[發明專利]纖維復合材料與金屬疊層結構低溫制孔裝置和方法

有效

• 申請號: 201610854117.5
• 申請日: 2016-09-27
• 公開（公告）號: CN106475591B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 劉書暖;劉永強;張開富;葉忠義
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B23B41/00
• 分類號: B23B41/00;B23Q11/10
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種纖維復合材料與金屬疊層結構低溫制孔裝置，其特征在于：包括自增壓液氮罐(1)、增壓閥(2)、空閥(3)、隔熱管(4)、電動比例調節閥(5)、儲液罐(6)、隔熱裝置(7)、溫度傳感器(8)和數顯溫度控制器(9)；所述自增壓液氮罐(1)容量為50L，當位于自增壓液氮罐(1)上的空閥(3)關閉，增壓閥(2)打開，其內部壓強達到0.05Mpa時開始連續輸液；隔熱管(4)由隔熱材料包裹，用于低溫介質的輸送；儲液罐(6)容量為5L，用于儲存由自增壓液氮罐(1)通過隔熱管(4)輸送的液氮并揮發產生低溫氣體；隔熱裝置(7)采用上下通透的半封閉結構，上下兩側開有矩形孔，上側矩形孔避開鉆頭工作區域且利于高溫氣體排出，下側矩形孔用于避開工件將隔熱裝置(7)固定在機床上；隔熱裝置(7)左側圓形孔尺寸與隔熱管(4)外徑相同；隔熱裝置(7)內側布置溫度傳感器(8)，用于加工區域溫度的檢測；數顯溫度控制器(9)通過膠劑固定于隔熱裝置(7)外部，用于加工區域溫度的顯示與控制；電動比例調節閥(5)位于自增壓液氮罐(1)與儲液罐(6)之間，通過隔熱管(4)相連接，實現液氮的輸送；液氮罐(6)與隔熱裝置(7)通過隔熱管(4)連接，實現低溫氣體介質的輸送；電動比例調節閥(5)、溫度傳感器(8)、數顯溫度控制器(9)構成溫度自動調節系統，實現加工區域溫度的控制。

2.根據權利要求1所述的纖維復合材料與金屬疊層結構低溫制孔裝置，其特征在于：所述隔熱管(4)內徑為10mm，外徑為15mm。

3.根據權利要求1所述的纖維復合材料與金屬疊層結構低溫制孔裝置，其特征在于：所述上下兩側的矩形孔尺寸均為100mm×200mm。

4.根據權利要求1所述的纖維復合材料與金屬疊層結構低溫制孔裝置，其特征在于：所述溫度傳感器(8)用于加工區域的溫度檢測，其反應速度小于2s，測溫范圍為-200℃～+800℃，測量精度為±1℃。

5.一種基于權利要求1所述纖維復合材料與金屬疊層結構低溫制孔裝置的低溫制孔方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、設置數顯溫度控制器(9)的加工溫度為-60℃～-40℃，并根據該加工溫度、主軸轉速為1000ra/min和進給速度為55mm/min對機床進行編程；

步驟二、將工件置于隔熱結構(7)的底部方孔處，并用夾具在機床上定位；

步驟三、啟動冷卻裝置，關閉自增壓液氮罐(1)的空閥(3)，打開增壓閥(2)，觀察自增壓液氮罐(1)上壓力表的數值，當其數值高于0.05Mpa時，自增壓液氮罐(1)中的液氮通過隔熱管(4)和電動比例調節閥(5)對儲液罐(6)連續輸送液氮；儲液罐(6)中的液氮揮發產生的溫度為-130℃的低溫氣體，通過連通至加工區域的隔熱管(4)，由噴頭向加工區域噴射低溫氣體，使其溫度降低；由溫度傳感器(8)檢測隔熱裝置(7)內的溫度值，數顯溫度控制器(9)將溫度傳感器(8)的數值與預設溫度范圍-60℃～-40℃比較，當溫度高于預設溫度上限-40℃時，控制電動比例調節閥(5)增加開度，從而使輸出液氮的量增加，隔熱裝置(7)內溫度降低；當溫度低于預設溫度下限-60℃時，輸出液氮的量減少，溫度升高；通過控制揮發液體的量調節加工區域溫度處于-60℃～-40℃；

步驟四、開動機床，根據已有程序實現對纖維復合材料與金屬疊層結構進行鉆孔。