Устройство для охлаждения смазочно-водовоздушным факелом зоны резания при металлообработке

Область техники
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к механической обработке металлов резанием, в частности, к устройствам охлаждения при обработке резаньем посредством применения смазочно-охлаждающих жидкостей.
Уровень техники
Известно устройство для охлаждения инструмента (Патент RU 2156927, МПК B23Q 11/10, Опубликовано: 27.09.2000 Бюл. № 27), содержащее регулируемые блоки питания, нагруженные на электрические разрядники с воздуховодом в зазорах разрядных промежутков, причем устройство снабжено широкополосным генератором, напорно-скоростным соплом и корпусом, рабочий торец которого выполнен с перфорированным конусовидным съемным конденсатором, расположенным отверстиями вблизи кромки инструмента и подключенным к широкополосному генератору, при этом электрические разрядники снабжены электродами с возможностью запитки разнополярными напряжениями и укреплены вокруг воздуховода, на который надето напорно-скоростное сопло, при этом обрабатываемая деталь подключена к общей точке относительно "земли" нужной полярности.
Недостатком известного устройства является недостаточное покрытие смазочно-охлаждающей жидкостью зоны обработки металла резаньем.
Известно наиболее близкое устройство для охлаждения инструментов ионизированным газовым потоком (Патент RU 2287419, МПК B23Q 11/10, Опубликовано: 20.11.2006 Бюл. № 32), содержащее установленные в одном корпусе сопло и блок формирования высокого напряжения, причем оно снабжено установленным в корпусе средством для нагнетания газообразной смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) с ресивером для выравнивания давления и устройством для повышения смазочной способности СОТС, выполненным с возможностью введения в состав СОТС смазочных компонентов в различных агрегатных состояниях, при этом сопло выполнено в виде инжектора для микродозированной подачи газообразной СОТС со смазочным компонентом непосредственно в зону контакта инструмента с обрабатываемым материалом, зону резания и прилегающие области, а блок формирования высокого напряжения имеет напряжение питания 36 В, блок формирования высокого напряжения выполнен с возможностью создания коронного разряда для положительной или отрицательной ионизации СОТС, в качестве газообразного потока использован воздушный поток, а блок формирования высокого напряжения выполнен с возможностью создания барьерного разряда для озонирования СОТС.
Недостатком данного устройства является недостаточное покрытие смазочно-охлаждающей жидкостью зоны обработки металла резаньем.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом является увеличение объемного охлаждающего потока с совокупным охлаждающим эффектом.
Настоящий технический результат достигается в устройстве для охлаждения смазочно-водовоздушным факелом зоны резания при металлообработке, содержащем корпус в виде трубы для подачи воздуха от вентилятора и распыляющий механизм пульверизатора с регулирующим винтом, расположенным в упомянутой трубе вдоль ее центральной оси с совмещением оси пульверизатора с осью трубы, при этом распыляющий механизм соединен с трубой для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), причем упомянутый корпус со стороны установки распыляемого механизма пульверизатора выполнен в виде направляющего расширенного патрубка, на внутренней стороне корпуса закреплены направляющие вращательного турбулентного воздушного потока в виде ребер, установленных под углом 25° к оси корпуса, при этом устройство снабжено подсоединенной к распыляющему механизму трубой для подачи сжатого воздуха от пневматического насоса с возможностью формирования объемного совокупного турбулентного охлаждающего смазочно-водо-воздушного факела.
Отличительными признаками являются:
корпус со стороны установки распыляемого механизма пульверизатора выполнен в виде направляющего расширенного патрубка, на внутренней стороне корпуса закреплены направляющие вращательного турбулентного воздушного потока в виде ребер, установленных под углом 25° к оси корпуса, такое конструктивное решение приводит к изменению среды и увеличению объемного охлаждающего потока с совокупным охлаждающим эффектом; что позволяет турбулентному объемному совокупному охлаждающему смазочно-водо-воздушному факелу, контролирующему направляющим в зоне обработки резаньем, снизить температурный градиент не только с прямолинейных сторон детали и инструмента, но и с обратных сторон за счет турбулентных сил увеличивающих смачиваемость на дополнительных площадях;
устройство снабжено подсоединенной к распыляющему механизму трубой для подачи сжатого воздуха от пневматического насоса с возможностью формирования объемного совокупного турбулентного охлаждающего смазочно-водовоздушного факела, это ведет к достигаемому эффекту синергии усиливающему взаимодействию двух факторов, существенно превосходящих простую сумму действий каждого из них; факел распыляемой смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), имеющий ламинарный поток, снижает температурный градиент с положительным знаком в области резания обрабатываемой детали до определенного уровня в объеме факела касающегося поверхности детали как до места обработки, так и после, а также  снижает температурный градиент инструмента и деталей станка.
Сравнение заявляемого решения с аналогами и прототипом не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».
Краткое описание рисунка
На фиг. 1 приведена схема профильного разреза устройства охлаждения смазочно-водо-воздушным факелом при обработке резаньем, включающего: 1 - трубу подачи  потока воздуха от вентилятора; 2 - трубу подачи СОЖ; 3 - регулировочный винт; 4 - распыляющий механизм пульверизатора; 5 - трубу подачи сжатого воздуха; 6 - направляющий вращательного турбулентного воздушного потока в виде ребра; 7 - направляющий по форме расширенного патрубка контролирующий объемный совокупный охлаждающий смазочно-водо-воздушный факел.
Осуществление полезной модели
Устройство охлаждения смазочно-водо-воздушным факелом при обработке резаньем работает следующим образом. Сжатый воздух от ресивера пневматического насоса подают по трубе 5, по трубе подачи смазочно-охлаждающей жидкости 2, также подают в распыляющий механизм пульверизатора 4 с регулирующим винтом 3, который создает факел распыляемой смазочно-охлаждающей жидкости, имеющий ламинарный поток. Регулирующим винтом 3 устанавливают расход подачи смазочно-охлаждающей жидкости для соответствующей скости резания и снимаемой стружки металла. Регулировку выполняют специальным ключом через открываемое окно в трубе 1 напротив винта 3. Корпусом устройства охлаждения при обработке резаньем является труба подачи воздуха от вентилятора 1, в которой смонтированы: направляющие вращательного турбулентного воздушного потока в виде ребер 6, закрепленных вдоль внутренней стороны трубы 1 под углом 25° к оси трубы 1, в центре корпуса  вдоль оси трубы  1 размещен распыляющий механизм пульверизатора 4, ось которого совмещена с осью трубы 1, с возможностью  формирования объемного совокупного турбулентного охлаждающего смазочно-водо-воздушного факела, распыляющий механизм 4 закреплен на подведенных в центр корпуса трубах подачи сжатого воздуха 5 и смазочно-охлаждающей жидкости 2, корпус устройства в уровне установки распыляемого механизма пульверизатора 4 выполнен в виде направляющего 7 по форме расширенного патрубка для контролируемого выхода факела распыляемой СОЖ в зону обработки.
Это снижает температурный градиент не только с прямолинейных сторон обрабатываемой заготовки, режущего инструмента и деталей станка, но и с обратных сторон за счет турбулентных сил увеличивающих смачиваемость на дополнительных площадях.
Апробация предлагаемого устройства осуществлялась при фрезерной обработке представителей различных групп конструкционных материалов, в том числе листа из сплава АМгб толщиной 18 мм для обечайки летательного аппарата в виде полого цилиндра с вафельным фоном на внутренней либо наружной поверхности. Наличие вафельного фона вызвано необходимостью снижения массы изделия. В процессе фрезерования часть нагартованного слоя, образованного при прокатке, удаляется в стружку до 86% всей массы заготовки. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости использована смесь воды и масла индустриального И-40А. При удалении такой доли массы заготовки выделяемое значительное количество тепла удаляется объемным совокупным турбулентным охлаждающим смазочно-водо-воздушным факелом не только в месте резанья, но и до места обработки так и после, а также снижает температурный градиент инструмента, причем не только с прямолинейных сторон заготовки и инструмента, но и с обратных сторон за счет турбулентных сил увеличивающих смачиваемость на дополнительных площадях. Стойкость характеристик инструментов в таких условиях увеличилась на 35%.
Источники информации:
1. Патент RU 2156927, МПК B23Q 11/10, Опубликовано: 27.09.2000 Бюл. № 27;
2. Патент RU 2287419, МПК B23Q 11/10, Опубликовано: 20.11.2006 Бюл. № 32.