一种带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统技术方案

本发明专利技术的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统包括：磨削砂轮及与其外切的轧辊，机箱设置砂轮架的一侧，机箱的顶部竖直设有双杆支架，双杆支架的顶端通过转轴安装有雾炮筒，雾炮筒的前端分别固定有射流环状管网、雾化环状管网，射流环状管网的底端通过供液管连接到定量泵，雾化环装管网的底端通过供雾管连接到机箱，机箱的一侧设有电控箱；通过分别调整射流环状管网、雾化环状管网的流速以及轮毂及风叶总成的转速，改变射流液滴和雾化液滴、空气的配比，同时改变整体呈柱形喷向磨削区域的速率，添加轴向和纵向的超声波振动辅助磨削过程，减少莱顿弗罗斯特效应，增强磨削降温效果，提高磨削表面质量。

An Ultrasound-assisted Vaporization Cooling Double-circle Grinding System with Improved Fog Gun

The ultrasonic assisted vaporization cooling double-circle grinding system with an improved fog gun includes grinding wheel and the rollers cut out from it, one side of the chassis is provided with a grinding wheel frame, the top of the chassis is vertically equipped with a double-rod bracket, the top of the double-rod bracket is equipped with a fog barrel through a rotating shaft, the front end of the fog gun barrel is respectively fixed with a jet annular pipe network, an atomized annular pipe network, and the bottom of the jet annular pipe network. The end is connected to the quantitative pump through the liquid supply pipe, and the bottom end of the atomizing ring pipe network is connected to the chassis through the mist supply pipe. On one side of the chassis, there is an electronic control box. By adjusting the flow velocity of the jet ring pipe network, the atomizing ring pipe network and the rotational speed of the hub and the blade assembly respectively, the ratio of the jet droplets to the atomizing droplets and the air is changed, and the speed of the whole cylinder-shaped jet to the grinding area is changed. Adding axial and longitudinal ultrasonic vibration to assist grinding process reduces Leighton Frost effect, enhances cooling effect and improves grinding surface quality.

【技术实现步骤摘要】
一种带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统
本专利技术属于精密磨削
，涉及一种带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统。
技术介绍
缓进给磨削砂轮与工件接触弧长，同时工作磨粒多，每一个磨粒又都是一个切削刃，磨削接触弧长，磨屑成丝状，突出的优点为生产效率高，磨削后表面不易产生裂纹、振纹等缺陷，而相应的金属在撕裂变形过程中产生很大的热量，甚至可以将磨屑熔化形成焊珠并使零件表面烧伤。因此缓进给磨削应配强冷却。缓进给磨削弧区的沸腾换热机理：沸腾有四个阶段，自然对流区，核态沸腾区，过渡沸腾区，膜态沸腾区，发生在弧区的换热机理由于涉及到沸腾与汽液两相流动过程而显得极为复杂，以往将磨削弧区的热疏导简单理解为只需将足量的磨削液引入到弧区便可确保换热效果；在磨削热流密度接近但不超过临界热流密度，磨削液处于泡核核沸腾时，磨削液可以直接从工件表面吸收大量汽化散热，不仅换热效率最高，而且工件表面温度亦可稳定维持在磨削液发生成膜沸腾的临界温度。但磨削热流密度是随着砂轮钝化增长的，上述理想换热状态是无法稳定维持的；在超过临界值的高磨削热流密度下，即使再多的磨削液进入弧区也无济于事，因为磨削液既已处于成膜沸腾状态，工件表面受到覆盖的汽膜层阻挡。微量润滑是指润滑剂用量非常少的润滑工况。其在切削，高速旋转机构如高速离心机等中采用此种润滑方式。在切削中也叫做最小量润滑，即使用最小量的切削液达到最佳切削效果，是一种金属加工的润滑方式，即半干式切削。通常指将压缩气体(空气、氮气、二氧化碳等)与极微量的润滑油混合汽化后形成含有微米级的液滴油雾，通过喷嘴高速喷射到切削区域或运动副，从而对切削区域或运动副进行有效的冷却和润滑。这种润滑方式叫微量润滑或油气混合润滑。但是现有技术中在切削过程有所应用，在磨削过程中的还没有推广，现有技术中的微量润滑存在雾化粒径和喷射压力正相关的特点，无法将两者剥离开来进行分别控制。现有技术中，通常采用流体浸润的方式使用磨削液降温，随着磨削技术的发展，又出现了纳米流体润滑技术、喷射供液法、穿流供液法、喷雾冷却法等，在先进制造技术中，研究热点为缓进给磨削方式，此磨削方式的不足在于散热差，容易在磨削弧区造成烧伤，普通的流体浸润磨削液方式降温不理想，缓进给磨削方式的难点在于磨削弧区较长，不仅磨削热产热量高，而且在磨削弧区入口处，由于存在莱顿弗罗斯特效应，汽膜阻挡其他磨削液进入磨削弧区，当前研究人员一般采用增大喷射力度的方式强行冲开汽膜。中国专利CN201711278067.1公开了超声振动辅助磨削液微通道浸润的纳米流体微量润滑磨削装置，相对于同类超声辅助磨削装置，改进了可调节超声波振子空间位置的超声振动机构，但是仅从超声波的形式上进行了改装，本质上仍然属于超声振动加载到磨削区域的范畴，仍然没有对磨削液的沸腾汽化方式做出改进和研究。
技术实现思路
本专利技术提供一种带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统，可增强双圆磨削过程中的降温效果，提高磨削表面质量。本专利技术提供一种带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统，包括磨削砂轮及与其外切的轧辊，所述磨削系统还包括：砂轮驱动机构、驱动所述磨削砂轮和砂轮驱动机构沿磨削砂轮径向进给的砂轮进给机构、雾炮喷射机构和对所述砂轮驱动机构和雾炮喷射机构进行控制的控制机构；所述雾炮喷射机构包括：雾炮筒和机箱，所述机箱顶部设有双杆支架，双杆支架的顶端通过转轴与雾炮筒连接；所述机箱内设有储液箱，储液箱内预装有磨削液并在底部安装超声波震荡板，储液箱的顶部为封闭式其一端连通有设于机箱顶部的收集盒，收集盒的顶端连接有供雾管；机箱内固定有定量泵，定量泵的一端与伸入储液箱底部的吸液管连接，定量泵的另一端连接供液管，所述控制机构控制超声波震荡板使储液箱内的磨削液在高频超声波的作用下雾化；所述雾炮筒内由后至前依次设有轮毂及风叶总成、射流环状管网和雾化环状管网，所述控制机构控制轮毂及风叶总成吸入空气，射流环状管网与供液管相连接，雾化环状管网与供雾管相连接，射流环状管网设有多个喷头，雾化环状管网固定在射流环状管网的前端并设有多个豁口；所述机箱设置在砂轮一侧，所述雾炮筒的轴线延长线与磨削砂轮和轧辊的接触区相交。在本专利技术的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统中，所述雾炮筒的后端固定有风机罩，雾炮筒的前端直径小于后端直径，所述射流环状管网和雾化环状管网固定在雾炮筒内壁上，射流环状管网的内圈均匀分布有四组及以上的喷头，喷头朝向雾炮筒轴心设置，雾化环状管网内圈均匀开设有四组及以上豁口。在本专利技术的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统中，所述雾炮筒的轴线与水平方向的夹角为30度到60度。在本专利技术的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统中，所述砂轮驱动机构包括：主轴、砂轮架和支撑架；所述主轴一端与磨削砂轮连接，另一端通过皮带轮套接有驱动皮带，主轴与砂轮架的内壁转动连接；砂轮架的中部设有支撑架并通过支撑架与砂轮进给机构相连接，支撑架的侧面安装有轴向超声波振子，砂轮架靠近支撑架的一侧安装有切向超声波振子。在本专利技术的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统中，所述主轴为空心圆柱结构，砂轮架远离磨削砂轮的一端通过螺栓安装有电机支架，电机支架设为三面结构，电机支架的底面空置，电机支架的端面固定有伺服电机，伺服电机的输出轴穿设于主轴内并通过联轴器紧固连接有安装在磨削砂轮中部的动平衡头。在本专利技术的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统中，所述砂轮进给机构包括：支撑台、进给机构和支撑机构；所述支撑架一端固定在砂轮架的中部，另一端侧壁通过螺栓连接到支撑台，支撑架的两端均为圆弧结构，底边水平设置且顶边倾斜设置，支撑架整体呈现为大圆角三角形结构，支撑台的一侧设有与砂轮架平行的进给机构，支撑台的底部设有支撑机构，进给机构采用液压动力单元用于驱动支撑台沿磨削砂轮径向运动。在本专利技术的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统中，所述磨削砂轮的轴线与轧辊的轴线在同一水平面上，供液管和供雾管均为螺旋可调管道，供液管为高压胶管，供雾管为橡胶软管，供雾管的直径至少为2厘米。在本专利技术的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统中，控制机构包括：电控箱、设置于电控箱内的砂轮动平衡仪、A超声波线路板、B超声波线路板、C超声波线路板、控制卡、驱动器、开关电源以及设置于电控箱上的操作面板；砂轮动平衡仪、A超声波线路板、B超声波线路板、C超声波线路板、控制卡分别连接到操作面板上；开关电源的一端连接工业用电电缆，另一端分别连接A超声波线路板、B超声波线路板、C超声波线路板、控制卡、伺服电机、定量泵为其供电；所述砂轮动平衡仪与伺服电机电连接，驱动动平衡头调节磨削砂轮的动平衡；超声波线路板控制超声波震荡板发射超声波，使储液箱内的磨削液在高频超声波的作用下雾化；B超声波线路板控制轴向超声波振子为砂轮提供轴向超声振动；C超声波线路板控制切向超声波振子为砂轮提供切向超声振动；控制卡依次与驱动器、轮毂及风叶总成电连接，启动轮毂及风叶总成从雾炮筒后端吸入空气；控制卡与定量泵电连接。本专利技术的一种带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统至少具有以下有益效果：1、雾炮筒前端喷出的空气、雾化磨削液混合物会呈柱形喷出，沿着雾炮筒的轴线方向喷射到磨削砂轮和轧辊的接触区，雾化磨削液以核沸腾形式持续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统，包括磨削砂轮及与其外切的轧辊，其特征在于，所述磨削系统还包括：砂轮驱动机构、驱动所述磨削砂轮和砂轮驱动机构沿磨削砂轮径向进给的砂轮进给机构、雾炮喷射机构和对所述砂轮驱动机构和雾炮喷射机构进行控制的控制机构；所述雾炮喷射机构包括：雾炮筒和机箱，所述机箱顶部设有双杆支架，双杆支架的顶端通过转轴与雾炮筒连接；所述机箱内设有储液箱，储液箱内预装有磨削液并在底部安装超声波震荡板，储液箱的顶部为封闭式其一端连通有设于机箱顶部的收集盒，收集盒的顶端连接有供雾管；机箱内固定有定量泵，定量泵的一端与伸入储液箱底部的吸液管连接，定量泵的另一端连接供液管，所述控制机构控制超声波震荡板使储液箱内的磨削液在高频超声波的作用下雾化；所述雾炮筒内由后至前依次设有轮毂及风叶总成、射流环状管网和雾化环状管网，所述控制机构控制轮毂及风叶总成吸入空气，射流环状管网与供液管相连接，雾化环状管网与供雾管相连接，射流环状管网设有多个喷头，雾化环状管网固定在射流环状管网的前端并设有多个豁口；所述机箱设置在砂轮一侧，所述雾炮筒的轴线延长线与磨削砂轮和轧辊的接触区相交。

【技术特征摘要】
1.一种带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统，包括磨削砂轮及与其外切的轧辊，其特征在于，所述磨削系统还包括：砂轮驱动机构、驱动所述磨削砂轮和砂轮驱动机构沿磨削砂轮径向进给的砂轮进给机构、雾炮喷射机构和对所述砂轮驱动机构和雾炮喷射机构进行控制的控制机构；所述雾炮喷射机构包括：雾炮筒和机箱，所述机箱顶部设有双杆支架，双杆支架的顶端通过转轴与雾炮筒连接；所述机箱内设有储液箱，储液箱内预装有磨削液并在底部安装超声波震荡板，储液箱的顶部为封闭式其一端连通有设于机箱顶部的收集盒，收集盒的顶端连接有供雾管；机箱内固定有定量泵，定量泵的一端与伸入储液箱底部的吸液管连接，定量泵的另一端连接供液管，所述控制机构控制超声波震荡板使储液箱内的磨削液在高频超声波的作用下雾化；所述雾炮筒内由后至前依次设有轮毂及风叶总成、射流环状管网和雾化环状管网，所述控制机构控制轮毂及风叶总成吸入空气，射流环状管网与供液管相连接，雾化环状管网与供雾管相连接，射流环状管网设有多个喷头，雾化环状管网固定在射流环状管网的前端并设有多个豁口；所述机箱设置在砂轮一侧，所述雾炮筒的轴线延长线与磨削砂轮和轧辊的接触区相交。2.如权利要求1所述的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统，其特征在于，所述雾炮筒的后端固定有风机罩，雾炮筒的前端直径小于后端直径，所述射流环状管网和雾化环状管网固定在雾炮筒内壁上，射流环状管网的内圈均匀分布有四组及以上的喷头，喷头朝向雾炮筒轴心设置，雾化环状管网内圈均匀开设有四组及以上豁口。3.如权利要求1或2所述的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统，其特征在于，所述雾炮筒的轴线与水平方向的夹角为30度到60度。4.如权利要求1所述的带改进雾炮的超声辅助汽化降温双圆磨削系统，其特征在于，所述砂轮驱动机构包括：主轴、砂轮架和支撑架；所述主轴一端与磨削砂轮连接，另一端通过皮带轮套接有驱动皮带，主轴与砂轮架的内壁转动连接；砂轮架的中部设有支撑架并通过支撑架与砂轮进给机构相连接，支撑架的侧面安装有轴向超声波振子，砂轮架靠近支撑架的一侧安装有切向超...

【专利技术属性】
技术研发人员：付柯，李鹤，邓鹏飞，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21