[发明专利]金属材料的加工装置和加工方法

说明书

技术领域

本发明属于涉及一种金属材料的加工装置和加工方法，特别地，涉及在压缩空气的作用下将加工液喷射到金属材料上的加工装置及方法。

背景技术

长期以来，为提高加工效率、产品品质及延长加工工具寿命，在对金属材料进行切割及研磨加工的过程中，都会给做为被加工对象的金属材料及加工工具的刀刃施加油性或是水溶性的加工液(如切割液，研磨液)，该过程会产生以下各类问题，例如被加工对象和加工工具之间由于摩擦发热，使得产品在加工过程出现遇热变形，以及由于烧结效果导致加工产品的表面硬度降低、刀具磨损和使用寿命缩短，在加工产品周边附着了切割后的产品碎屑等。因此为提高被加工产品在生产过程中的润滑程度及得到相应冷却效果，要在加工产品的周边不断的补充加工液(即冷却剂)。不断补充冷却剂可以起到除去切割后的碎屑作用。长期以来，在切割和研磨工艺工程中，普遍利用循环式泵把大量液体状态的冷却剂施加到加工产品中，进行湿式加工。

但是，由于加工液的排放会对环境造成污染及废弃成本等问题，通常不用冷却剂而采用干式加工工艺。所谓干式加工是指不用冷却剂，大部分使用制冷器(空调等)对被加工产品的周边进行冷却处理。但是干式加工过程中也会产生润滑性较差及制冷器(空调)无法降低被加工产品和加工工具的温度等问题。因此近年来，人们更重视使用冷却剂在空气压缩共同作用下进行喷射，并且喷射出的粒子呈雾状的加工工艺。例如在相关的专利文献中提到，在加工刀具插入到被加工产品孔内的状态下，使该加工刀具和被加工产品呈相对纵向移动，在被加工产品的面板上对孔内壁进行切割处理，可以采取交替采取湿式、干式及喷雾式等多种加工工艺。

喷雾式加工工艺适用于在拉床上对产品进行切割处理，在相关的专利文献中都提出了这一个观点。其中，拉床中配置的空气压缩管和冷却剂输送管都分别与喷嘴相连，在冷却剂和空气压缩共同作用下，喷嘴中会喷射出极其细微的雾状颗粒。颗粒的具体数据如下，在专利文献2中冷却剂的平均粒子直径为1μm左右，在专利文献3中冷却剂的平均粒子直径为3-10μm左右。

我们虽然十分期待在湿式加工过程中不断补充加工液会提高润滑度和加大冷却程度，但是实际上任其自然流动的话，加工液是不能均匀的覆盖到加工产品的周边，会产生有的地方加液多有的地方加工液少的情况。还会出现加工液无法到达刀具刀刃的问题。采取干式加工时，润滑度和冷却程度不是十分理想，在高温状况下碎屑很容易到处飞散，如果周围有可燃物时，还极容易引发火灾造成不必要的安全隐患。

此外，喷雾式加工过程中，使用喷雾式的冷却剂可以确保加工产品具有一定的润滑程度。但是，冷却剂的喷雾颗粒直径为数μm左右，因其极其细微所以质量很小，能达到的冷却效果是我们一直研究的课题。喷雾式的冷却剂颗粒极其细微很容易在周围到处分散，这样到处飞散的冷却剂的喷雾颗粒是造成车间有恶臭和污染的最主要原因。另外，还会产生以下问题：分散的冷却剂喷雾颗粒很容易附着在加工装置的内壁上，会发生飞散的冷却剂喷雾会附着在加工产品内壁，切割的碎屑也会附着在产品上面。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供对操作环境没有有恶劣影响的金属材料加工装置和加工方法，其目的是确保加工部位的周边包含加工工具的刀刃使用了加工液，并同时达到良好的润滑性和冷却效果。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现的：

本发明具体包括以下各个装置，切割或是研磨金属材料的加工工具、加工产品周边补充加工液的喷嘴(即对前述的金属材料或是加工工具进行喷射的喷嘴)以及给喷嘴补充加工液的补充装置，加工液在压缩空气的作用下从喷嘴中对金属材料进行喷射的装置，其特点是前文记录的加工液是以液滴平均粒子直径为50-300μm的状态进行喷射。本项发明中，最大的特点是加工液并不是以雾状进行喷射，而是以比雾状颗粒直径更大的颗粒(如花洒(淋浴)状)进行喷射的湿式加工工艺。

嵌入的加工液补给装置中设有冷却工序，最理想的是将加工液经冷却处理后以冷却的状态进行喷射。最好是在前面提到的加工液补给装置中设有液罐，未对金属材料进行加工时，经过冷却处理后的加工液就存储在液压缸中，在对金属材料加工时，加工液就会从液压缸中得到不断补充。这样情况下，前述的加工液补给装置中设有能从液罐中吸取加工液的抽吸泵装置。抽吸泵最好采用空气驱动泵，将储存在液压缸中的加工液用气泵进行抽取和补给。