[发明专利]芳纶纤维复合材料低温加工装置及方法

权利要求书

1.芳纶纤维复合材料低温加工装置，其特征在于，包括自增压低温射流供给系统、低温输送管路、机床内冷刀柄、机床主体和控制系统；

所述自增压低温射流供给系统产生低温混合射流，该低温混合射流经低温输送管路到达机床内冷刀柄，并通过机床内冷刀柄直接喷射到待加工工件材料切削区域；

所述机床内冷刀柄安装于所述机床主体上，所述机床主体执行对待加工工件的切削作业；

所述机床主体布置有传感器；

所述控制系统采集和监控加工信息，并根据加工信息对自增压低温射流供给系统压力、低温混合射流流量及温度进行实时控制。

2.如权利要求1所述的芳纶纤维复合材料低温加工装置，其特征在于，所述低温混合射流温度为-196℃～常温。

3.如权利要求1所述的芳纶纤维复合材料低温加工装置，其特征在于，所述自增压低温射流供给系统包括液氮加压容器、加压阀、液氮加注阀、放空阀、安全阀、液氮压力表、液氮单向阀、混合腔和混合腔空气入口阀；

外部液氮源通过所述液氮加注阀与所述液氮加压容器相连；外部常温气源通过所述加压阀与所述液氮加压容器相连；所述放空阀用于排放所述液氮加压容器内的残余液氮和氮气；所述液氮压力表用于测量所述液氮加压容器内的压力；所述安全阀与所述液氮加压容器相连；所述液氮加压容器通过所述液氮单向阀与所述混合腔相连；外部常温气源通过所述混合腔空气入口阀与所述混合腔相连；所述混合腔通过所述低温输送管路与所述机床内冷刀柄相连；

所述加压阀、液氮单向阀、混合腔空气入口阀和机床内冷刀柄通过导线与所述控制系统相连。

4.如权利要求3所述的芳纶纤维复合材料低温加工装置，其特征在于，液氮加压容器在使用前先通过打开液氮加注阀从外部加注液氮；开始工作时，首先通过加压阀往液氮加压容器内注入常温压缩空气，液氮加压容器内部分液氮汽化，体积膨胀，于容器内产生高压，压力大小通过观测液氮压力表得到，通过调节加压阀可实现对液氮加压容器内液氮压力的调节；液氮在压力作用下通过液氮单向阀进入混合腔，并与从混合腔空气入口阀进入的常温压缩空气充分混合，形成不同温度的低温混合射流供给；加工完成后，打开放空阀将液氮加压容器内的残余液氮及氮气排空。

5.如权利要求1所述的芳纶纤维复合材料低温加工装置，其特征在于，所述低温输送管路包括低温流量调节阀和金属转子流量计；所述混合腔依次通过所述金属转子流量计和所述低温流量调节阀与所述机床内冷刀柄相连；所述低温流量调节阀通过导线与所述控制系统相连。

6.如权利要求1所述的芳纶纤维复合材料低温加工装置，其特征在于，所述传感器至少包括温度传感器。

7.芳纶纤维复合材料低温加工方法，其特征在于，采用如权利要求1至6中任一权利要求所述的芳纶纤维复合材料低温加工装置，该加工方法包括：

1)预先设置安全阀阈限值；打开加注阀和放空阀，向液氮加压容器内加注液氮并排出液氮加压容器内原有的空气；液氮加注完成后，关闭加注阀和放空阀，打开加压阀，部分液氮汽化并进入液氮加压容器内胆气相空间，起到增压作用，液氮压力表显示容器内压力大小，待压力升高至预定值时，即完成自增压；

2)加压完成后，打开单向阀，液氮在压力作用下通过进入混合腔，并与从混合腔空气入口阀进入的常温压缩空气充分混合，形成不同温度的低温混合射流供给；

3)低温混合射流经低温输送管路送达机床内冷刀柄，从机床内冷刀柄喷出，直接对切削区域进行冷却；

4)机床主体通过数控程序完成对待加工工件的切削加工；

5)控制系统采集低温混合射流供给过程中的压力、流量及低温混合射流温度信息，并控制相应阀门通量改变，实现对压力、流量及低温混合射流温度的调节，保障整个加工过程中低温混合射流的温度稳定与流量持续供给。

8.如权利要求7所述的芳纶纤维复合材料低温加工方法，其特征在于，加工过程中，加压阀保持打开状态；混合腔入口阀处加装干燥过滤装置。

9.如权利要求7所述的芳纶纤维复合材料低温加工方法，其特征在于，所述步骤4)中，机床主体主轴转速为7000r/min。