[發(fā)明專(zhuān)利]一種低溫冷卻的含能材料切削方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011125178.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112264835A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹健;范華獻(xiàn);劉東睿;龔運(yùn)環(huán);周曉華;鐘金龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)兵器裝備集團(tuán)自動(dòng)化研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B23Q15/12
• 分類(lèi)號(hào): B23Q15/12;B23Q11/10;B23Q17/00
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

1.一種低溫冷卻的含能材料切削方法，其特征在于，采用含能材料作為工件(1)，用于切削的切削機(jī)床包括主軸夾具(2)、紅外熱成像儀(3)、刀桿(4)、冷卻介質(zhì)釋放裝置(5)和主軸(6)，所述主軸夾具(2)與主軸(6)連接，所述紅外熱成像儀(3)、刀桿(4)和冷卻介質(zhì)釋放裝置(5)位于主軸(6)外部，所述刀桿(4)與冷卻介質(zhì)釋放裝置(5)連接，所述一種低溫冷卻的含能材料切削方法包括加工階段的雙閾值控制過(guò)程：

為所述工件(1)采用的含能材料的安全溫度和安全壓力賦予一定的安全系數(shù)得到安全閾值，所述安全閾值包括溫度閾值和壓力閾值，其中所述含能材料的安全溫度和安全壓力通過(guò)含能材料特性計(jì)算得到；

把所述工件(1)和所述刀桿(4)接觸的切削區(qū)域的數(shù)據(jù)折算為切削過(guò)程的溫度特征值和壓力特征值，再調(diào)整參數(shù)1控制所述溫度特征值始終小于溫度閾值，使切削區(qū)域保持低溫狀態(tài)，所述參數(shù)1包括所述冷卻介質(zhì)釋放裝置(5)的冷卻介質(zhì)溫度、冷卻介質(zhì)流量和冷卻介質(zhì)壓力；調(diào)整切削參數(shù)2控制切削區(qū)壓力始終保持在壓力閾值內(nèi)，使切削區(qū)域保持安全壓力，所述參數(shù)2包括所述刀桿(4)切削時(shí)的切削速度、吃刀量和進(jìn)給速度；所述溫度特征值和壓力特征值控制形成雙閾值低溫冷卻下的最優(yōu)化切削狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫冷卻的含能材料切削方法，其特征在于，所述刀桿(4)包括接觸壓力傳感器，所述冷卻介質(zhì)釋放裝置(5)包括冷卻介質(zhì)的溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器，所述主軸(6)包括主軸扭矩傳感器、主軸振動(dòng)傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低溫冷卻的含能材料切削方法，其特征在于，還包括所述加工階段之前的準(zhǔn)備階段，所述準(zhǔn)備階段具體步驟為：

S1：機(jī)床根據(jù)所述工件(1)采用的含能材料特性，選取低溫氣體或液體介質(zhì)作為冷卻介質(zhì)；

S2：機(jī)床根據(jù)所述工件(1)毛坯外形特征，將異形件毛坯裝夾到過(guò)渡工裝上或準(zhǔn)備好回轉(zhuǎn)體毛坯；

S3：機(jī)床根據(jù)所述工件(1)加工需求，可將所述過(guò)渡工裝或所述回轉(zhuǎn)體毛坯裝夾到機(jī)床的所述主軸夾具(2)上，也可將過(guò)渡工裝或回轉(zhuǎn)體毛坯裝夾到工作臺(tái)上；

S4：通過(guò)伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位調(diào)整后，由氣動(dòng)元件夾緊過(guò)渡工裝或回轉(zhuǎn)體毛坯；

S5：根據(jù)步驟S1含能材料特性和步驟S4中的裝夾情況，設(shè)定所述刀桿(4)的刀具切削路徑；

S6：根據(jù)步驟S5中的刀桿(4)的刀具切削路徑和相對(duì)空間位置，通過(guò)三維仿真軟件生成工藝路徑文件，并轉(zhuǎn)換為機(jī)床的加工代碼；

S7：將步驟S6生成的加工代碼發(fā)送給機(jī)床后做好加工前準(zhǔn)備，并同步設(shè)置好測(cè)量切割區(qū)域溫度的紅外熱成像儀(3)，使之對(duì)準(zhǔn)切削區(qū)域；

S8：初始化所述接觸壓力傳感器、主軸扭矩傳感器、主軸振動(dòng)傳感器、冷卻介質(zhì)的溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫冷卻的含能材料切削方法，其特征在于，所述加工階段具體步驟為：

S9：雙閾值控制：?jiǎn)?dòng)機(jī)床加工，根據(jù)含能材料特性、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)等理論計(jì)算得到安全溫度和安全壓力，賦予所述安全溫度和安全壓力一定的安全系數(shù)得到切削過(guò)程的安全閾值，所述安全閾值包括溫度閾值和壓力閾值；把所述工件(1)和所述刀桿(4)接觸的切削區(qū)域的數(shù)據(jù)折算為切削過(guò)程的溫度特征值和壓力特征值，再調(diào)整參數(shù)1控制所述溫度特征值始終小于溫度閾值，使切削區(qū)域保持低溫狀態(tài)，所述參數(shù)1包括所述冷卻介質(zhì)釋放裝置(5)的冷卻介質(zhì)溫度、冷卻介質(zhì)流量和冷卻介質(zhì)壓力；調(diào)整切削參數(shù)2控制切削區(qū)壓力始終保持在壓力閾值內(nèi)，使切削區(qū)域保持保持安全壓力，所述參數(shù)2包括所述刀桿(4)切削時(shí)的切削速度、吃刀量和進(jìn)給速度；溫度特征值和壓力特征值控制形成雙閾值低溫冷卻下的最優(yōu)化切削狀態(tài)；同時(shí)調(diào)整參數(shù)時(shí)會(huì)影響切削區(qū)域的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集；

S10：根據(jù)所述工件(1)加工要求，自動(dòng)加工；

S11：根據(jù)設(shè)置的重要尺寸檢測(cè)點(diǎn)，通過(guò)在線(xiàn)測(cè)量裝置進(jìn)行檢測(cè)并反饋到加工程序進(jìn)行修正；

S12：根據(jù)所述工件(1)最終加工工藝要求完成加工。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫冷卻的含能材料切削方法，其特征在于，步驟S1中所述低溫氣體選用液氮或干冰經(jīng)氣化裝置后的氣態(tài)介質(zhì)，所述液體介質(zhì)選用經(jīng)冷卻后的低溫純凈水。