[发明专利]一种自动化液氮流量控制的难加工材料深冷加工系统

说明书

本发明属于数字装备与机械制造加工技术领域，并公开了一种自动化液氮流量控制的难加工材料深冷加工系统，包括气液相分离器、液氮杜瓦瓶、氮气储存罐、泄压电磁阀、液位传感器、万向喷头、喷头夹持装置和系统控制主机，气液相分离器上设置有液氮入口、氮气补压口、氮气泄压口和液氮出口；液氮杜瓦瓶与液氮入口连接；氮气储存罐依次连接减压阀和进气电磁阀，进气电磁阀与氮气补压口连接；泄压电磁阀连接氮气泄压口，泄压管道上安装有压力传感器；液位传感器安装在气液相分离器上；液氮出口处安装出液管道，出液管道上安装有出液电磁阀和万向喷头；所述万向喷头安装在所述喷头夹持装置上。本发明能够准确、方便的实现液氮的自动化控制。

技术领域

本发明属于数字装备与机械制造加工技术领域，更具体地，涉及一种难加工材料深冷加工系统。

背景技术

在现代工业部门和技术领域不可或缺的结构材料中，钛合金、高温合金等材料，以其比强度、比刚度高且耐腐蚀，焊接性能好的特点，在航天航空领域得到了广泛的应用，然而，由于这几种材料具有热导率小，弹性模量低，切削力大的特点，使得机械加工切削时切削温度高，刀具磨损严重，此外，切削温度下化学活性强，极易与周围介质发生反应，这些都使得这几种材料成为难加工材料，限制了其在很多重要领域的应用。

液氮低温冷却加工作为一种新型的绿色加工方法，具有良好的冷却润滑效果和环境亲和性，从而备受研究者关注，这种加工方法将零下196度的液态氮喷射到切削区，取代了切削液，能够有效的抑制切削钛合金、高温合金等时的刀具磨损，提高加工表面质量，也间接加强了钛合金等难加工材料零件的疲劳寿命和使用性能，是一种有着良好发展前景的加工方法。

目前液氮深冷加工仍然停留在实验室研究阶段，且因为液氮超低温、极易吸热气化的性质，并没有成熟的液氮深冷加工设备和技术，大多数研究人员研究液氮深冷加工时，直接是将液氮从液氮罐通过管路导出至切削区，这其中缺乏对液氮流量、气液相等因素的控制，安全性较差，这些都从设备上极大的限制了对液氮深冷加工技术的进一步研究和应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自动化液氮流量控制的难加工材料深冷加工系统，主要依靠气液相分离器来实现液氮的自动化流量控制，其中气液相分离器中安装的液位传感器、进液电磁阀和出液电磁阀负责液面的高度控制，由压力传感器、进气电磁阀、泄压电磁阀负责液面上方气体压力的控制，能够准确、方便的实现液氮的自动化控制。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种自动化液氮流量控制的难加工材料深冷加工系统，其特征在于，包括气液相分离器、液氮杜瓦瓶、氮气储存罐、泄压电磁阀、液位传感器、万向喷头、喷头夹持装置和系统控制主机，其中，

所述气液相分离器上设置有液氮入口、氮气补压口、氮气泄压口和液氮出口；

所述液氮杜瓦瓶通过进液电磁阀与所述液氮入口连接，以用于向所述气液分离器内通入液氮；

所述氮气储存罐依次连接减压阀和进气电磁阀，所述进气电磁阀与所述氮气补压口连接，以用于向所述气液分离器内通入氮气；

所述泄压电磁阀通过泄压管道连接所述氮气泄压口，并且所述泄压管道上安装有压力传感器；

所述液位传感器安装在所述气液相分离器上，以用于获取所述气液相分离器内液氮的液位；

所述液氮出口处安装出液管道，所述出液管道上安装有出液电磁阀和万向喷头；

所述万向喷头安装在所述喷头夹持装置上；

所述控制系统主机通过液位传感器采集气液相分离器内的液面高度数据，从而控制进液电磁阀和出液电磁阀的开关，进而实现液面高度的控制；

所述控制系统主机通过压力传感器采集气液相分离器内的液面上方的气压值，从而控制进气电磁阀和泄压电磁阀的开关，进而实现液面上方气压的控制。