[发明专利]适于含能材料机械加工的滚切自润滑刀具

说明书

本发明公开了一种适于含能材料机械加工的滚切自润滑刀具，它包括滚刀杆，所述滚刀杆一端开设有定位孔，所述定位孔内安装有滚刀头，所述滚刀杆一侧安装有管接头，所述滚道杆内设置有切屑液管道，所述切削液管道一端与管接头连通，另一端与滚刀头连通，本发明立足含能材料现有成熟机械加工工艺，与目前通用加工设备配合使用，引入微量润滑和滚切加工方式对满足PBX复合炸药零件的表面优质加工十分有益。

技术领域

本发明涉及含能材料机械加工技术领域，具体涉及一种适于含能材料机械加工的滚切自润滑刀具。

背景技术

高能炸药PBX(Polymer Bonded Explosives，高聚物粘结炸药)是一种综合性能优良的含能材料，作为战略武器和常规先进武器战斗部的主装炸药，广泛应用于陆、海、空和二炮各类武器系统中，是武器装备系统中的核心材料之一。该材料因刚度和强度较低，热膨胀系数大，并具有一定的粘弹性，是一种非常特殊的非均质宏观同性微观各向异性的复合材料，并且在加工特性上所表现出的软、粘、脆、弹综合性能复杂的特征，一定程度上影响产品的加工质量和生产安全。

鉴于含能材料产品加工的特殊性，使得很多新型特种加工方法难于在该领域进行推广和应用，传统的分步隔离式机械加工方法仍旧占据主导地位，但这其中存在一些生产安全和表面质量问题，现已成为含能材料机械加工领域的技术瓶颈之一，严重制约着其向前发展，如常用机械切削过程中的摩擦生热及放电问题、材料切削去除区域冷却润滑不充分等问题都会带来较大的安全隐患，而刀具刃口的磨损和破坏问题、刀具廓形和机床运行精度问题，材料受冲击和振动引发切削失稳导致的加工表面凹坑、崩边等质量问题均十分迫切。此外，含能材料的低排放绿色加工制造问题，尤其是机加废液的净化处理和循环使用新方法一直以来都是领域内关注的重点。因此，立足含能材料的现有成熟加工技术，改进生产设备、优化切削工艺，采用滚动切削自润滑加工技术实现含能材料的减磨降热切削和微量喷雾润滑加工，将成为解决上述问题的有效途径。

目前，领域内已经成熟应用于含能材料精密加工的主要技术途径有车削、铣削、钻削及微量修磨等通用机械加工方法，如捷克OZM公司利用自身多年含能材料测试与实验仪器开发的技术优势，率先开发出一款四轴联动的远程加工车铣复合加工中心，该设备可以对多种含能材料，如推进剂、高能含能材料等进行安全、高效的切削加工，但限于技术保护等原因，该设备对我国禁运。英国的AWE研究所通过对含能材料加工特性的系统研究早在上世纪90年代初就已经成功改造和再设计出能够满足加工要求的数控车削机床，该设备具有远程操作、安全防护、在线监控与报警等多项功能，但其仅限于回转体零件的加工和制造，生产效率不高，且产品加工质量和本质化安全水平有限。此外，美国LLNL实验室在运用传统切削加工的基础上，积极寻求新的含能材料加工和拆解技术，如高压液氮切割技术、高压水射流切割技术、飞秒激光加工技术以及3D打印技术等，但这些新技术均处在研究阶段，并不能完全胜任生产加工，效率较低和成本昂贵成为限制其发展的重要问题。而在国内，中国兵器工业第58所针对含能材料小批量生产的需求，研究了用于含能材料机械加工的专用数控机床及其成套辅助加工设备，但该设备主要用于回转体零件的简单成型加工以及新型装备部件的试制等，仅具有传统数控车削加工能力，并未显著提升机械加工本质化安全水平和绿色制造功能。石家庄北方设计院为简化传统弹药熔铸或模压生产工艺，提高弹药拆解效率，设计开发出一款可用于含能材料机械加工的车铣复合机床，适用于兵器领域中的新型、异型药柱的加工和弹药剖解，但该设备改造成本较高，协调加工能力和机床系统稳定性有待深入评估。此外，中物院化工材料研究所虽然已经从事含能材料机械加工工作多年，且已形成较为系统的生产过程管控制度，但加工方法基本沿用传统的金属加工模式，对含能材料的加工机理和本质化安全防护技术正在开展深入的研究工作，以期适应本领域内存在的生产安全、加工优质和快速高效的实际需求。