[发明专利]用于机械加工的微量润滑油雾供应系统

说明书

本发明公开了一种用于机械加工的微量润滑油雾供应系统，包括雾化室、至少三个文丘里雾化喷头、至少三根第一输气管、至少三个第一控制阀、空气增压泵和气罐、至少三根第二输气管、至少三个第二控制阀及油液输送管，该系统能产生微米级微小油雾颗粒，自带的增压功能可以保证油雾能克服刀具高转速离心力及流场的影响，顺利通过高速旋转的主轴和刀具内孔到达加工区，通过控制不同数量的文丘里雾化喷头开启或关闭组合方式来控制油雾量；常压、增压空气与三个或以上文丘里雾化喷头形成不同组合开启方式，以适应加工中心刀具库不同内冷孔径所需气量及油量的不同；该系统同时适用外冷跟内冷切削加工。

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，特别是涉及一种用于机械加工的微量润滑油雾供应系统。

背景技术

高速切削技术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。传统切削液冷却方式在加工过程中，由于机床主轴高速回转会在刀具周围产生离心力、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，难以达到原有的冷却和润滑效果。另外在加工钛合金、镍基合金等难加工材料时，切削刃温度会大幅上升，如果在这种情况下使用传统冷却液方式冷却，冷却液在达到切削区域时，由于切削区域的温度过高而导致部分切削液汽化，从而在冷却液与工件之间形成一个阻碍切削液进入加工区域的沸腾薄膜，这样导致切削液不能对切削区域进行有效的润滑。在加工过程中，刀具只有切削和走空刀这两种状态，在切削时，刀具承受高温，在走空刀时，刀具在切削液的冷却下，温度急剧的下降，刀具在加工过程中不断地在这两种状态中互相转换，高热固体金属会急速冷却产生淬火效应，金属表面会产生淬火马氏体组织，使金属变硬的同时脆性增强。由于淬火效应与温差成正比，而提高切削速度会使温度更高，故提高速度将产生更强的淬火效应导致刀具寿命降低。对于涂层刀具，涂层在不断地受到高热后急速冷却，涂层会因为受到热冲击导致热应力的产生，使得涂层表面产生热裂纹，甚至是部分涂层的剥落，对于涂层刀具来说，这种情况会大大的降低涂层刀具的使用寿命。另外切削液在加工后的回收率非常低，而且在加工过程中由于切削液的飞溅以及汽化，漂浮在空气中的切削液雾化颗粒会使周围的工作环境变差，影响工作人员的身体健康；切削液中还有氯、磷、硫等元素，如果切削液处理不恰当，会对水源土壤产生很大的污染。

微量润滑(Minimum Quantity Lubricant，即MQL)切削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，指将压缩气体与极其微量的切削油混合并汽化后，形成微米级别的液滴颗粒，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的润滑的一种切削加工方法。MQL可以大大减少刀具与工件和刀具与切屑间的摩擦，能起到抑制温度上升、减少刀具磨损、防止粘连以及提高加工质量的作用，同时也有利于排屑，使用润滑液少，而且效果十分显著，在提高了工效的同时，又不会污染环境。

MQL实现方式分为外置式和内置式这两种润滑方式：外置式润滑方式工作原理相对较简单，首先将切削液导入喷射冷却系统里与气体混合，在利用高压下通过多头喷嘴将雾化后形成的毫微米级气雾不断地喷射到切削点。内置式则在雾化器内部产生油雾润滑剂，通过机床主轴送入刀具，通过刀具喷嘴喷出。喷油量和气流量的比例可调节。另外在高速机床加工中，由于切削油颗粒较大，而且在通过刀具内孔时，机床主轴高速旋转所产生较大的离心力会使切削油附在内孔壁上，并且集聚成切削油滴，因此油雾颗粒直径要小于3微米，并且需要更大的压力克服离心力的影响，使油雾顺利到达切削区。

在加工中心等设备使用MQL冷却方式时，加工中心具有自动换刀功能，刀具库中放置有不同内冷孔径大小的刀具。在使用内冷刀具时，由于不同刀具直径的内冷刀具的内冷通道以及内冷出口的孔径不同，当加工工件需要切换刀具时，例如内冷通道和内冷出口孔径相对较小的换成孔径较大的时候，相对孔径较大的内冷刀具则需要更大的油雾喷射量，这时候就需要MQL设备的油雾喷射量能够自动调节以提供最适合刀具的喷雾量，这样不需要人工干预和手动调节，能减少工人们不必要的工作量，同时也能大大的提高工作生产效率。

发明内容