CN210819179U - 一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮 - Google Patents
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Abstract
一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮,它的技术要点在于所述轮体上设置了储液槽及冷却液流道。冷却液流道为若干分叉多边形构成的通道网络。流道入口与储液槽相通，流道出口指向砂轮外圆圆周表面磨削区，冷却液从此处高速飞出冲刷工件。所述流道沿砂轮圆周切向方向的截面为矩形，流道高度为1～4mm，宽度为0.5～3mm，储液槽高度与流道高度一致，宽度为2～5mm。本申请提供的砂轮冷却液流道结构，采用分叉的多边形回路构成的网状流道，具有流动阻力低、射流冲击速度高、换热性能好等特性，能够有效解决齿轮磨削加工时，在封闭的磨削弧区下容易产生磨削烧伤和磨削裂痕的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于磨削工具技术领域，具体涉及一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮。
背景技术
齿轮成形磨削是在齿轮加工制造中应用较为广泛的一种加工方法。在齿轮成形磨削加工的过程中，磨削区域会产生大量的磨削热，使得磨削区域温度迅速升高。磨削区域温度升高不仅可能会导致齿轮加工表面产生烧伤和磨削裂痕，而且会降低砂轮磨粒的强度，加快砂轮的磨损等。如果不能有效的降低磨削区域温度，将会严重影响齿轮的表面质量和砂轮的使用寿命。
合理有效的冷却方式对降低齿轮磨削区域温度和提高齿轮磨削加工质量具有积极意义。在齿轮成形磨削加工中一般采用喷淋冷却方式，这种方式具有结构简单，冷却液量大等特点，但是由于磨削区域的封闭性和高速旋转的砂轮产生的外部气流，以至于外部冷却液难以充分进入磨削区域。随着冷却技术和制造技术的不断进步，内部冷却技术渐渐的应用于磨削加工中。相比喷淋冷却方式，内部冷却技术能够充分的将冷却液作用于磨削区域，能够有效的降低磨削区域的温度，保证零件的加工质量。但是，冷却液在砂轮中的常规射流孔中流动阻力较高，冷却液充分进入磨削区域同时会伴随着较大的能耗。
因此，针对齿轮成形磨削砂轮内部冷却方式设计一种新的冷却结构，将能够有效的降低齿轮磨削区域的温度，保证齿轮表面磨削质量的同时，并所需能耗较小。受自然界树状分叉网络结构和蜂巢结构的启发，树状分叉网络结构由于自身结构的特点，一个首端配有多个末端，在首端和末端之间具有多路相互交错连通，这样使得在传质过程中不易堵塞，即使在某一通道堵塞的情况下，也不会降低传质效果，而且树状分叉网络结构具有较低的流动阻力，能够减小能耗。而蜂巢结构，其内部是由六角棱柱排列组合而成，这种结构具有结构紧凑、良好的力学性能等特点。将这两种结构的特点结合起来应用于齿轮成形磨削砂轮冷却，能够减小冷却液在流道中的流动阻力，提高冷却液的射流冲击速度，增加磨削区域的强化换热，避免高温对齿轮表面质量的影响，而且能够有效避免砂轮在高速旋转时，离心力对砂轮产生的破坏，提高砂轮的强度和使用寿命。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮，将分叉结构、蜂巢结构与微通道结合，形成一种应用于齿轮成形磨削砂轮的内部流道冷却结构，解决齿轮成形磨削加工时，过高的磨削区域温度对齿轮加工表面质量的影响。
为实现上述目标，本实用新型所采用的技术方案是：
一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮，包括砂轮本体，砂轮内部设有储液槽和与之连通的若干组分叉的多边形回路构成的网状流道；砂轮内径处设有冷却液入口，其与储液槽相通；砂轮外圆圆周表面磨削区设有网状流道的出口；所述流道沿砂轮圆周切向方向的截面为矩形，流道高度为1～5mm，宽度为0.5～3mm；储液槽高度与流道高度一致，宽度为2～8mm；
储液槽为环状凹槽，靠近砂轮内径一侧设有4～8个冷却液入口，另一侧与分叉流道的入口相连；
具有相同入口的流道为一个流道组，若干个流道组绕砂轮回转中心环形阵列布置；流道组的中心对称线方向指向砂轮直径方向；
所述流道组包括平行段与分叉段，所述平行段的中心线与砂轮直径方向相平行，分叉段的中心线与砂轮直径方向所成夹角大于等于15°，小于等于45°，靠近储液槽的流道入口与靠近砂轮外圆周表面的流道出口均为平行段。
进一步地，所述的一个微通道组分叉3～6次，经过第一次分叉后的流道，不断再次分叉并与同级流道不断汇合、分离，形成多个梯形与多边形回路；由同一个分叉形成的两个下一级通道截面的面积相等。
每个流道组中，流道入口处到第一次分叉之间为第一级流道，每级流道长度分别为Li，i＝0,1,…,5，相邻两级通道的长度比Li/Li+1大于等于0.75，小于等于0.85。
同一流道组的分叉段，其中心线与砂轮直径方向所成夹角相同。
分叉段的中心线与砂轮直径方向所成夹角大于等于20°，小于等于40°。
本实用新型相对现有的技术，具有的优点和积极效果是：
本申请提供的一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮，采用分叉多边形的回路构成的网状流道，流道沿冷却液流动方向进行分叉，每分叉一次，流道总的横截面积增大，能够减小压力损失，从而减少能耗。此外，一个流道组具有多个出口，这使得砂轮磨削过程中，冷却液能够尽可能持续不断地冲刷工件，使得工件加工表面能够被有效冷却。
附图说明
图1是本实用新型一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮的局部剖视图。
图2是本实用新型一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮的主视图。
图3是本实用新型一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮全剖视图。
图4是本实用新型一种四级分叉网络流道结构示意图。
图5是本实用新型一种五级分叉网络流道结构示意图。
图6是本实用新型一种六级分叉网络流道结构示意图。
图中：1-砂轮，2-冷却液入口，3-储液槽，4-流道入口，5-流道(冷却液)出口。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。
一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮，包括砂轮本体，砂轮内部设有储液槽和与之连通的若干组分叉的多边形回路构成的网状的流道；砂轮内径处设有冷却液入口，其与储液槽相通；砂轮外圆圆周表面磨削区设有流道的出口；所述流道沿砂轮圆周切向方向的截面为矩形，流道高度为1～5mm，宽度为0.5～3mm；储液槽高度与流道高度一致，宽度为2～8mm；
储液槽为环状凹槽，靠近砂轮内径一侧设有4～8个冷却液入口，另一侧与分叉流道的入口相连；
具有相同入口的网状流道为一个流道组，若干个流道组绕砂轮回转中心环形阵列布置；流道组的中心对称线方向指向砂轮直径方向；
所述流道组包括平行段与分叉段，所述平行段的中心线与砂轮直径方向相平行，分叉段的中心线与砂轮直径方向所成夹角大于等于15°，小于等于45°，靠近储液槽的流道入口与靠近砂轮外圆周表面的流道出口均为平行段。
所述一个流道组分叉3～6次，经过第一次分叉后的流道，不断再次分叉并与同级流道不断汇合、分离，形成多个梯形与多边形回路；由同一个分叉形成的两个下一级通道截面的面积相等。
为了保证进、出口之间的关系，便于加工的末端通道尺寸，流道高度为1～5mm，宽度为0.5～3mm。储液槽高度与流道高度一致，宽度为2～8mm。为了使得分叉流道能够紧密均匀的布置于整个砂轮内部，相邻两组流道的进口夹角θ为15°～45°；当流道分叉级数i<3时，流动优化效果不明显，当流道分叉级数i>6时，流道的末端出口数量剧增，会使得加工十分困难，故流道分叉级数i为3～6级。
每个流道组中，流道入口处到第一次分叉之间为第一级流道，每级流道长度分别为Li，i＝0,1,…,5，相邻两级通道的长度比Li/Li+1大于等于0.75，小于等于0.85。
同一流道组的分叉段，其中心线与砂轮直径方向所成夹角相同。
分叉段的中心线与砂轮直径方向所成夹角大于等于20°，小于等于40°。
如图1所示，一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮，包括砂轮1，冷却液入口2，储液槽3，流道入口4，流道出口5。
如图2所示，每组流通道包括一个流道入口2和若干个流道出口5，流道入口4与储液槽3相连，流道出口5位于砂轮的外圆周表面磨削区。
如图3所示，冷却流道高度为1～5mm，宽度为0.5～3mm。相邻两组流道入口4夹角θ为15°～45°，通道分叉级数i为3～6级，冷却液入口2的横截面积总和与仿生分叉微细通道进口4的截面积总和相等，即：S总2＝S总4。
如图4所示，每级流道的水利直径为Di，相邻两级流道的水利直径满足关系式
相邻两级流道的长度满足Li/Li+1＝Di/Di+1(i＝0,1,2.......)，且大于等于0.75，小于等于0.85。每级流道宽度为Wk，其与该级流道高度H和水力直径满足关系式Di＝4(Wi×H)/2(Wi+H)：
如图5所示，微通道组分叉4次，为5级流道结构，包含一个入口，三个出口，其中与入口直线贯通的出口对应的直通道，按照各级通道宽度的规则逐级递减。由同一个分叉形成的两个下一级通道截面相等，相邻两级通道的长度比Li/Li+1为0.75～0.78。
如图6所示，微通道组分叉5次，为6级流道结构，包含一个入口，四个出口，其中与入口直线贯通的出口对应的直通道，按照各级通道宽度的规则逐级递减。由同一个分叉形成的两个下一级通道截面相等，相邻两级通道的长度比Li/Li+1为0.82～0.85。
Claims (5)
1.一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮，包括砂轮本体，其特征在于，砂轮内部设有储液槽和与之连通的若干组分叉的多边形回路构成的网状的流道；砂轮内径处设有冷却液入口，其与储液槽相通；砂轮外圆圆周表面磨削区设有流道出口；所述流道沿砂轮圆周切向方向的截面为矩形，流道高度为1～5mm，宽度为0.5～3mm；储液槽高度与流道高度一致，宽度为2～8mm；
储液槽为环状凹槽，靠近砂轮内径一侧设有4～8个冷却液入口，另一侧与分叉流道的入口相连；
具有相同入口的网状流道为一个流道组，若干个流道组绕砂轮回转中心环形阵列布置；流道组的中心对称线方向指向砂轮直径方向；
所述流道组包括平行段与分叉段，所述平行段的中心线与砂轮直径方向相平行，分叉段的中心线与砂轮直径方向所成夹角大于等于15°，小于等于45°，靠近储液槽的流道入口与靠近砂轮外圆周表面的流道出口均为平行段。
2.如权利要求1所述一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮，其特征在于，所述一个流道组分叉3～6次，经过第一次分叉后的流道，不断再次分叉并与同级流道不断汇合、分离，形成多个梯形与多边形回路；由同一个分叉形成的两个下一级通道截面的面积相等。
3.根据权利要求2所述的一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮，其特征在于，每个流道组中，流道入口处到第一次分叉之间为第一级流道，每级流道长度分别为Li，i＝0,1,…,5，相邻两级通道的长度比Li/Li+1大于等于0.75，小于等于0.85。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮，其特征在于，同一流道组的分叉段，其中心线与砂轮直径方向所成夹角相同。
5.根据权利要求4所述的一种带内冷结构的齿轮成形磨削砂轮，其特征在于，分叉段的中心线与砂轮直径方向所成夹角大于等于20°，小于等于40°。
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| CN112658989A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-16 | 湖南大学 | 一种干式磨床温控自适应除尘冷却砂轮装置 |
| CN112775767A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-11 | 上海理工大学 | 超声振动辅助磁性复合流体抛光装置 |
| CN113664738A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-11-19 | 湘潭大学 | 一种内冷却磨削砂轮 |
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