CN107378129B - 一种刀具切削加工系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种刀具切削加工系统，所述系统包括：二氧化碳源；与二氧化碳源连接的增压泵；与增压泵相连接的高压容器；所述系统还包括与高压容器连接的雾化器；分别与增压泵、雾化器连接的压缩空气源；与雾化器连接的喷嘴；与雾化器连接的润滑油源；与雾化器连接的水源。本发明能够使冷却液达到油包水（oil on water）的状态，这样的油雾滴经过喷嘴喷到前刀面上时，水挡住油，不让油在高温下蒸发气化，达到最好的润滑效果，再加上CO2在喷头前端释放，吸热降温，使加工效果更好，刀具寿命更长，使难加工材料如不锈钢，钨钢等也可以进行好的切削。

Description

一种刀具切削加工系统
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种刀具切削加工系统。
背景技术
金属加工液(MWF)在多种金属加工过程(金属加工过程的一些非限制性实例包括切削过程、成型过程等)期间润滑和冷却金属并且对适当的加工功能有用。具体地，MWF增加工具寿命，大大确保适当的表面光洁度，允许更快的制造率并降低机械加工期间的能量消耗。金属加工液通常是油包水乳状液，其中油润滑切削带，而水冷却切削带。然而，油与水的混合物有可能使MWF造成环境问题和职业健康问题。这可能归咎于(至少部分如此)可以在这些流体内聚集的金属、有机成分和微生物，和在机械加工过程中极过量地喷射这些液体时可能形成的气溶胶。可以由这些油溶液形成的气溶胶降低车间内的空气质量并且在某些情况下可能潜在地对工人造成急性和/或慢性皮肤影响及肺影响。油包水乳状液容易因微生物侵袭和硬水离子聚集而随时间出现质量下降，这可能造成废弃物处理问题，尤其当混合物含有有毒添加剂时。因此当MEF达到最终使用寿命时，它们可以变成有害废弃物。如果可以使用除水以外的其它溶剂提供最小量的润滑作用，则可以基本消除与MWF有关的诸多环境问题及健康问题。
因此，理想的是使用非水溶剂提供最小必需量的金属加工润滑作用。这样的替代性溶剂可以有利地减少或消除与水基MWF有关的问题，并且因此减少或消除对传统MWF维护系统或处理系统如泵和分离系统的需要。另外，送递最小量的润滑可以保护资源，维持更一致的高质量加工操作，并减少使用寿命周期排放，与此同时大大有助于消除潜在的与传统水基MWF有关的健康风险和变质问题。
有鉴于此，需要在现有技术的技术上进一步的优化改进，提供一种新的金属加工冷却系统。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种刀具切削加工系统，本发明能够使冷却液达到油包水（oil on water）的状态，这样的油雾滴经过喷嘴喷到前刀面上时，水挡住油，不让油在高温下蒸发气化，达到最好的润滑效果，再加上CO2在喷头前端释放，吸热降温，使加工效果更好，刀具寿命更长，使难加工材料如不锈钢，钨钢等也可以进行好的切削。
本发明的技术方案为：一种刀具切削加工系统，所述系统包括：
二氧化碳源；
与二氧化碳源连接的增压泵；
与增压泵相连接的高压容器；其特征在于，
所述系统还包括与高压容器连接的雾化器；
分别与增压泵、雾化器连接的压缩空气源；
与雾化器连接的喷嘴；
与雾化器连接的润滑油源；
与雾化器连接的水源。
进一步的，所述二氧化碳源与增压泵之间设有高压电磁阀。
进一步的，所述高压容器分别设有压力感应器、第一温度感应器、第一加热器，所述压力感应器分别连接有压力表、安全泄压阀。
进一步的，所述高压容器与雾化器之间设有出口高压电磁阀。
进一步的，所述出口高压电磁阀与雾化器之间设有第二温度感应器和第二加热器。
进一步的，所述润滑油源与所述雾化器之间依次设有手阀和计量油泵。
进一步的，所述高压电磁阀与所述增压泵之间设有精密流量装置。
进一步的，所述水源与雾化器之间设有水泵。
进一步的，所述刀具切削加工系统所述还包括电磁阀，所述压缩空气源通过电磁阀分别与增压泵、雾化器连接。
本发明中，通过现有技术的CO2标准气瓶并充满液态CO2作为二氧化碳源,打开罐子手阀，由耐压100公斤的高压电磁阀控制开启，经过一个精密的流量计量装置，压力检测装置（如果气瓶压力低，则报警，提示更换气瓶），到达增压泵，压缩空气使增压泵动作，升高压力，将CO2进一步加压，然后流向高压容器，根据CO2气液固三相图，要保持在超临界状态，需要升高到合适的温度31.5度和压力73.8公斤，所以对高压容器进行加热和保压，并检测温度和压力，到达所需要的温度后，打开出口高压电磁阀，CO2经过长长的管道流向出口部分，为了弥补温度损耗，此处再布置加热装置，升温后，在雾化器和润滑油通路，水路并在一起，调节雾化器旋钮，使油水比例合适，达到油包水（oil on water）的状态，这样的油雾滴经过喷嘴喷到前刀面上时，水挡住油，不让油在高温下蒸发气化，达到最好的润滑效果，再加上CO2在喷头前端释放，吸热降温，使加工效果更好，刀具寿命更长，使难加工材料如不锈钢，钨钢等也可以进行好的切削。
本发明的有益效果在于，能够改善金属加工的效率和回收、减少为制造产品所需要的原材料的量；能够避免使用辅助的金属加工液添加剂如螯合剂，这些添加剂可带来处理问题；与多种传统和非传统的基础油相容，如有高度氧化稳定性、耐久性和再利用可能性的氟化油及表面活性剂、相对于石油替代物而言使用寿命周期负担较小的植物油和具有表面活性剂的石油基油；本发明能够释放大量金属加工的热量，对工件和刀具进行冷却降温，同时润滑油对刀具进行润滑，提高刀具寿命和加工效果。
本发明申请人在金属加工操作中使用超临界二氧化碳( 超临界CO2) 润滑、冷却和/或排空碎屑的新方法。传统上使用水基金属加工液(MWF) 以执行这些功能，即便使用水可能导致高昂的经济代价、职业健康代价和环境代价。在临界温度和临界压力上的二氧化碳是溶解某些油的可调的溶剂。这意味着可以将油送递至先前的水注流达不到的缝隙空间内。CO2 包油分散体可以以高速度从喷嘴中喷射出来以送递油，并在切削区内形成干冰。CO2的迅速膨胀导致低温温度下的冷却。CO2 和/ 或CO2 溶液的这种迅速膨胀因为压力下降而明显地冷却，并可以达到约-80℃以下的温度, 释放大量金属加工的热量，对工件和刀具进行冷却降温，同时润滑油对刀具进行润滑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种刀具切削加工系统，所述系统包括：
二氧化碳源1；
与二氧化碳源1连接的增压泵2；
与增压泵2相连接的高压容器3；其特征在于，
所述系统还包括与高压容器3连接的雾化器4；
分别与增压泵2、雾化器7连接的压缩空气源5；
与雾化器4连接的喷嘴8；
与雾化器4连接的润滑油源6。
与雾化器4连接的水源7。
进一步的，所述二氧化碳源1与增压泵2之间设有高压电磁阀11。
进一步的，所述高压容器3分别设有压力感应器32、第一温度感应器34、第一加热器35，所述压力感应器分别连接有压力表33、安全泄压阀31。
进一步的，所述高压容器3与雾化器4之间设有出口高压电磁阀36。
进一步的，所述出口高压电磁阀11与雾化器4之间设有第二温度感应器41和第二加热器42。
进一步的，所述润滑油源与所述雾化器4之间依次设有手阀61和计量油泵62。
进一步的，所述高压电磁阀11与所述增压泵2之间设有精密流量装置12。
进一步的，所述水源与雾化器之间设有水泵71。
进一步的，所述刀具切削加工系统所述还包括电磁阀51，所述压缩空气源通过电磁阀分别与增压泵、雾化器连接。
本发明中，通过现有技术的CO2标准气瓶并充满液态CO2作为二氧化碳源,打开罐子手阀，由耐压100公斤的高压电磁阀控制开启，经过一个精密的流量计量装置，压力检测装置（如果气瓶压力低，则报警，提示更换气瓶），到达增压泵，压缩空气使增压泵动作，升高压力，将CO2进一步加压，然后流向高压容器，根据CO2气液固三相图，要保持在超临界状态，需要升高到合适的温度31.5度和压力73.8公斤，所以对高压容器进行加热和保压，并检测温度和压力，到达所需要的温度后，打开出口高压电磁阀，CO2经过长长的管道流向出口部分，为了弥补温度损耗，此处再布置加热装置，升温后，在雾化器和润滑油通路，水路并在一起，调节雾化器旋钮，使油水比例合适，达到油包水（oil on water）的状态，这样的油雾滴经过喷嘴喷到前刀面上时，水挡住油，不让油在高温下蒸发气化，达到最好的润滑效果，再加上CO2在喷头前端释放，吸热降温，使加工效果更好，刀具寿命更长，使难加工材料如不锈钢，钨钢等也可以进行好的切削。
本发明的有益效果在于，能够改善金属加工的效率和回收、减少为制造产品所需要的原材料的量；能够避免使用辅助的金属加工液添加剂如螯合剂，这些添加剂可带来处理问题；与多种传统和非传统的基础油相容，如有高度氧化稳定性、耐久性和再利用可能性的氟化油及表面活性剂、相对于石油替代物而言使用寿命周期负担较小的植物油和具有表面活性剂的石油基油；本发明能够释放大量金属加工的热量，对工件和刀具进行冷却降温，同时润滑油对刀具进行润滑，提高刀具寿命和加工效果。
本发明申请人在金属加工操作中使用超临界二氧化碳( 超临界CO2) 润滑、冷却和/或排空碎屑的新方法。传统上使用水基金属加工液(MWF) 以执行这些功能，即便使用水可能导致高昂的经济代价、职业健康代价和环境代价。在临界温度和临界压力上的二氧化碳是溶解某些油的可调的溶剂。这意味着可以将油送递至先前的水注流达不到的缝隙空间内。CO2 包油分散体可以以高速度从喷嘴中喷射出来以送递油，并在切削区内形成干冰。CO2的迅速膨胀导致低温温度下的冷却。CO2 和/ 或CO2 溶液的这种迅速膨胀因为压力下降而明显地冷却，并可以达到约-80℃以下的温度, 释放大量金属加工的热量，对工件和刀具进行冷却降温，同时润滑油对刀具进行润滑。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过任一现有技术实现。

Claims (5)

1.一种刀具切削加工系统，所述系统包括：二氧化碳源；与二氧化碳源连接的增压泵；与增压泵相连接的高压容器；其特征在于，所述系统还包括与高压容器连接的雾化器；分别与增压泵、雾化器连接的压缩空气源；与雾化器连接的喷嘴；与雾化器连接的润滑油源；与雾化器连接的水源；
所述二氧化碳源与增压泵之间设有高压电磁阀；
所述高压容器分别设有压力感应器、第一温度感应器、第一加热器，所述压力感应器分别连接有压力表、安全泄压阀；
所述高压容器与雾化器之间设有出口高压电磁阀；
所述高压电磁阀与所述增压泵之间设有精密流量装置。
2.根据权利要求1所述的刀具切削加工系统，其特征在于，所述出口高压电磁阀与雾化器之间设有第二温度感应器和第二加热器。
3.根据权利要求1所述的刀具切削加工系统，其特征在于，所述润滑油源与所述雾化器之间依次设有手阀和计量油泵。
4.根据权利要求1所述的刀具切削加工系统，其特征在于，所述水源与雾化器之间设有水泵。
5.根据权利要求1所述的刀具切削加工系统，其特征在于，还包括电磁阀，所述压缩空气源通过电磁阀分别与增压泵、雾化器连接。
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