一種振蕩熱管冷卻砂輪及改善砂輪散熱的方法與流程

本發明屬于新型復合固結磨具，特別是涉及一種振蕩熱管冷卻砂輪及改善砂輪散熱的方法。

背景技術：

機械加工是機械生產中最重要的金屬成型方式,因此在制造技術研究中，降低成本并提高其切削效率、延長使用壽命是受到長期關注的熱點。而在所有機加工過程中，又因不同形式的摩擦而產生的熱量在加工刀具或固結磨具上積聚而導致一系列的磨損以及加工質量的下降。其中磨削加工由于加工時幾乎所有做功都轉化為熱能，并且由于被切削的金屬層很薄，依靠切屑難以帶走熱量，同時磨具本身的散熱性能相對金屬刀具較差，其中大部分熱量會積聚在磨削弧區域內，造成弧區溫度的急劇升高。如果不能有效控制磨削弧區域內的溫度，可能導致零件表面產生熱損傷，如氧化、燒傷、產生殘余應力和裂紋等，同時也會嚴重影響砂輪的壽命，因此改進和創新砂輪的散熱技術是非常必要的。

在傳統的磨削加工中，往往使用切削液作為冷卻介質以減少磨削弧處的熱量積聚。但切削液的使用帶來了各類環保和工作人員健康問題，同時也增加了制造成本。近年來也出現了一些新的固結磨具冷卻技術，但在制造或效率上都有所不足，需要有新的技術的應用。

技術實現要素：

針對以上缺陷，本發明的目的是提出一種設置有振蕩熱管的新型砂輪，利用振蕩熱管高效的導熱能力，將磨削過程中積聚在磨削弧上的熱量傳導至冷凝段，以實現磨具損耗的降低并延使用壽命，同時提高工件的表面質量。

本發明的另一目的在于提出一種利用振蕩熱管改善砂輪散熱的方法。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種振蕩熱管冷卻砂輪，包括砂輪本體(1)和振蕩熱管(2)，所述振蕩熱管(2)設于砂輪本體(1)內部，所述振蕩熱管(2)與砂輪本體(1)的軸線方向垂直；

所述振蕩熱管(2)為兩個薄層環形鋼板上下對接而成，每個薄層環形鋼板設有直徑為1～3mm的熱管溝槽，且熱管溝槽均勻設置為30～50組回形彎頭，所述兩個薄層環形鋼板上下對接后形成有回形通道；

所述振蕩熱管(2)由外側至內側依次分為吸熱段、絕熱段和冷凝段，所述吸熱段與砂輪本體(1)外周邊緊密接觸；

所述振蕩熱管(2)上開設有供更換工質的換液口。

進一步的，所述砂輪本體(1)主要由樹脂砂輪(3)和支承(4)構成，所述支承(4)為鋼制盤形結構，且所述支承(4)設于樹脂砂輪(3)的內周邊。

進一步的，所述振蕩熱管(2)沿砂輪本體(1)軸線方向均勻分布有三組，且三組振蕩熱管(2)相互對稱。

進一步的，所述振蕩熱管(2)的外徑小于樹脂砂輪(3)外徑，振蕩熱管(2)的內徑大于樹脂砂輪(3)內徑。

本發明還提供了一種利用振蕩熱管改善砂輪散熱的方法，該方法包括如下步驟：

三組振蕩熱管(2)沿砂輪本體(1)軸線方向均勻設于砂輪本體(1)內，且振蕩熱管(2)垂直于砂輪本體(1)的軸線方向，振蕩熱管(2)與樹脂砂輪(3)緊密接觸；加工過程中磨削產生的熱量沿著砂輪本體(1)外壁傳至振蕩熱管(2)的吸熱段，注入的工質汽化形成“氣泡-液塞”的氣泡流并啟動振蕩，氣泡流通過絕熱段進入冷凝段，并在冷凝段自然降溫，同時工質蒸汽液化放熱，并因壓差作用以振蕩的形式再返回吸熱段，如此通過往復振蕩，磨削過程產生的熱量不斷由振蕩熱管(2)傳至冷凝段降溫。

本發明的有益效果為：

1.在磨削加工的過程中，由于工件和磨具表面高速的摩擦導致大量熱量積聚在磨削弧區域難以消散，本發明利用振蕩熱管遠大于金屬的熱傳導性，通過充液填充不同工質適應不同的溫度控制要求，讓工質在振蕩熱管靠近磨削弧的吸熱段吸熱并汽化形成“氣泡-液塞”的氣泡流并啟動振蕩，最終將熱量傳導至冷凝段液化放熱，從而達到帶走磨削弧附近積聚熱量的目的，提高了砂輪的壽命，降低了零件表面的損傷。

2.本發明不需要使用外部介質輔助流動設備，大大降低了設備費用和外部冷卻液的處理費用，同時整個系統高效、無污染，也符合綠色加工要求。

3.本發明采用的鋼制環形板式振蕩熱管結構簡單，制造難度低。

附圖說明

圖1是本發明的一種振蕩熱管冷卻砂輪的組成結構示意圖；

圖2是本發明的一種振蕩熱管冷卻砂輪的砂輪本體結構示意圖；

圖3是本發明的一種振蕩熱管冷卻砂輪的鋼制環形板式振蕩熱管的結構示意圖。

附圖標記說明

1-砂輪本體、2-振蕩熱管、3-樹脂砂輪、4-支承。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。

本發明公開了一種振蕩熱管冷卻砂輪及改善砂輪散熱的方法，該種振蕩熱管冷卻砂輪包括砂輪本體1和振蕩熱管2，如圖2所示，砂輪本體1主要由樹脂砂輪3和支承4構成，支承4為鋼制盤形結構，且支承4設于樹脂砂輪3的內周邊。其中砂輪外圈直徑為282mm，內圈直徑為120mm，厚度為50mm。

如圖1和圖3所示，與普通樹脂砂輪的加工過程不同，本發明需要在填料時，在砂輪本體1內部熱壓入振蕩熱管2，振蕩熱管2與砂輪本體1的軸線方向垂直。振蕩熱管2為兩個薄層環形鋼板上下對接而成，每個薄層環形鋼板設有直徑為2mm的熱管溝槽，且熱管溝槽均勻設置為40組回形彎頭，兩個薄層環形鋼板上下對接后形成有回形通道。且振蕩熱管2沿砂輪本體(1)軸線方向均勻分布有三組，且三組振蕩熱管2相互對稱。每組振蕩熱管厚度為5mm，外徑為280mm，內徑為200mm，組間距10mm。

振蕩熱管2由外側至內側依次分為吸熱段、絕熱段和冷凝段。吸熱段與樹脂砂輪3外周邊緊密接觸，且距離外周邊的厚度為2mm。振蕩熱管2的外徑小于樹脂砂輪3外徑，振蕩熱管2的內徑大于樹脂砂輪3內徑。

振蕩熱管2必須與砂輪軸線方向嚴格垂直，以保證切削使用的過程中不會因軸向質量分布不均而產生跳動。在模具內填料完畢使用冷壓工藝壓制，干燥后再進行固化。本發明根據砂輪的厚度與寬度采用三組振蕩熱管，能有效提高砂輪散熱能力。

振蕩熱管2上開設有一個直徑為1mm的供更換工質的換液口，填充工質通過該直徑為1mm的換液口，用抽真空再充液的方式填充50％左右的水作為工質，充液完畢后焊封。通過充液填充不同工質可適應不同的溫度控制要求。

一種利用振蕩熱管改善砂輪散熱的方法：三組振蕩熱管2沿砂輪本體1軸線方向均勻設于砂輪本體1內，且振蕩熱管2垂直于砂輪本體1的軸線方向，振蕩熱管2由外側至內側依次分為吸熱段、絕熱段和冷凝段。吸熱段與樹脂砂輪(3)外周邊緊密接觸，距離外周邊的厚度為2mm；加工過程中磨削產生的熱量沿著砂輪外壁傳至振蕩熱管2的吸熱段，注入的工質汽化形成“氣泡-液塞”的氣泡流并啟動振蕩，通過往復振蕩，在冷凝段自然降溫，同時工質蒸汽液化放熱，并因壓差作用以振蕩的形式再返回吸熱段，如此循環，磨削過程產生的熱量不斷由振蕩熱管2傳至冷凝段，有效減少了砂輪磨削弧附近的熱量積聚和溫度升高。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。