УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ГАЗООБРАЗНОГО СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СРЕДСТВА В ЗОНУ РЕЗАНИЯ

Полезная модель относится к области станкостроения, а именно к устройствам для подачи газообразного смазочно-охлаждающего технологического средства (СОТС) в зону резания.
Известно устройство для охлаждения зоны резания [Патент РФ 2016738, МКИ В23Q 11/10, опубл. 1994.07.30], содержащее сопло для формирования потока СОТС и установленный на его выходе ионизатор. Недостатком такой конструкции является низкая эффективность охлаждения зоны резания ионизированным воздухом, выполняющим функцию СОТС. Это не позволяет использовать данное устройство при черновом точении заготовок, когда происходит значительное выделение тепла в зоне резания. Вследствие перегрева заготовки и инструмента снижается стойкость металлорежущего инструмента.
Известно устройство для получения ионизированных и озонированных СОТС [Патент РФ 2287419, МКИ В23Q 11/10, опубл. 20.11.2006], содержащее сопло для формирования потока СОТС с установленным на его выходе ионизатором, дополнительное внешнее сопло, выполненное с возможностью разделения потока газообразного СОТС на части и подачи одной из них в сопло для формирования потока СОТС, а второй - во внешнее сопло.
Охлаждающую функцию здесь выполняет поток воздуха, подаваемый в зону резания из внешнего сопла, в которое он нагнетается с помощью воздушного насоса. Поэтому данная конструкция имеет тот же недостаток.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для подачи газообразного СОТС для охлаждения и смазки инструментов [Патент РФ 2288089, МКИ В23Q 11/10, опубл. 27.11.2006], содержащее сопло для формирования потока СОТС, выполненное в виде сопла Лаваля с установленным на его выходе ионизатором, дополнительное внешнее сопло и газопровод, выполненное с возможностью разделения потока газообразного СОТС на части и подачи одной из них на вход сопла Лаваля, а второй - во внешнее сопло через газопровод.
Данная конструкция имеет тот же недостаток, что и в описанных выше аналогах - низкую охлаждающую способность СОТС.
Техническим результатом полезной модели является повышение стойкости инструмента на металлорежущем станке за счет улучшения охлаждающих свойств СОТС.
Поставленный технический результат достигается тем, что устройство для подачи газообразного СОТС в зону резания, содержащее сопло для формирования потока СОТС, выполненное в виде сопла Лаваля с установленным на его выходе ионизатором, дополнительное внешнее сопло и газопровод, при этом устройство выполнено с возможностью разделения потока газообразного СОТС на части и подачи одной из них на вход сопла Лаваля, второй - во внешнее сопло через газопровод, согласно полезной модели устройство снабжено источником жидкой среды и смесителем газовой и жидкой сред, осуществляющим подачу второй охлаждающей части потока через газопровод, подсоединенный к внешнему соплу через тангенциальный сопловой ввод.
Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает подачу газообразного СОТС в зону резания металлорежущего станка в виде потока среды, имеющей в поперечном сечении различные технологические свойства. Центральная часть потока, выходящая из сопла Лаваля, имеет низкую влажность и высокую концентрацию ионизированных частиц, образующихся за счет благоприятных условий для возникновения коронного разряда в ионизаторе. Этот поток непосредственно направлен в зону контакта инструмента с обрабатываемой деталью. Периферийная часть потока СОТС имеет высокое содержание частиц распыленной жидкости, что способствует более эффективному охлаждению детали и инструмента в зоне обработки. За счет этого повышается стойкость инструмента.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показано устройство для подачи газообразного СОТС в зону резания (продольный разрез), а на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Устройство для подачи газообразного СОТС в зону резания, согласно полезной модели содержит внешнее сопло 1 (фиг.1) кольцевого сечения, внутри которого соосно расположено внутреннее сопло 2, выполненное по принципу действия сопла Лаваля. Внешнее сопло 1 имеет тангенциально расположенный по отношению к нему сопловой ввод 3 (фиг.2), подключенный к источнику сжатого воздуха через смеситель 4 (фиг.1) газовой и жидкой сред, выполненный, например, в виде эжектора. Внутреннее сопло 2 подключено к источнику сжатого воздуха. На выходе внутреннего сопла 2 установлен ионизатор, выполненный в виде кольцевого положительного электрода, функцию которого выполняет корпус внутреннего сопла 2, и игольчатого отрицательного электрода 5, которые подсоединены к электрическому источнику питания 6.
Работа устройства для подачи газообразного СОТС в зону резания заключается в следующем.
Сжатый воздух от цеховой сети поступает во внутреннее сопло 2 (фиг.1), проходя через которое воздушный поток увеличивает свою скорость при одновременном снижении внутреннего давления. На выходе сопла 2 происходит ионизация потока посредством коронного разряда между отрицательным электродом 5 и кольцевым электродом, функцию которого выполняет корпус внутреннего сопла 2. Струя ионизированного воздуха из внутреннего сопла 2 направляется в зону резания, где, взаимодействуя с ювенильными поверхностями обрабатываемой детали, снижает трение резца о поверхность детали, тем самым, выполняя смазочную функцию СОТС и уменьшая тепловыделение.
В смесителе 4 газовой и жидкой сред, в воздух от цеховой сети добавляется жидкость в виде распыленных частиц, например, воды. Поток воздуха с распыленной жидкостью из смесителя 4 поступает в тангенциальный сопловой ввод 3 (фиг.2). В кольцевой полости между корпусом внешнего сопла 1 (фиг.1) и корпусом внутреннего сопла 2 образуется вихрь. За счет центробежных сил частицы распыленной в потоке жидкости сосредотачиваются в периферийной (наружной) части вихревого потока и транспортируются к выходу внешнего сопла 1 по его внутренней стенке. Периферийные слои вихревого потока СОТС имеют высокое содержание частиц распыленной жидкости, что способствует эффективному охлаждению детали и инструмента в зоне обработки. Внутренние, «сухие» слои вихревого потока, движущиеся к выходу внешнего сопла 1 по кольцевой полости, защищают внутренний поток из сопла 2 от проникновения в него частиц распыленной жидкости.
Такое конструктивное решение позволяет снизить влажность той части потока воздуха во внешнем сопле, которая обтекает кольцевой электрод ионизатора, образуемый корпусом внутреннего сопла, что улучшает условия для образования коронного разряда в ионизаторе. При этом снижается проникновение в поток СОТС, выходящего из внутреннего сопла, частиц распыленной жидкости, которые при попадании непосредственно в зону резания образуют пар, препятствующий взаимодействию ионизированных частиц из внутреннего сопла с ювенильными поверхностями обрабатываемой детали. Улучшение охлаждающих свойств СОТС достигается за счет содержащейся в потоке воздуха, выходящего из внешнего сопла, распыленной жидкости, которая, испаряясь с поверхности детали и инструмента, эффективно отбирает теплоту. Это обеспечивает повышение стойкости инструмента на металлорежущем станке.