[实用新型]切削加工冷却装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种基于绿色制造理念的的无污染切削加工冷却装置，可应用于工业生产中车削、钻削、铣削、磨削等切削加工中。

背景技术

随着数控化的普及和刀具制造技术的提高，金属切削机床的加工效率越来越高，随之所产生的切削热和刀尖温升也越来越快，越来越高，切削液的用量也越来越大，其在加工成本中所占的比例也越来越大，甚至达到了15％，使得机械零件的加工成本逐渐上升；20世纪90年代初，发达国家围绕金属加工过程对环境的影响问题，进行了认真的研讨，指出切削液是切削加工业的污染源，它的具体表现为：(1)切削与磨削加工过程中产生的高温使切削液成雾状挥发，污染空气。(2)如果切削液不经处理而排放会污染环境，污染土地、水源和空气。(3)切削液的供给和管理费用，特别是有毒有害切削液及粘带有切削液的切屑处理费用相当高，大大增加了生产成本。(4)切削液中的添加剂(如S、Cl)会造成零件的潜在质量事故，如晶间腐蚀等。在此形势下，各国政府都拨专款资助以清洁加工为目的的干式切削加工工艺的研究。目前，欧美流行高速干式切削法，而德国处于世界领先水平。据2001年统计，德国已有8％左右的企业采用这一技术。日本较多采用半干式切削法，如低温冷风切削，气流切削。1998年第19届东京国际机床展览会上，日本参展的69台机床中有43台具有半干式切削功能。不使用切削液的加工技术成为金属切削加工业所面临的主要课题，即干式、半干式切削法。

利用低温气体代替切削液可以有效解决切削过程中的切削热问题而不产生污染，但普通输送切削液的装置不能满足输送低温气体的需要。

发明内容

本实用新型要解决切削用低温气体的配送问题，提供一种适合输送低温气体到切削区域的装置。

本实用新型所述的切削加工冷却装置，包括低温液体贮存罐9、气体混合室8、压缩空气过滤器3、管接头、液氮输送管、电磁阀1、2、4、压力传感器6、温度传感器7、控制模块、检测模块、计算机(工控机，微型计算机或单片机)、显示器、键盘、信号线，低温液体贮存罐9通过输气管、电磁阀4接入气体混合室8，压缩空气通过输气管经过滤器3、电磁阀2接入气体混合室8，低温气体和常温气体在混合室混合，气体混合室8的输出通过输气管、电磁阀1；装在气体混合室8中的温度传感器7和压力传感器6通过信号线与检测模块相连接；电磁阀1、电磁阀2和电磁阀4通过控制信号线与控制模块相连接；控制模块和检测模块通过通信线与计算机相连。

本装置的工作过程如下：①装置开启，压缩空气经由过滤器滤除其中的水分、粉尘和其他非空气杂质后经3输气管和电磁阀2通入气体混合室，液氮经由输气管和电磁阀4直接通入气体混合室，二者在气体混合室充分混合后，其混合气体经由输出管、电磁阀1和喷嘴喷出。②硬件电路的工作过程：装置开启时，首先是初始化各器件，询问用户是否重新定喷出气体所要求的温度，若用户要重新设定温度则转入手工设置参数的子程序，否则读取上次工作时的设定温度；然后测定气体混合室的当前温度，比较当前温度值和设定温度值，如果当前温度值和设定温度值相等，则电磁阀不动作，如果当前温度值和设定温度值不相等，则用当前温度值和设定温度值之差T控制电磁阀的动作：当T＞0时，增加液氮的流量，减小压缩空气的流量；当T＜0时，减少液氮的流量，增加压缩空气的流量，从而改变通入气体混合室的液氮和压缩空气的比例，直到气体混合室的温度达到设定温度为止。同时检测气体混合室内的压力，当压力达到或超过最大允许值时，压力传感器发出一个中断信号，计算机就转入中断处理程序，从而控制电磁阀2和电磁阀4的流量减少进入气体混合室的气体，以防止超高压爆炸。

装置整体硬件及其电路的工作作用原理如下：本装置采用液氮和压缩空气混合气体或液氮代替切削液对加工区域进行冷却的，用户可以设定装置喷出气体的温度，设定的温度范围可以是常温和-100℃之间的任意温度值，液氮和压缩空气混合气体两种成分的混合比例由用户所要求的温度决定。电路部分以计算机和多功能数据采集卡电磁阀控制电路为核心，计算机主要用于实时控制测试过程、数据处理、存储、系统管理和数据的管理等功能；多功能数据采集卡完成温度数据和压力数据的采集；调理电路对传感器信号进行放大；电磁阀控制电路是光电隔离的输出控制电路，用于控制各个电磁阀的动作，光电隔离可防止强电系统对计算机系统的干扰；温度传感器使用测温范围宽的传感器(可采用热电偶传感器测温范围一般为-200℃～200℃，或热电阻传感器测温范围为-200℃～85℃)；压力传感器主要是提供超压中断信号(可采用压力继电器)。