УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА
TOOL COOLER

Техническая сфера
[0001] Данное изобретение относится к сверлильному инструменту, а именно к устройству охлаждения инструмента.
Предпосылки изобретения
[0002] Среди абразивного инструмента распространенными типами вращающегося шлифовального инструмента или инструмента для торцевого шлифования/обрезания являются сверла для кольцевого сверления, чашечные/дисковые шлифовальные круги, кольцевые шлифовальные диски и т.д. Сверло для кольцевого сверления по-другому называют сверлом для извлечения материала, оно используется в качестве режущего или шлифовального инструмента для обработки поверхности материала посредством создания кольцеобразного разреза и размещения многоразового стержневого материала в обрабатываемой детали. Чашечный/дисковый шлифовальный круг представляет собой кольцевое рабочее кольцо, изготовленное из абразивного материала, связанного соответствующим связующим материалом, который соединяется с матричной фазой; такой изготовленный с использованием связующего материала инструмент имеет определенную прочность. Кольцевой шлифовальный диск, по сути, представляет собой чашечный/ дисковый шлифовальный круг большего диаметра.
[0003] Упомянутый абразивный инструмент в процессе работы нуждается в охлаждении. При использовании оборудования с установленным абразивным инструментом, которое не оснащено внутренним механизмом подачи среды охлаждения. В предшествующем уровне техники для охлаждения абразивной поверхности зачастую прибегают к устройству в корпусе абразивного инструмента нескольких проточных отверстий разного типа, через которые вода под давлением попадает во внутреннюю полость абразивного инструмента, омывает его рабочую кромку и реализует охлаждение абразивной поверхности.
[0004] Абразивный инструмент также включает в себя шлифовальный инструмент в виде чашечного шлифовального круга, рабочая поверхность которого представляет собой рабочую чашку в виде кольцевой торцевой головки. В процессе работы обрабатываемая деталь может заслонять всю площадь разъема шлифовального круга или заслонять какую-либо часть разъема шлифовального круга в разных местах, что приведет к невозможности попадания воды охлаждения из разъема во внутреннюю полость шлифовального круга. Простой способ решения проблемы заключается в том, чтобы подавать воду разрез по наружному диаметру шлифовального круга, для этого необходимо использовать режим внешнего охлаждения; однако, под действием центробежной силы вода не сможет попадать из внешнего диаметра во внутреннюю полость, что ограничивает получение эффекта охлаждения. Кроме этого, в зоне, приближенной к внутреннему диаметру шлифовального круга, как правило, наблюдается плохой эффект охлаждения. Когда осуществляется обработка с применением высокой скорости вращения, то на внутренней, наружной и кромочной поверхностях шлифовального круга формируется воздушный барьер, который кардинально ухудшает эффективность наружного охлаждения. Чтобы устранить этот технический недостаток, сегодня применяется несколько технических способов, в том числе:
[0005] Способ 1: на Рис. 30 представлен один из чашечных шлифовальных кругов предшествующего уровня техники 22; на торцевой поверхности основного тела чашечного шлифовального круга устроено несколько больших отверстий, которые согласно Рис. 30 являются проточными отверстиями 2201. Вода охлаждения проходит через большие отверстия и попадает во внутреннюю полость шлифовального круга. Этот способ помогает устранить проблему, связанную с подачей воды охлаждения при обработке с низкой скоростью вращения, когда вода через несколько проточных отверстий 2201 подается во внутреннюю полость шлифовального круга, при этом часть воды охлаждения, входящая в контакт со шлифовальным кругом, под действием центробежной силы протекает от внутреннего диаметра к наружному диаметру по водным канавкам или по абразивной поверхности и обеспечивает эффект охлаждения. В данном способе часть воды охлаждения, подаваемой во внутреннюю полость шлифовального круга, может протекать под шлифовальный круг, что создает риск излишнего расхода воды, а другая часть воды может не попадать под действие центробежной силы, что также создает риск напрасной траты воды. Когда данный способ применяется при высокоскоростной обработки шлифовальным кругом, коэффициент подачи воды охлаждения снижается, при этом в процессе подачи воды охлаждения во внутреннюю полость шлифовального круга происходит распыление части воды, что приводит к значительному снижению эффекта охлаждения.
[0006] Способ 2: на Рис. 31 представлен другой из чашечных шлифовальных кругов предшествующего уровня техники 23; в зоне торцевой поверхности основного тела круга, приближенной к наружному диаметру, устроено множество мелких наклонных отверстий, которые согласно Рис. 31 являются проточными отверстиями 2301; также дополнительно предусмотрено устройство конструкции пространства для сбора воды. Вода охлаждения проходит через пространство для сбора воды и через проточные отверстия 2301 попадает во внутреннюю полость шлифовального круга, затем под действием центробежной силы протекает от внутреннего диаметра к наружному диаметру по водяным канавкам или по абразивной поверхности и обеспечивает эффект охлаждения. В данном способе проточные отверстия имеют небольшую площадь сечения потока, что ограничивает объем подачи воды, при обработке с высокой скоростью вращения приводит к снижению коэффициента подачи воды охлаждения и снижению эффекта охлаждения.
Содержание изобретения
[0007] Обобщая вышесказанное, чтобы устранить существующие недостатки предшествующего уровня техники, техническая проблема, которую необходимо решить в данном изобретении, заключается в том, чтобы представить для оборудования для абразивной обработки, не оснащенного встроенным механизмом подачи воды охлаждения, устройство охлаждения инструмента.
[0008] Данное изобретение использует следующее техническое решение, чтобы устранить вышеуказанную техническую проблему:
данное изобретение относится к устройству охлаждения инструмента, включая абразивный инструмент; упомянутый абразивный инструмент оснащен встроенным диском сбора потоков, который вращается вместе с упомянутым абразивным инструментом, всасывая подаваемую извне воду охлаждения и обеспечивая слияние ее потоков внутри упомянутого абразивного инструмента; при этом вода охлаждения после слияния потоков перемещается в радиальном направлении к внутренней стенке упомянутого абразивного инструмента и по упомянутой внутренней стенке подается на абразивную поверхность.
[0009] Полезные эффекты данного изобретения заключаются в следующем: гарантия беспрепятственного поступления воды охлаждения через отверстие входа воды и охлаждения абразивной поверхности даже при высокой скорости вращения абразивного инструмента; предотвращение протекания воды охлаждения в осевом направлении через конструкцию абразивного инструмента без охлаждения абразивной поверхности; сбор воды охлаждения, распыленной до мелкодисперсного состояния в результате вращения абразивного инструмента, для охлаждения абразивной поверхности и посредством этого реализация функции охлаждения в течение всего процесса обработки даже при высокой скорости вращения абразивного инструмента.
[0010] На базе вышеописанного технического решения данное изобретение также позволяет внести следующие усовершенствования:
[0011] Далее, в верхней части упомянутого абразивного инструмента имеется отверстие входа воды, которое используется для вливания воды охлаждения в направлении внутрь; упомянутый диск сбора потоков устанавливается внутри упомянутого абразивного инструмента в месте под упомянутым отверстием входа воды.
[0012] Далее, также включает в себя несколько лопастей, которые располагаются на диске сбора потоков так, что при вращении вместе с упомянутым абразивным инструментом образуют вихревой поток, всасывающий подаваемую извне воду охлаждения внутрь упомянутого абразивного инструмента.
[0013] При применении вышеуказанных усовершенствований достигается следующий положительный эффект: при вращении абразивного инструмента за счет лопастей формируется вихревое течение, которое втягивает воду охлаждения в отверстие входа воды.
[0014] Далее, упомянутые лопасти располагаются в верхнем внешнем круге упомянутого диска сбора потоков.
[0015] Далее, также включает в себя упомянутые лопасти и болты крепления, фиксирующие упомянутый диск сбора потоков в соответствующем положении внутри упомянутого абразивного инструмента; упомянутые болты крепления располагаются во взаимном соответствии с упомянутыми лопастями;
[0016] Упомянутый болт крепления сверху вниз последовательно проходит через боковую стенку внешнего круга упомянутого отверстия входа воды, соответствующего верхней части упомянутого абразивного инструмента, соответствующую упомянутую лопасть и упомянутый диск сбора потоков.
[0017] При применении вышеуказанных усовершенствований достигается следующий положительный эффект: лопасти, кроме функции всасывания воды, также выполняют роль соединительного элемента, фиксирующего диск сбора потоков на абразивном инструменте.
[0018] Далее, кромка внешнего круга упомянутого диска сбора потоков продолжается до сближения с внутренней стенкой упомянутого абразивного инструмента так, что между упомянутым диском сбора потоков и внутренней стенкой упомянутого абразивного инструмента образуется направляющий зазор, который направляет поток воды охлаждения вниз вдоль внутренней стенки упомянутого абразивного инструмента.
[0019] При применении вышеуказанного усовершенствования достигается следующий положительный эффект: снижается влияние воздушного барьера, повышается коэффициент использования воды охлаждения.
[0020] Далее, упомянутый диск сбора потоков располагается на одной оси с упомянутым отверстием входа воды, при этом радиальный размер упомянутого диска сбора потоков больше радиального размера упомянутого отверстия входа воды, в результате между боковой стенкой внешнего круга упомянутого отверстия входа воды, соответствующего верхней части упомянутого абразивного инструмента, и упомянутым диском сбора потоков образуется зона запаса воды, в которой создается временный запас воды охлаждения.
[0021] При применении вышеуказанного усовершенствования достигается следующий положительный эффект: улучшается сбор потоков воды, находящихся в распыленном состоянии, и повышается объем подачи воды.
[0022] Далее, упомянутые лопасти имеют форму спирали, при этом направление спирали одинаковое у всех упомянутых лопастей.
[0023] При применении вышеуказанного усовершенствования достигается следующий положительный эффект: повышается сила вихревого течения, которое втягивает воду охлаждения в отверстие входа воды.
[0024] Далее, в верхней части упомянутого диска сбора потоков имеется соединительное устройство, которое вдоль оси упомянутого абразивного инструмента в направлении вверх проходит через упомянутое отверстие входа воды и соединяется с оборудованием для абразивной обработки.
[0025] При применении вышеуказанного усовершенствования достигается следующий положительный эффект: реализуется соединение между абразивным инструментом и оборудованием для абразивной обработки.
[0026] Далее, также включает в себя несколько лопастей; в середине упомянутого абразивного инструмента имеется открытая зона, в центре дна которой расположено отверстие для соединения с оборудованием, использующееся для соединения с внешним оборудованием; поверхность внешней кольцевой кромки упомянутого абразивного инструмента представляет собой абразивная поверхность, упомянутый диск сбора потоков располагается в открытой зоне упомянутого абразивного инструмента и разъемным соединением соединен с его дном; упомянутый диск сбора потоков включает в себя в первый элемент диска и водоприемное отверстие, которое используется для подачи воды охлаждения на упомянутый абразивный инструмент; внешняя кромка упомянутого первого элемента диска вытянута до места соединения боковой стенки и дна упомянутого абразивного инструмента, а упомянутое водоприемное отверстие, находящееся в центре упомянутого первого элемента диска, расположено на одной оси с упомянутым отверстием для соединения с оборудованием; упомянутый первый элемент диска имеет уклон от упомянутого отверстия входа воды в направлении места соединения боковой стенки и дна упомянутого абразивного инструмента, образуя кольцеобразную конструкцию с наклонной плоскостью; в результате между внешней кромкой упомянутого первого элемента диска и боковой стенкой и дном упомянутого абразивного инструмента остается зазор для циркуляции воды охлаждения; несколько упомянутых лопастей располагаются между упомянутым первым элементом диска и дном упомянутого абразивного инструмента на упомянутом первом элементе диска с равными промежутками в направлении вдоль его окружности, в результате несколько упомянутых лопастей разрезают зазор на несколько каналов сбора потоков.
[0027] Далее, каждая из упомянутых лопастей вытянута в радиальном направлении от упомянутого водоприемного отверстия до внешней кромки упомянутого первого элемента диска и образует с ним единую конструкцию.
[0028] Далее, линии продолжения каждой из нескольких упомянутых лопастей не проходят через центр упомянутого первого элемента диска, в результате образуя форму завихрения.
[0029] Далее, также включает в себя дефлекторное кольцо воздушного потока, которое располагается вокруг внешней кромки верхней поверхности первого элемента диска так, что между упомянутым дефлекторным кольцом воздушного потока и внутренней стенкой упомянутого абразивного инструмента формируется канал отделения воздушного потока, который используются для отделения воздушного потока.
[0030] Далее, упомянутое дефлекторное кольцо воздушного потока располагается параллельно боковой стенке упомянутого абразивного инструмента и проходит от боковой стенки в направлении к его дну.
[0031] Далее, упомянутое дефлекторное кольцо воздушного потока имеет уклон снаружи вовнутрь вдоль боковой стенки упомянутого абразивного инструмента в направлении к его дну.
[0032] Далее, также включает в себя круглый соединительный фланец, в центре которого устроено соединительное отверстие, использующееся для соединения с внешним оборудованием, упомянутое соединительное отверстие располагается на одной оси с упомянутым отверстием для соединения с оборудованием; в основании каждой из упомянутых лопастей имеется прорезь, которая проходит от внутренней боковой стенки упомянутой лопасти до сближения с наружной боковой стенкой, в результате образуется круговой паз в направлении окружности; упомянутый соединительный фланец располагается в упомянутом круговом пазу.
[0033] Далее, также включает в себя главный осевой винт, который последовательно проходит через соединительное отверстие упомянутого соединительного фланца и отверстие для соединения с оборудованием упомянутого абразивного инструмента, и резьбовым соединением соединяется с главным валом внешнего оборудования.
[0034] Далее, также включает в себя соединительные болты лопастей, при этом упомянутый первый элемент диска в местах, соответствующих расположению упомянутых лопастей, имеет сквозные резьбовые отверстия для лопастей, а на упомянутом абразивном инструменте в местах, соответствующих расположению упомянутых резьбовых отверстий для лопастей, имеются шлицы с внутренней резьбой; упомянутые соединительные болты для лопастей проходят через упомянутые резьбовые отверстия для лопастей и соединяются резьбой с упомянутыми резьбовыми шлицами, в результате чего упомянутый абразивный инструмент соединяется в единую конструкцию с диском сбора потоков.
[0035] Далее, также включает в себя несколько лопастных колес; в нижнем конце упомянутого абразивного инструмента имеется открытая зона, а наружная кромка вокруг нижнего конца упомянутого абразивного инструмента представляет собой абразивную поверхность; в центре верхнего конца упомянутого абразивного инструмента установлен соединительный блок, который имеет форму цилиндра; вокруг верхнего конца упомянутого абразивного инструмента по кругу соединительного блока имеется кольцеобразная вырезная полость; несколько упомянутых лопастных колес располагаются внутри упомянутой кольцеобразной вырезной полости и проходят, соединяясь между внешней кромкой верхнего конца упомянутого абразивного инструмента и упомянутым соединительным блоком; упомянутые лопастные колеса расположены равномерно через равные промежутки в круговом направлении вдоль упомянутого соединительного блока;
[0036] Упомянутый диск сбора потоков располагается в открытой зоне упомянутого абразивного инструмента; упомянутый диск сбора потоков включает в себя соединительную шпильку и второй элемент диска, которые располагаются на одной оси с соединительным блоком; упомянутая соединительная шпилька представляет собой полый цилиндр с открытым нижним концом, верхний конец упомянутой соединительной шпильки разъемным способом соединен с нижней частью упомянутого соединительного блока; упомянутый второй элемент диска располагается по окружности вокруг упомянутой соединительной шпильки, при этом внутренний край упомянутого второго элемента диска образует единую конструкцию с наружной стенкой нижнего конца упомянутой соединительной шпильки; наружный край упомянутого второго элемента диска вытянут до места расположения боковой стенки упомянутого абразивного инструмента и образует конструкцию с кольцеобразной поверхностью; в результате между наружным краем упомянутого второго элемента диска и боковой стенкой и дном упомянутого абразивного инструмента остается зазор для циркуляции воды охлаждения.
[0037] Далее, наружный край упомянутого второго элемента диска горизонтально вытянут до места расположения боковой стенки упомянутого абразивного инструмента и образует кольцеобразную плоскость.
[0038] Далее, наружный край упомянутого второго элемента диска горизонтально вытянут до места соединения боковой стенки и пола упомянутого абразивного инструмента; упомянутый второй элемент диска имеют уклон вверх от упомянутой соединительной шпильки в направлении места соединения боковой стенки и дна упомянутого абразивного инструмента, образуя кольцеобразную наклонную плоскость.
[0039] Далее, упомянутый диск сбора потока также включает в себя ограничительное кольцо воздушного потока, которое располагается вокруг внешней кромки второго элемента диска так, что между упомянутым ограничительным кольцом воздушного потока и внутренней стенкой упомянутого абразивного инструмента формируется канал отделения воздушного потока, который используются для отделения воздушного потока.
[0040] Далее, упомянутое ограничительное кольцо воздушного потока располагается параллельно боковой стенке упомянутого абразивного инструмента и проходит от боковой стенки в направлении к его дну.
[0041] Далее, упомянутое ограничительное кольцо воздушного потока имеет уклон сверху вниз в направлении приближения к боковой стенке упомянутого абразивного инструмента.
[0042] Далее, также включает в себя соединительный винт главного вала; в верхнем конце упомянутого соединительного блока и в центре упомянутой соединительной шпильки устроены отверстие для главного осевого винта, которые расположены на одной оси; упомянутый соединительный винт главного вала снизу вверх последовательно проходит через отверстия для главного осевого винта в упомянутой соединительной шпильке и в упомянутом соединительном блоке и резьбовым соединением соединяется с главным валом внешнего оборудования; таким образом упомянутый диск сбора потоков и упомянутый абразивный инструмент фиксируются на упомянутом внешнем оборудовании.
[0043] Далее, упомянутый абразивный инструмент может представлять собой сверло для кольцевого сверления, чашечный шлифовальный круг или кольцеобразный шлифовальный диск.
[0044] При применении вышеуказанных усовершенствований достигается следующий положительный эффект: при отсутствии на оборудовании встроенного механизма подачи воды охлаждения данная конструкция передачи воды охлаждения из внешней зоны во внутреннюю может использоваться для разных типов ротационных шлифовальных и режущих инструментов и имеет широкую сферу применения.
Пояснение схем
[0045] Рис. 1 - общая схема конструкции по примеру реализации 1;
[0046] Рис. 2 - вид в разрезе Рис. 1;
[0047] Рис. 3 - схема конструкции абразивного инструмента;
[0048] Рис. 4 - схема конструкции диска сбора потоков;
[0049] Рис. 5 - схематическое изображение конструкции устройства охлаждения по примеру реализации 2;
[0050] Рис. 6 - двухмерный вид в разрезе конструкции устройства охлаждения без соединительного фланца по примеру реализации 2;
[0051] Рис. 7 - объемный вид в разрезе конструкции устройства охлаждения без соединительного фланца по примеру реализации 2;
[0052] Рис. 8 - двухмерный вид в разрезе конструкции устройства охлаждения с соединительным фланцем по примеру реализации 2;
[0053] Рис. 9 - объемный вид в разрезе конструкции устройства охлаждения с соединительным фланцем по примеру реализации 2;
[0054] Рис. 10 - схема расположения лопастей без прохода их линий продолжения через центр окружности по примеру реализации 2;
[0055] Рис. 11 - вид сверху расположения лопастей без прохода их линий продолжения через центр окружности по примеру реализации 2;
[0056] Рис. 12 - вид сверху расположения лопастей с проходом их линий продолжения через центр окружности по примеру реализации 2;
[0057] Рис. 13 - вид сбоку лопастей по примеру реализации 2;
[0058] Рис. 14 - схематическое изображение движения потоков воды охлаждения в конструкции устройства охлаждения по примеру реализации 2;
[0059] Рис. 15 - вид сверху абразивного инструмента по примеру реализации 3;
[0060] Рис. 16 - схематическое изображение второго элемента диска по примеру реализации 3;
[0061] Рис. 17 - схематическое изображение одного из вариантов второго элемента диска по примеру реализации 3;
[0062] Рис. 18 - вид в разрезе одного из вариантов второго элемента диска по примеру реализации 3;
[0063] Рис. 19 - вид в разрезе одного из вариантов второго элемента диска в конструкции чашечного шлифовального круга по примеру реализации 3;
[0064] Рис. 20 - схематическое изображение движения потоков воды охлаждения в одном из вариантов второго элемента диска по примеру реализации 3;
[0065] Рис. 21 - схематическое изображение второго варианта второго элемента диска по примеру реализации 3;
[0066] Рис. 22 - вид в разрезе второго варианта второго элемента диска по примеру реализации 3;
[0067] Рис. 23 - вид в разрезе второго варианта второго элемента диска в конструкции чашечного шлифовального круга по примеру реализации 3;
[0068] Рис. 24 - схематическое изображение движения потоков воды охлаждения во втором варианте второго элемента диска по примеру реализации 3;
[0069] Рис. 25 - схематическое изображение ограничительного кольца воздушного потока по примеру реализации 3;
[0070] Рис. 26 - схематическое изображение движения потоков воды охлаждения в месте установки ограничительного кольца воздушного потока по примеру реализации 3;
[0071] Рис. 27 - схематическое изображение лопастей по примеру реализации 3;
[0072] Рис. 28 - схематическое изображение конструкции чашечного шлифовального круга и кожуха разделения потоков предшествующего уровня техники по примеру реализации 2;
[0073] Рис. 29 - схематическое изображение движения потоков воды охлаждения внутри конструкции чашечного шлифовального круга предшествующего уровня техники по примеру реализации 2;
[0074] Рис. 30 - схематическое изображение конструкции чашечного шлифовального круга по одному из способов предшествующего уровня техники по примеру реализации 3;
[0075] Рис. 31 - схематическое изображение конструкции чашечного шлифовального круга по второму способу предшествующего уровня техники по примеру реализации 3;
[0076] Рис. 32 - трехмерный план зубчатого кольца по примеру реализации 4;
[0077] Рис. 33 - вид сверху на Рис. 32;
[0078] Рис. 34 - вид в разрезе А-А на Рис. 33;
[0079] Рис. 35 - вид сверху после установки зубчатого кольца на устройство охлаждения;
[0080] Рис. 36 - вид в разрезе В-В на Рис. 35.
[0081] Перечень деталей, обозначенных номерами в прилагаемых чертежах:
1) абразивный инструмент; 2) отверстие для входа воды; 3) диск сбора потоков; 4) лопасть; 5) зона запаса воды; 6) болт крепления; 7) направляющий зазор; 8) соединительное устройство; 9) отверстие для соединения с оборудованием; 10) водоприемное отверстие; 11) дефлекторное кольцо воздушного потока; 12) соединительный фланец; 13) главный осевой винт; 14) главный вал; 15) болт крепления лопасти; 16) резьбовое отверстие крепления лопасти; 17) соединительный блок; 18) соединительная шпилька; 19) кольцеобразная вырезная полость; 20) ограничительное кольцо воздушного потока; 21) соединительный винт главного вала; 101) кожух распределения потоков; 301) первый элемент диска; 302) второй элемент диска; А) зона тонкого воздушного барьера; В) канал отделения воздушного потока; 22) один из вариантов чашечного шлифовального круга предшествующего уровня техники; 23) второй вариант чашечного шлифовального круга предшествующего уровня техники; 2201) проточное отверстие по одному из способов предшествующего уровня техники; 2301) проточное отверстие по второму способу предшествующего уровня техники; 24) основное тело; 25) зубчатая пластина; 26) проточная канавка; 27) внутренний обод; 28) наружный обод; 29) проточное отверстие; 30) крыльчатка.
Конкретные способы реализации
[0082] Ниже в сочетании с прилагаемыми чертежами представлено описание принципов и особенностей данного изобретения; приведенные примеры реализации предназначены исключительно для описания данного изобретения и не ограничивают каким-либо способом сферу данного изобретения.
[0083] Пример реализации 1
[0084] По данному примеру реализации абразивный инструмент 1 представляет собой сверло для кольцевого сверления.
[0085] На Рис. 1-3 представлено устройство охлаждения инструмента, которое включает в себя абразивный инструмент 1 и отверстие входа воды 2; упомянутое отверстие входа воды 2 располагается в верхней части упомянутого абразивного инструмента 1 и используется для подачи воды охлаждения внутрь упомянутого абразивного инструмента 1. Упомянутый абразивный инструмент 1 оснащен встроенным диском сбора потоков 3, который вращается вместе с упомянутым абразивным инструментом 1, всасывая подаваемую извне воду охлаждения и обеспечивая слияние ее потоков внутри упомянутого абразивного инструмента 1; при этом вода охлаждения после слияния потоков перемещается в радиальном направлении к внутренней стенке упомянутого абразивного инструмента 1 и по упомянутой внутренней стенке подается на абразивную поверхность.
[0086] Как показано на Рис. 4, данное устройство охлаждения также включает в себя лопасти 4. Упомянутый диск разбора потоков 3 крепится на упомянутом абразивном инструменте 1, то есть внутри сверла для кольцевого сверления, при этом располагается под упомянутым отверстием для входа воды 2. В верхней части упомянутого диска сбора потоков 3 имеется соединительное устройство 8, которое вдоль оси упомянутого абразивного инструмента 1 в направлении вверх проходит через упомянутое отверстие входа воды 2 и соединяется с оборудованием для абразивной обработки, то есть с главным валом дрели; вращение сверла для кольцевого сверления осуществляется за счет привода от дрели. На устройстве используются несколько упомянутых лопастей 4; они располагаются на упомянутом диске сбора потоков 3 и, вращаясь вместе с упомянутым сверлом для кольцевого сверления 1, образуют вихревой поток. Предпочтительно, чтобы упомянутые лопасти 4 имели спиральную форму, а также чтобы направление спирали всех упомянутых лопастей 4 было одинаковым; спиральная форма лопастей 4 усиливает вихревой эффект, создающийся при вращении сверла, что приводит к увеличению силы всасывания воды охлаждения через отверстие для входа воды. В процессе вращения сверла для кольцевого сверления 1 и обработки детали диск сбора потоков 3 и лопасти 4 вращаются синхронно. Так как лопасти 4 выполнены наклонно под определенным углом относительно горизонтальной плоскости, то есть имеют спиральную форму исполнения, они приводят в движение воздух, образующий вихревой поток под отверстием для входа воды 2, который оказывает направляющее воздействие на воду нахождения и способствует ее прохождению через отверстие для входа воды 2. Воздушный барьер, создаваемый при высокоскоростном вращении, втягивает воду охлаждение внутрь сверла для кольцевого сверления 1 (диск сбора потоков 3 при своем вращении аналогичным образом способен втягивать воду охлаждения), обеспечивая стабильную подачу воды охлаждения в отверстие для входа воды 2 и охлаждение абразивной поверхности даже при высокоскоростном режиме вращения сверла для кольцевого сверления 1. Кроме этого, диск сбора потоков 3 блокирует в осевом направлении попадание воды охлаждения внутрь абразивного инструмента 1, предотвращая протекание воды охлаждения в осевом направлении под абразивный инструмент 1, что приведет к невозможности охлаждения абразивной поверхности, а также осуществляет сбор потоков тумана воды охлаждения, распыленного в результате вращения абразивного инструмента. Данное изобретение за счет использования упомянутого диска сбора потоков 3 и лопастей 4 позволяет спроектировать отверстие для входа воды 2 в кольцеобразном исполнении с отсутствием каких-либо помех на 360°; таким образом, имеется возможность провести шланг подачи воды охлаждения через отверстие для входа воды 2 в абразивный инструмент 1 для непосредственной подачи воды прямо во внутреннюю полость основного тела инструмента. Это позволит устранить помеху в виде воздушного барьера в месте расположения отверстия для входа воды 2. В предшествующем уровне техники применяются способы, включающие в себя устройство отверстий в основном теле абразивного инструмента. В результате вода охлаждения попадает на поверхность основного тела и через устроенные отверстия подается во внутреннюю полость основного тела для внешнего охлаждения. Вне зависимости от того, в каком месте располагается отверстие: в верхней торцевой поверхности основного тела или на его периферии - это исключает возможность проведения шланга подачи воды охлаждения во внутреннюю полость основного тела, так как если шланг подачи воды протянуть от такого отверстия во внутреннюю полость, это приведет к тому, что абразивный инструмент будет вращаться вместе со шлангом, что попадает под концепцию устройства внутреннего охлаждения. В отличие от этого данное изобретение реализует эффект охлаждения методом внутреннего охлаждения, но с применением устройства наружного охлаждения.
[0087] Упомянутые лопасти 4 располагаются на упомянутом диске сбора потоков 3 на внешнем периферическом круге в его верхней части. Соответственно вышеуказанному способу расположения лопастей 4 для фиксации диска сбора потоков 3 и лопастей 4 внутри сверла для кольцевого сверления 1 используется болты крепления 6, имеющие однозначное соответствие с лопастями 4. То есть болт крепления 6 сверху вниз последовательно проходит через боковую стенку внешнего круга упомянутого отверстия входа воды 2, соответствующего верхней части упомянутого сверла для кольцевого сверления 1, соответствующую упомянутую лопасть 4 и упомянутый диск сбора потоков 3. Таким образом, лопасти 4, кроме функции всасывания воды, также выполняют роль соединительного элемента, фиксирующего диск сбора потоков на абразивном инструменте.
[0088] Кромка внешнего круга упомянутого диска сбора потоков 3 продолжается до сближения с внутренней стенкой упомянутого сверла для кольцевого сверления 1 так, что между упомянутым диском сбора потоков 3 и внутренней стенкой упомянутого сверла для кольцевого сверления 1 образуется направляющий зазор 7, который направляет поток воды охлаждения вниз вдоль внутренней стенки упомянутого сверла для кольцевого сверления 1. Вода охлаждения после всасывания внутрь сверла кольцевого сверления 1 попадает во внутреннюю полость абразивного инструмента и стекается на поверхность диска сбора потоков 3, после чего под действием определенных сил, включая воздействие лопастей 4 и центробежной силы, перемещается в направлении к наружной окружности диска сбора потоков 3, то есть к внутренней стенке абразивного инструмента 1 и не выбрасывается из отверстия для входа воды 2 за пределы сверла для кольцевого сверления 1. Под действием направляющего зазора 7 вода охлаждения, перемещающаяся к внутренней стенке абразивного инструмента, протекает по упомянутой внутренней стенке вниз и под действием давления, гравитации и центробежной силы выбрасываются на абразивную поверхность в нижней части сверла для кольцевого сверления 1, выполняя функцию охлаждения способом внутреннего охлаждения; при этом происходит увеличение площади контакта воды охлаждения с поверхностью сверла для кольцевого сверления 1 и повышение эффективности использования воды охлаждения.
[0089] Упомянутый диск сбора потоков 3 располагается на одной оси с упомянутым отверстием входа воды 2, при этом радиальный размер упомянутого диска сбора потоков 3 больше радиального размера упомянутого отверстия входа воды 2, в результате между боковой стенкой внешнего круга упомянутого отверстия входа воды 2, соответствующего верхней части упомянутого сверла для кольцевого сверления 1, и упомянутым диском сбора потоков 3 образуется зона запаса воды 5, в которой создается временный запас воды охлаждения. Вода охлаждения, всасываемая лопастями 4, временно аккумулируется в зоне запаса воды 5, которая представляет собой пространство для временного хранения воды охлаждения, предотвращает вытекание подаваемой внутрь воды охлаждения из отверстия для входа воды 2 вследствие вращения сверла кольцевого сверления 1 и способствует сбору потоков находящейся в распыленном состоянии воды и в конечном итоге повышению объема подачи воды.
[0090] Пример реализации 2
[0091] На Рис. 28-29 представлен чашечный наждачный круг, используемый в качестве абразивного инструмента, на котором установлен кожух распределения потоков. На Рис. 29 представлена схема движения потоков воды охлаждения; вода охлаждения подается через отверстие входа воды чашечного шлифовального круга. Вследствие высокой скорости вращения шлифовального круга вдоль его внутренних, наружных стенок и торцевой поверхности формируется воздушный барьер, при этом в месте соединения дна и внутренней стенки чашечного шлифовального круга формируется зона тонкого воздушного барьера, а в месте разъема шлифовального круга формируется зона мощного воздушного барьера. Вода охлаждения проходит через отверстие выхода воды в кожухе распределения потоков и выбрасывается на внутреннюю стенку чашечного шлифовального круга, в результате этого часть воды при пересечении воздушного барьера распыляется под действием воздушного потока. Другая часть воды охлаждения, ударяясь о внутреннюю стенку шлифовального круга, разбрызгивается и рассеивается упомянутым воздушным потоком. Таким образом, разбрызгивание и распыление под действием воздушного барьера приводит к тому, что часть воды охлаждения рассеивается и не участвует в процессе; это приводит к существенному снижению объема подачи воды охлаждения на абразивную поверхность шлифовального круга, недостаточности подачи воды на абразивную поверхность и невозможности гарантировать ее полномерное охлаждение в процессе обработки.
[0092] Ниже представлено подробное описание устройства охлаждения по данному изобретению. По данному примеру реализации абразивный инструмент 1 представляет собой чашечный шлифовальный круг.
[0093] Как показано на Рис. 5-14, устройство охлаждения инструмента также включает в себя несколько лопастей 4; в середине упомянутого абразивного инструмента 1 имеется открытая зона, в центре дна которой расположено отверстие для соединения с оборудованием 9, использующееся для соединения с внешним оборудованием; поверхность внешней кольцевой кромки упомянутого абразивного инструмента 1 представляет собой абразивная поверхность, упомянутый диск сбора потоков 3 располагается в открытой зоне упомянутого абразивного инструмента 1 и разъемным соединением соединен с его дном; упомянутый диск сбора потоков 3 включает в себя в первый элемент диска 301 и водоприемное отверстие 10, которое используется для подачи воды охлаждения на упомянутый абразивный инструмент 1; внешняя кромка упомянутого первого элемента диска 301 вытянута до места соединения боковой стенки и дна упомянутого абразивного инструмента 1, а упомянутое отверстие входа воды 10, находящееся в центре упомянутого первого элемента диска 301, расположено на одной оси с упомянутым отверстием для соединения с оборудованием 9; упомянутый первый элемент диска 301 имеет уклон от упомянутого отверстия входа воды 10 в направлении места соединения боковой стенки и дна упомянутого абразивного инструмента 1, образуя кольцеобразную конструкцию с наклонной плоскостью; в результате между внешней кромкой упомянутого первого элемента диска 301 и боковой стенкой и дном упомянутого абразивного инструмента 1 остается зазор для циркуляции воды охлаждения; несколько упомянутых лопастей 4 располагаются между упомянутым первым элементом диска 301 и дном упомянутого абразивного инструмента 1 на упомянутом первом элементе диска 301 с равными промежутками в направлении вдоль его окружности, в результате несколько упомянутых лопастей 4 разрезают зазор на несколько каналов сбора потоков.
[0094] Следует понимать, что, как показано на Рис. 6, внешний край упомянутого первого элемента диска 301 располагается более близко ко дну чашечного шлифовального круга, чем его внутренний край.
[0095] Следует понимать, что зазор между основными компонентами чашечного шлифовального круга образует канал сбора потоков, также называемый функциональной зоной сбора потоков, внутри которой происходит течение воды и образование капель воды. Когда поток воды и капли воды проходят через функциональную зону и достигают канала сбора потоков, то большая часть водяных капель собирается в водный поток, который под действием центробежной силы образует струю (струйный поток); под водной струей поднимается вода, текущая по внутренним стенкам.
[0096] В процессе вращения чашечного шлифовального круга в высокоскоростном режиме струя воды охлаждения под действием диска сбора потоков 3 и нескольких лопастей 4 с высокой скоростью подается на внутреннюю стенку чашечного шлифовального круга, при этом имеется возможность увеличения давления и увеличения скорости подачи воды охлаждения внутри чашечного шлифовального круга, что способствует прохождению струи воды охлаждения воздушного барьера в месте расположения зоны тонкого воздушного барьера и одновременно с этим позволяет снизить разбрызгивание воды охлаждения от ее удара о внутреннюю стенку. Дефлекторное кольцо воздушного потока 11 снижает влияние воздушного потока на воду охлаждения в канале отделения воздушного потока, предотвращает рассеивание воды охлаждения и неэффективность ее использования и кардинально повышает объем подачи воды охлаждения на абразивную поверхность чашечного шлифовального круга, что позволяет гарантировать ее полномерное охлаждение в процессе обработки.
[0097] Как показано на Рис. 10 и Рис. 13, каждая из упомянутых лопастей 4 вытянута в радиальном направлении от упомянутого водоприемного отверстия 10 до внешней кромки упомянутого первого элемента диска 301 и образует с ним единую конструкцию.
[0098] Лопасти 4 располагаются на диске сбора потока; при вращении чашечного круга лопасти 4 изменяют направление течения воды охлаждения таким образом, что она из водоприемного отверстия 10 распределяется по внутренним стенкам шлифовального круга. Толкаемая ко внутренним стенкам вода охлаждения эффективно подвергается воздействию центробежной силы и, стекая по внутренним стенкам и водным канавкам, реализует функцию охлаждения абразивной поверхности. За счет этого реализуется подача воды из внутренней части чашечного круга к его наружному диаметру и обеспечивается полномерное охлаждение абразивной поверхности.
[0099] Как показано на Рис. 11, линии продолжения каждой из нескольких упомянутых лопастей 4 не проходят через центр упомянутого первого элемента диска 301, в результате образуя форму завихрения.
[00100] В другом случае, как показано на Рис. 12, линии продолжения каждой из нескольких лопастей 4 проходят через центр упомянутого первого элемента диска 301, в результате образуя форму луча звезды. И лопасти 4, имеющие форму завихрения, и лопасти 4, имеющие форму луча звезды, оказывают толкающее воздействие на воду охлаждения, способствуют преодоления преграды в виде воздушного барьера и эффективному прилеганию струи к внутренней стенке чашечного шлифовального круга, что приводит к повышению эффективности воды охлаждения.
[00101] Как показано на Рис. 8, также включает в себя дефлекторное кольцо воздушного потока 11, которое располагается вокруг внешней кромки верхней поверхности первого элемента диска 301 так, что между упомянутым дефлекторным кольцом воздушного потока 11 и внутренней стенкой упомянутого абразивного инструмента 1 (чашечного шлифовального круга) формируется канал отделения воздушного потока, который используются для отделения воздушного потока.
[00102] Как показано на Рис. 8, упомянутое дефлекторное кольцо воздушного потока 11 располагается параллельно боковой стенке упомянутого абразивного инструмента 1 и проходит от боковой стенки в направлении к его дну.
[00103] Как показано на Рис. 14, упомянутое дефлекторное кольцо воздушного потока 11 имеет уклон снаружи вовнутрь вдоль боковой стенки упомянутого чашечного шлифовального круга в направлении к его дну.
[00104] Говоря конкретно, дефлекторное кольцо воздушного потока 11 может располагаться как параллельно внутренней стенке чашечного шлифовального круга, так и под уклоном.
[00105] Как показано на Рис. 6 и Рис. 14, дефлекторное кольцо воздушного потока 11 отделяет «канал отделения воздушного потока» (зона В на Рис. 14) и способствует формированию струи воды охлаждения, которая под действием центробежной силы протекает по внутренней стенке чашечного шлифовального круга, предотвращая рассеивание воды охлаждения и неэффективность ее использования.
[00106] Как показано на Рис. 8-9, также включает в себя круглый соединительный фланец 12, в центре которого устроено соединительное отверстие, использующееся для соединения с внешним оборудованием, упомянутое соединительное отверстие располагается на одной оси с упомянутым отверстием для соединения с оборудованием 9; в основании каждой из упомянутых лопастей 4 имеется прорезь, которая проходит от внутренней боковой стенки упомянутой лопасти до сближения с наружной боковой стенкой, в результате образуется круговой паз в направлении окружности; упомянутый соединительный фланец 12 располагается в упомянутом круговом пазу.
[00107] Соединительный фланец 12 укрепляет соединение между чашечным шлифовальным кругом и диском сбора потоков 3, предотвращая их отсоединение.
[00108] Далее, также включает в себя главный осевой винт 13, который последовательно проходит через соединительное отверстие упомянутого соединительного фланца 12 и отверстие для соединения с оборудованием 9 упомянутого абразивного инструмента 1, и резьбовым соединением соединяется с главным валом внешнего оборудования 14.
[00109] Говоря конкретно, как показано на Рис. 6, можно использовать другой способ соединения, который заключается в том, чтобы соединительный фланец 12 заменить подкладной шайбой на соединительном фланце 3; в этом случае упомянутый главной осевой винт 4 последовательно пройдет через подкладную шайбу и отверстие для соединения с оборудованием 9 чашечного шлифовального круга и будет резьбовым соединением соединен с главным валом 14 внешнего оборудования.
[00110] Следует понимать, что в способе с применением подкладной шайбы в лопасти 4 не предусматривается устройство прорези; лопасти 4 располагаются на дне чашечного шлифовального круга. Быстро вращающийся и надежно закрепленный с соединительным фланцем 12 чашечный шлифовальный круг соединяется в единую конструкцию с главным валом 14 внешнего оборудования.
[00111] Упомянутое устройство охлаждения также включает в себя соединительные болты лопастей 15, при этом упомянутый первый элемент диска 301 в местах, соответствующих расположению упомянутых лопастей 4, имеет сквозные резьбовые отверстия для лопастей 16, а на упомянутом абразивном инструменте 1 в местах, соответствующих расположению упомянутых резьбовых отверстий для лопастей 16, имеются шлицы с внутренней резьбой; упомянутые соединительные болты для лопастей 15 проходят через упомянутые резьбовые отверстия для лопастей 16 и соединяются резьбой с упомянутыми резьбовыми шлицами, в результате чего упомянутый абразивный инструмент 1 соединяется в единую конструкцию с диском сбора потоков 3.
[00112] Говоря конкретно, при отсутствии соединительного фланца 12 можно использовать следующий способ соединения: упомянутые лопасти 4 располагаются на дне упомянутого чашечного шлифовального круга;
упомянутый первый элемент диска 301 в местах, соответствующих расположению упомянутых лопастей 4, имеет сквозные резьбовые отверстия, а на чашечном шлифовальном круге в местах, соответствующих расположению упомянутых резьбовых отверстий для лопастей, имеются шлицы с внутренней резьбой; упомянутые соединительные болты для лопастей 15 проходят через резьбовые отверстия для лопастей и соединяются резьбой с упомянутыми резьбовыми шлицами, в результате чего упомянутый чашечный шлифовальный круг соединяется в единую конструкцию с диском сбора потоков. Может использоваться несколько упомянутых соединительных болтов для лопастей 15, которые располагаются по кругу в местах расположения соответствующего количества лопастей 4.
[00113] Таким образом, в примере реализации данного изобретения лопасть 4 является не только компонентом, перемещающим воду охлаждения, но и компонентом, используемым для соединения (основного тела) чашечного шлифовального круга.
[00114] Говоря конкретно, когда используется диск сбора потоков 3, данная конструкция охлаждения также включает в себя соединительные болты соединительного фланца, в этом случае используется следующий способ соединения: диск сбора потоков 3 имеет резьбовые отверстия, в упомянутых лопастях 4 устроены шлицы для резьбовых винтов; соединительные болты упомянутого соединительного фланца проходят через резьбовые отверстия упомянутого соединительного фланца 3 и резьбовым соединением соединяются с упомянутыми резьбовыми шлицами; в результате упомянутый соединительный фланец 3 соединяется в единую конструкцию с лопастями 4. Может использоваться несколько упомянутых соединительных болтов диска сбора потоков, которые располагаются по кругу в местах расположения соответствующего количества лопастей 4.
[00115] Говоря конкретно, лопасть 4 с устроенным резьбовым шлицем имеет несколько большую толщину в сравнении с лопастью 4, не имеющей резьбового шлица, но это позволяет избегать разломов.
[00116] При вращении шлифовального круга с высокой скоростью такая конструкция также позволяет избежать отсоединения компонентов друг от друга.
[00117] Как показано на Рис. 14, если диск сбора потоков 3 по данному изобретению установить взамен традиционного кожуха распределения потоков 101 на чашечный шлифовальный круг, то при вращении шлифовального круга со сверхвысокой скоростью его наличие имеет большее значение для повышения рабочего состояния абразивной поверхности в сравнении с кожухом распределения потоков 101:
[00118] Способность толкать воду охлаждения с высоким усилием: лопасти 4 диска сбора потоков 3, имеющие форму луча звезды или форму завихрения, в месте наиболее тонкого слоя воздушного барьера с усилием толкают воду охлаждения на внутреннюю стенку чашечного шлифовального круга и заставляют воду струится по внутренней стенке, в максимальной степени помогая центробежной силе (при минимальном влиянии воздушного потока) распределять воду по внутренним стенкам или водным канавкам для орошения абразивной поверхности.
[00119] Способность снижать влияние воздушного барьера: при подаче воды в обычном режиме работы воздействие воздушного барьера в месте подачи воды охлаждения является наиболее сильным, то есть является фактором максимального негативного влияния и снижения эффективности использования воды охлаждения. Диск сбора потоков 3 способен устранить этот недостаток, подавая воду охлаждения в зоне тонкого воздушного барьера (зона А на Рис. 14), что способствует ее попаданию в область охлаждения чашечного шлифовального круга. Дефлекторное кольцо воздушного потока 11 снижает влияние воздушного потока на воду охлаждения в канале отделения воздушного потока и формирует водяную струю, которая прилегает к внутренней стенке и под действием центробежной силы в направлении изнутри наружу подается в зону абразивной обработки; это позволяет предотвратить рассеивание воды охлаждения и неэффективность ее использования и усилить эффект охлаждения.
[00120] Способность повышать коэффициент использования воды охлаждения: в традиционном чашечном шлифовальном круге вода охлаждения подается посредством разбрызгивания, что делает коэффициент ее распыления более высоким. В отличие от этого, между диском сбора потоков 3 и чашечным шлифовальным кругом образуется зазор, который формирует канал сбора потоков; он изменяет траекторию течения воды охлаждения и формирует водяную струю, которая снижает коэффициент распыления, что приводит к повышению эффективности использования воды охлаждения.
[00121] Пример реализации 3
[00122] Абразивный инструмент также включает в себя шлифовальный инструмент в виде чашечных шлифовальных кругов, рабочая поверхность которого представляет собой рабочую чашку в виде кольцевой торцевой головки. В процессе работы обрабатываемая деталь может заслонять всю площадь разъема шлифовального круга или заслонять какую-либо часть разъема шлифовального круга в разных местах, что приведет к невозможности попадания воды охлаждения из разъема во внутреннюю полость шлифовального круга. Простой способ решения проблемы заключается в том, чтобы подавать воду разрез по наружному диаметру шлифовального круга, для этого необходимо использовать режим внешнего охлаждения; однако, под действием центробежной силы вода не сможет попадать из внешнего диаметра во внутреннюю полость, что ограничивает получение эффекта охлаждения. Кроме этого, в зоне, приближенной к внутреннему диаметру шлифовального круга, как правило, наблюдается плохой эффект охлаждения. Когда осуществляется обработка с применением высокой скорости вращения, то на внутренней, наружной и кромочной поверхностях шлифовального круга формируется воздушный барьер, который кардинально ухудшает эффективность наружного охлаждения. Чтобы устранить этот технический недостаток, сегодня применяется несколько технических способов, в том числе:
[00123] Способ 1: на Рис. 30 представлен один из чашечных шлифовальных кругов предшествующего уровня техники 22; на торцевой поверхности основного тела чашечного шлифовального круга устроено несколько больших отверстий, которые согласно Рис. 30 являются проточными отверстиями 2201. Вода охлаждения проходит через большие отверстия и попадает во внутреннюю полость шлифовального круга. Этот способ помогает устранить проблему, связанную с подачей воды охлаждения при обработке с низкой скоростью вращения, когда вода через несколько проточных отверстий 2201 подается во внутреннюю полость шлифовального круга, при этом часть воды охлаждения, входящая в контакт со шлифовальным кругом, под действием центробежной силы протекает от внутреннего диаметра к наружному диаметру по водяным канавкам или по абразивной поверхности и обеспечивает эффект охлаждения. В данном способе часть воды охлаждения, подаваемой во внутреннюю полость шлифовального круга, может протекать под шлифовальный круг, что создает риск излишнего расхода воды, а другая часть воды может не попадать под действие центробежной силы, что также создает риск напрасной траты воды. Когда данный способ применяется при высокоскоростной обработки шлифовальным кругом, коэффициент подачи воды охлаждения снижается, при этом в процессе подачи воды охлаждения во внутреннюю полость шлифовального круга происходит распыление части воды, что приводит к значительному снижению эффекта охлаждения.
[00124] Способ 2: на Рис. 31 представлен другой из чашечных шлифовальных кругов предшествующего уровня техники 23; в зоне торцевой поверхности основного тела круга, приближенной к наружному диаметру, устроено множество мелких наклонных отверстий, которые согласно Рис. 31 являются проточными отверстиями 2301; также дополнительно предусмотрено устройство конструкции пространства для сбора воды. Вода охлаждения проходит через пространство для сбора воды и через проточные отверстия 2301 попадает во внутреннюю полость шлифовального круга, затем под действием центробежной силы протекает от внутреннего диаметра к наружному диаметру по водяным канавкам или по абразивной поверхности и обеспечивает эффект охлаждения. В данном способе проточные отверстия имеют небольшую площадь сечения потока, что ограничивает объем подачи воды, при обработке с высокой скоростью вращения приводит к снижению коэффициента подачи воды охлаждения и снижению эффекта охлаждения.
[00125] Ниже представлено подробное описание устройства охлаждения по данному изобретению. По данному примеру реализации абразивный инструмент 1 представляет собой чашечный шлифовальный круг.
[00126] Как показано на Рис. 15-16, упомянутое устройство охлаждения также включает в себя несколько лопастных колес 30; в нижнем конце упомянутого абразивного инструмента 1 имеется открытая зона, а наружная кромка вокруг нижнего конца упомянутого абразивного инструмента 1 представляет собой абразивную поверхность; в центре верхнего конца упомянутого абразивного инструмента 1 установлен соединительный блок 17, который имеет форму цилиндра; вокруг верхнего конца упомянутого абразивного инструмента 1 по кругу соединительного блока 17 имеется кольцеобразная вырезная полость 19; несколько упомянутых лопастных колес 30 располагаются внутри упомянутой кольцеобразной вырезной полости 19 и проходят, соединяясь между внешней кромкой верхнего конца упомянутого абразивного инструмента 1 и упомянутым соединительным блоком 17; упомянутые лопастные колеса 30 расположены равномерно через равные промежутки в круговом направлении вдоль упомянутого соединительного блока 17;
[00127] Упомянутый диск сбора потоков 3 располагается в открытой зоне упомянутого абразивного инструмента 1; упомянутый диск сбора потоков 3 включает в себя соединительную шпильку 18 и второй элемент диска 302, которые располагаются на одной оси с соединительным блоком 17; упомянутая соединительная шпилька 18 представляет собой полый цилиндр с открытым нижним концом, верхний конец упомянутой соединительной шпильки 18 разъемным способом соединен с нижней частью упомянутого соединительного блока 17; упомянутый второй элемент диска 302 располагается по окружности вокруг упомянутой соединительной шпильки 18, при этом внутренний край упомянутого второго элемента диска 302 образует единую конструкцию с наружной стенкой нижнего конца упомянутой соединительной шпильки 18; наружный край упомянутого второго элемента диска 302 вытянут до места расположения боковой стенки упомянутого абразивного инструмента 1 и образует конструкцию с кольцеобразной поверхностью; в результате между наружным краем упомянутого второго элемента диска 302 и боковой стенкой и дном упомянутого абразивного инструмента 1 остается зазор для циркуляции воды охлаждения.
[00128] Когда чашечный шлифовальный круг вращается с высокой скоростью, толкающаяся сила, создаваемая несколькими лопастными колесами 30, втягивает подаваемую воду охлаждения во внутреннее пространство чашечного шлифовального круга, а диск сбора потоков 3 предотвращает вытекание воды охлаждения из нижней части устройства. Под действием диска сбора потоков 3 происходит изменение траектории течения подаваемой во внутреннюю полость воды охлаждения, поток воды почти полностью направляется на внутреннюю стенку чашечного шлифовального круга и под действием центробежной силы осуществляет охлаждение его абразивной поверхности от внутреннего до наружного диаметра (или водных канавок). Это обеспечивает более высокий коэффициент использования воды охлаждения и значительное повышение эффекта охлаждения, способствует удалению стружки, обеспечивает эффективное прохождение большого объема струи воды охлаждения сквозь воздушный барьер в зоне его тонкого слоя, устраняя влияние воздушного барьера на процесс охлаждения как негативного фактора. В результате реализуется трансформация модели внешнего охлаждения в модель внутреннего охлаждения и обеспечивается охлаждение всей поверхности в течение всего процесса абразивной обработки.
[00129] Как показано на Рис. 17-20, наружный край упомянутого второго элемента диска 302 горизонтально вытянут до места расположения боковой стенки упомянутого абразивного инструмента 1 и образует кольцеобразную плоскость.
[00130] Второй элемент диска 302 препятствует протеканию воды охлаждения через дно устройства, изменяет траекторию течения воды охлаждения и обеспечивает подачу большего объема воды охлаждения на внутреннюю стенку шлифовального круга, повышая эффективность использования воды охлаждения.
[00131] Как показано на Рис. 21-24, наружный край упомянутого второго элемента диска 302 горизонтально вытянут до места соединения боковой стенки и пола упомянутого абразивного инструмента 1; упомянутый второй элемент диска 302 имеют уклон вверх от упомянутой соединительной шпильки 18 в направлении места соединения боковой стенки и дна упомянутого абразивного инструмента 1, образуя кольцеобразную наклонную плоскость.
[00132] Имеющий кольцеобразную наклонная плоскость второй элемент диска 302 позволяет снизить разбрызгивание струи воды охлаждения от ее удара о внутреннюю стенку и кардинально повышает объем подачи воды охлаждения на абразивную поверхность чашечного шлифовального круга.
[00133] Как показано на Рис. 25-27, упомянутый диск сбора потока 3 также включает в себя ограничительное кольцо воздушного потока 20, которое располагается вокруг внешней кромки второго элемента диска 302 так, что между упомянутым ограничительным кольцом воздушного потока 20 и внутренней стенкой упомянутого абразивного инструмента 1 формируется канал отделения воздушного потока, который используются для отделения воздушного потока.
[00134] Ограничительное кольцо воздушного потока 20 снижает влияние воздушного потока на воду охлаждения в канале отделения воздушного потока, предотвращает рассеивание воды охлаждения и неэффективность ее использования, что позволяет гарантировать полномерное охлаждение в процессе обработки.
[00135] Говоря конкретно, упомянутое ограничительное кольцо воздушного потока 20 располагается параллельно боковой стенке упомянутого абразивного инструмента 1 и проходит от боковой стенки в направлении к его дну.
[00136] Говоря конкретно, упомянутое ограничительное кольцо воздушного потока 20 имеет уклон сверху вниз в направлении приближения к боковой стенке упомянутого абразивного инструмента 1.
[00137] Говоря конкретно, упомянутое ограничительное кольцо воздушного потока 20 может располагаться как параллельно внутренней стенке чашечного шлифовального круга, так и под уклоном.
[00138] Расположенное под уклоном ограничительное кольцо воздушного потока 20 отделяет «канал отделения воздушного потока» (зона В на Рис. 26) и способствует формированию струи воды охлаждения, которая под действием центробежной силы протекает по внутренней стенке шлифовального круга, предотвращая рассеивание воды охлаждения и неэффективность ее использования.
[00139] Устройство второго элемента диска 302 и ограничительного кольца воздушного потока 20:
[00140] Способность снижать влияние воздушного барьера: при подаче воды в обычном режиме работы воздействие воздушного барьера в месте подачи воды охлаждения является наиболее сильным, то есть является фактором максимального негативного влияния и снижения эффективности использования воды охлаждения. Диск сбора потоков 3 способен устранить этот недостаток, подавая воду охлаждения в зоне тонкого воздушного барьера (зона А на Рис. 26), что способствует ее попаданию в область охлаждения чашечного шлифовального круга. Ограничительное кольцо воздушного потока 20 снижает влияние воздушного потока на воду охлаждения в канале отделения воздушного потока и формирует водяную струю, которая прилегает к внутренней стенке и под действием центробежной силы в направлении изнутри наружу подается в зону абразивной обработки; это позволяет предотвратить рассеивание воды охлаждения и неэффективность ее использования и усилить эффект охлаждения.
[00141] Способность повышать коэффициент использования воды охлаждения: в традиционном чашечном шлифовальном круге вода охлаждения подается посредством разбрызгивания, что делает коэффициент ее распыления более высоким. В отличие от этого, между диском сбора потоков 3 и чашечным шлифовальным кругом образуется зазор, который формирует канал сбора потоков; он изменяет траекторию течения воды охлаждения и формирует водяную струю, которая снижает коэффициент распыления, что приводит к повышению эффективности использования воды охлаждения.
[00142] Как показано на Рис. 27, упомянутое устройство охлаждения инструмента также включает в себя соединительный винт главного вала 21; в верхнем конце упомянутого соединительного блока 17 и в центре упомянутой соединительной шпильки 18 устроены отверстие для главного осевого винта, которые расположены на одной оси; упомянутый соединительный винт главного вала 21 снизу вверх последовательно проходит через отверстия для главного осевого винта в упомянутой соединительной шпильке 18 и в упомянутом соединительном блоке 17 и резьбовым соединением соединяется с главным валом внешнего оборудования; таким образом упомянутый диск сбора потоков 3 и упомянутый абразивный инструмент 1 фиксируются на упомянутом внешнем оборудовании.
[00143] Соединительный винт главного вала 21 позволяет устанавливать диск сбора потоков 3 вместе с чашечным шлифовальным кругом на внешнее оборудование.
[00144] Как показано на Рис. 27, упомянутое устройство охлаждения инструмента также включает в себя множество лопастей 4; указанные лопасти 4 располагаются между вторым элементом диска 302 упомянутого диска сбора потоков 3 и верхней поверхностью абразивного инструмента 1; множество лопастей 4 располагаются по кругу через равные промежутки на упомянутом втором элементе диска 302 и разрезают зазор между ним и абразивным инструментом 1 на множество каналов сбора потоков.
[00145] Согласно результатам тестирования эффективность всасывания воды охлаждения одной лопастью 4 составляет лишь 27%, тогда как при совместном воздействии несколькими лопастями 4 и вторым элементом диска 302 упомянутого диска сбора потоков 3 эффективность возрастает выше 90%.
[00146] Основной функцией лопастного колеса 30 по примеру реализации 3 является способность создавать толкающую силу для всасывания подаваемой воды охлаждения во внутреннюю полость чашечного шлифовального круга.
[00147] Основной функцией нескольких лопастей 4 по примеру реализации 3 является способность создавать радиальное толкающее усилие, которое толкает воду охлаждения к наружным стенкам чашечного шлифовального круга.
[00148] Устройство охлаждения по примеру реализации 3 в целом имеет следующие преимущества:
1. Имеется способность соответствовать разным режимам скорости вращения, при этом при возрастании скорости вращения увеличивается коэффициент подачи воды охлаждения во внутреннюю полость шлифовального круга, что кардинально повышает эффективность использования воды охлаждения.
2. Реализуется трансформация модели внешнего охлаждения в модель внутреннего охлаждения и обеспечивается охлаждение всей абразивной поверхности в течение всего процесса обработки.
3. Устранено влияние воздушного барьера на процесс охлаждения как негативного фактора.
4. Наклонная конструкция диска сбора потоков, которая образует кольцеобразную конструкцию с наклонной плоскостью, а также центробежная сила и толкающая сила лопастей и лопастного колеса способствуют формированию струи воды охлаждения, усиливают ее способность преодолевать воздушный барьер и кардинально повышают эффективность воды охлаждения.
5. Устройство способствует удалению стружки.
6. За счет того, что поток воды почти полностью направляется на внутреннюю стенку чашечного шлифовального круга и под действием центробежной силы осуществляет охлаждение от внутреннего до наружного диаметра вдоль водных канавок или абразивной поверхности, это кардинально повышает эффект охлаждения.
7. Простота и легкость в использовании.
[00149] Говоря конкретно, упомянутый абразивный инструмент 1 может представлять собой сверло для кольцевого сверления, чашечный шлифовальный круг или кольцеобразный шлифовальный диск.
[00150] Пример реализации 4
[00151] Упомянутое устройство охлаждения по данному изобретению также может использоваться вместе с чашечным шлифовальным кругом, способным разделять потоки воды охлаждения с созданием двух ответвлений потоков.
[00152] Как показано на Рис. 32-34, упомянутый чашечный шлифовальный круг также может включать в себя кольцеобразное тело 24, несколько зубчатых пластин 25 и конструкцию разделения потоков. Упомянутые зубчатые пластины 25 фиксируются через равные промежутки вдоль окружности, формируя на одной стороне упомянутого тела 24 зубчатое кольцо. Сторона упомянутого тела 24, удаленная от упомянутого зубчатого кольца, представляет собой кольцеобразную рабочую поверхность, а зазор между двумя соседними упомянутыми зубчатыми пластинами 25 формирует проточную водную канавку 26, через которую вода охлаждения подается на упомянутую рабочую поверхность. Упомянутая конструкция разделения потоков фиксируется на упомянутом зубчатом кольце и разделяет поток воды охлаждения, формируя два ответвления потока, первый из которых под действием центробежной силы, создаваемой вращением упомянутого тела 24, проходит через внутреннюю полость упомянутой проточной водной канавки 26 и подает воду охлаждения с наружной стороны упомянутой рабочей поверхности. Второе ответвление потока под действием центробежной силы, создаваемой вращением упомянутого тела 24, проходит через наружную часть упомянутой проточной водной канавки 26 и подает воду с внутренней стороны упомянутой рабочей поверхности; при этом при создании помехи обрабатываемой деталью вода охлаждения подается от внутренней стороны упомянутой рабочей поверхности на наружную сторону упомянутой рабочей поверхности. Упомянутая конструкция разделения потока включает в себя наружное кольцевое тело 27 и внутреннее кольцевое тело 28. Упомянутое наружное кольцевое тело 27 крепится на наружной стороне упомянутого зубчатого кольца, а упомянутое внутреннее кольцевое тело 28 крепится на внутренней стороне упомянутого зубчатого кольца. В боковой стенке упомянутого внутреннего кольцевого тела 28 в месте, соответствующем расположению упомянутой проточной водной канавки 26, располагается проточное отверстие 29, соединяющееся с упомянутой проточной канавкой 26; в результате область от упомянутого проточного отверстия 29 через упомянутую проточную водную канавку 26 до наружной стороны упомянутой рабочей поверхностей формирует первое ответвление, а область от внутренней боковой стенки упомянутого внутреннего кольцевого тела 28 до внутренней стороны упомянутой рабочей области формирует второе ответвление.
[00153] Как показано на Рис. 35 и Рис. 36, зубчатое кольцо фиксируется в нижней части упомянутого устройства охлаждения по данному изобретению. Лопасти 4 на устройстве охлаждении в процессе вращения чашечного шлифовального круга аналогичным образом создают вихревой поток, который оказывает толкающее воздействие на воду охлаждения и способствуют ее прохождению через отверстие входа воды 2, так как вращение с высокой скоростью создает воздушный барьер. Всасываемая вода охлаждения стекается на поверхность диска сбора потоков 3, после чего под действием определенных сил, включая воздействие лопастей 4 и центробежной силы, перемещается вниз вдоль внутренней стенки зубчатого кольца и не выбрасывается из отверстия для входа воды 2 за пределы шлифовального круга. Вода охлаждения после попадания на внутреннюю стенку зубчатого кольца под действием центробежной силы, создаваемой высокоскоростным вращением чашечного шлифовального круга, попадает внутрь зубчатого кольца и блокируется внутренним кольцевым телом 28, которое предотвращает попадание всего объема воды охлаждения в проточные водные канавки 26. На внутреннем кольцевом теле 28 имеются проточные отверстия 29, поэтому поток воды охлаждения после попадания в зубчатое кольцо разделяется на два ответвления (указаны стрелками на Рис. 34):
[00154] Траектория течения первого ответвления потока: одна часть объема воды охлаждения из внутренней полости зубчатого кольца через проточное отверстие 29 попадает внутрь проточной канавки 26. После попадания в проточную канавку 26 вода охлаждения следствие помехи, создаваемой наружным кольцевым телом 27, по его внутренней стенке течет в осевом направлении зубчатого кольца к внешней стороне абразивной поверхности; в результате реализуется охлаждение зоны наружной стороны абразивной поверхности.
[00155] Траектория течения второго ответвления потока: под ограничивающим действием проточного отверстия 29 другая часть объема воды охлаждения по внутренней стенке внутреннего кольцевого тела 28 течет в осевом направлении зубчатого кольца к внутренней стороне абразивной поверхности; в результате реализуется охлаждение зоны внутренней стороны абразивной поверхности, при этом после охлаждения внутренней стороны рабочей поверхности поток направляется к наружной стороне абразивной поверхности.
[00156] Вышеизложенное представляет собой лишь сравнительно удачный пример реализации данного изобретения и ни в коей степени не ограничивает сферу применения данного изобретения; любые модификации, эквивалентные замены или улучшения, выполненные в духе и на принципах данного изобретения, должны быть включены в сферу защиты данного изобретения.