[实用新型]温度反馈型的干冻磨削装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种干冻磨削装置，尤其是一种具有清洁化、无害化的干冻磨削装置。

背景技术

磨削是一种古老的加工技术，远在石器时代，人类便已开始使用磨料研磨加工各种贝壳、石头及兽骨等，用于生活和狩猎工具。在进入信息时代的21世纪，磨削技术和其他机械加工技术一样，成为一个充满活力和不断发展的技术领域。

磨削加工不同于其它的切削加工。它具有以下特点：

1)每个磨粒切下的切屑厚度很薄，其它切削方法得到最小的切屑厚度都大于0.02mm，而磨削加工切屑的厚度则可小到微米以下，故加工所产生的切屑很细小。

2)磨削的切削速度比其它切削加工的切削速度高得多。其它切削加工的切削速度V≤400m/min，而砂轮磨削的切削速度V≥2000m/min。

3)砂轮有自锐作用，磨料粉尘较多，且脱落的磨料粉尘掺入磨具与工件之间，产生一定的研磨作用，使磨屑更小。

4)磨削产生的热量大，造成工件表面温度很高，磨削区温度可达400℃以上，工件与砂轮接触点的温度可达1000℃以上，瞬时高温将会引起工件表层产生烧伤、裂纹等现象，直接影响工件的力学物理性能。

从上述特点可知，磨削加工由于切削速度高，切屑和磨料粉尘细小，易使周围空气尘化，为防止空气尘化要用切削液；同时为了防止工件烧伤、裂纹，要冷却降温，冷却降温也要用切削液。但是切削液在使用、处理和排放的过程中，不仅对环境造成严重污染，对操作工人的身体健康造成伤害，而且相关的费用很高。相关研究表明：切削液中含有的活性添加剂，对人体皮肤具有脱脂作用，操作人员长期接触会使皮肤变得粗燥、干燥；切削液中的有机胺、无机碱具有强烈的刺激作用，切削液中滋生的微生物能导致一些疾病的发生(如切削液中存在的分枝杆菌，能够与切削液中的胺、乙二醇等组分共同作用，增加患超感性肺炎的危险)；绝大多数杀菌剂与皮肤相容性差，容易引起皮肤病和呼吸道疾病。在此背景下，传统切削液大量使用引起的安全、卫生、微生物学以及废液处理问题日益突出。根据环境保护和可持续发展的要求，机械制造业自然要寻求一种绿色清洁的新的加工方式，逐步取消切削液的使用。

干式磨削技术是磨削技术的最终趋势，近年来，在美国制造业已得到了广泛的应用。在欧洲也已有一半的企业采用了干切削加工技术，尤其在德国，应用更为广泛。就目前来看，干式加工范围还较为有限，但其研究和应用已成为加工领域的一个新热点。其主要研究方向为强冷风干式磨削和快速点磨削。

(一)强冷风干式磨削

强冷风磨削加工是日本最先开发成功的一项新技术。强冷风磨削是通过热交换器，把压缩空气用液氮冷却到-110℃，然后经喷嘴喷射到磨削点上，将磨削加工所产生的热量带走。同时，由于压缩空气温度很低，产生热量少，所以在磨削点上很少有火花出现，因而工件热变形极小。

实施强冷风磨削最理想的是与CBN砂轮结合使用，可充分发挥CBN的优越性。这是因为CBN磨粒的导热率是传统砂轮磨粒Al₂O₃、SiC及钢铁材料的15倍。如果用传统砂轮磨削，加工点上产生的热量不易从工件上散出，工件的温度会上升到1000℃左右；如果用CBN砂轮磨削，加工点上产生的热量可以经导热率大的CBN磨粒传递出去，工件温度大约只有300℃左右。因此，使用CBN砂轮进行干式磨削时，再对磨削点实行强冷风吹冷，可得到良好的效果。

强冷风磨削也为被加工材料的再生利用开辟了道路，设置在磨削点下方的真空泵吸走磨削产生的磨屑，这些磨屑粉末纯度很高，几乎没有混入磨料和粘结剂颗粒。这是因为Al₂O₃砂轮的磨削比是600，而CBN砂轮的磨削比约为30000。CBN砂轮几乎不磨损，磨屑中没有砂轮的粉末，因此，磨屑粉末融化后再生材料的成分几乎没有发生变化。

但是空气冷却装置耗能多、风嘴噪声大，这是此项技术的缺点。日本丰田工机公司曾试验用冷风取代磨削液，但发现当磨除率较高时，工件的硬度会降低，故目前只适用于精、微磨削。

(二)快速点磨削