[發(fā)明專利]一種自啟動少切削液冷卻潤滑系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410119725.2
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103921166A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖明;張華;江志剛;曾良才;周艷;周敏;鄢威;王賢琳;向琴;馮朝暉
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: B23Q11/10
• 分類號: B23Q11/10
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏;李歡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種自啟動少切削液冷卻潤滑系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

切削液是一種在金屬切削、磨削加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業(yè)用液體，切削液由多種超強(qiáng)功能助劑復(fù)合配成，并具備良好的冷卻、潤滑性能、防銹、除油清洗和防腐等特性。切削液所具備的以上特征，使得它在包括機(jī)床加工在內(nèi)的多個(gè)機(jī)械加工領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。但切削液的使用也帶來了很多問題，其中，最重要的是切削液使用過多而導(dǎo)致的成本增加和環(huán)境污染的問題。例如，有關(guān)數(shù)據(jù)表明，機(jī)床機(jī)械加工中的能量消耗，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)需要的動力約占30%，而與冷卻潤滑相關(guān)的能量消耗卻占50%以上；而且金屬加工后的廢切削液對環(huán)境的污染也非常嚴(yán)重。此外，在實(shí)踐應(yīng)用中還存在切削液的使用效率偏低、冷卻效果不夠明顯等不足。

針對上述技術(shù)問題，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了一些解決方案。例如，CN201010551978.9中公開了一種對切削加工進(jìn)行潤滑和冷卻的方法和裝置，其中披露了通過在切削液中加入納米顆粒和分散劑，并在壓縮空氣作用下將納米顆粒懸浮液霧化噴射，由此達(dá)到降低刀具與工件之間的摩擦以及提高換熱效率的效果；此外，CN201220470665.5中公開了一種復(fù)合型微量潤滑冷卻系統(tǒng)，其中通過將植物性切削液與高壓氣體和水混合后形成復(fù)合油霧噴射到加工區(qū)域，以此方式來執(zhí)行加工工具和被加工零件的冷卻和潤滑效果。

然而，進(jìn)一步的研究表明，上述現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)主要集中在對切削液自身的配料類型、切削液的復(fù)合以及噴射方式等方面，在整個(gè)加工過程中切削液的用量仍然偏多，相應(yīng)引起的能耗高昂和環(huán)境污染嚴(yán)等問題并未獲得有效解決，此外也沒有充分結(jié)合切削加工的工藝流程特點(diǎn)進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)。相應(yīng)地，在本領(lǐng)域亟需尋找更為完善的切削液冷卻潤滑方式，以便在保證實(shí)現(xiàn)良好冷卻和潤滑的同時(shí)，能夠盡可能地減少切削液的用量。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種自啟動少切削液冷卻潤滑系統(tǒng)及其控制方法，其中通過針對加工刀具的不同位置區(qū)域來配備多種霧化單元，同時(shí)結(jié)合切削加工各階段的工藝流程特點(diǎn)充分采用水汽混合物來替代切削液執(zhí)行冷卻潤滑，測試表明能夠在保證良好冷卻潤滑效果的同時(shí)，大幅度降低切削液的用量，由此取得節(jié)約能耗、資源利用率高和避免環(huán)境污染等效果，并尤其適用于機(jī)床加工的應(yīng)用用途。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種少切削液冷卻潤滑系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括超聲波霧化單元、噴嘴霧化單元、切削熱檢測單元和電路控制模塊，其中：

所述超聲波霧化單元包括鼓風(fēng)機(jī)、給水組件和多個(gè)超聲波霧化器，其中鼓風(fēng)機(jī)和給水組件分別通過配備有控制閥的管道向超聲波霧化器輸送空氣和水，超聲波霧化器分別設(shè)置在切削加工刀具的前刀面和主后刀面區(qū)域附近，并在其內(nèi)部使得輸送至此的空氣和水執(zhí)行混合霧化后，根據(jù)電路控制模塊的指令向刀具前刀面和/或主后刀面區(qū)域噴射水汽混合物；

所述噴嘴霧化單元包括切削液容納箱、空氣壓縮機(jī)、水泵和多個(gè)霧化噴嘴，其中切削液容納箱通過配備有液體開停閥、液控單向閥和節(jié)流閥的管道向霧化噴嘴輸送切削液，空氣壓縮機(jī)和水泵分別通過配備有控制閥的管道向霧化噴嘴輸送空氣和水，霧化噴組分別設(shè)置在切削加工刀具的前刀面和主后刀面區(qū)域附近，并在其內(nèi)部使得切削液、壓縮空氣和水執(zhí)行混合霧化形成復(fù)合油霧后，根據(jù)電路控制模塊的指令向刀具前刀面和主后刀面區(qū)域噴射該復(fù)合油霧；

所述切削熱檢測單元用于對切削加工過程中刀具前刀面的實(shí)時(shí)溫度執(zhí)行檢測，并將檢測結(jié)果傳送給電路控制模塊；

所述電路控制模塊基于切削熱檢測單元所傳送的檢測溫度，同時(shí)結(jié)合預(yù)設(shè)的第一、第二和第三溫度閾值對超聲波霧化單元和噴嘴霧化單元執(zhí)行一體化控制：其中當(dāng)檢測溫度高于第一溫度閾值T₁且低于第二溫度閾值T₂時(shí)，單獨(dú)啟動位于刀具前刀面區(qū)域附近的超聲波霧化器，對刀具的前刀面噴射水汽混合物執(zhí)行冷卻潤滑；當(dāng)檢測溫度高于第二溫度閾值T₂且低于第三溫度閾值T₃時(shí)，同時(shí)啟動位于前刀面和主后刀面區(qū)域的超聲波霧化器，對刀具的前刀面和主后刀面噴射水汽混合物執(zhí)行冷卻潤滑；而當(dāng)檢測溫度高于第三溫度閾值T₃時(shí)，則啟動噴嘴霧化單元的霧化噴嘴，對刀具的前刀面和主后刀面區(qū)域噴射切削液復(fù)合油霧來執(zhí)行冷卻潤滑。