[发明专利]自动液氮复合喷雾冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械切削技术领域，特别涉及一种自动液氮复合喷雾冷却系统。

背景技术

高速切削是一种已经广泛应用于航空、模具、汽车等行业的高性能工艺技术。传统切削大量使用切削液已经成为机械加工行业对环境的重要污染，并且引发了各种负面效应。废弃的切削液会污染到土壤和空气，并且切削液对人体是有害的，吸入人体后会引发各种疾病。同时切削液的使用成本也较高，在使用的过程中对机床有一定的腐蚀性。

切削液渗透到加工区能力的强弱，是衡量润滑冷却的关键。在传统加工过程中，机床主轴的高速回转产生巨大的离心力、高速流场流，传统浇注冷却方式下大部分的切削液难以进入切削区域，并且剧冷剧热会产生淬火现象，使刀具更容易产生崩刀现象等。因此，研究新型的绿色切削技术是推动绿色技术发展的重要环节，是实现机械制造可持续发展的必然要求。

传统的微量润滑技术，在难加工材料使用时(例如钛合金、高温合金等)，由于在切削区的温度很高，微量的切削油在高温下很容易就会失去润滑的效果，起不到很好的降温的作用，严重影响了刀具寿命以及加工的质量。为了提高刀具寿命以及加工的质量，目前采用油雾水雾复合喷雾技术，虽然微细水滴颗粒在雾化过程中可以吸收大量的热量，但是相比于加工过程中产生的热量，复合喷雾技术的加工效果仍然不够显著。特别是在加工高硬度难加工材料时，切削的温度会更高，切削温度对刀具的寿命影响更加明显。

低温冷风油膜附水滴技术是一种新型金属加工的润滑方式，即半干式切削也叫准干式切削。低温冷风油膜附水滴技术是指将压缩气体进行制冷后与极其微量的油雾水雾混合后，形成微米级别的液滴颗粒，高速喷射到切削区，对刀具和工件之间的加工部位进行有效润滑降温的一种切削加工方法。低温冷风油膜附水滴技术通过使用水雾来进行降温，水雾在与加工区域相接触的时候会快速挥发，带走大量的热量，低温冷风油膜附水滴技术可以起到抑制切削区温度升高，减少刀具与工件、切屑与刀具之间的摩擦，并且可以有效的将切屑及时的排出，防止粘连以及提高工件加工质量的作用。但是，虽然低温冷风油膜附水滴技术喷嘴处的温度可以达到零下六十多度，相对于一些难加工材料而言，使用低温冷风油膜附水滴技术时，切削区域的温度还是明显过高，过高的温度使刀具的寿命明显的缩短。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种自动液氮复合喷雾冷却系统，能有效降低切削区的温度、延长刀具的使用寿命、得到更好的加工质量，并提高生产效率。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

一种自动液氮复合喷雾冷却系统，包括喷嘴、液氮供给装置、润滑油供给装置、水供给装置和空气供给装置，液氮供给装置与喷嘴连接，液氮供给装置用于为喷嘴提供液氮；润滑油供给装置与喷嘴连接，润滑油供给装置用于为喷嘴提供润滑油；水供给装置与喷嘴连接，水供给装置用于为喷嘴提供水；空气供给装置与喷嘴连接，空气供给装置用于为喷嘴提供压缩空气，使润滑油和水雾化成油雾和水雾。

在本发明的较佳实施例中，上述液体供给装置包括液氮源、液氮阀、低温阀和供氮管路，液氮源、液氮阀和低温阀依次连接在供氮管路上，供氮管路与喷嘴连接。

在本发明的较佳实施例中，上述供氮管路上设有保温隔热层。

在本发明的较佳实施例中，上述润滑油供给装置包括油箱、油泵和供油管路，油箱和该油泵连接在供油管路上，供油管路与喷嘴连接。

在本发明的较佳实施例中，上述空气供给装置包括气源、进气阀、油气阀和第一供气管路，气源、进气阀和油气阀连接在第一供气管路上，第一供气管路与油泵连接。

在本发明的较佳实施例中，上述水供给装置包括水箱、进水阀、水泵、过滤器和供水管路，水箱、进水阀、水泵和过滤器连接在供水管路上，供水管路与该喷嘴连接。

在本发明的较佳实施例中，上述水供给装置还包括回流调节阀、回流阀和回水管路，回流调节阀和回流阀连接在回水管路上，回水管路连接于水箱与过滤器之间。

在本发明的较佳实施例中，上述空气供给装置还包括水箱气阀、第一调压阀和第二供气管路，气源、水箱气阀和第一调压阀连接在第二供气管路上，第二供气管路与水箱连接。

在本发明的较佳实施例中，上述空气供给装置还包括干燥机、常压阀、第二调压阀和第三供气管路，气源、干燥机、常压阀和第二调压阀连接在第三供气管路上，第三供气管路与喷嘴连接。