[發明專利]一種多參數優化的冷卻切削工藝方法

有效

• 申請號: 200710135576.9
• 申請日: 2007-11-13
• 公開（公告）號: CN101157185A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 任家隆;周云祥;周根明
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23Q11/10
• 分類號: B23Q11/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種冷卻切削工藝，屬于機械制造的金屬切削工藝技術領域。

背景技術

金屬材料切削時，會產生大量的切削熱，從而使切削區的切削溫度升高、切削力增加，刀具磨損加劇，整個切削過程變得困難，并最終影響被加工零件的表面質量、尺寸精度和零件加工的生產率等。因此在切削加工中往往需要增加冷卻液進行冷卻切削，改善切削環境達到提高零件加工表面質量的目的。

目前的切削冷卻工藝方法主要是使用切削液進行冷卻切削，在一般機床上裝有冷卻泵、冷卻液箱體、冷卻液噴嘴及其軟管；在金屬切削需要冷卻時，開動冷卻泵，冷卻泵工作并將冷卻液箱體中的冷卻液通過管路泵送到噴嘴，打開噴嘴后一定壓力的冷卻液沖刷零件被切削區域周圍，起到冷卻刀具、工件的作用；冷卻刀具、工件后的切削液濺落在機床底盤后回流至冷卻液箱體，如此往復保證了切削冷卻過程不斷。這種工藝方法的缺陷是：1、由于被切削材料加工難易程度不一樣，為滿足切削時冷卻的需要，操作者僅僅憑經驗來調整閥開關，控制冷卻液流量的大小，從而控制切削液的沖刷量；2切削液中切屑粉末的反復夾帶不利于精密加工；3、對環境造成一定的污染、生產成本很高。

在近期國內外銷售的部分數控機床或加工中心中用環境空氣進行冷卻切削的工藝也得到一定程度應用，其工藝方法是用空壓機或空氣站泵送空氣至機床上空氣冷卻噴嘴，空氣經過噴嘴噴向被加工零件的切削區域后冷卻刀具、工件，噴嘴噴出的空氣不回收直接融入環境空氣中。這種工藝方法的缺陷是：1、操作者也是憑經驗通過調節開關的大小控制空氣的量來滿足切削時冷卻的需要；2、由于空氣介質換熱系數小，所以其冷卻效果也受到一定影響。

上述兩種現有技術的金屬切削冷卻工藝方法都是屬于粗獷式切削冷卻工藝方式。目前已知的理論研究是：1、不同介質、壓力、靶距、入射角等工藝參數是影響切削冷卻的關鍵因素，2、切削液沖刷被加工零件切削區域的冷卻作用若能達到汽化冷卻程度其冷卻效果會發生巨大變化，傳統切削液的大量澆注冷卻易在零件表面成膜，阻礙切削熱揮發、汽化和傳遞，而真正能夠進入切削區的液體又很少，因此冷卻作用是非常有限的。

近幾年，由于環境污染而開展了以“綠色”為其主要特征的先進制造技術研究，綠色冷卻切削就是該研究之一。由于不斷涌現新的被切削材料使切削加工的難度增加，被加工零件的尺寸精度、尺寸穩定性有了更高的要求，這對切削冷卻效果、冷卻工藝的集約方式都有新的需求。

發明內容

技術問題本發明的目的主要是解決現有粗獷式切削冷卻工藝方法所存在的不足，發明具有不同介質共同作用，不同介質計量最佳化，有關壓力、靶距、入射角等工藝參數優化區域合成形成的一種特殊的多參數優化的綠色冷卻切削工藝方法。

技術方案本發明采用的技術方案是：包括在機床上裝有一套液體冷卻裝置，在切削時開啟該裝置中的冷卻泵，使冷卻箱中的冷卻液經調節閥、液體流量計和噴嘴后噴出冷卻工件；在機床上還裝有一套空氣冷卻裝置，切削時該裝置中的空氣壓縮機將空氣壓縮、冷卻后依次通過安全閥、截止閥、溫度調節器、調節閥、氣體流量計、氣壓表、溫度計和噴嘴后噴出冷卻工件。

冷卻切削工藝步驟依次是：

a、先裝夾好工件，將噴嘴對準刀具的切屑流經表面；然后開動機床，打開噴嘴；

b、先調節溫度調節器，使噴出氣體的溫度為-5～-35℃；再調節氣體流量計使氣體壓力在0.10～0.35Mpa范圍；

c、調節液體流量計使不同液態介質計量為0.015～1.25ml/S，將切削區至噴口的靶距h調整在15～35mm范圍，入射角α調整在15°～45°范圍。

d、邊切削邊根據切削區溫度、切屑流向的情況來調整氣體壓力、液態介質計量、靶距和入射角的數值。

有益效果本發明的有益效果是：1、通過液體冷卻裝置和空氣冷卻裝置的共同作用，同時確定了切削時的壓力、溫度、流量、靶距、入射角工藝參數的范圍，形成一種特殊的多參數優化的綠色冷卻切削工藝，在行業上具有重要的意義和推廣價值。2、在同等條件下與采用冷卻液冷卻切削相比，能有效地提高刀具壽命三倍以上，切削力、切削熱降低6％～25％，表面粗糙值降低1～2級，尺寸誤差值僅為純自然風冷切削的5.5％，降低生產成本、無環境污染。

附圖說明

圖1是本發明的原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。