專利名稱：用于凸輪軸磨削軸加工的強冷卻裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機電工程領域中的凸輪軸磨削加工強冷卻裝置，特別是一種以噴
霧射流的形式沖擊凸輪軸磨削加工區的新型強冷卻裝置。
背景技術：
磨削過程對于去除的單位體積材料有極高的能量輸入，這些能量幾乎全部轉化為 熱量集中在磨削區內，導致磨削區的溫度升高，磨削溫度的升高對凸輪軸加工表面質量及 砂輪的使用性能都有極大的影響。而凸輪軸是內燃機主要的部件之一，其加工質量的好壞 嚴重影響著發動機的動力性能，數控方法磨削凸輪軸時，磨削區的極高溫度是影響凸輪軸 加工表面質量的主要因素。目前對凸輪軸在磨床上加工時的冷卻方法也就局限于將磨削液 引入加工區使其能參與加工區的換熱過程，至于引入磨削液之后能否確保滿意的換熱效果 還有待于研究。 因而需要開發一種新型的應用于凸輪軸磨削加工區的強冷卻裝置，使得該裝置提 供的高壓射流通過霧化噴嘴沖破汽膜的阻擋確保磨削液與工件表面持續接觸，最大限度地 發揮強化換熱的優勢，從而有效控制凸輪軸加工表面的質量。
發明內容
本發明的目的是為了克服目前各種凸輪軸在磨床上加工時引入磨削液后換熱效 果的局限性，提供一種應用于凸輪軸磨削加工的強冷卻裝置，PC機實時監控進入熱交換器 前的空氣壓力并通過與PC機相連的控制單元改變電動機轉速使得磨削液需要的空氣壓力 達到給定范圍，使得磨削液能沖破汽膜的阻擋(使霧化噴嘴的入口壓力為1.2MPa)，確保磨 削液與凸輪磨削表面持續接觸，最大限度地發揮強化換熱的優勢，以保證加工中凸輪軸表 面的質量。 為達到上述目的，本發明采用下述技術方案 —種應用于凸輪軸磨削加工的強冷卻裝置包括被加工凸輪軸、霧化噴嘴、砂輪、油 箱、砂輪支架、頭架、尾架。其特征在于所述油箱為封閉油箱，由一根出油管經一個流量計連 接所述霧化噴嘴，該噴嘴通過一根連桿固定在所述砂輪支架上，使該噴嘴的噴口始終對準 所述砂輪與凸輪軸的磨削線；一個由電動機驅動的空氣壓縮機的出口，由氣管經一個儲氣 罐后分成兩路， 一路接通至所述油箱，另一路經一個過濾器， 一個干燥器和一個熱交換器后 接通至所述霧化噴嘴；所述熱交換器進口處安置一個壓力傳感器，該壓力傳感器的輸出連 接到PC機，所述電動機上裝有一個速度傳感器，該速度傳感器的輸出也鏈接到所述PC機， 所述PC機的輸出經一個控制單元鏈接到所述電動機；所述PC機實時監控進入熱交換器前 的空氣壓力并通過所述控制單元改變所述電動機轉速使得磨削液需要的空氣壓力達到給 定范圍；過濾器和干燥器分別用于壓縮空氣的過濾和干燥，熱交換器用于將壓縮空氣冷卻 為所需的低溫氣體；油箱中的磨削液用低溫氣體作為載體通過霧化噴嘴以噴霧射流的形式 垂直向下沖擊磨削加工區。
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—種新型的應用于凸輪軸磨削加工的強冷卻方法，采用上述的裝置實行冷卻，其 特征在于操作步驟如下①首先由頭架和尾架夾緊被加工凸輪軸；②接著通過連桿將扁平 型的霧化噴嘴固連在砂輪支架上，保證霧化噴嘴始終垂直向下對準砂輪和凸輪軸的磨削 線；③測量空氣壓力的傳感器和電動機轉速的傳感器均通過USB轉串口線與PC機相連，將 壓力和電動機轉速傳輸到PC機，以專業軟件進行處理分析空氣壓力與電機轉速的關系； 然后通過與PC機相連的控制單元控制電動機的轉速，從而使得磨削液需要的空氣壓力達 到給定范圍；⑤然后壓縮空氣經過過濾器和干燥器的處理進入熱交換器，熱交換器將壓縮 空氣冷卻為所需的低溫氣體，用它作為載體把油箱中少量的磨削液通過霧化噴嘴以噴霧射 流的形式垂直向下沖擊磨削加工區。使得磨削液沖破汽膜的阻擋確保磨削液與工件表面持 續接觸，最大限度地發揮強化換熱的優勢。 本發明與現有技術相比較，具有以下實質性的特點和技術進步 (1)熱交換器將壓縮空氣冷卻為所需的低溫氣體，用它作為載體把少量的磨削液
通過霧化噴嘴以噴霧射流的形式垂直向下沖擊磨削加工區。 (2)該裝置提供的高壓射流沖破已形成的汽膜的阻擋，確保磨削液與工件表面持 續接觸，將磨削區的換熱效率達到一個新的水平，從而保證加工中凸輪表面的瞬時溫度不 會過高而影響其表面質量。 (3)PC機實時監控進入熱交換器前的空氣壓力并通過與PC機相連的控制單元改 變電動機轉速使得磨削液需要的空氣壓力達到給定范圍，避免了人工調節調壓閥造成的不 便利和人為誤差，保證加工中凸輪軸表面的質量。
圖1是本發明的一個實施例子的結構示意圖。 圖2是本發明中凸輪軸、砂輪和霧化噴嘴的整體結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的一個優選實施例子結合附圖詳述如下 實施例一 參見圖1和圖2，本應用于凸輪軸磨削加工的強冷卻裝置，包括被加工 凸輪軸1、霧化噴嘴2、砂輪15、油箱16、砂輪支架17、頭架18、尾架19。其特征在于所述油 箱16為封閉油箱，由一根出油管經一個流量計8連接所述霧化噴嘴2，該噴嘴通過一根連桿 6固定在所述砂輪支架17上，使該噴嘴的噴口始終對準所述砂輪15與凸輪軸1的磨削線； 一個由電動機12驅動的空氣壓縮機10的出口，由氣管經一個儲氣罐9后分成兩路，一路接 通至所述油箱16，另一個路徑經一個過濾器7， 一個干燥器5和一個熱交換器3后接通至所 述霧化噴嘴1 ;所述熱交換器3進口處安置一個壓力傳感器4，該壓力傳感器4的輸出連接 到PC機13，所述電動機12上裝有一個速度傳感器ll，該速度傳感器11的輸出也鏈接到所 述PC機13，所述PC機13的輸出經一個控制單元14連接到所述電動機12 ;所述PC機13 實時監控進入熱交換器3前的空氣壓力并通過所述控制單元14改變所述電動機12轉速使 得磨削液需要的空氣壓力達到給定范圍；過濾器7和干燥器6分別用于壓縮空氣的過濾和 干燥，熱交換器3用于將壓縮空氣冷卻為所需的低溫氣體；油箱16中的磨削液用低溫氣體 作為載體通過霧化噴嘴2以噴霧射流的形式垂直向下沖擊磨削加工區。
實施例二 本新型的應用于凸輪軸磨削加工的強冷卻方法是采用上述的裝置實 行冷卻，其操作步驟如下①首先由頭架18和尾架19夾緊被加工凸輪軸1 ;②接著通過連 桿6將霧化噴嘴2固連在砂輪支架17上，保證霧化噴嘴2始終對準砂輪15和凸輪軸1的 磨削線；③測量空氣壓力的傳感器10和電動機轉速的傳感器11均通過USB轉串口線與PC 機13相連，將壓力和電動機轉速傳輸到PC機13，由PC機13進行處理分析空氣壓力與電機 轉速的關系；④然后通過與PC機13相連的控制單元14控制電動機12的轉速從而使得磨 削液需要的空氣壓力達到給定范圍；⑤然后壓縮空氣經過過濾器7和干燥器5的處理進入 熱交換器3，熱交換器3將壓縮空氣冷卻為所需的低溫氣體，用它作為載體把少量的油箱16 中的磨削液通過霧化噴嘴2以噴霧射流的形式垂直向下沖擊磨削加工區。使得磨削液沖破 汽膜的阻擋確保磨削液與工件表面持續接觸，最大限度地發揮強化換熱的優勢。
權利要求
一種應用于凸輪軸磨削加工的強冷卻裝置包括被加工凸輪軸(1)、霧化噴嘴(2)、砂輪(15)、油箱(16)、砂輪支架(17)、頭架(18)、尾架(19)。其特征在于所述油箱(16)為封閉油箱，由一根出油管經一個流量計(8)連接所述霧化噴嘴(2)，該噴嘴通過一根連桿(6)固定在所述砂輪支架(17)上，使該噴嘴的噴口始終對準所述砂輪(15)與凸輪軸(1)的磨削線；一個由電動機(12)驅動的空氣壓縮機(10)的出口，由氣管經一個儲氣罐(9)后分成兩路，一路接通至所述油箱(16)，另一路經一個過濾器(7)，一個干燥器(5)和一個熱交換器(3)后接通至所述霧化噴嘴(1)；所述熱交換器(3)進口處安置一個壓力傳感器(4)，該壓力傳感器(4)的輸出連接到PC機(13)，所述電動機(12)上裝有一個速度傳感器(11)，該速度傳感器(11)的輸出也連接到所述PC機(13)，所述PC機(13)的輸出經一個控制單元(14)連接到所述電動機(12)；所述PC機(13)實時監控進入熱交換器(3)前的空氣壓力并通過所述控制單元(14)改變所述電動機(12)轉速使得磨削液需要的空氣壓力達到給定范圍；過濾器(7)和干燥器(6)分別用于壓縮空氣的過濾和干燥，熱交換器(3)用于將壓縮空氣冷卻為所需的低溫氣體；油箱(16)中的磨削液用低溫氣體作為載體通過霧化噴嘴(2)以噴霧射流的形式垂直向下沖擊磨削加工區。
2. —種新型的應用于凸輪軸磨削加工的強冷卻方法，采用權利要求1所述的應用于凸 輪軸磨削加工的強冷卻裝置對磨削加工面進行強冷卻，其特征在于操作步驟如下①頭架 (18)和尾架(19)夾緊被加工凸輪軸(1);②接著通過連桿(6)將霧化噴嘴(2)固連在砂輪 支架(17)上，保證霧化噴嘴(2)始終對準砂輪(15)和凸輪軸(1)的磨削線；③測量空氣壓 力的傳感器(10)和電動機轉速的傳感器(11)均通過USB轉串口線與PC機(13)相連，將 壓力和電動機轉速傳輸到PC機(13)，由PC機(13)進行處理分析空氣壓力與電機轉速的 關系；④然后通過與PC機(13)相連的控制單元(14)控制電動機(12)的轉速使得磨削液 需要的空氣壓力達到給定范圍；⑤然后壓縮空氣經過過濾器(7)和干燥器(5)的處理進入 熱交換器(3)，熱交換器(3)將壓縮空氣冷卻為所需的低溫氣體，用它作為載體把油箱(16) 中少量的磨削液通過霧化噴嘴(2)以噴霧射流形式垂直向下沖擊磨削加工區，使得磨削液 沖破汽膜的阻擋確保磨削液與工件表面持續接觸，最大限度地發揮強化換熱優勢。
全文摘要
本發明公開了一種應用于凸輪軸磨削加工的強冷卻裝置。本裝置包括頭架和尾架夾緊安裝的被加工凸輪軸，砂輪，霧化噴嘴，熱交換器，壓力傳感器，干燥器，連桿，過濾器，流量計，空氣壓縮機，速度傳感器，電動機，PC機，控制單元，油箱，直線電機，滾珠絲桿，伺服電機，砂輪支架，霧化噴嘴通過一個連桿固連在砂輪支架上，并且垂直向下對準凸輪磨削加工表面。本方法是通過與PC機相連的控制單元控制電動機的轉速，使得磨削射流需要的空氣壓力達到給定的范圍，然后熱交換器將壓縮空氣分為冷熱兩部分氣流，其中的冷氣流部分為所需的低溫氣體，用它作為載體把少量的磨削液通過霧化噴嘴以噴霧射流的形式垂直沖擊磨削加工區，從而能夠使高壓射流沖破已形成的汽膜的阻擋，確保磨削液與工作表面持續接觸，達到強化換熱的目的。
文檔編號B24B55/04GK101708595SQ20091019955
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月26日 優先權日2009年11月26日
發明者謝衛其, 陳麗娜, 陳榮蓮 申請人:上海大學