[实用新型]一种金属材料切削区温度控制装置

说明书

本申请公开一种金属材料切削区温度控制装置，包括切削模块、温度监测模块和温度调节模块；切削模块包括刀具，温度监测模块包括测温仪镜头，测温仪镜头连接测温仪主机，温度调节模块包括中控机、温度控制系统，中控机与测温仪主机相连，中控机与温度控制系统相连接，温度控制系统分别与空气压缩机、液压泵、切削液供给系统连接，液压泵通过液压油路与直线液压缸相连；带雾化喷嘴冷风枪分别通过切削液油路、低温气路与切削液供给系统和空气压缩机相连；测温仪镜头实时采集切削区的温度，温度控制系统控制刀具刀尖与工件的切削间距、带雾化喷嘴冷风枪的气流和温度、切削液的喷射量来实现对切削区温度的调节，延长刀具的使用寿命。

技术领域

本实用新型属于切削加工技术领域，具体涉及一种金属材料切削区温度控制装置。

背景技术

随着航空航天、汽车零件高强度化和轻量化的要求越来越高，比强度大、高强度的难加工材料被广泛地使用。由于这些材料通常强度硬度高，弹性模量小，摩擦系数较大，同时导热系数偏低，致使切削过程中产生的切削温度剧增，会加剧粘刀现象，增加刀具粘结磨损，严重影响加工精度和加工表面质量。目前，采用低温冷却加工技术是实现难切削材料加工的主要方法。低温微量润滑技术是将低温压缩气体(空气、氮气、二氧化碳等)与极微量的润滑油(10mL/h～200mL/h)混合汽化后，形成微米级的液滴，喷射到加工区，能够适应高速切削环境，对刀具和工件之间的加工部位进行有效的冷却和润滑。它既融合了低温冷风切削技术与微量润滑切削技术的优势，同时又弥补了两种切削技术单独应用时的缺陷，能够有效地改善切削局部环境，延缓刀具磨损，提高工件加工表面质量，在难加工材料的切削加工上体现出了显著的优越性。同时，低温微量润滑技术也是为实现制造业可持续发展综合考虑环境影响和资源效率的绿色制造技术。但是，过低的切削温度也会致使刀具后刀面磨粒磨损加剧，甚至直接导致崩刃。因此，需要采取一定的控制装置实现切削温度的可控可调，确保切削区温度处于最佳区间，保障刀具寿命和加工表面质量。

发明内容

本实用新型针对现有技术的应用局限性，提供了一种金属材料切削区温度控制装置。该装置通过改变喷嘴与切削区的距离和降低喷雾温度的方式进行温度调节，综合了距离调节的高效性和降低喷雾温度的稳定性，实现切削区温度的稳定快速调节。自适应调节切削液流量实现切削区域的自适应适量润滑。

本实用新型采用的解决方案是这样实现的：一种金属材料切削区温度控制装置，包括切削模块、温度监测模块和温度调节模块；所述切削模块包括刀架1、刀具2、机床卡盘4，所述刀具2安装在刀架1上，工件3安装在机床卡盘4上；所述温度监测模块包括测温仪镜头10、光纤17、测温仪主机11，所述的测温仪镜头10通过光纤17连接测温仪主机11，所述镜头固定于支架底座5上，并正对切削区域刀具刀尖位置；所述温度调节模块包括中控机12、温度控制系统13、空气压缩机14、液压泵15、切削液供给系统16、切削液油路18、低温气路19、液压油路20、直线液压缸8、带雾化喷嘴冷风枪9；所述中控机12与测温仪主机11相连并接收信号，中控机12与温度控制系统13相连接并传递控制信号；所述温度控制系统13分别与空气压缩机14、液压泵15、切削液供给系统16连接，用以空气压缩机14、控制液压泵15、切削液供给系统16的启动和停止；所述液压泵15通过液压油路20与直线液压缸8相连；所述带雾化喷嘴冷风枪9分别通过切削液油路18、低温气路19与切削液供给系统16和空气压缩机14相连；所述带雾化喷嘴冷风枪9通过连接件7固连在直线液压缸8的活塞杆上；所述的直线液压缸8的壳体通过支架6固定在支架底座5上，支架底座5固定在刀架1上，刀架1固定在溜板箱上。

所述的空气压缩机14内设风速调节器的调节输出气流温度范围[t_min，t_max]，且线性可调；空气压缩机14内设风速调节器的气流流速下限为v₀ m/s，流速调节倍率1~R线性可调，R为大于1的自然数。

所述的金属材料切削区温度控制装置的控制方法，包括如下步骤：

准备阶段：