[发明专利]温度可控低温冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体涉及一种温度可控低温冷却装置。

背景技术

在机械加工过程中，由于材料种类繁多，对某些特殊的难加工材料，常温的铣削加工方法存在着一定的局限性，不能胜任其加工要求。如：金属铌具有常温延展性，不需中间热处理就可达到大变形，而在铣削加工时会产生大量的热量，使得加工时容易出现粘刀现象，粘结在刀具上的铌屑随着刀具一同旋转，严重的影响了工件表面的质量；金属钛的化学活性大，在高的切削温度下，容易吸收空气中的氧元素和氮元素形成硬而脆的外皮，同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化，冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度，而且会加剧刀具磨损，这是钛合金切削时的一个重大缺陷。

目前市面上的铣削加工设备大多使用切削液或风冷技术对工件进行冷却，其冷却介质的温度仅在-50℃到常温之间，实际冷却效果难以满足加工需求。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种温度可控低温冷却装置，用于对室温条件下难加工的材料达到更好的冷却效果。

（二）技术方案

本发明技术方案如下：

一种温度可控低温冷却装置，包括用于夹持被加工材料的夹具、与所述夹具连接的传热构件以及与所述传热构件连接的液氮容器；所述液氮容器中的液氮汽化吸热冷却所述传热构件，所述传热构件通过热传导冷却所述夹具夹持的被加工材料。

优选的，所述液氮容器沿所述传热构件的长度方向可运动，以调节所述传热构件与所述液氮的接触面积。

优选的，所述传热构件包括与所述夹具连接的导热线以及套在所述导热线外用于保持所述导热线温度的保温管。

优选的，所述导热线为铜辫，所述保温管为杜瓦管。

优选的，所述温度可控低温冷却装置还包括与所述夹具连接的加热单元，用于加热所述被加工材料，与所述传热构件配合稳定控制所述被加工材料的温度。

优选的，所述温度可控低温冷却装置还包括分别与所述液氮容器、加热单元以及被加工材料连接的控制模块，所述控制模块用于控制所述液氮容器相对于传热构件的位移以及加热单元的制热功率。

优选的，所述控制模块包括控制单元以及与其连接的采集单元，所述采集单元实时监测所述被加工材料的温度并将监测结果发送给所述控制单元，所述控制单元根据所述监测结果控制所述液氮容器相对于传热构件的位移以及加热单元的制热功率。

优选的，所述温度可控低温冷却装置还包括设置于所述夹具外用于控制加工环境中水蒸气含量的挡板。

（三）有益效果

本发明利用液氮汽化吸收大量的热量，通过导热性能良好传热构件对夹具夹持的被加工材料进行冷却，并带走铣削加工时产生的热量；冷却效果显著，最低可达液氮温度，很好的解决了一些室温条件下难加工的材料的铣削问题。

附图说明

图1是本发明一种温度可控低温冷却装置的示意图。

图中，1：铣床；2：被加工材料；3：温度传感器；4：夹具；5：电热丝；6：挡板；7：工作台；8：杜瓦管；9：铜辫；10：液氮容器；11：导轨；12：电机；13：液氮容器平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对发明的具体实施方式做进一步描述。

如图1所示的一种温度可控低温冷却装置，包括夹具4、与夹具4连接的传热构件以及与传热构件连接的液氮容器10；夹具4优选为导热性能好的材料，例如铜制夹具，规格可以根据实际夹装需求选择，主要用于夹持被加工材料2的同时能够良好导热；液氮容器10中的液氮用于在汽化时吸收大量的热，从而冷却传热构件，传热构件通过热传导冷却夹具4夹持的被加工材料2，同时带走了铣削加工时产生的热量，很好的解决了一些室温条件下难加工的材料如：铌、钛等的铣削问题。

其中，液氮容器10可以相对于传热构件运动，不仅改变待加工材料与液氮液面的距离，而且也调节传热构件与液氮的接触面积，距离越小，接触面积越大，冷却效果越显著；接触面积越小，冷却效果越不显著。本实施例中的液氮容器设置在液氮容器平台13上，液氮容器平台13可在电机12的驱动下在导轨11上相对传热构件上下运动，从而控制传热构件与液氮的接触面积。

其中，传热构件包括与夹具4连接的导热线以及套在所述导热线外的保温管；导热线为导热性能良好的材料，如铜辫9，保温管用于隔绝空气，保持所述导热线温度，保温管优选为杜瓦管8，杜瓦管8为夹层镀银并抽成真空的双层玻璃管，具有良好的保温效果。