[发明专利]一种多参数优化的冷却切削工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却切削工艺，属于机械制造的金属切削工艺技术领域。

背景技术

金属材料切削时，会产生大量的切削热，从而使切削区的切削温度升高、切削力增加，刀具磨损加剧，整个切削过程变得困难，并最终影响被加工零件的表面质量、尺寸精度和零件加工的生产率等。因此在切削加工中往往需要增加冷却液进行冷却切削，改善切削环境达到提高零件加工表面质量的目的。

目前的切削冷却工艺方法主要是使用切削液进行冷却切削，在一般机床上装有冷却泵、冷却液箱体、冷却液喷嘴及其软管；在金属切削需要冷却时，开动冷却泵，冷却泵工作并将冷却液箱体中的冷却液通过管路泵送到喷嘴，打开喷嘴后一定压力的冷却液冲刷零件被切削区域周围，起到冷却刀具、工件的作用；冷却刀具、工件后的切削液溅落在机床底盘后回流至冷却液箱体，如此往复保证了切削冷却过程不断。这种工艺方法的缺陷是：1、由于被切削材料加工难易程度不一样，为满足切削时冷却的需要，操作者仅仅凭经验来调整阀开关，控制冷却液流量的大小，从而控制切削液的冲刷量；2切削液中切屑粉末的反复夹带不利于精密加工；3、对环境造成一定的污染、生产成本很高。

在近期国内外销售的部分数控机床或加工中心中用环境空气进行冷却切削的工艺也得到一定程度应用，其工艺方法是用空压机或空气站泵送空气至机床上空气冷却喷嘴，空气经过喷嘴喷向被加工零件的切削区域后冷却刀具、工件，喷嘴喷出的空气不回收直接融入环境空气中。这种工艺方法的缺陷是：1、操作者也是凭经验通过调节开关的大小控制空气的量来满足切削时冷却的需要；2、由于空气介质换热系数小，所以其冷却效果也受到一定影响。

上述两种现有技术的金属切削冷却工艺方法都是属于粗犷式切削冷却工艺方式。目前已知的理论研究是：1、不同介质、压力、靶距、入射角等工艺参数是影响切削冷却的关键因素，2、切削液冲刷被加工零件切削区域的冷却作用若能达到汽化冷却程度其冷却效果会发生巨大变化，传统切削液的大量浇注冷却易在零件表面成膜，阻碍切削热挥发、汽化和传递，而真正能够进入切削区的液体又很少，因此冷却作用是非常有限的。

近几年，由于环境污染而开展了以“绿色”为其主要特征的先进制造技术研究，绿色冷却切削就是该研究之一。由于不断涌现新的被切削材料使切削加工的难度增加，被加工零件的尺寸精度、尺寸稳定性有了更高的要求，这对切削冷却效果、冷却工艺的集约方式都有新的需求。

发明内容

技术问题本发明的目的主要是解决现有粗犷式切削冷却工艺方法所存在的不足，发明具有不同介质共同作用，不同介质计量最佳化，有关压力、靶距、入射角等工艺参数优化区域合成形成的一种特殊的多参数优化的绿色冷却切削工艺方法。

技术方案本发明采用的技术方案是：包括在机床上装有一套液体冷却装置，在切削时开启该装置中的冷却泵，使冷却箱中的冷却液经调节阀、液体流量计和喷嘴后喷出冷却工件；在机床上还装有一套空气冷却装置，切削时该装置中的空气压缩机将空气压缩、冷却后依次通过安全阀、截止阀、温度调节器、调节阀、气体流量计、气压表、温度计和喷嘴后喷出冷却工件。

冷却切削工艺步骤依次是：

a、先装夹好工件，将喷嘴对准刀具的切屑流经表面；然后开动机床，打开喷嘴；

b、先调节温度调节器，使喷出气体的温度为-5～-35℃；再调节气体流量计使气体压力在0.10～0.35Mpa范围；

c、调节液体流量计使不同液态介质计量为0.015～1.25ml/S，将切削区至喷口的靶距h调整在15～35mm范围，入射角α调整在15°～45°范围。

d、边切削边根据切削区温度、切屑流向的情况来调整气体压力、液态介质计量、靶距和入射角的数值。

有益效果本发明的有益效果是：1、通过液体冷却装置和空气冷却装置的共同作用，同时确定了切削时的压力、温度、流量、靶距、入射角工艺参数的范围，形成一种特殊的多参数优化的绿色冷却切削工艺，在行业上具有重要的意义和推广价值。2、在同等条件下与采用冷却液冷却切削相比，能有效地提高刀具寿命三倍以上，切削力、切削热降低6％～25％，表面粗糙值降低1～2级，尺寸误差值仅为纯自然风冷切削的5.5％，降低生产成本、无环境污染。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。