Устройство для охлаждения зоны резания фрезерного станка
Использование: обработка металлов резанием, а именно для подачи газообразного ионизированного смазочно-охлаждающего технологического средства в зону резания фрезерного станка. Сущность полезной модели: устройство содержит стержень, выполненный из диэлектрического материала, жестко закрепленного относительно корпуса станка с помощью кронштейна и установленного во внутренней полости фрезы. В стержне выполнено центральное отверстие, в котором установлен металлический стержень. Плоские поверхности стержня образуют с внутренней поверхностью фрезы камеру для подачи воздуха и камеру для подачи ионизированного воздуха. Ионизированный воздух через радиальные каналы подается на обрабатываемую поверхность детали. Функцию ионизатора выполняют игольчатые электроды и металлическая пластина, подключенные к отрицательному и положительному электродам источника питания. Охлаждение осуществляется распыленной жидкостью, которая подается через сопло на поверхность заготовки и инструмента. Технический результат: повышение эффективности обработки деталей на фрезерном станке за счет улучшения условий для доступа ионизированных частиц СОТС к обрабатываемой поверхности детали.
Полезная модель относится к области станкостроения, а именно к устройствам для подачи газообразного смазочно-охлаждающего технологического средства (СОТС) и охлаждения зоны резания фрезерного станка.
Известно устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости [Патент РФ 2203165, МПК В23С 5/28, опубл. 27.04.2003], содержащее дисковую фрезу, в корпусе которой выполнена кольцевая проточка, соединенная с источником СОТС и сообщенная радиальными каналами с зубьями фрезы. В данном устройстве имеются две заслонки, перекрывающие кольцевую проточку так, что подвод СОТС осуществляется только к зубьям фрезы, находящимся в контакте с обрабатываемой деталью.
В этой конструкции подвод СОТС в зону резания осуществляется через внутреннее пространство фрезы. Если в качестве СОТС использовать ионизированный воздух, то при прохождении через трубопроводы, внутреннюю кольцевую проточку и радиальные каналы, концентрация ионов в воздухе сильно уменьшится и это существенно снизит смазывающую функцию СОТС.
Известно устройство для охлаждения зоны резания металлорежущего станка [Патент РФ 2355549, МПК B23Q 11/10, опубл. 20.05.2009], содержащее источник сжатого воздуха, ионизатор с подключенными к источнику питания кольцевым и игольчатым электродами, и эжектор, соединенный с источником жидкой среды.
Недостатком такой конструкции является низкая эффективность СОТС при фрезеровании поверхностей деталей. В этом случае обработка ведется многолезвийным инструментом, что обусловливает одновременное наличие нескольких зон резания. В контакте с обрабатываемой поверхностью детали находятся одновременно несколько зубьев фрезы, которые закрывают друг друга, что препятствует свободному доступу ионизированных частиц СОТС к зонам резания.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для охлаждения зоны резания металлорежущего станка [Патент РФ 2355548, МПК B23Q 11/10, опубл. 20.05.2009], содержащее источник сжатого воздуха, ионизатор с подключенными к источнику питания кольцевым и игольчатым электродами, сопло подачи ионизированного газа в зону резания, и эжектор, соединенный с источником жидкой среды. При этом устройство дополнительно снабжено соплом подачи распыленной жидкости на поверхность охлаждаемой детали и инструмента.
В этом устройстве смазывающую функцию выполняет ионизированный поток воздуха, который подается в зону резания из внешнего сопла, поэтому данная конструкция имеет тот же недостаток - низкую эффективность СОТС при фрезеровании поверхностей деталей, что приводит к снижению стойкости инструмента.
Техническим результатом полезной модели является улучшение условий для доступа ионизированных частиц СОТС к обрабатываемой детали.
Поставленный технический результат достигается тем, что устройство для охлаждения зоны резания фрезерного станка, содержащее источник сжатого воздуха, ионизатор с подключенными к источнику питания кольцевым и игольчатым электродами, эжектор, соединенный с источником жидкой среды, сопло подачи распыленной жидкости согласно полезной модели на корпусе станка закреплен стержень из диэлектрического материала, установленный в полости, выполненной во фрезе, при этом на цилиндрической поверхности стержня выполнены две плоскости, разделяющие полость фрезы на камеру для подачи ионизированного воздуха и камеру для подачи воздуха, причем в стержне выполнено центральное отверстие, соединенное с источником сжатого воздуха, в котором соосно установлен металлический штифт, соединенный с отрицательным электродом источника питания, а на плоской поверхности стержня, образующей камеру для подачи ионизированного воздуха, закреплена металлическая пластина, соединенная с положительным электродом источника питания, причем камера для подачи ионизированного воздуха и камера для подачи воздуха соединены отверстиями с центральным отверстием, а внутри отверстий, соединяющих камеру для подачи ионизированного воздуха с центральным отверстием стержня, установлены игольчатые отрицательные электроды, закрепленные на металлическом штифте.
Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает следующие преимущества:
1) ионизация подаваемого воздуха осуществляется во внутреннем пространстве фрезы, то есть в непосредственной близости от зоны резания. Поэтому концентрация ионов в воздухе при его контакте с ювенильными поверхностями обрабатываемой детали существенно не успевает снизиться;
2) подача ионизированного воздуха осуществляется через радиальные каналы, выполняющие функцию сопел, что позволяет обеспечить его свободную подачу в труднодоступные места, а именно туда, где осуществляется контакт зубьев фрезы с обрабатываемой поверхностью детали. Вследствие этого повышается стойкость инструмента за счет лучшей смазки ионизированным воздухом в зоне контакта режущего инструмента с поверхностью детали.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показано устройство для охлаждения зоны резания фрезерного станка (продольный разрез), а на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Устройство для охлаждения зоны резания фрезерного станка, согласно полезной модели содержит стержень 1 (фиг.1), выполненный из диэлектрического материала и жестко закрепленный с помощью кронштейна 2 на корпусе фрезерного станка. Стержень 1 установлен во внутренней полости фрезы 3. Внутри стержня 1 выполнено центральное отверстие 4, в котором установлен металлический штифт 5. На цилиндрической поверхности стержня 1 выполнены две плоские поверхности 6 и 7 (фиг.2). На поверхности 7 закреплена металлическая пластина 8 (фиг.1). Центральное отверстие 4 через штуцер 9 подключено к источнику сжатого воздуха 10. Штифт 5 соединен с отрицательным электродом источника питания 11, а пластина 8 - с положительным. Во внутренней полости фрезы плоские поверхности 6 и 7 (фиг.2) образуют две камеры: камеру для подачи воздуха 12 и камеру для подачи ионизированного воздуха 13. Камера для подачи воздуха 12 и камера для подачи ионизированного воздуха 13 соединены отверстиями 14 и 15 с центральным отверстием 4. В отверстиях 15 установлены игольчатые электроды 16, одним концом закрепленные на штифте 5. В теле фрезы выполнены радиальные каналы 17, сообщающие внутреннее пространство фрезы с режущей поверхностью зубьев. Устройство для охлаждения зоны резания снабжено соплом 18 для подачи распыленной жидкости на поверхность инструмента 3 и обрабатываемую деталь 19. Сопло 18 через эжектор 20 подключено к источнику сжатого воздуха 10 и источнику жидкой среды 21.
Работа устройства для охлаждения зоны резания фрезерного станка заключается в следующем.
Охлаждение инструмента 3 и обрабатываемой детали 19 осуществляется посредством их обдува распыленной жидкостью (например, водой) через сопло 18 (фиг.2), куда она поступает по трубопроводу из эжектора 20, подключенного к источнику сжатого воздуха 10 и источнику жидкой среды 21.
Одновременно сжатый воздух подается в центральное отверстие 4 (фиг.1) и далее через отвестия 14 и 15 в камеру для подачи воздуха 12 и камеру для подачи ионизированного воздуха 13. Из камеры для подачи воздуха 12 воздух поступает в радиальные каналы 17 и очищает их от охлаждающей жидкости и частиц стружки. При прохождении через отверстия 15 воздух ионизируется и заполняет камеру для подачи ионизированного воздуха 13, откуда через радиальные каналы 17 подается в зону резания. Ионизатор выполнен в виде игольчатых электродов 16 и отверстий 15 в металлической пластине 8, которые выполняют функцию кольцевых электродов.
Такое конструктивное решение позволяет вести подачу СОТС непосредственно на рабочие поверхности режущих зубьев и только на те, которые в данный момент времени находятся в зоне резания. Ионизация воздуха происходит в непосредственной близости от зоны резания, поэтому концентрация ионов в СОТС при его контакте с ювенильными поверхностями детали существенно не успевает снизиться, что повышает эффективность резания. Подача СОТС осуществляется через корпус инструмента, что позволяет обеспечить его свободную подачу в зону резания, вследствие чего повышается стойкость инструмента за счет лучшей смазки в зоне контакта режущего инструмента и поверхности детали.
Устройство для охлаждения зоны резания фрезерного станка, содержащее источник сжатого воздуха, ионизатор с подключенными к источнику питания кольцевым и игольчатым электродами, эжектор, соединенный с источником жидкой среды, и сопло подачи распыленной жидкости, отличающееся тем, что на корпусе станка закреплен стержень из диэлектрического материала, установленный в полости, выполненной во фрезе, причем стержень выполнен с двумя плоскими поверхностями, образующими со стенками полости фрезы камеру для подачи ионизированного воздуха и камеру для подачи воздуха, при этом в стержне выполнено центральное отверстие, соединенное с источником сжатого воздуха, в котором соосно установлен металлический штифт, соединенный с отрицательным электродом источника питания, а на плоской поверхности стержня, образующей камеру для подачи ионизированного воздуха, закреплена металлическая пластина, соединенная с положительным электродом источника питания, а камеры для подачи воздуха и ионизированного воздуха соединены отверстиями с центральным отверстием, причем внутри отверстий, соединяющих камеру для подачи ионизированного воздуха с центральным отверстием стержня, установлены игольчатые отрицательные электроды, закрепленные на металлическом штифте.
