[實用新型]一種金屬材料切削區溫度控制裝置

有效

• 申請號: 202020343502.5
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN211681214U
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 張程焱;王立新;孟五洲;俎曉莉
• 申請（專利權）人: 安陽工學院
• 主分類號: B23Q11/10
• 分類號: B23Q11/10;B23Q17/00
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

本申請公開一種金屬材料切削區溫度控制裝置，包括切削模塊、溫度監測模塊和溫度調節模塊；切削模塊包括刀具，溫度監測模塊包括測溫儀鏡頭，測溫儀鏡頭連接測溫儀主機，溫度調節模塊包括中控機、溫度控制系統，中控機與測溫儀主機相連，中控機與溫度控制系統相連接，溫度控制系統分別與空氣壓縮機、液壓泵、切削液供給系統連接，液壓泵通過液壓油路與直線液壓缸相連；帶霧化噴嘴冷風槍分別通過切削液油路、低溫氣路與切削液供給系統和空氣壓縮機相連；測溫儀鏡頭實時采集切削區的溫度，溫度控制系統控制刀具刀尖與工件的切削間距、帶霧化噴嘴冷風槍的氣流和溫度、切削液的噴射量來實現對切削區溫度的調節，延長刀具的使用壽命。

技術領域

本實用新型屬于切削加工技術領域，具體涉及一種金屬材料切削區溫度控制裝置。

背景技術

隨著航空航天、汽車零件高強度化和輕量化的要求越來越高，比強度大、高強度的難加工材料被廣泛地使用。由于這些材料通常強度硬度高，彈性模量小，摩擦系數較大，同時導熱系數偏低，致使切削過程中產生的切削溫度劇增，會加劇粘刀現象，增加刀具粘結磨損，嚴重影響加工精度和加工表面質量。目前，采用低溫冷卻加工技術是實現難切削材料加工的主要方法。低溫微量潤滑技術是將低溫壓縮氣體(空氣、氮氣、二氧化碳等)與極微量的潤滑油(10mL/h～200mL/h)混合汽化后，形成微米級的液滴，噴射到加工區，能夠適應高速切削環境，對刀具和工件之間的加工部位進行有效的冷卻和潤滑。它既融合了低溫冷風切削技術與微量潤滑切削技術的優勢，同時又彌補了兩種切削技術單獨應用時的缺陷，能夠有效地改善切削局部環境，延緩刀具磨損，提高工件加工表面質量，在難加工材料的切削加工上體現出了顯著的優越性。同時，低溫微量潤滑技術也是為實現制造業可持續發展綜合考慮環境影響和資源效率的綠色制造技術。但是，過低的切削溫度也會致使刀具后刀面磨粒磨損加劇，甚至直接導致崩刃。因此，需要采取一定的控制裝置實現切削溫度的可控可調，確保切削區溫度處于最佳區間，保障刀具壽命和加工表面質量。

發明內容

本實用新型針對現有技術的應用局限性，提供了一種金屬材料切削區溫度控制裝置。該裝置通過改變噴嘴與切削區的距離和降低噴霧溫度的方式進行溫度調節，綜合了距離調節的高效性和降低噴霧溫度的穩定性，實現切削區溫度的穩定快速調節。自適應調節切削液流量實現切削區域的自適應適量潤滑。

本實用新型采用的解決方案是這樣實現的：一種金屬材料切削區溫度控制裝置，包括切削模塊、溫度監測模塊和溫度調節模塊；所述切削模塊包括刀架1、刀具2、機床卡盤4，所述刀具2安裝在刀架1上，工件3安裝在機床卡盤4上；所述溫度監測模塊包括測溫儀鏡頭10、光纖17、測溫儀主機11，所述的測溫儀鏡頭10通過光纖17連接測溫儀主機11，所述鏡頭固定于支架底座5上，并正對切削區域刀具刀尖位置；所述溫度調節模塊包括中控機12、溫度控制系統13、空氣壓縮機14、液壓泵15、切削液供給系統16、切削液油路18、低溫氣路19、液壓油路20、直線液壓缸8、帶霧化噴嘴冷風槍9；所述中控機12與測溫儀主機11相連并接收信號，中控機12與溫度控制系統13相連接并傳遞控制信號；所述溫度控制系統13分別與空氣壓縮機14、液壓泵15、切削液供給系統16連接，用以空氣壓縮機14、控制液壓泵15、切削液供給系統16的啟動和停止；所述液壓泵15通過液壓油路20與直線液壓缸8相連；所述帶霧化噴嘴冷風槍9分別通過切削液油路18、低溫氣路19與切削液供給系統16和空氣壓縮機14相連；所述帶霧化噴嘴冷風槍9通過連接件7固連在直線液壓缸8的活塞桿上；所述的直線液壓缸8的殼體通過支架6固定在支架底座5上，支架底座5固定在刀架1上，刀架1固定在溜板箱上。

所述的空氣壓縮機14內設風速調節器的調節輸出氣流溫度范圍[t_min，t_max]，且線性可調；空氣壓縮機14內設風速調節器的氣流流速下限為v₀ m/s，流速調節倍率1~R線性可調，R為大于1的自然數。

所述的金屬材料切削區溫度控制裝置的控制方法，包括如下步驟：

準備階段：