[發(fā)明專利]一種金屬表層低溫切削加工方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110307671.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN113084589A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏培;孫婕;陳豪;王西彬;焦黎;仇天陽(yáng);趙文祥;周天豐;劉志兵;解麗靜;趙斌;梁志強(qiáng);滕龍龍;沈文華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23Q11/10
• 分類號(hào): B23Q11/10
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 廖輝;郭德忠

1.一種金屬表層低溫切削加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

搭建金屬表層低溫切削裝置，所述金屬表層低溫切削裝置包括超低溫冷卻介質(zhì)輸送管、噴環(huán)、噴嘴以及固定支架；所述超低溫冷卻介質(zhì)輸送管與所述噴環(huán)連通，用于向所述噴環(huán)輸送超低溫冷卻介質(zhì)；所述噴環(huán)為環(huán)形管狀件，并在內(nèi)周側(cè)壁均勻分布有多個(gè)噴嘴安裝位；在每個(gè)所述噴嘴安裝位可拆卸地安裝有一個(gè)所述噴嘴；所述噴環(huán)通過(guò)所述固定支架固定安裝于刀架；

裝夾待切削工件，采用所述金屬表層低溫切削裝置對(duì)待切削工件進(jìn)行降溫，使待切削工件表層形成降溫層，并且降溫層的深度大于切削深度；

在降溫層的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，采用刀具對(duì)待切削工件進(jìn)行切削加工。

2.如權(quán)利要求1所述的金屬表層低溫切削加工方法，其特征在于，在裝夾待切削工件之前，還包括：

設(shè)定降溫層深度h、冷卻時(shí)間T、工件表面以下深度h處的溫度t、噴嘴的數(shù)量n、噴嘴的噴射角度β、超低溫冷卻介質(zhì)的噴射壓力p、超低溫冷卻介質(zhì)的流量q、刀具的進(jìn)給速度v_f、刀具的切削速度v、切削深度a_p、噴嘴的出口與待切削工件之間的噴射距離d、以及噴嘴與刀具之間的間隔距離s。

3.如權(quán)利要求2所述的金屬表層低溫切削加工方法，其特征在于，在裝夾待切削工件之前，還包括：

根據(jù)設(shè)定的噴嘴數(shù)量n、噴射角度β、噴射距離d以及間隔距離s，調(diào)節(jié)噴環(huán)、噴嘴以及刀具，并將噴環(huán)的初始位置設(shè)置在工件加工的起始位置。

4.如權(quán)利要求3所述的金屬表層低溫切削加工方法，其特征在于，噴嘴的數(shù)量n為1～8個(gè)；

噴嘴的噴射角度β為-60°～60°；

噴嘴的噴射壓力p為0.05MPa～1MPa；

噴嘴的出口與待切削工件表面之間的噴射距離d為5mm～10mm；

超低溫冷卻介質(zhì)的流量q為0.5L/min～6L/min。

5.如權(quán)利要求1所述的金屬表層低溫切削加工方法，其特征在于，待切削工件的材料為高溫合金、鈦合金、鎂合金等高粘性、低導(dǎo)熱系數(shù)或易燃合金材料。

6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的金屬表層低溫切削加工方法，其特征在于，所述超低溫冷卻介質(zhì)為液氮或超臨界二氧化碳。

7.一種用于對(duì)金屬表層進(jìn)行低溫切削加工的金屬表層低溫切削裝置，其特征在于，包括工件夾持機(jī)構(gòu)、超低溫冷卻介質(zhì)輸送管、噴環(huán)、噴嘴、固定支架、刀架以及刀具；

所述工件夾持機(jī)構(gòu)用于夾持工件；

所述超低溫冷卻介質(zhì)輸送管與所述噴環(huán)連通，用于向所述噴環(huán)輸送超低溫冷卻介質(zhì)；

所述噴環(huán)為環(huán)形管狀件，設(shè)置有內(nèi)部流道、以及與所述內(nèi)部流道連通且位于內(nèi)周側(cè)的多個(gè)出口；

在每個(gè)所述出口均可拆卸地安裝有一個(gè)所述噴嘴，所述噴嘴用于向所述工件表面噴射超低溫冷卻介質(zhì)；

所述刀架能夠相對(duì)所述工件夾持機(jī)構(gòu)移動(dòng)，用于固定安裝所述刀具；

所述固定支架固定安裝于所述刀架，用于支承所述噴環(huán)。

8.如權(quán)利要求7所述的金屬表層低溫切削裝置，其特征在于，還包括底座；

所述工件夾持機(jī)構(gòu)固定安裝于所述底座；

所述刀架能夠滑動(dòng)地安裝于所述底座。

9.如權(quán)利要求8所述的金屬表層低溫切削裝置，其特征在于，所述噴嘴可調(diào)節(jié)地安裝于所述噴環(huán)，用于調(diào)節(jié)所述噴嘴的噴射角度、以及所述噴嘴的出口與工件之間的噴射距離。

10.如權(quán)利要求9所述的金屬表層低溫切削裝置，其特征在于，還包括與所述超低溫冷卻介質(zhì)輸送管連通的超低溫冷卻介質(zhì)容器；

所述超低溫冷卻介質(zhì)容器用于存儲(chǔ)超低溫冷卻介質(zhì)。