RU213297U1 - Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением - Google Patents
Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением Download PDFInfo
- Publication number
- RU213297U1 RU213297U1 RU2022113871U RU2022113871U RU213297U1 RU 213297 U1 RU213297 U1 RU 213297U1 RU 2022113871 U RU2022113871 U RU 2022113871U RU 2022113871 U RU2022113871 U RU 2022113871U RU 213297 U1 RU213297 U1 RU 213297U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holder
- heat
- tool
- cavity
- tube
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 title claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
В полезной модели предлагается инструмент типа токарного резца с охлаждением, относящийся к области машиностроения и предназначенный для обработки резанием, содержащий полую державку, и установленные в ее головке рабочий элемент, и взаимодействующую с ним теплопроводную вставку. Державка снабжена штуцером подвода сжатого воздуха, установленным на торце державки, противоположном головке, и трубкой, размещенной с зазором в полости державки вдоль нее, закрепленной на торце штуцера соосно с его осевым отверстием. Внутренняя поверхность полости снабжена теплопроводящим покрытием, соединенным с теплопроводной вставкой, при этом на штуцере вокруг осевого отверстия с возможностью соединения зазора с атмосферой выполнены дополнительные отверстия. Отличительной особенностью предлагаемого инструмента является то, что он снабжен второй трубкой, установленной в стенке державки с возможностью взаимодействия кромки ее торца с кромкой торца первой трубки под углом π/2, дополнительным штуцером для подачи в полость инструмента жидкого хладогена, закрепленным на державке и соединенным со второй трубкой, а в теплопроводной вставке выполнены отверстия, направленные от полости к нижней поверхности рабочего элемента. Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение теплоотвода от рабочего элемента и повышение стойкости инструмента.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и, в частности, к обработке резанием на токарных станках.
В настоящее время инструмента, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относится, например, инструменты с внутренним охлаждением, такие, как защищенные авторскими свидетельствами СССР №1230799 и №1393533. В первом из них описывается предложенный авторами Гуном Г.С., Гункиным Ю.Г., Огарковым Н.Н. и Соколовым В.Е. инструмент, содержащий державку и режущую пластину, к которой через распределительную камеру и параллельные отверстия, открытые к пластине, извне подается охлаждающая жидкость. Настройка инструмента на требуемый режим охлаждения осуществляется с помощью шайбы, через которую жидкость подается к распределительной камере. При изменении режима эксплуатации инструмента (режима резания) шайбу приходится заменять, для чего инструмент нужно разбирать. Это приводит к снижению производительности металлообработки, а потом нерационально. Второй аналог, разработанный М.М. Соколовым и В.Н. Коцаренко, для перенастроя разбирать не требуется, но он тоже имеет существенные недостатки. Он содержит полую державку, частично заполненную охлаждающей жидкостью, и холодильник, соединенный через низкотеплопроводящую вставку с полостью державки. При работе инструмента тепло отводится к холодильнику путем образования в полости державки пара и конденсации его при прохождении через вставку в холодильник. Пока жидкость в полости державки вся не испариться, инструмент охлаждается более или менее, приемлемо, хотя и не всегда достаточно эффективно. Но когда парообразование прекращается, охлаждение инструмента происходить практически перестает.
Более эффективно теплоотвод от рабочего элемента (пластины) инструмента в процессе эксплуатации последнего происходит в инструменте, разработанном А.Н. Резниковым, Н.И. Живоглядовым и В.И. Живоглядовым, защищенном авторским свидетельством СССР №1426750.
Этот инструмент с охлаждением, насколько можно судить из его описания, формулы изобретения и рисунков, содержит полую державку, установленный на ее головку рабочий элемент и размещенную в ее полости биметаллическую теплопроводную вставку, взаимодействующую (соприкасающуюся) с рабочим элементом. Вставка выполнена в виде эллиптического кольца, продольная ось которого параллельна рабочему элементу. Полость в державке частично заполнена жидкостью и выполняет функции тепловой трубы, соединенной с холодильником-радиатором. При нагревании жидкости в тепловой трубе образуется пар, который поступает в холодильник-радиатор, отдает ему тепловую энергию и выходит из державки наружу. В зависимости от режимов резания и температуры нагрева рабочего элемента инструмента биметаллическое кольцо деформируется по-разному, его теплопроводность изменяется, парообразование в тепловой трубе также меняется, и процесс охлаждения рабочего элемента регулируется. Происходит это более точно, чем при работе других инструментов-аналогов, описанных выше. Тем не менее, «более точно», не означает «достаточно точно». Устройство по авторскому свидетельству №1426750 обладает невысокой чувствительностью к малым колебаниям температуры рабочего элемента, низким быстродействием, а потому - недостаточно надежно обеспечивает снижение температур инструмента в широком диапазоне последних.
Более высокой надежностью и быстродействием в более широком диапазоне температур обладает металлообрабатывающий инструмент с охлаждением, защищенный патентом РФ на полезную модель №204216 от 14.05.21, принятый нами за прототип предлагаемого.
Он содержит полую державку и установленные в ее головке рабочий элемент, взаимодействующую с ним теплопроводную вставку, штуцер подвода сжатого воздуха, установленный на торце державки, противоположном головке, трубку, размещенную с зазором в полости державки вдоль нее, закрепленную на торце штуцера соосно с его осевым отверстием, при этом внутренняя поверхность полости выполнена теплопроводящим покрытием, соединенным с теплопроводной вставкой, а на штуцере вокруг осевого отверстия с возможностью соединения зазора с атмосферой выполнены дополнительные отверстия.
При использовании инструмента его закрепляют в инструментодержателе, а к штуцеру подсоединяют шланг подачи сжатого воздуха с встроенным краном - регулятором. В процессе эксплуатации инструмента его рабочий элемент нагревается, тепло от него через вставку передается покрытию. Воздух под давлением подается через трубку в полость державки, его поток ударяется в торец полости и поступает в зазор между трубкой и покрытием, отводя тепло от покрытия и выходя в атмосферу через отверстия в штуцере. В результате головка и рабочий элемент инструмента охлаждаются. При давлении воздуха 6 атм, температура вершины рабочего элемента снижается на 30-35%. Для того, чтобы ее отрегулировать, пользуются краном, встроенным в шланг, упомянутый выше, или иным устройством, размещенным, например, в источнике сжатого воздуха. Отрегулировать давление можно очень просто, быстро и точно. Это в совокупности с тем, что предлагаемый инструмент состоит из простых и надежных элементов, создает технический результат прототипа: более высокие быстродействие и надежность по сравнению с аналогами, причем в более широком диапазоне снижения температур, обычно на 300-320°С (см. статью: «Либерман Я.Л., Лукинских С.В., Смирнов А.В. Исследование влияния конструкции токарного резца на отвод тепловой энергии из зоны резания // Промышленное производство и металлургия: материалы международной научно-технической конференции (18-19 июня 2020 г.); Нижний Тагил, 2020, стр.49-54».)
Вместе с тем нельзя не отметить, что для температур, возникающих в зоне резания и достигающих 1000 и более градусов, снижение температуры на 300-320 градусов не всегда достаточно. Зачастую для повышения стойкости инструмента требуется снижение на 450-500°С. Таким образом, существует проблема дальнейшего снижения температуры вершины рабочего элемента (например, сменной твердосплавной пластины), возникающей при резании, решение которой способствовало бы дальнейшему повышению стойкости инструмента.
Технически решение указанной проблемы в предлагаемой полезной модели достигается за счет того, что металлообрабатывающий инструмент с охлаждением, содержащий полую державку, и установленный в ее головке рабочий элемент, и взаимодействующую с ним теплопроводную вставку, штуцер подвода сжатого воздуха, установленный на торце державки, противоположном головке, и первую трубку, размещенную с зазором в полости державки вдоль нее, закрепленную на торце штуцера соосно с его осевым отверстием, при этом внутренняя поверхность полости снабжена теплопроводящим покрытием, соединенным с теплопроводной вставкой, а на штуцере вокруг осевого отверстия с возможностью соединения зазора с атмосферой выполнены дополнительные отверстия, отличается от прототипа тем, что он снабжен второй трубкой, установленной в стенке державки с возможностью взаимодействия кромки ее торца с кромкой торца первой трубки под углом π/2, дополнительным штуцером для подачи в полость инструмента жидкого хладагента, закрепленным на державке и соединенным со второй трубкой, а в теплопроводной вставке выполнены отверстия, направленные от полости к нижней поверхности рабочего элемента.
На фиг.1 показано продольное сечение предлагаемого инструмента, на фиг.2 - вид на головку инструмента со снятым рабочим элементом.
Инструмент с охлаждением, содержит полую державку 1, установленный в ее головке 2 рабочий элемент 3 и взаимодействующую с ним теплопроводную вставку 4 (например, медную). Державка снабжена штуцером 5 подвода сжатого воздуха, установленным на торце державки, противоположном головке 2, первой трубкой 6, размещенную с зазором 7 в полости державки 1 вдоль нее, закрепленную на торце штуцера 5 соосно с его осевым отверстием. Внутренняя поверхность полости снабжена теплопроводящим покрытием 8, соединенным с теплопроводной вставкой 4, при этом на штуцере вокруг осевого отверстия с возможностью соединения зазора с атмосферой выполнены дополнительные отверстия 9. Кроме того, что он снабжен второй трубкой 10, установленной в стенке державки 1 с возможностью взаимодействия кромки ее торца с кромкой торца первой трубки 6 под углом π/2, дополнительным штуцером 11 для подачи в полость инструмента жидкого хладагента, закрепленным на державке 1 и соединенным со второй трубкой 10, а в теплопроводной вставке 4 выполнены отверстия 12, направленные от полости к нижней поверхности рабочего элемента 3.
При использовании инструмента его закрепляют в инструментодержателе, а к штуцеру 5 подсоединяют шланг подачи сжатого воздуха с встроенным краном-регулятором. К штуцеру 11 подсоединяют шланг подачи жидкого хладагента (например, жидкого азота) со своим краном-регулятором. В процессе эксплуатации инструмента его рабочий элемент 3 (твердосплавная пластина) нагревается, тепло от нее через вставку 4 передается покрытию 8. Воздух под давлением подается через первую трубку 6 в полость державки 1, распределяет хладагент, поступающий через вторую трубку 10, и охлажденная воздушно-капельная смесь ударяется в торец полости державки 1. Через отверстия 12, она также проникает к нижней поверхности рабочего элемента 3 (твердосплавной пластины). Далее она поступает в зазор 7, отводя тепло от покрытия 8 и элемента 3 и выходя в атмосферу через отверстия 5. В результате головка 2 и рабочий элемент 3 инструмента интенсивно охлаждаются. При давлении воздуха 6 атм и использовании в качестве хладагента жидкого азота, температура вершины режущего инструмента снижается с 1000°С до 500°С, то есть на 500°С. Регулируя давление воздуха и подачу хладагента, можно обеспечить снижение температуры в требуемом, более широком, чем в случае прототипа, диапазоне (в 1,5…2 раза). Поскольку смесь воздуха с распыленным хладагентом увеличивает, по сравнению просто с воздухом, теплоотвод от рабочего элемента инструмента и его интенсивность, то возрастает и чувствительность, и быстродействие процесса теплоотвода. В конечном итоге, все это способствует повышению эксплуатационной надежности и стойкости металлообрабатывающего инструмента, что является техническим результатом предложения.
Claims (1)
- Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением, содержащий полую державку и установленные в ее головке рабочий элемент и взаимодействующую с ним теплопроводную вставку, штуцер подвода сжатого воздуха, установленный на торце державки, противоположном головке, и первую трубку, размещенную с зазором в полости державки вдоль нее, закрепленную на торце штуцера соосно с его осевым отверстием, при этом внутренняя поверхность полости снабжена теплопроводящим покрытием, соединенным с теплопроводной вставкой, а на штуцере вокруг осевого отверстия с возможностью соединения зазора с атмосферой выполнены дополнительные отверстия, отличающийся тем, что он снабжен второй трубкой, установленной в стенке державки с возможностью взаимодействия кромки ее торца с кромкой торца первой трубки под углом π/2, дополнительным штуцером для подачи в полость инструмента жидкого хладогена, закрепленным на державке и соединенным со второй трубкой, а в теплопроводной вставке выполнены отверстия, направленные от полости к нижней поверхности рабочего элемента.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU213297U1 true RU213297U1 (ru) | 2022-09-06 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1230799A1 (ru) * | 1984-03-22 | 1986-05-15 | Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова | Резец с внутренним охлаждением |
SU1393533A1 (ru) * | 1986-05-26 | 1988-05-07 | М.М.Соколов и В.Н.Коцаренко | Резец |
SU1426750A1 (ru) * | 1987-03-18 | 1988-09-30 | Тольяттинский политехнический институт | Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением |
RU2024361C1 (ru) * | 1992-05-13 | 1994-12-15 | Венедикт Геннадиевич Васильев | Охлаждаемый резец |
EP2813305A1 (de) * | 2013-06-12 | 2014-12-17 | Satisloh AG | Vorrichtung für die Zufuhr eines flüssigen Kühlschmierstoffs an eine Schneide eines Drehwerkzeugs |
RU204216U1 (ru) * | 2020-02-28 | 2021-05-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением |
RU209971U1 (ru) * | 2021-09-13 | 2022-03-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Металлообрабатывающий инструмент с внутренним охлаждением |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1230799A1 (ru) * | 1984-03-22 | 1986-05-15 | Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова | Резец с внутренним охлаждением |
SU1393533A1 (ru) * | 1986-05-26 | 1988-05-07 | М.М.Соколов и В.Н.Коцаренко | Резец |
SU1426750A1 (ru) * | 1987-03-18 | 1988-09-30 | Тольяттинский политехнический институт | Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением |
RU2024361C1 (ru) * | 1992-05-13 | 1994-12-15 | Венедикт Геннадиевич Васильев | Охлаждаемый резец |
EP2813305A1 (de) * | 2013-06-12 | 2014-12-17 | Satisloh AG | Vorrichtung für die Zufuhr eines flüssigen Kühlschmierstoffs an eine Schneide eines Drehwerkzeugs |
RU204216U1 (ru) * | 2020-02-28 | 2021-05-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением |
RU209971U1 (ru) * | 2021-09-13 | 2022-03-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Металлообрабатывающий инструмент с внутренним охлаждением |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2539272C2 (ru) | Косвенное охлаждение режущего инструмента | |
US3971114A (en) | Machine tool having internally routed cryogenic fluid for cooling interface between cutting edge of tool and workpiece | |
CN101884253B (zh) | 用于对准等离子体电弧割炬的组件的方法和装置 | |
US8777529B2 (en) | Mechanism for delivering cryogenic coolant to a rotating tool | |
SE528457C2 (sv) | Munstycksmontage för koherenta strålar av kylvätska för en slipmaskin | |
KR20040033052A (ko) | 고에너지 절삭 조작용 극저온 냉각 장치 및 방법 | |
US8171608B2 (en) | Tool and method for machining a workpiece, such as a milling tool for machining a workpiece, and the method thereof | |
JP2018187765A (ja) | ドライアイス粉末噴射型冷却方法および冷却装置 | |
RU213297U1 (ru) | Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением | |
CN108280297B (zh) | 一种微量润滑切削加工时冷却润滑工艺参数优化方法 | |
RU204216U1 (ru) | Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением | |
RU209971U1 (ru) | Металлообрабатывающий инструмент с внутренним охлаждением | |
RU2734314C1 (ru) | Устройство для подачи смазывающей технологической среды | |
RU200934U1 (ru) | Устройство для подачи смазывающих технологических сред | |
RU2393077C1 (ru) | Устройство для гидроабразивной резки | |
RU2446926C1 (ru) | Инструмент для фрикционной сварки перемешиванием | |
US20060013665A1 (en) | Tool holder assembly | |
RU181447U1 (ru) | Система охлаждения режущей пластины инструмента | |
JP2013130212A (ja) | 端面接触形メカニカルシール | |
JP2010536591A (ja) | 調節機構を有する選択的偏向部材を備える工具 | |
RU182798U1 (ru) | Система охлаждения режущей пластины инструмента | |
Uhlmann et al. | Tool wear behaviour of internally cooled tools at different cooling liquid temperatures | |
KR20090068030A (ko) | 엔드밀 절삭공구 | |
RU196895U1 (ru) | Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением | |
JP2006057894A (ja) | 加圧熱水を噴霧する排ガス減温装置用の沸騰微粒化ノズルとこれを用いた加圧熱水の噴霧方法 |