CN105437059A - 一种可拆卸的热管铣磨工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆卸的热管铣磨工具，主要包括磨头、磨头基体、磨头刀柄和密封堵头等可拆卸的组成部分。本发明热管铣磨工具可以实现单独更换损坏的组件来延长工具的使用寿命，节约工具的生产成本及制作周期，例如通过更换磨头部分可以实现不同形状及尺寸要求的工件的磨削。此外，本发明热管铣磨工具的可拆卸设计便于工人根据磨削工艺传热需求更换热管内部工作介质，拓宽了同一工具的适用场合。

Description

一种可拆卸的热管铣磨工具

技术领域

本发明属于难加工材料磨削加工技术领域,具体涉及一种可拆卸的热管铣磨工具。

背景技术

铣削加工是一种加工效率很高的加工方法，在传统加工领域中起到了不可替代的作用。然而，铣削难加工材料时，由于难加工材料具有硬且脆的增强相，导致刀具磨损严重、加工精度低，这反而造成铣削效率低下。随着磨削工艺的不断发展，配合超硬磨粒的使用，磨削加工已成为难加工材料加工的主要方法，尤其是缓进给磨削和高效深切磨削，其较高的材料去除率、精度和粗糙度等特点在许多场合下可以替代铣削加工。但是，难加工材料的磨削也存在一些问题，最主要的是磨削高温易引发磨具甚至工件的烧伤，影响工件的质量。目前已有人提出将热管技术应用于磨具中，利用热管的高导热性将磨削弧区的热量通过工具疏导出去，研究证明这种方法有效地抑制了磨削弧区的高温，对防止磨具和工件的烧伤起到了积极的作用。然而，热管磨具的加工成本很高，制作周期长，且制成后便无法对其任何特征进行更改，适用场合单一；如果要成型磨削不同复杂型面的零件，就需要制作不同的型面复杂的工具，这更是增加了磨具制作的成本和周期；同时，一旦磨具的磨削部位磨钝，磨具便会整体报废，势必造成资源的严重浪费，这有悖于当今机械加工绿色、低能耗的发展理念。因此，研制一种可拆卸的热管磨具具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种可拆卸的热管铣磨工具,以改善现有技术的不足,其提供的技术方案为:

一种可拆卸的热管铣磨工具，其特征在于，包括依次连接的磨头、磨头基体和磨头刀柄,且磨头、磨头基体和磨头刀柄的中轴线在同一直线上；

所述热管铣磨工具的热管管腔由第一管腔和第二管腔组成,第一管腔设置在所述磨头基体中；第二管腔设置在所述磨头上，且后端开口，前端封闭；

所述磨头基体的前部设有装配磨头的凹座,后部设有堵头安装孔;磨头后部装入所述凹座中后，第二管腔的后端即与磨头基体上第一管腔的前端对准连通，磨头与磨头基体通过可拆卸的锁紧机构固定连接，所述第一管腔的后端通过一轴向通孔与所述堵头安装孔连通，工质通过所述轴向通孔注入到所述热管管腔中，一密封堵头装在所述堵头安装孔内；

所述磨头刀柄的前部设有装配磨头基体的凹座，磨头基体后部装在该凹座内，磨头刀柄通过可拆卸的锁紧机构与磨头基体固定连接。

在上述方案的基础上，进一步优选或改进的技术方案还包括：

所述第一管腔呈锥台状，直径自后向前递增，其圆锥角优选设定在3°-5°之间。

磨头刀柄与磨头基体、磨头基体与磨头均通过结构型圆锥配合保障同轴度。

所述磨头与磨头基体通过锁紧螺套固定连接，所述锁紧螺套套管内壁设有内螺纹，后侧开口，前侧设有端盖，端盖上设有通孔；磨头基体的外壁在对应的位置设有与锁紧螺套适配的外螺纹；所述磨头的中部设有环形凸台，锁紧螺套装配到位后，其端盖压在所述环形凸台的前端面，磨头后部装在磨头基体凹座中，前部穿过端盖上的通孔。

磨头装配到位后，所述环形凸台与磨头基体之间留有1-2mm的间隙。

磨头基体在第一管腔的***设有加装冷却装置的环形凹槽，作为冷凝段,所述冷凝段的管壁厚度可设为1-2mm。。

所述密封堵头上设有连接抽真空注液装置的孔径，该孔径的一端开口位于密封堵头的轴向后端面上，另一端开口位于密封堵头的侧面上，且位于侧面上的开口与通至密封堵头轴向前端面的一凹槽连通。

所述密封堵头通过螺纹锁紧在所述堵头安装孔内，密封堵头的侧面设有径向密封圈，与堵头安装孔接触的端面设有端面密封圈,所述径向密封圈位于所述孔径在密封堵头侧周面开口的后侧。

有益效果：

1）本发明所设计的可拆卸结构，可以更换铣磨工具某些零件来满足不同的使用要求，而不需要更换整个工具。从而达到降低生产成本和制作周期、节约资源的目的。例如，通过更换磨头刀柄，可以满足在不同机床上的使用要求；或通过更换不同的磨头，来满足对不同型面零件的磨削。

2）本发明所设计的可拆卸结构，可以根据不同的工艺需求更换热管的工作介质种类以及体积，从而形成适用于不同磨削工艺条件下的热管式铣磨工具，并能够重复使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为可替换的磨头组件一的结构示意图；

图3为可替换的磨头组件二的结构示意图；

图4为可替换的磨头组件三的结构示意图。

上述附图中，1、磨头刀柄，2、紧定螺钉，3、磨头基体，4、径向通孔，5、第一管腔，6、锁紧螺套，7、第二管腔，8、超硬磨粒，9、工质,10、磨头，，11、径向密封圈，12、轴向通孔，13、端面密封圈，14、径向密封圈，15、密封堵头。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

如图1所示的一种可拆卸的热管铣磨工具，包括磨头刀柄1、磨头10、连接在二者之间的磨头基体3及一密封堵头15。

所述热管铣磨工具的热管管腔由第一管腔5和第二管腔7组成,第一管腔5设置在所述磨头基体3的中部；第二管腔7设置在所述磨头10上，后端开口，前端封闭。

所述磨头基体3的前部设有装配磨头15的锥形凹座,后部设有堵头安装孔。磨头10的后部加工为与所述锥形凹座适配的圆锥面，将磨头15后部装入所述凹座中后，第二管腔7的后端即与磨头基体3上第一管腔5的前端对准连通，磨头10与磨头基体3通过法兰凸缘和螺栓固定连接。而所述第一管腔5的后端则通过一轴向通孔12与所述堵头安装孔连通。密封堵头15装在所述堵头安装孔内。

所述磨头刀柄1的前部设有装配磨头基体3的锥形凹座，磨头基体3后部设为与之适配的圆锥面，装配在该锥形凹座中。磨头刀柄1通过锁紧螺套6与磨头基体3固定连接。所述锁紧螺套6的套管内壁设有内螺纹，后侧开口，前侧设有端盖，端盖上设有通孔。磨头基体3的外壁在对应的位置设有与锁紧螺套6适配的外螺纹，所述磨头10的中部设有环形凸台，锁紧螺套6装配到位后，其端盖压在所述环形凸台的前端面上，磨头前部的磨削部分穿过端盖上的通孔。为了方便拆卸，磨头10装配到位后，所述环形凸台与磨头基体3之间仍留有一定间隙，间隙可设定在1-2mm。

上述结构中：

磨头基体3在第一管腔5的***还设有加装冷却装置的环形凹槽，作为冷凝段，所述冷凝段的管壁厚度优选设置在1-2mm。

所述第一管腔5设置为锥台状，直径自后向前（自冷端向热端）递增，其圆锥角优选设为3-5°，第二管腔7可采用圆柱状。

磨头刀柄1与磨头基体3、磨头基体3与磨头7均通过圆锥配合可满足较高的同轴度要求，为保障圆锥配合的可靠性及结构的紧凑性，可将圆锥段的长度设定为6-10mm。

所述密封堵头15上设有连接抽真空注液装置的孔径，所述孔径由一中心孔和一垂直于中心孔的径向通孔4连通构成，密封堵头15装入堵头安装孔后，所述径向通孔4在密封堵头15侧面上的开口到密封堵头115前端面之间通过凹槽连通。所述密封堵头15通过螺纹锁紧在所述堵头安装孔内，密封堵头15的侧面设有径向密封圈14，与堵头安装孔接触的端面设有端面密封圈13,且所述径向密封圈14设置所述径向通孔4在密封堵头15侧面开口的后侧。磨头15与磨头基体凹座的接触面也设有径向密封圈11。

装配过程：

本发明在装配时，先将径向密封圈11安装在磨头10上，将磨头10与磨头基体3通过圆锥面进行配合，然后用锁紧螺套6将二者压紧；接下来将端面密封圈13和径向密封圈14安装在密封堵头15上，将密封堵头15旋入磨头基体3，但不要旋到底，留2mm左右间隙，采用抽真空注液装置通过密封堵头15上的中心孔对热管管腔进行抽真空、注入工质9，工质9流经径向通孔4、凹槽、轴向通孔12后，进入由第一管腔5和第二管腔7组成的热管管腔。然后将密封堵头15旋到底，密封整个热管管腔；最后，将磨头刀柄1与磨头基体3通过圆锥面进行配合，通过法兰结构和紧定螺钉2固定连接。

磨削加工时，热管铣磨工具高速旋转，在离心力的作用下，工质9在旋转热管蒸发段形成一层液膜。磨削弧区产生的热量通过磨头15传到热管蒸发段，工质9在热管内部低压环境下受热迅速沸腾，从而产生相变，气相工质上升到冷凝段通过外部冷却装置的作用液化并放出热量，冷凝的工质在离心力和重力的共同作用下沿管壁迅速回流至蒸发段，完成一个工作循环。

图2至图4为可替换的磨头结构示意图，在遇到磨头磨钝报废或者需要磨削其他型面时，只需将锁紧螺套6旋下，轻敲磨头10外露的环形凸台部分便可拆下磨头10。换上需要的磨头后，重新按照上述步骤进行装配、抽真空、注液即可，简单便捷。所述磨头磨削部分的外圆面通过钎焊工艺焊接有超硬磨粒8（如金刚石、CBN），此外圆面为热管的蒸发段，壁厚为1-2mm，因而热阻小，可以在极短时间内通过热管快速疏导弧区的热量。所述工质9可采用水、酒精或丙酮等，根据基体材料以及具体换热要求选择。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种可拆卸的热管铣磨工具，其特征在于，包括依次连接的磨头（10）、磨头基体（3）和磨头刀柄（1）,且磨头（10）、磨头基体（3）和磨头刀柄（1）的中轴线在同一直线上；

所述热管铣磨工具的热管管腔由第一管腔（5）和第二管腔(7)组成,第一管腔(5)设置在所述磨头基体(3)中；第二管腔(7)设置在所述磨头(10)上，且后端开口，前端封闭；

所述磨头基体（3）的前部设有装配磨头(10)的凹座,后部设有堵头安装孔;当磨头（10）后部装入所述凹座中后，第二管腔（7）的后端即与磨头基体（3）上第一管腔（5）的前端对准连通，磨头（10）与磨头基体（3）通过可拆卸的锁紧机构固定连接，所述第一管腔（5）的后端通过一轴向通孔（12）与所述堵头安装孔连通，工质（9）通过所述轴向通孔（12）注入到所述热管管腔中，一密封堵头（15）装在所述堵头安装孔内；

所述磨头刀柄（1）的前部设有装配磨头基体(3)的凹座，磨头基体（3）后部装在该凹座内，磨头刀柄（1）通过可拆卸的锁紧机构与磨头基体（3）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种可拆卸的热管铣磨工具，其特征在于，所述第一管腔（5）呈锥台状，直径自后向前递增。

3.根据权利要求1所述的一种可拆卸的热管铣磨工具，其特征在于，磨头刀柄(1)与磨头基体（3）、磨头基体(3)与磨头（10）均通过结构型圆锥配合保障同轴度。

4.根据权利要求1所述的一种可拆卸的热管铣磨工具，其特征在于，所述磨头（10）与磨头基体（3）通过锁紧螺套（6）固定连接，所述锁紧螺套（6）的套管内壁设有内螺纹，后侧开口，前侧设有端盖，端盖上设有通孔；磨头基体（3）的外壁在对应的位置设有与锁紧螺套（6）适配的外螺纹；所述磨头（10）的中部设有环形凸台，锁紧螺套（6）装配到位后，其端盖压在所述环形凸台的前端面，磨头后部装在磨头基体（3）凹座中，前部穿过端盖上的通孔。

5.根据权利要求4所述的一种可拆卸的热管铣磨工具，其特征在于，磨头（10）装配到位后，所述环形凸台与磨头基体（3）之间留有1-2mm的间隙。

6.根据权利要求1所述的一种可拆卸的热管铣磨工具，其特征在于，磨头基体（3）在第一管腔（5）的***设有加装冷却装置的环形凹槽，作为冷凝段。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种可拆卸的热管铣磨工具，其特征在于，所述密封堵头（15）上设有连接抽真空注液装置的孔径，该孔径的一端开口位于密封堵头（15）的轴向后端面上，另一端开口位于密封堵头(15)的侧面上,且位于侧面上的开口与通至密封堵头(15)轴向前端面的一凹槽连通。

8.根据权利要求7所述的一种可拆卸的热管铣磨工具，其特征在于，所述密封堵头（15）通过螺纹锁紧在所述堵头安装孔内，密封堵头（15）的侧面设有径向密封圈（14），与堵头安装孔接触的端面设有端面密封圈（13）,所述径向密封圈(14)位于所述孔径在密封堵头(15)侧面开口的后侧。