[发明专利]一种用于精密车削加工的内冷系统及控制方法

说明书

本发明属于曲面构件车削加工冷却润滑技术领域，公开一种用于精密车削加工的内冷系统及控制方法。内冷系统包括液压回路、内冷车刀和电磁控制系统；在车刀内部加工内冷通道，利用内冷套管实现各液压支流回路与车刀内冷通道的连通；建立刀具切触区域计算模型，掌握曲面构件全域车削过程中的切触状态变化规律；根据曲面构件的材料属性与切削条件，设置风冷式冷水机出液口的冷却介质温度与流量；利用电磁控制回路控制电磁换向阀的通断，以调整各液压支流回路的导通顺序与作用时间，进而实现曲面构件切削刀具的定域定向精准冷却。本发明的内冷系统具备不同切触区域差异化冷却的能力，提升冷却介质的使用效率，有效降低曲面构件车削过程中的刀具磨损。

技术领域

本发明属于曲面构件车削加工冷却润滑技术领域，具体涉及一种精密内冷系统及控制方法。

背景技术

应用于能源动力、航空航天等领域的一系列高性能曲面构件，由于其壁厚小且轮廓尺寸大，数控加工时材料去除率极高，刀具磨损问题突出。此外，上述曲面构件多采用纯铁、钛合金以及高强钢等难加工材料制成，切削过程中刀具-切屑与刀具-工件接触区域摩擦剧烈，这进一步缩短了切削刀具的使用寿命，严重制约了零件的成形精度与加工效率。

当前，刀具设计、参数优化、工件改性以及冷却润滑是减小刀具磨损的常用方法。其中，冷却润滑利用流动的冷却介质直接带走切削产生的大部分热量，减小切触区域摩擦的同时改善断屑效果，方法简单易行但减磨效果最为显著。在一众相关研究中，内冷却方法可以将冷却介质通过刀具内冷孔直接送入到刀具切触区域内，具有更好的冷却润滑作用与切屑排放效果。相较于传统的浇注式冷却方法，有利于进一步延长切削刀具的使用寿命。株洲钻石切削刀具股份有限公司在实用新型专利CN201520044250.5中，公开了通过喷液销钉喷射冷却液的内冷车刀，解决了切削过程中刀具前刀面的内冷润滑问题。大连理工大学在发明专利CN202011316683.3中，公开了“一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀”，通过设计车刀内部冷却通道，实现了超低温介质对刀具前、后刀面的同步冷却，同时解决了使用过程中的冷却介质泄漏问题。

依据现有技术方案，可以解决车削过程中冷却介质对刀具不同切触区域的同步冷却问题。但是在曲面构件的全域车削过程中，刀具-工件与刀具-切屑的接触状态随切削位置实时变化。现有的车削内冷系统冷却介质作用区域固定，导致不同切触状态下刀具的冷却效能存在优劣差异，甚至部分刀具切触区域在整个切削过程中都未能得到冷却润滑。此外，当前技术方案中冷却介质在刀具前刀面的作用方向恒定，因此其在曲面构件部分车削状态下不仅属于无效冷却，还会产生附加冲击力，恶化切屑流向，造成断屑困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于曲面构件车削加工的精密内冷系统及控制方法，以解决现有内冷系统难以满足曲面构件车削加工中最优刀具冷却需求的问题。

本发明的技术方案：

一种用于精密车削加工的内冷系统，该用于精密车削加工的内冷系统包括液压回路、内冷车刀和电磁控制回路；

所述液压回路包括液压主回路和液压支流回路，主回路包含带溢流阀的液压源1、过滤器2、压力表3、可调节流阀4以及风冷式冷水机5，带溢流阀的液压源1、过滤器2、可调节流阀4以及风冷式冷水机5通过液压软管顺次连接，过滤器2和可调节流阀4之间设有压力表3；从风冷式冷水机5出来的管路分为第一、第二和第三液压支流回路，第一、第二和第三液压支流回路分别由第一电磁换向阀6、第二电磁换向阀7和第三电磁换向阀8控制，通过卡套接头与液压主回路相连接；