每个所述水槽组(3)中均还包括通水槽(3.2)，所述通水槽(3.2)置于所述水槽组(3)中沿所述齿环(2)径向长度最长的内水槽(3.1)的一侧。
10.根据权利要求9所述的一种高速杯形轮冷却结构，其特征在于：所述通水槽(3.2)为迂回结构，且其轴线偏离所述齿环(2)的圆心。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022033386A1 (zh) * 2020-08-10 2022-02-17 桂林创源金刚石有限公司 一种高速杯形轮冷却结构

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