Устройство для подвода смазочно-охлаждающей жидкости (сож) Советский патент 1984 года по МПК B23B51/06 B23Q11/10 

(П

с Изобретение относится к устройствам для обработки материалов резанием, в частности, к приспособлениям для подвода СОЖ к инструменту для глубокого сверления и высверливания стержней из оптического стекла и кварца. Известно устройство для подвода смазочно-охлажадющей жидкости (СОЖ), содержащее корпус со штуцером, охватывакщий .шпиндель, в котором вьшолнены осевой и наклонные радиальные каналы и ускоритель потока СОЖ, роль которого выполняют перемычки меядУ радиальными каналами, представляющие собой лопасти. Радиальные отверстия предназначены для прохода жидкости из корпуса в полость вала. При направлегши вращения вала, совпадающем с направлением подачи охлавдающей жид кости, последняя с периферии нагнетается в полость вала, сообщающуюся с инструментом. ИспользоваЯ е известного устройства для подачи СОЖ позволяет снизить внутреннее гид равлическое сопротивление, т.е. обес печивает на выходе давление и напор, создаваемые насосом с минимальными потерями Щ Однако это устройство характеризу ется резким увеличением прбходных се чений каналов на выходе жидкости из штуцера, что влечет за собой потерю напора при внезапном расширении проходных сечений каналов, которая равна динамическому напору потерянной скорости при больших скоростях движения жидкости, создаваемых вращающимся валом, именнцим перемычки, образующие лопасти, возникает турбулентное движение, при котором возможен разрыв столба жидкости, что является причиной уменьшения объемно го КПД. В связи с тим рассматриваемая конструкция обеспечивает нормальную работу (неразрывность потока) лишь при частоте вращения шпин1деля не более 2800-3000 об/мин. Вследствие возникновения центробежной силы при вращении шпинделя, имеющего перемьики., жидкость получает прирост потенциальной и кинематической энергии, увеличивающей, в основном, динамическую напора. Кроме того, происходит снижение гидрО динамического эффекта за счет формы лопастей, имекшщх в сечении прямо-, угольную форму. Перечисленные недостатки препятствуют повышению частоты вращения инструмента до 6000-8000 об/мин, так как при этом требуется бопее интенсивное охлаждение и отвод стружки из зоны резания. Целью изобретения является повьш1еiffle эффективности охлаждения путем повьш:ения давления и скорости подвода СОЖ. Указанная цель достигается тем, что в устройстве дляподвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), содержащем .корпус со штуцером,охватывающий шпиндель, в котором вьшолнены осевой и наклонные радиальные каналы, и ускоритель потока СОЖ, последний выполнен в виде заборного колеса, жестко установленного на шпинделе,- в-лопастях которого выполнены наклонные каналы по числу каналов шпинделя, при этом периферийная часть лопастей колеса вьшолнена криволинейной. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий ВИД, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Устройство содержит корпус 1, который жестко крепится к пиноли станка, посредством резьбового фланца 2, штуцера 3 для подачи СОЖ во внутреннюю полость корпуса 1, охватывающе го шпиндель 4, в котором вьшолнен осевой канал 5 и наклонные радиальные каналы 6. На шпивделе 4 жестко установлен усилитель энергии потока в виде заборного колеса 7, на ступицы которого посажены внутренние кольца подшипников 8 и 9, установленных в корпусе 1 и закрепленных фланцем 10. Заборное колесо 7 имеет четыре лопасти, периферийная часть 11 которых выполнена по спирали Архимеда. Со стороны фронтальной части каждой лопасти выполнены наклонные каналы 12 под углом 45 к направлению потока а их входные торцы 13 - под углом 50-65 к оси канала. Герметизация шпинделя в корпусе осуществляется манжетами 14. В подшипниках имеются защитные шайбы 15. В шпивделе 4 установлен инструмент 16 для сверления отверстия в детали 17 Устройство работает следующим образом. На штуцере 3 крепится шланг для подачи СОЖ. Включается подача, СОЖ попадает в кольцевую камеру 18 под авлением, обеспечивающем заполнение

всего объема и скоростью потока, создаваемой центробежным насосом (п 2800 об/мин,N 22-180 л/мин, напор 0,3-1 атм), Включается вращение шпинделя 4. При этом вращается заборное колесо 7 с частотой вращения шпинделя (h 6000-8000 об/мин). При вращении заборного колеса 7 жидкость, находящаяся в камере 18 под давление 1 атм, обтекая профиль периферийной части It, вьшалненньй по спирали Архимеда, лопастей заборного колеса 7, попадает в наклонные каналы 12 через входные торцы 13 и затем через радиальные каналы 6 шпинделя, расположенные под углом 10 относительно 1Тлоскости, проходящей через оси наклонных каналов лопастей, попадает в вертикальный канал 5. Каналы 12, 6 и 5, переходя один в другой, дредставляют собой винтовой канал, который сообщает потоку СОЖ спиральновихревое движение, создавая тем самым в центральной части шпинделя зону повьпиенного давления, что обеспечивает интенсивное проникновение СОЖ к режущим кромкам инструмента и интенсивный отвод тепла,

Заборное колесо 7 работает по принципу радиальНо-поршневого насоса, где поршнем служит столб жидкости, находящейся в каналах 12 и 6, а силой приложенной к поршню, является давление, создаваемое за счет скоросной энергии набегающего потока и потока в тех же каналах.

Давление, создаваемое за счет скоростной энергии набегающего потока в. наклонных канадах, определяется по формуле

о

Р « Рн.п..р-уг -p-g- V

где - давление, создаваемое

набегаюпщм потоком;

р - объемная масса (плотность W - угловая скорость вращения заборного колеса;

1 средний радиус входного

конца наклонного канала за- 50 борного колеса; V - скорость протекания С(Ж

у входного конца наклонндго канала.

Давление, создаваемое заборным ко- 55 лесом,

..-РН.ПТ№e7i(J/4 - площадь сечения входного конца наклонного канала,

Z - число наклонных каналов. Так как жидкость пропускается последовательно через насос и заборное колесо, то давление на выходе к режущим кромкам интструмента

р Р -(- р н э,к.,

где Р - давление, создаваемое насосом.

Величина давления Р .и интенсивность потока СОЖ будет изменяться в зависимости от частоты вращения шпинделя. Чем больше частота вращения шпинделя, тем больше давление и интенсивность проникновения СОЖ к режущим кромкам инструмента.

Производительность заборного колеса определяется согласно формуле

Itd

Т

Q..R--T-z.n.

4

где R - радиус заборного колеса

(см.фиг. 2); и - число оборотов заборного

колеса (шпивделя)-, LQ - длина окружности, описывае мой заборным колесом. Таким образом, производительность заборного колеса изменяется пропорционально числу оборотов

Vb

Qjna

При тех же условиях напор, развиваемый заборным колесом, изменяется .прямо пропорционально квадрату чисел оборотов

Z

-ll Н,

MI

Предлагаемая конструкция устройства для подвода СОЖ позволяет повысить производительность обработки путем интенсификации процесса охлаждения, обеспечивающего увеличение скорости резания и величины подачи на 10%.

Интенсивный отвод тепла и выброс стружки от инструмента и детали при обработке на больших скоростях резания увеличивает стойкость инструмента на 20%, при этом повышается точность и чистота обработки. Кроме

того, предлагаемая конструкция подвода СОЖ обеспечивает эффективность использования СОЖ в связи с тем, что заборное колесо установлено на

шпинделе, и интенсивность подачи СОЖ зависит от числа оборотов шпинделя - при уменьшении числа оборотов уменьшается расход СОЖ.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЩЕЙ ЖИДКОСТИ (СШ), содержащее корпус со штуцером, охватывающий шпиндель, в котором вьполнены осевой и наклонные 1радиальные каналы, и ускоритель потока СОЖ, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, ускоритель выполнен в виде заборного колеса, жестко установленного на шпинделе, в лопастях которого выполнены наклонные каналы по чис.лу каналов шпинделя, при этом периферийная часть колеса выполнена криволинейной.

±::A