[发明专利]低温水雾油雾切削冷却润滑供应系统

说明书

本发明公开了一种低温水雾油雾切削冷却润滑供应系统，雾化室的内腔上部设有文丘里雾化喷头，文丘里雾化喷头的进气口通过第一输气管连接至气罐的出口端，涡流雾化喷嘴包括涡流管和油水气混合喷头，涡流管通过第二输气管连接至气罐的出口端，第二输气管上设有压缩制冷机，油水气混合喷头与水箱之间通过水管连接，油水气混合喷头与雾化室之间通过油雾输送管连接，经过压缩制冷机制冷和涡流管制冷的冷风与来自雾化室的油雾和来自水箱的水在油水气混合喷头混合。该系统将低温冷风、复合喷雾的两者优势进行结合，能够使刀具在加工钛合金、高温合金、航空复合材料等难加工材料时，使切削温度得到迅速降低，加工过程更加高效，刀具寿命得到延长。

技术领域

本发明涉及机械加工中的高速高效绿色切削技术领域，特别是涉及一种低温水雾油雾切削冷却润滑供应系统。

背景技术

高速切削是一种已经广泛应用于航空、模具、汽车等行业的高性能工艺技术。传统切削大量使用切削液已经成为机械加工行业对环境的重要污染，并且引发了各种负面效应。废弃的切削液会污染到土壤和空气，并且切削液对人体是有害的，吸入人体后会引发各种疾病，并且切削液的使用成本也很高，在使用的过程中对机床有一定的腐蚀性。切削液渗透到加工区能力的强弱，是衡量润滑冷却的关键，在传统加工过程中，机床主轴的高速回转产生巨大的离心力、高速流场流，传统浇注冷却方式下大部分的切削液难以进入切削区域，难以对加工区域实现有效的冷却；尤其是在加工钛合金、高温合金、航空复合材料等难加工材料时，由于加工时温度比一般材料温度更高，所以传统的冷却润滑系统无法有效的对其进行降温，从而导致刀具寿命快速降低，工件质量不好等问题。因此，研究新型的绿色切削技术是推动绿色技术发展的重要环节，是实现机械制造可持续发展的必然要求。

传统的微量润滑技术，由于在切削区的温度很高，微量的切削油在高温下很容易就会失去润滑的效果，起不到很好的降温的作用，严重影响了刀具寿命以及加工的质量。传统油雾水雾复合喷雾技术，虽然微细水滴颗粒在雾化过程中可以吸收大量的热量，但是相比于加工过程中产生的热量，复合喷雾技术的加工效果仍然不够显著，特别是在加工钛合金、高温合金、航空复合材料等难加工材料时，切削的温度会更高，切削温度对刀具的寿命影响更加显著。

低温冷风油膜附水滴技术是一种新型金属加工的润滑方式，即半干式切削也叫准干式切削，指将压缩气体进行制冷后与极其微量的油雾水雾混合后，形成微米级别的雾状颗粒，高速喷射到切削区，对刀具和工件之间的加工部位进行有效润滑降温的一种切削加工方法。低温冷风油膜附水滴技术通过使用冷风、水雾来进行降温，水雾在与加工区域相接触时会发生汽化相变而变成水蒸气，吸收大量的热量，配合涡流管和二级压缩制冷对压缩空气制出的冷风，使降温效果更加明显。同时也可以降低冷风的使用量，减少涡流管热气体的排放，降低噪音；同时，通过油雾来进行润滑，减少刀具与工件、切屑之间的摩擦，并提高刀具的寿命和工件的加工质量等。

涡流管是一种结构简单的能量分离装置。工作时压缩气体在喷嘴内膨胀，然后以很高的速度沿切线方向进入涡流管。气流在涡流管内高速旋转时，经过涡流变换后分离成总温不相等的两部分气流，处于中心部位的气流温度低，而处于外层部位的气流温度高，调节冷热流比例，可以得到最佳制冷效应。

低温冷风油膜附水滴技术可以起到抑制切削区温度升高，减少刀具与工件、切屑与刀具之间的摩擦，并且可以有效的将切屑及时排出，防止粘连以及提高工件加工质量的作用。使用润滑液少，但是对加工效果的改善却十分显著，在提高了工效的同时，又不会污染环境。

低温冷风油膜附水滴技术采用外部冷却润滑方式：外部冷却润滑方式工作原理相对较简单，首先将雾化的油雾跟水导入涡流雾化喷嘴口与低温气体混合，再利用高压低温气体通过喷嘴将雾化后形成的毫微米级气雾不断地喷射到切削点。另外在高速机床加工中，机床主轴高速旋转所产生较大的离心力会使油雾与水雾很难进入切削区，因此需要更大的压力克服离心力的影响，才能使油雾顺利到达切削区。