[发明专利]电卡辅助内冷织构车刀及纳米流体微量润滑智能工作系统

说明书

本公开提出了电卡辅助内冷织构车刀及纳米流体微量润滑智能工作系统，其中，电卡辅助内冷织构车刀，包括：内冷车刀刀柄、可调向喷嘴及内冷车刀刀片；所述内冷车刀刀柄作为承载装置，其一端设置有内冷车刀刀片，所述内冷车刀刀片与承载该刀片的内冷车刀刀柄的结构之间设置有内冷车刀刀垫；所述内冷车刀刀柄上还设置有内冷车刀刀片压紧装置，所述内冷车刀刀片压紧装置将所述内冷车刀刀片压紧在所述内冷车刀刀柄上；所述内冷车刀刀片前刀面上加工有织构；所述内冷车刀刀片压紧装置为中空结构，其上还设置有可调向喷嘴，所述内冷车刀刀片压紧装置与可调向喷嘴内部通道相连通。电卡辅助内冷织构车刀，实现了带雾化效果的可转向内冷喷头设计，进而实现了微量润滑液的精准可控供给。

技术领域

本公开涉及机械加工技术领域，特别是涉及电卡辅助内冷织构车刀、纳米流体微量润滑 与微织构刀具耦合的车削工艺系统及智能供给方法。

背景技术

在金属切削过程中，由于切削液及添加剂能起到冷却、润滑、清洗、排屑及防锈的作用， 已得到了广泛的应用，但同时也带来了很多负面影响，如污染环境、危害人的健康并增加了 制造成本，而且使用不当会增加刀具磨损并降低工件表面质量。随着国家可持续发展战略的 要求，我国制造业正追求高质高效低成本的生产模式，同时环保法规越来越严格，大量浇注 切削液的冷却方法已不符合生产的发展方向，必须采取措施改变这种资源消耗型制造模式以 实现绿色可持续生产。近年来，世界各国及国际生产工程学会(CIRP)、美国机械工程协会 (ASME)、国际电子电器工程师协会(IEEE)等组织都对消除或减少切削液危害的切削技术进行 了大量研究，并努力应用于生产实践。为了消除或减少冷却液的危害，可以采用干切削、复 合加工以及绿色冷却等技术。其中，干切削可以从根本上解决切削液所带来的诸多负面影响， 但是在很多情况下，由于切削温度高，致使刀具寿命短且工件表面粗糙度超差，这时采用完 全干切削是不可行的。因此，干切削时一般使用超硬刀具材料和涂层刀具，并采取高速切削 技术，但是高速切削技术的理论还不完善。复合加工技术如加热和超声振动相结合的辅助切 削，其成套设备昂贵，且处于研究阶段。而无污染或少污染的冷却技术在工业界得到了广泛 应用。目前出现了冷风冷却、微量润滑冷却、水蒸汽、热管冷却以及内冷却等绿色冷却技术， 而且其冷却效果也很好。所以，通过微量润滑装置以实现准干式切削的技术具有可行性和极 高的应用前景。

传统摩擦学观点认为，相互接触的两个表面越光滑，磨损量越小。但近年来的研究表明， 表面并非越光滑就越耐磨，而是具有一定非光滑形态的表面反而具有更好的耐磨性能。研究 非光滑形态表面也就是研究具有织构的表面。所谓表面织构(Surface texture)，是指利用几何 图形学理论或仿生学理论设计出具有一定特征的几何微结构，利用激光加工等手段在表面上 加工出微结构阵列来改变表面几何形貌，从而改善表面间的接触性能，降低摩擦及改善润滑 条件。因此合适的几何微特征是织构改性的前提，对于改善接触副之间的摩擦性能具有较大 的工程价值。表面织构能够提高摩擦副的摩擦性能主要是表面织构的微坑或凹痕能够起到储 油器的作用，能够及时使摩擦副表面形成润滑膜，从而减少摩擦副表面的摩擦磨损。润滑油 对摩擦副表秒的润滑作用主要是依靠两摩擦副之间产生相对运动，从而带动润滑油在表面形 成润滑膜，减少两摩擦副表面直接接触处来降低摩擦和减少磨损。当有了凹坑或凹痕的存在 时，在凹坑或凹痕内就会存有润滑油，当两摩擦副表面开始相对运动时，产生了相对运动速 度，由于润滑油有粘性就粘附在摩擦副表面，在表面的带动下很快在表面形成润滑膜，缩短 了润滑膜的形成时间，从而起到抗摩减磨的作用。

微量润滑切削加工技术，其指将微量的润滑液和具有一定压力的气体混合雾化后，输送 到摩擦界面起到冷却润滑作用的一种切削加工方法，高压气体主要起到冷却和排屑的作用， 微量润滑达到甚至超过了浇注式的润滑效果，具有代替传统的浇注式冷却润滑体现出了巨大 的优势和发展前景，但是经研究显示，起雾化效果的高压气体并没有起到预期那样良好的冷 却效果。