RU181447U1

RU181447U1 - TOOL CUTTING PLATE COOLING SYSTEM

Info

Publication number: RU181447U1
Application number: RU2017135916U
Authority: RU
Inventors: Виктор Павлович Кузнецов; Владимир Георгиевич Горгоц; Андрей Сергеевич Скоробогатов; Алексей Викторович Аникеев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Предприятие "Сенсор"
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2017-10-09
Publication date: 2018-07-13

Abstract

Система охлаждения режущей пластины инструмента (варианты) предназначена для универсальных металлообрабатывающих станков, оснащенных системами ЧПУ. Система охлаждения может также применяться в процессе обработки металла выглаживанием для охлаждения индентора выглаживателя.Система охлаждения режущей пластины инструмента содержит теплоизолированные быстросъемные шланги, трубопроводы для подвода охлажденного жидкого теплоносителя под режущую пластину и отвода нагретого жидкого теплоносителя через теплоизолированные каналы инструмента, насос, два теплообменника, соединенные с термоэлектрическими преобразователями. Радиатор теплообменника охлаждается вентилятором. Теплообменник с охлаждаемым жидким теплоносителем соединен с расширительным баком. 1 илл.The tool cutting blade cooling system (options) is designed for universal metalworking machines equipped with CNC systems. The cooling system can also be used in the process of metal processing by ironing to cool the indenter. The cooling system of the tool insert contains thermally insulated quick-release hoses, pipelines for supplying the cooled liquid coolant under the cutting plate and the removal of the heated liquid coolant through the heat-insulated channels of the tool, a pump, two heat exchangers connected with thermoelectric converters. The heat exchanger radiator is cooled by a fan. A heat exchanger with a cooled liquid coolant is connected to an expansion tank. 1 ill.

Description

Полезная модель относятся к обработке металлов инструментом с внутренним охлаждением режущей пластины.A useful model relates to the processing of metals by an instrument with internal cooling of the cutting insert.

При обработке труднообрабатываемых металлов из-за интенсивного тепловыделения и существенного нагрева в контактной зоне происходит износ рабочих поверхностей режущей пластины, что существенно снижает ее ресурс, ухудшает шероховатость обработанной поверхности и увеличивает трудоемкость обработки вследствие уменьшения скорости резания.When processing hard-to-treat metals, due to intense heat generation and substantial heating in the contact zone, wear of the working surfaces of the cutting insert occurs, which significantly reduces its resource, worsens the roughness of the treated surface and increases the complexity of processing due to a decrease in cutting speed.

Для уменьшения износа режущей пластины инструмента, обеспечения требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности и увеличения производительности процессов применяют смазочно-охлаждающее технологическое средство (СОТС), которое отводит тепло путем как наружного полива, так и внутреннего охлаждения режущей пластины инструмента.To reduce the wear of the tool insert, to provide the required roughness of the machined surface and to increase the productivity of the processes, a lubricant-cooling technological tool (COTS) is used, which removes heat by both external irrigation and internal cooling of the tool insert.

Известен режущий инструмент, содержащий корпус с режущим элементом, каналом подвода охлаждающего агента, а также с центральными и периферийными каналами для его отвода, отношение площади поперечного сечения каждого периферийного канала к площади поперечного сечения центрального канала выбрано в пределах 1,3…1,4 (авторское свидетельство №1816651).Known cutting tool containing a housing with a cutting element, a channel for supplying a cooling agent, as well as with central and peripheral channels for its removal, the ratio of the cross-sectional area of each peripheral channel to the cross-sectional area of the central channel is selected within 1.3 ... 1.4 ( copyright certificate No. 1816651).

Недостатком конструкции является то, что охлаждающий агент (воздух) имеет температуру окружающей среды и низкую теплоемкость. Это снижает интенсивность отвода тепла и ограничивает минимальную температуру режущей пластины.The design drawback is that the cooling agent (air) has an ambient temperature and low heat capacity. This reduces the intensity of heat dissipation and limits the minimum temperature of the insert.

Известно устройство для управления охлаждением резца с установленным в нем термоэлементом, содержащее последовательно соединенные термопару, установленную с возможностью измерения температуры в режущей части резца, нечеткий контроллер и управляемый генератор постоянного тока, соединенный с термоэлементом, выполненным в виде элемента Пельтье, блок активного контроля, состоящий из датчика скорости резания, датчика подачи резца и датчика силы тока, подаваемого на упомянутый термоэлемент, при этом второй вход нечеткого контроллера соединен с выходом блока активного контроля (патент №2586189).A device for controlling the cooling of a cutter with a thermocouple installed in it, comprising a thermocouple connected in series, installed with the ability to measure the temperature in the cutting part of the cutter, a fuzzy controller and a controlled DC generator connected to a thermocouple made in the form of a Peltier element, an active control unit, consisting from a cutting speed sensor, a cutter feed sensor and a current sensor supplied to said thermocouple, while the second input of the fuzzy controller is connected inen with the output of the active control unit (patent No. 2586189).

Недостатками устройства является то, что габаритные размеры державки резца не позволяют использовать мощные элементы Пельтье, что существенно ограничивает возможности охлаждения режущей пластины инструмента. Большое количество токопроводов, подключенных к резцу делает невозможной его автоматическую замену.The disadvantages of the device is that the overall dimensions of the tool holder do not allow the use of powerful Peltier elements, which significantly limits the cooling capabilities of the tool insert. A large number of conductors connected to the cutter makes it impossible to automatically replace it.

Наиболее близким является выглаживающий инструмент с модулем охлаждения, содержащий корпус, в который ввинчена втулка с установленными в ней индентором с резиновой втулкой, пружиной и резиновым уплотнением, снабжен трубкой подачи охлажденного жидкого теплоносителя для подачи жидкого теплоносителя в полость индентора и трубкой отвода нагретого жидкого теплоносителя, которые через штуцеры соединены с модулем охлаждения, состоящим из насоса, откачивающего нагретый жидкий теплоноситель, двух теплообменников и термоэлектрических преобразователей, расположенных между теплообменниками и скрепленных между собой, причем трубка для подачи охлажденного жидкого теплоносителя и трубка для отвода нагретого жидкого теплоносителя соединены с первым теплообменником, а второй теплообменник соединен с системой подачи СОТС станка (патент RU №150111 U1).The closest is a smoothing tool with a cooling module, comprising a housing into which a sleeve is screwed with an indenter with a rubber sleeve, a spring and a rubber seal installed in it, equipped with a supply pipe for the cooled liquid coolant for supplying the liquid coolant to the indenter cavity and a drain pipe for the heated liquid coolant, which through the fittings are connected to a cooling module consisting of a pump pumping out a heated liquid heat carrier, two heat exchangers and thermoelectric converters azovateley arranged between the heat exchangers and connected to each other, wherein the tube for supplying the cooled heat transfer fluid and the tube for discharging the heated heat transfer liquid are connected to the first heat exchanger, a second heat exchanger connected to a cutting fluid supply system of the machine (patent RU №150111 U1).

Недостатком является недостаточное охлаждение инструмента из-за отсутствия теплоизоляции между охлаждаемым жидким теплоносителем и инструментом. Постоянное соединение трубок с жидким теплоносителем и инструментом затрудняет смену инструмента.The disadvantage is insufficient cooling of the tool due to the lack of thermal insulation between the cooled liquid coolant and the tool. The constant connection of the tubes with the heat transfer fluid and the tool makes it difficult to change the tool.

Для повышения эффективности охлаждения режущей пластины инструмента при изготовлении деталей из труднообрабатываемых материалов, уменьшения износа, обеспечения требуемого качества обрабатываемой поверхности, предлагается система охлаждения режущей пластины инструмента, которая содержит трубопроводы для подвода охлажденного жидкого теплоносителя и отвода нагретого жидкого теплоносителя, насос, два теплообменника, соединенные с термоэлетрическими преобразователями. Система содержит быстросъемные теплоизолированные шланги, соединенные фитингами с теплоизолированными каналами в инструменте и теплоизолированными трубопроводами, соединенными с теплообменником с охлаждаемым жидким теплоносителем, второй теплообменник выполнен в виде радиатора, под которым расположен вентилятор, теплообменник с охлаждаемым жидким теплоносителем соединен с расширительным баком.To increase the cooling efficiency of the tool insert in the manufacture of parts from difficult materials, to reduce wear, to ensure the required quality of the surface being machined, a cooling system for the tool insert is proposed, which contains pipelines for supplying the cooled liquid coolant and the removal of the heated liquid coolant, a pump, two heat exchangers connected with thermoelectric converters. The system contains quick-detachable heat-insulated hoses connected by fittings with heat-insulated channels in the tool and heat-insulated pipelines connected to a heat exchanger with a cooled liquid heat carrier, the second heat exchanger is made in the form of a radiator, under which there is a fan, a heat exchanger with a cooled liquid heat carrier is connected to an expansion tank.

Новые признаки системы охлаждения повышают эффективность охлаждения материала режущей пластины инструмента в зоне контакта за счет значительного снижения температуры жидкого теплоносителя на поверхности соприкосновения с режущей пластиной или увеличения объема прокачиваемого жидкого теплоносителя. Быстросъемные теплоизолированные шланги, соединяющие инструмент с системой охлаждения, позволяют оперативно производить смену инструмента (например резец на выглаживатель для выполнения операции выглаживания) на другой инструмент, имеющий фитинги для соединения с системой охлаждения и каналы для подвода и отвода жидкого теплоносителя.New features of the cooling system increase the cooling efficiency of the tool insert material in the contact zone due to a significant decrease in the temperature of the liquid coolant on the surface of contact with the cutting plate or an increase in the volume of pumped liquid coolant. Quick-detachable heat-insulated hoses that connect the tool to the cooling system allow you to quickly change the tool (for example, a cutter to the smoother to perform the smoothing operation) to another tool that has fittings for connecting to the cooling system and channels for supplying and discharging liquid coolant.

Система охлаждения режущей пластины инструмента мобильная, предназначена для повышения производительности универсальных станков, оснащенных системами ЧПУ или группы станков за счет возможности перемещения в соответствии с технологическим процессом.The tool cutting blade cooling system is mobile, designed to increase the performance of universal machines equipped with CNC systems or a group of machines due to the possibility of movement in accordance with the technological process.

На фиг. 1 изображена система охлаждения режущей пластины инструментаIn FIG. 1 shows the cooling system of a tool insert

Система охлаждения режущей пластины инструмента содержит теплоизолированные быстросъемные шланги 3, соединенные фитингами 2 с теплоизоляционным трубопроводом 4, подводящим охлажденный жидкий теплоноситель и теплоизолированным трубопроводом 5, отводящим нагретый жидкий теплоноситель, насос 6, установленный на трубопроводе 4; теплообменник 7 с жидким теплоносителем, второй теплообменник выполнен в виде радиатора 8; термоэлектрические преобразователи 9, расширительный бак 10, вентилятор 11 для обдува радиатора 8. Расширительный бак 10 предназначен для компенсации изменений объема жидкого теплоносителя при его нагреве или охлаждении и для заправки системы охлаждения жидким теплоносителем через закрываемое отверстие в крышке бака. Державка инструмента 1 содержит режущую пластину 12, закрепленную на корпусе инструмента держателем (на фиг. не показан), теплоизолированный канал 13 для подвода охлажденного жидкого теплоносителя под режущую пластину 12 и теплоизолированный канал 14 для отвода нагретого жидкого теплоносителя в теплообменник 7.The cooling system of the tool insert contains heat-insulated quick-detachable hoses 3 connected by fittings 2 to a heat-insulating pipe 4 supplying a cooled liquid heat carrier and a heat-insulated pipe 5 leading a heated liquid heat carrier, a pump 6 installed on the pipe 4; a heat exchanger 7 with a liquid coolant, the second heat exchanger is made in the form of a radiator 8; thermoelectric converters 9, an expansion tank 10, a fan 11 for blowing the radiator 8. The expansion tank 10 is designed to compensate for changes in the volume of the liquid coolant when it is heated or cooled, and to refuel the cooling system with the liquid coolant through a closed hole in the tank lid. The tool holder 1 comprises a cutting insert 12 fixed to the tool body by a holder (not shown in FIG.), A heat-insulated channel 13 for supplying the cooled liquid heat carrier under the cutting plate 12, and a heat-insulated channel 14 for removing the heated liquid heat carrier to the heat exchanger 7.

Работает система охлаждения режущей пластины инструмента следующим образом.The cooling system of the cutting insert of the tool works as follows.

Устанавливают заготовку детали 15 из стали 20X13 с наплавленной поверхностью из нержавеющей стали 20X13 с твердостью 43HRC в токарно-фрезерном центре MULTUSB300W, к инструменту 1 быстроразъемными фитингами 2 крепят быстросъемные теплоизолированные шланги 3, закрепляют их на теплоизолированных трубопроводах 4 и 5. Теплообменник 7 с радиатором 8 соединены с термоэлектрическими преобразователями (Пельтье) 9. Теплообменник 7 соединен с расширительным баком 10. Устанавливают вентилятор 11. Подают питание на термоэлектрические преобразователи (Пельтье) 9, насос 6 закачивает охлажденный жидкий теплоноситель в канал 13 для подвода охлажденного жидкого теплоносителя к поверхности режущей пластины 12. Включают токарно-фрезерный центр. Инструмент 1 подводят к заготовке 15, сообщают инструменту 1 и заготовке 15 движения в соответствии с заданными параметрами режима обработки. Скорость 300 м/мин, подача 0,3 мм/об., параметры процесса задавались программно. Нагретый жидкий теплоноситель (низкозамерзающая смесь воды и спирта в пропорции 1:1) возвращается по каналу 14 в теплообменник 7, охлаждается термоэлектрическими преобразователями (Пельтье) 9, который охлаждается радиатором 8, обдуваемым вентилятором 11.A workpiece piece 15 of 20X13 steel with a welded surface of 20X13 stainless steel with a hardness of 43HRC is installed in the MULTUSB300W turning and milling center, quick-detachable heat-insulated hoses 3 are fastened to the tool 1, fastened to heat-insulated pipes 4 and 5. Heat exchanger 7 with radiator 8 connected to thermoelectric converters (Peltier) 9. Heat exchanger 7 is connected to an expansion tank 10. Install a fan 11. Power is supplied to thermoelectric converters (Peltier) 9, pump 6 pumps the cooled liquid coolant into the channel 13 for supplying the cooled liquid coolant to the surface of the cutting plate 12. Turn on the milling center. The tool 1 is brought to the workpiece 15, inform the tool 1 and the workpiece 15 movement in accordance with the specified parameters of the processing mode. Speed 300 m / min, feed 0.3 mm / rev., Process parameters were set programmatically. The heated liquid coolant (low-freezing mixture of water and alcohol in a ratio of 1: 1) is returned through channel 14 to the heat exchanger 7, cooled by thermoelectric converters (Peltier) 9, which is cooled by a radiator 8, blown by a fan 11.

В результате обработки сформирована поверхность Rа=0,6 мкм. Охлаждение рабочей поверхности инструмента до +10 градусов С позволяет снизить износ инструмента и повысить производительность процесса на 20% за счет повышения скорости резания и эффективного охлаждения режущей пластины в зоне контакта, обеспечить уменьшение шероховатости поверхности, сократить расход СОТС и увеличить срок службы инструмента в 1,3 раз.As a result of processing, a surface Ra = 0.6 μm is formed. Cooling the working surface of the tool to +10 degrees C allows you to reduce tool wear and increase process productivity by 20% by increasing the cutting speed and efficient cooling of the cutting insert in the contact zone, to reduce surface roughness, reduce the consumption of COTS and increase the tool life by 1, 3 times

Claims

A device for cooling a cutting insert of a tool, comprising pipelines for supplying a cooled liquid heat carrier and discharging a heated liquid heat carrier, a pump, two heat exchangers connected to thermoelectric converters, characterized in that it is equipped with heat-insulated quick-detachable hoses, connected fittings with heat-insulated channels in the tool and heat-insulated pipelines connected to the first heat exchanger with a cooled liquid coolant, while the second heat bmennik designed as a radiator fan and blown.