[發明專利]用于超低溫切削的液氮持續供給裝置及方法

有效

• 申請號: 201710690673.8
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107388042B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 任斐;郭立杰;毛惠明;喬帆;曹曉;董豐波;楊天豪;叢茜
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠
• 主分類號: F17D3/01
• 分類號: F17D3/01;F17D1/08
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

用于超低溫切削的液氮持續供給裝置及方法，本發明提供的用于超低溫切削的液氮持續供給裝置包括：第一自增壓液氮供給系統、第二自增壓液氮供給系統、第一稱重系統、第二稱重系統、控制系統、第一超低溫電磁換向閥、第二超低溫電磁換向閥、第一單向閥、第二單向閥、三通閥；第一自增壓液氮供給系統、第二自增壓液氮供給系統分別放置在第一稱重系統、第二稱重系統上，并通過導線和控制系統相連，通過輸送管路與第一超低溫電磁換向閥、第二超低溫電磁換向閥、第一單向閥、第二單向閥、以及三通閥相連，其中第一超低溫電磁換向閥、第二超低溫電磁換向閥通過導線與控制系統相連。

技術領域

本發明涉及一種超低溫切削冷卻介質的持續供給方法，具體涉及一種液氮持續供給方法與裝置。

背景技術

近年來，高性能加工技術的快速發展使得機械產品的高速、高效、精密加工成為可能。但是，如何在現有的機床與刀具技術水平條件下，進一步挖掘機床與刀具的潛力，仍是目前工業界的技術難題。大量的研究與應用實例表明，有效的冷卻潤滑是進一步提高難加工材料零件加工質量和加工效率的主要技術途徑。

低溫切削一直被認為是實現難加工材料零件綠色、高效、高質量加工的重要技術手段之一。根據低溫介質與使用方法的不同，可將低溫切削的溫度分為三個領域：亞常溫區（2-6℃）、低溫區（0 - -30℃）與超低溫區（-50℃以下）。自20世紀中期以來，國內外針對低溫切削進行了大量的理論及試驗方面的研究與探索，并取得了諸多研究成果。其中，切削介質溫度在-40℃以上的低溫風冷切削技術、低溫微量潤滑切削技術已在機加工領域得到了廣泛的應用。目前，隨著國家重點發展領域大量應用的難加工材料切削加工中存在的加工質量穩定性差、加工效率低、刀具耗費高、排污量大等技術難題的凸現，使得以液氮和液態二氧化碳為介質的超低溫切削技術經過多年沉寂之后，又受到了國內外研究人員的高度關注與重視。

然而，液氮與液態二氧化碳在物理特性方面具有顯著差異，如液態二氧化碳僅需要高壓條件即可在常溫狀態下存儲和輸送，而液氮則對隔熱條件具有嚴酷要求，其存儲和輸送均需要在具有優良隔熱性能的常壓或或高壓存儲系統和輸送系統中，且輸送方式較液態二氧化碳更加復雜。與此同時，這種存儲和輸送的顯著差異導致液氮在超低溫切削冷卻潤滑方面因供給系統的高要求而較液氮二氧化碳冷卻潤滑方式更難推廣應用。目前，在超低溫切削應用方面，仍缺少持續的液氮供給方法和相應裝置，當瓶裝液氮使用完時，需中斷加工進行人工替換，無法滿足連續加工。

在發明專利申請方面，CN201310351405.5提出了一種采用液氮泵進行液氮輸送的裝置和操作方法，但該裝置僅有一個液氮容器，當液氮容器中的液氮用完之后，并無有效的措施進行無斷續更換，因而無法實現液氮的持續供給；CN201510107745.2提出了一種通過在液氮容器的側壁設置溫度感應顯示器的液氮液位監測系統，但是該方法對液氮容器有特殊要求，無法適用于商用自增壓液氮罐或普通液氮容器；CN201410140763.6提出了一種液態二氧化碳的連續供給裝置，采用液面控制器實現對兩組液態二氧化碳罐的液態二氧化碳消耗監控，進而保證連續平穩輸出液體二氧化碳，但該方法因與液氮存儲和輸送方式的顯著差異而無法應用于液氮持續供給。