CN109414791A - 用于在加工过程中对工具进行冷却和润滑的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在去除切屑的加工过程期间对工具进行冷却和润滑的装置(100)，该装置包括用于低温冷却的第一子系统(110)和用于润滑的第二子系统(120)，该第一子系统(110)包括：第一入口(1)，该第一入口构造成将液态CO2引入装置(100)的第一导管(a)；第一出口(18)，该第一出口构造成从装置(100)的第二导管(g)供应液态CO2；第三导管(b)，该第三导管(b)位于所述第一导管(a)与第二导管(g)之间；以及用于防止在所述第一导管、第二导管和第三导管(a、b、g)中形成干冰的器件(2、7、8、4、11、13、14、15、16、d、h、c)；该第二子系统包括用于供应液态切削油的微粒的器件(3、5、6、9、10、12、19、i、j、f、k、e、20)；其中所述第一子系统(110)和第二子系统(120)彼此独立，并且其中所述第一子系统(110)和第二子系统(120)构造成同时作用或任一个(110、120)单独作用。操作装置的方法。

Description

用于在加工过程中对工具进行冷却和润滑的装置及方法
技术领域
本发明属于机械制造领域并且更具体地属于用于加工过程中的工具的润滑和冷却系统。
背景技术
为了提高加工过程中的生产率并且考虑到在该过程后保持以及/或者改善表面完整性的需要，通常使用润滑剂和冷却剂。用于加工过程中的基于用冷却剂去除切屑的最常见的切削液是具有矿物基的油乳液，其中矿物油的浓度在5％与40％之间变化。
例如，专利US5678466描述了一种外部冷却和润滑装置，该装置在锯与正在加工的部件的接触区域中使用。两个容器包含两种液态流体，其中一种用作润滑剂，而另一种用作冷却剂。使用独立喷射型仪器将每种液态流体施加在加工区域上。
已经出现的用于从加工过程中消除冷却剂的替代方案中的一种替代方案是低温液体作为切削液的使用。该技术被称为低温冷却并且该技术包括使用处于非常低的温度的液体和/或气体辅助加工，其目的是降低切削温度。低温冷却的优点之一是该技术清洁、安全且环保这一事实。
通常注射在切削区域中的气体是液氮(LN2)和液体二氧化碳(CO2)。使用LN2作为切削液的原因是LN2是在大气中大量存在的惰性气体并且具有很高的冷却能力(-196℃)。另一方面，因为当LN2以-196℃并在大气压下注射于未完全隔离的容器中时会持续地沸腾，因此LN2难以储存。这就是为什么LN2在容器内产生过压的原因，一旦到达一定值则触发安全阀，该安全阀以排气的形式疏散氮气，从而防止由于氮气过压的爆炸危险。相反，CO2具有较低的冷却能力(-78℃)，可以在室温以液态储存在处于5.5MPa至6MPa的加压容器中并且当CO2处于超临界状态时CO2可以溶解油，这使得CO2从工业角度来看更有吸引力。然而，CO2的使用需要特殊的调节系统以防止在CO2离开系统时发生膨胀之前在系统的导管中形成干冰。这就是CO2调节系统发挥作用的关键所在。
如今，主要有两种类型的CO2调节系统：第一类型(1型)是一种严格地低温调节系统，该低温调节系统简单地用于防止CO2在注射系统导管内固化。然而，第二类型(11型)不仅防止形成干冰，而且还能够将粉碎的油颗粒与CO2一起注射在切削区域中。
在专利US7293570B2中描述了可以应用至加工过程的I型调节系统的示例。在该系统中CO2受控制地以微粒固化以防止导管的阻塞。为了这一目的该系统包括具有两个同轴通道的导管。液态CO2在7MPa下通过中心通道引入。该通道的初始直径较小——推荐的直径为0.5mm，但这个直径逐步地增加直至到达出口。为了拖动形成的CO2的固体颗粒并防止中心通道的阻塞，CO2在0.07MPa与1.72MPa之间的压强下以气态通过外部通道引入。两个导管仅在系统的出口处接合，因此气态CO2产生将干冰颗粒拖至外部的文丘里效应，从而获得注射在切削区域中的切削流体。
目前使用的最常见的调节系统是II型。这是因为II型调节系统用于加工超合金，超合金已知是难以切削的材料并且航空领域对超合金的需求不断增加。在加工这些类型的材料期间，工具经受导致过早磨损的高应力，不仅需要冷却而且需要润滑。以下列出了一些这种类型的系统。
专利US2011/0166692A1描述了一种在I型与II型之间的混合系统；该系统可以粉碎油颗粒并使用低温技术但分别进行。换言之，该系统不能使油颗粒低温化。该系统基于将沿着机床的轴的软管设置有两个同轴通道。中心通道供给有油微粒的喷雾并且CO2以超临界状态引入外部通道中。根据加工操作的需要，基于使用一个通道或另一个通道来进行操作。该系统特别地设计用于钻孔操作，在该钻孔操作中当钻头加工材料时注射微粒喷雾。一旦钻头完成了加工孔，喷雾通道在钻头移除期间关闭并且CO2以超临界状态注射以清洁切屑和油的残留物。
专利US8048830B1描述了一种II型调节系统。起点是包含切削油的加压罐，该加压罐必须承受超过6MPa的压强。在该罐中引入CO2，无论是与固态微粒一起的非超临界状态的CO2还是半致密半液态的CO2或纯气态的CO2。一旦引入，压强升高并且CO2与切削油接触，该切削油吸收CO2以形成含二氧化碳的切削液。由CO2的引入或CO2颗粒的升华引起的罐中增加的压强增加了切削液的碳酸化，使其接近饱和。含二氧化碳的切削液然后通过导管被泵送至切削区域。通过这样做，并且从相对高的压强传送至环境条件，含二氧化碳的润滑剂沸腾且CO2蒸发，产生由气体和切削油组成的CO2雾。
然而，在Superkar等人(2012年)的超临界二氧化碳喷雾作为在代表性的金属加工操作中的冷却剂和润滑剂的性能(Performance of supercritical carbon dioxidesprays as coolants and lubricants in representative metalworking operations).Journal of Materials Processing Technology，212(12)：2652-2658中，为了获得CO2和切削油的均匀混合物，使用配备有容纳油的加压罐的系统。将液态CO2引入罐中，然后通过电阻器施加热以在CO2的三相点之上携带CO2并使CO2可溶于油中。完成该过程后，通过位于罐的顶部处的通道将混合物简单地泵送至切削区域。
最后，专利EP2574424B1描述了一种直接或间接冷却油微粒喷雾的方法。在两种情况下，系统均配备有两个通道；油微粒喷雾引入在一个通道中并且液态CO2引入在另一个通道中。为了间接冷却喷雾，设置导管使它们接触，从而通过传导降低包含喷雾的通道的温度。在这种情况下，可以使用也包含液态CO2的额外的通道以改善热传递。然而，为了直接冷却喷雾，导管的设计以这样的方式改变：导管在工具的端部处或工具架的头部处连通。
如该技术的说明中所示，在加工难以切削的材料时不仅需要冷却切削区域而且需要润滑切削区域，这排除了用于这些类型的应用的I型CO2调节系统。关于上述II型系统，这些系统在工业环境中并不完全有效。这或者是因为它们不是用于加工难以切削的材料的良好解决方案，或者是因为该解决方案是对每种情况的针对性的特定设计，不能适用于当前使用的任何加过程和机床。
发明内容
本发明意在对下述冷却和润滑装置的需要提供方案，该装置用于在加工过程中对工具进行冷却和润滑，其能够根据待加工材料的需要同时将液态二氧化碳(CO2)和喷雾形式的切削液的微粒注射至加工区域中，并能够分离地注射液态CO2或切削液的微粒(仅CO2或仅切削液微粒)。该装置包括防止形成干冰的CO2调节系统。该装置已经设计成使得该装置可以适应于比如铣削、车削和钻孔的最常见的加工过程。而且，所提出的装置是完全便携的，因此该装置可以用在不同的机床中而无需为了正确操作的预先安装。
换言之，根据待加工的材料，CO2以液态注射以用作切削液(低温冷却)，或者如果需要，还注射由切削油微粒形成的喷雾以辅助液态CO2的润滑，或者仅注射由油切削微粒形成的喷雾以润滑加工区域。最后的选项(没有冷却的润滑)可以应用于例如铝部件加工过程中。
因此，该装置能够供应液态CO2同时避免由于形成干冰而引起的注射系统导管的阻塞；该装置还能够以喷雾的形式注射切削液(通常是油)微粒。此外，CO2的供应是连续且受控的。必要时，可以通过使用为了该目的设计的算法来中断这种连续且受控的供应。
该设备分成两个子系统，这两个子系统完全不同但由共同的控制器(优选为可编程的逻辑控制器(PLC))电子控制，因此这两个子系统可以单独使用或联合使用。第一子系统负责供应液态CO2并且第二子系统负责粉碎切削油以用这些颗粒形成喷雾。
在本发明的第一方面，一种用于在去除切屑的加工过程期间对工具进行冷却和润滑的装置包括用于低温冷却的第一子系统和用于润滑的第二子系统，该第一子系统包括：第一入口(输入口)，该第一入口构造成通过装置的第一导管引入液态CO2；第一出口(输出口)，该第一出口构造成从装置的第二导管供应液态CO2；第三导管，该第三导管设置在第一导管与第二导管之间；以及用于防止在那些第一导管、第二导管和第三导管中形成干冰的器件；该第二子系统包括用于供应液态切削油的微粒的器件；两个子系统都是独立的并且都构造成同时运行或各自单独运行。
在可能的实施方式中，用于防止在所述第一导管、第二导管和第三导管中形成干冰的器件借助于用于在通过出口注射液态CO2之前将所述导管加压到CO2的三相点之上的器件来实现。
在更具体的实施方式中，用于将所述第一导管、第二导管和第三导管加压到CO2的三相点之上的器件包括：第二入口，该第二入口构造成将气态CO2引入装置的第四导管中；第五导管，该第五导管设置在所述第四导管之后；第一电磁阀，该第一电磁阀构造成控制液态CO2在第一导管与第三导管之间的通过；第二电磁阀，该第二电磁阀构造成控制气态CO2在第五导管与第六导管之间的通过；第一止回阀，该第一止回阀被设置成连通所述第一导管与第三导管，使得当所述第一电磁阀关闭时在通过第一入口引入液态CO2之前允许气态CO2从第三导管朝向第一导管通过；以及第二止回阀，该第二止回阀被设置成连通所述第三导管与第六导管，使得当所述第二电磁阀打开时，允许从第六导管朝向第一电磁阀而不是相反方向的气态CO2的循环，阻止液态CO2朝向第二电磁阀前进。
此外，将所述第一导管、第二导管和第三导管加压到CO2的三相点之上的器件还可以包括设置在第一导管上的第一截止阀和设置在第四导管上的第二截止阀，第一截止阀和第二截止阀构造成在必要时对第一子系统减压。
此外，将所述第一导管、第二导管和第三导管加压到CO2的三相点之上的器件还可以包括液态CO2的第一压强调节器和气态CO2的第二压强调节器，第一压强调节器设置在第三导管与第二导管之间；并且第二压强调节器设置在第四导管与第五导管之间。
在可能的实施方式中，用于供应液态切削油的微粒的器件包括：第三入口，该第三入口构造成将加压空气引入至装置的第七导管中；罐，该罐构造成通过第八导管供应液态切削油；第三电磁阀，该第三电磁阀构造成控制加压空气至第七导管的通过；第四电磁阀，该第四电磁阀用于控制切削油至第八导管的通过；联接件，该联接件设计成使所述第七导管和第八导管接合在单个导管中；以及设置在所述导管的出口的端部处的喷嘴，该喷嘴构造成通过文丘里效应粉碎切削油使得切削油可以被注射。
在更具体的实施方式中，联接件是T形联接件，在该T形联接件中第七导管和第八导管轴向接合在导管中。优选地，T形联接件的出口导管是具有两个同轴通道的软管：内部导管，该内部导管构造成使得切削油可以以液态流动，内部导管由外壁包围，该软管构造成使得加压空气可以在内部导管与外壁之间流动。
此外，用于供应液态切削油的微粒的器件可以包括位于第三入口的出口处的第九导管与位于第三电磁阀入口处的第十导管之间的第三压强调节器。
在可能的实施方式中，该装置还包括控制器件，该控制器件构造成控制第一子系统和第二子系统。
在可能的实施方式中，该装置包括构造成联接至机床的多个磁腿。
在本发明的第二实施方式中，提供了一种操作如上所述的装置的方法。该方法包括以下阶段以通过出口联接件(第一出口)注射液态CO2：打开控制气态CO2在第五导管与第六导管之间的通过的第二电磁阀；将第一导管、第二导管和第三导管加压至CO2的三相点之上；打开控制液态CO2在第一导管与第三导管之间的通过的第一电磁阀；通过第一出口注射液态CO2。
在可能的实施方式中，该方法包括以下阶段以中断液态CO2通过第一出口的注射：关闭控制液态CO2的通过的第一电磁阀；通过注射加压到三相点之上的气态CO2至少清扫液态CO2的第二导管和第三导管；关闭控制气态CO2的第二电磁阀。
在可能的实施方式中，该方法包括以下阶段以同时注射液态CO2和由液态切削油的微粒形成的喷雾：打开控制气态CO2的通过的第二电磁阀和控制加压空气朝向第七导管通过的第三电磁阀；将第一导管、第二导管和第三导管加压至CO2的三相点之上；打开控制液态CO2的通过的第一电磁阀和控制切削油的通过的第四电磁阀。
在可能的实施方式中，该方法包括以下阶段以中断液态CO2和由液态润滑剂微粒形成的喷雾的同时注射：关闭控制液态CO2的通过的第一电磁阀和控制切削油的通过的第四电磁阀；通过注射加压到三相点之上的气态CO2至少清扫液态CO2的第二导管和第三导管；关闭控制气态CO2的通过的第二电磁阀和控制加压空气的通过的第三电磁阀。
该装置(和方法)不仅对在供液态CO2通过的导管内形成干冰提出了解决方案，而且还允许同时使用由喷雾形式的微粒辅助低温冷却，同时还具有与该技术情况的上述设备相比其他明显的优点。由于通过PLC对所有电磁阀进行的电子控制，该设备允许构成该设备的两种技术的单独使用；换言之，根据加工需要使用低温冷却或由MQL进行的润滑。在另一方面，该设备没有针对单一操作或特定机床开发；相反，该设备是完全便携的且可互换的并且可以易于适应于任何机床并且灵活地用于最常见的加工操作中。此外，该系统不仅允许在工具外部使用低温冷却而且允许在工具内部使用低温冷却。事实上，关于铣削，当在机器内部使用低温冷却时，该系统用作热交换器，致使液态CO2的大量节省和机器的使用寿命的增加。当同时使用两个子系统并且在切削区域中注射两种流体时，使用了CO2的所有冷却功率，不仅用于冷却所述切削区域，而且用于冷却油微粒(即，润滑剂)。因此，在切削温度下降的同时油微粒到达接近-78℃的温度。在另一方面，由于不存在包含切削油的加压罐，因此可以在储罐使用时在储罐中进行再填充油而不会牵涉任何停止设备以再填充罐的风险或需要。最后，由于通过PLC控制的电子控制系统，通过供应每个时刻所需的精确的油流量来完全控制切削油的消耗。
总之，本发明实现了液态CO2和油微粒喷雾剂的分开注射和组合注射。此外，在新机床和现有机床中设备安装可以完全“即插即用”并且该设备可以用于任何最常见的加工操作中。
通过以下描述本发明的这些优点和其他优点将变得明显。
附图说明
为了补充说明书以及为了帮助提供本发明的根据本发明实际实施方式示例的特征的更好的理解，以下这组附图作为说明书的完整的部分被包括。这些图中表示的内容不是限制性的而是仅用于说明目的。
图1A至图1E描绘了根据本发明的可能实施方式的装置的不同视图或细节。图1A示出了装置的前部的视图。图1B和1C示出了装置的一些连接部的细节。图1D示出了装置的立体图，其中可以看到该装置的底部。图1E示出了装置的外壳内的组件。
图2示出了根据本发明的可能实施方式的用于控制设备的算法的流程图。
图3示出了根据本发明的可能实施方式的设备的概略图。
图4示出了根据本发明的可能实施方式的联接件(两通道配装)的两个视图(侧视图和主视图)，该联接件用于将加压空气的联接出口与润滑子系统的切削油通道联接至通向喷嘴的软管。
图5示出了根据本发明的可能实施方式的双通道喷嘴的纵向视图(左侧)和横截面视图(右侧)，该喷嘴位于用于MQL子系统中的软管端部处。
图6示出了在正在加工的部件外部使用该装置的示例。
图7A和图7B示出了在用于加工的工具内部使用该装置的示例。
具体实施方式
在本文中，术语“包括”及其变型(例如“包含”等)不应解释成排除的含义，也就是说，这些术语不排除所描述者包括其他成分、步骤等的可能性。
在本发明的上下文中，术语“大约”及其术语族(比如“大概”等)应当理解为非常接近于伴随前述术语的指示值。也就是说，因为本领域技术人员将理解由于测量的不准确性等与指示值的所述偏差是不可避免的，因此应当在可接受的限度内接受与精确值的偏差。这同样适用于术语“大致”和“基本上”。
以下描述不应解释为限制性的，而是被提供用于描述本发明的一般原理。参照提及的附图，本发明的以下实施方式被描述为根据本发明示出了装置、方法和结果的示例。
图1A至图1E描绘了根据本发明的可能实施方式的装置100的数个视图。装置100由容纳数个部件的外壳30和位于外壳30外部的其他部件形成。内部部件和外部部件形成装置100。装置100是可携带的并且易于联接至任何机床以辅助最常见的加工操作。装置100与机器完全分离。为了“即插即用”安装，装置100配备有未示出的磁腿，该磁腿用于将装置100毫无困难地联接至任何机器。装置100的各种部件由控制器件22控制。这些控制器件22构造成使机电过程自动化，这些控制器件22包括比如计算机的处理装置。优选地，这些控制器件22是PLC(可编程逻辑控制器)。图2示出了由控制器件22使用的算法的流程图。该算法在下文详细描述。图3示出了图1A至图1E中所示的装置100的框图概略图。
装置100分成两个子系统110、120，这两个子系统除了由两个子系统共享的、优选的是PLC的控制器件22进行电子控制之外完全不同。第一子系统110(也被称为液态CO2的调节子系统)负责供应液态CO2，并且第二子系统120(也被称为切削油粉碎子系统)负责粉碎切削油以形成具有粉碎颗粒的喷雾。
已经以防止在供CO2以液态行进的导管(图3中的导管“a”、“b”和“g”)内形成干冰的方式开发了第一子系统110。在导管“a”和导管“b”中，液态CO2处于环境温度。液态CO2通过压强调节器11时液态CO2的温度下降。温度由于压强的下降而下降。并且一旦液态CO2(通过出口18)被注射，则液态CO2由于其完全减压而到达-78℃。CO2的低温温度为-78℃。为了防止形成干冰，该子系统110配备有如进一步说明的、连通的两个入口通道(供通道或导管“a”进入的且供应液态CO2的入口或输入口1以及供通道或导管“d”进入的且供应气态CO2的入口或输入口2)和出口通道或导管“g”。软管或导管的端部将连接至所述联接件18，由于软管或导管的该端部不是设备100的一部分而未示出。在打算使用由子系统110供应的CO2作为外部切削液的情况下，软管或导管的另一端部将连接至喷嘴，或者，在用于在工具内部注射所述CO2的情况下，软管或导管的另一端部连接至与所使用的机床一起提供的联接件的入口。
图6示出了设备以第一选项(外部使用)使用的示例。换言之，在该示例中，软管已经连接至联接件18并且软管的另一端部已经连接至喷嘴185以从外部冷却正在加工的部件。还示出了从外部供应粉碎的油的MQL喷嘴19。图7示出了设备以第二选项(内部使用)使用的示例。如示出的，只有液态CO2穿过待冷却的工具的内部，而粉碎的油总是通过喷嘴19注射而从外部供应。液态CO2穿过机器的内部导管。液态CO2穿过联接至机器的工具的一些开口300离开。机器及其内部导管位于本发明的范围之外。也就是说，用于润滑的切削油总是从外部供应至机器，而用于冷却的液态CO2可以从外部(图6)或内部(图7)供应。
回到图3，第一子系统110的每个入口通道“a”、“d”分别由关闭的电磁阀7、8电子控制。更确切地说，气态CO2的导管的关闭的电磁阀8不位于导管“d”本身上，而是位于导管“d”的在压力调节器4之后的延伸部上，导管上的该延伸部标记为“h”。在(通过联接件18)注射液态CO2之前，气态CO2用于将子系统的导管加压到CO2的三相点(0.511MPa和-56.4℃)之上。真正需要加压到三相点以上以防止形成干冰的导管是导管“a”、导管“b”和导管“g”，因为液态CO2将穿过这些导管。例如，关于导管“a”：当液态CO2新瓶将经由联接件1连接至装置100时，在打开新瓶使得液态CO2到达电磁阀7之前，可能必须将所述导管“a”加压到三相点之上以防止形成干冰。通过借助于联接件2引入的气态CO2的作用来达到该压强(高于三相点)。换言之，导管“d”具有气态CO2的容器或瓶的压强(约5至6MPa))。该压强通过压强调节器4降低至高于三相点的值，该值因此是导管“h”和导管“c”中的压强，所以该压强可以传递至导管“a”、导管“b”和导管“g”。总之，子系统110的所有导管都被加压到CO2的三相点之上。为了在导管中实现该加压程度，控制液态CO2进入的电磁阀7被止回阀15旁通，从而允许在通过联接件1将液态CO2引入该装置之前使气态CO2通过所述电磁阀7的上游。因此，子系统110的所有导管都被加压，同时当子系统供应有液态CO2时防止液态CO2通过所述旁路泄漏。换言之，导管“a”和导管“b”通过止回阀15连通，使得如果电磁阀7关闭，则允许从导管“b”朝向导管“a”而不是另一方向的流动。在通道或导管“b”中，液态CO2处于约50至60bar(即5.0至6.0MPa)的压强，因此其必须穿过压强调节器11以将压强降低至接近但高于CO2的三相点(0.511MPa和-56.4℃)的值。当气态CO2穿过导管“a”、导管“b”和导管“g”时，气态CO2的压强从气态CO2穿过压强调节器4时起高于该三相点。
导管“a”和导管“d”优选地配备有截止阀(或减压阀)13、14，以在必要时对系统进行减压；例如，为了改变装置100的组件。
另一方面，通道“c”(气态CO2的)和通道“b”(液态CO2的)也必须通过止回阀16连接或连通，使得止回阀16可以允许气态CO2朝向电磁阀7而不是另一方向的循环。换言之，这防止了液态CO2流向电磁阀8。其原因在于，在液态CO2的注射循环期间，在初始阶段打开了控制气态CO2的电磁阀8，因此将整个子系统110加压到三相点之上。
一旦由气态CO2将子系统110的所有导管加压到三相点之上，对优选地压强处于5MPa和6MPa之间的液态CO2的通过进行控制的电磁阀7打开并允许液态CO2通过，一方面将气态CO2朝向出口通道“g”清扫并且朝向止回阀16清扫。在没有该阀16的情况下，气态CO2将由液态CO2驱动并且包含气态CO2的整个通道(通道“c”，“h”和“d”)最终将充满液态CO2。由于这种组合，液态CO2可以在不在导管内形成干冰并且因此无阻塞形成的情况下被引导至出口通道“g”(一直至联接件18)。换言之，防止了导管“a”、导管“b”和导管“g”中的液态CO2形成干冰；换言之，防止了在气态CO2穿过的电磁阀7和止回阀15下游的所有导管中形成干冰。
最后，为了关闭液态CO2的注射并防止液态CO2在其通过的导管内膨胀，必须关闭控制液态CO2通过的电磁阀7；这将允许气态CO2清扫液态CO2的所有导管或通道“b”和“g”，并且当导管不包含任何的液态CO2时，控制气态CO2进入的阀8关闭。因为液态CO2的供应已经中断，这确保了在电磁阀7关闭的情况下残余的液态CO2不会在压强下降时变成干冰。应当指出的是，在这种情况下(当导管“a”中存在液态CO2时)，气态CO2不会清扫导管“a”，该导管“a”继续在4.5至6MPa之间的压强下(取决于供应导管“a”的罐或瓶中的液态CO2的液位)包含液态的CO2，这就是没有形成干冰的危险的原因。注意，导管“a”中的压强根据供应该导管“a”的容器或瓶中的液态CO2的液位而变化。例如，当液态CO2瓶装满时，该导管中的压强约为6MPa，但压强随着瓶子中的液位下降而降至约4.5MPa，这通常在必须更换瓶子时发生。
此外，用于调节液态CO2的子系统110优选地具有两个压强调节器4、11，以控制气态CO2的进气压强(压强调节器4)以及在CO2以液态行进时出口通道“g”中的压强(压强调节器11)。压强调节器4设置在下述通道上：该通道在电磁阀8的上游(通过入口2)供应有气态CO2，目的是将气态CO2的进气压强降低至接近但略高于三相点的压强。换言之，压强调节器4位于通道“d”与通道“h”之间。优选地，压强调节器4设计成将气态CO2压强降低至0.6至1.5MPa的范围，更优选至0.8至1.3MPa的范围。例如，在具体实施方式中，压强调节器4设计成将气态CO2压强降低到大约1MPa。该压强调节器4优选为单隔板或双隔板，使得当电磁阀8关闭时供应压强(在入口2处的压强)将不会传递至子系统110的内部。另一压强调节器11位于通道或导管“b”与出口通道或出口导管“g”(通向至联接件18)之间，并且被调节成使液态CO2的压强下降至略高于气态CO2的压强水平，从而满足所需的注射条件。优选地，压强调节器11设计成将液态CO2的压强降低至0.6至1.8MPa，更优选地至0.8至1.6MPa。例如，在具体实施方式中，该压强调节器11设计成将在出口18处的液态CO2的压强降低至约1.2MPa。导管“b”使电磁阀7与压强调节器11连通并且导管“g”使压强调节器11与注射联接件18连通，从而将装置100与和液态CO2有关的注射系统连接。这种用于液态CO2的注射系统在本发明的范围外。作为示例，该系统可以由类似于那些用于切削液的终止于汇聚喷嘴的导管构成，或者由连通有待使用的切削工具的内部通道的连接部构成。必须调节压强调节器11使得出口压强高于CO2的三相点(0.511MPa)，优选地在0.6MPa与1.8MPa之间，更优选地在0.8MPa与1.6MPa之间。
优选地，液态CO2的调节子系统110在导管“c”上配备有安全阀17，其设计成用于供应(设定的)略高于(优选高于0.7MPa，更优选在0.8MPa与2MPa之间，例如约1.5MPa)气态CO2的工作压强的压强以防止在止回阀16发生故障时损坏系统，该止回阀16连接两个通道“c”和“b”或位于包含气态CO2的通道上的压强调节器4。即，需要安全阀17以防止由于不涉及装置100的正常使用的原因而可能发生的过压。由安全阀17供应的压强必须略高于气态CO2压强；否则，允许气态CO2通过的电磁阀8一旦打开，阀17就会启动。
如图1A至图1E中所示，用于供应液态CO2的子系统110部分位于外壳30中且部分位于外壳外部。因此，分别用于液态CO2和气态CO2进入装置的连接部或联接件1、2；压强调节器4、11；减压阀13、14；额定安全阀17和用于液态CO2的装置注射(用于冷却)的连接部或联接件18都位于外壳30外部。由两个子系统共享的控制器件22也位于外壳30外部。相反，在外壳30内部并且由外壳保护的是液态CO2的电磁阀7；气态CO2的电磁阀8；止回阀15、16以及液态CO2和气态CO2的从子系统110的入口1、2至出口18穿过子系统110的各种导管。
第二子系统120(负责粉碎切削油以形成液态切削油微粒的喷雾)已经被开发为具有两个通道的最小量润滑(MQL)技术，该系统在本发明的范围之外；因此，直到油被注射至相应的工具或机器中时，油才由于文丘里效应而被喷嘴19粉碎。这消除了传统的单通道系统中存在的通道的长度方面的限制——由微粒在导管壁上的凝结而产生的限制。
切削油粉碎子系统120具有用于加压空气到子系统120的第一通道或导管“i”的入口或联接件3。优选地，在该入口3之后，在导管或通道“i”中存在控制子系统120的空气供应压强的压强调节器5。通常，加压空气入口或联接件3连接至通常处于0.6MPa与1MPa之间的压强下的加压空气回路。然后压强调节器5负责降低该压强。即，压强调节器5控制到达导管或通道“j”的空气的压强，因此通道“j”中的压强约为0.5MPa。该子系统还包括包含切削液的罐6，该罐6接入子系统120的第二通道或导管“k”。如技术人员所知，切削液是包括一种油或多种油的产品，该切削液用作去除切屑的加工操作中的润滑剂和冷却剂。切削液可以包含或不包含水。切屑液也经常被称为切削油。本发明使用在本发明的范围外的传统“无水”切削油。该子系统还具有分别控制空气和切削油通过的两个电磁阀9、10。控制空气通过的电磁阀9优选地位于压强调节器5之后，即在导管或通道“j”与“f”之间，而控制切削液通过的电磁阀10优选地位于切削液罐6之后，即在导管或通道“k”与“e”之间。此后，供加压空气(通道“f”)和切削液(通道“e”)行进的两个通道由联接件或连接部12轴向接合。优选地，T形联接件用于该连接部12。换言之，导管“f”和导管“e”分别将电磁阀9、10与T形联接件12连接。优选地，所选择的导管“e”由柔性材料或多种柔性材料制成。更优选地，导管“e”由比如聚四氟乙烯的柔性聚合物材料制成以减小由行进通过导管“e”内部的油引起的负载损失。至于装置100的其余导管，这些导管可以是刚性的或柔性的，只要这些导管承受操作压强即可。
联接件12具有两个入口，优选地设计成使得导管“f”通过适配器或类似的联接件连接至联接件12，而导管“e”优选地通过气密联接件插入其内部以防止空气通过所述连接部的壁泄漏。图4示出了可能的适配器125。在联接件12内部，从导管“f”以及导管“e”引入的空气朝向联接件12的出口传导。联接件或连接部12的出口是用于传导加压空气和切削油的同轴通道或导管20。在可能的实施方式中，该同轴导管20是具有两个同轴通道的软管。即，软管20由被外壁包围的优选为柔性的内部导管构成，因此切削油可以在内部流动并且空气可以在外部流动。该双同轴导管20将流体传导到位于同轴导管20端部的喷嘴19。喷嘴19利用文丘里效应粉碎从油罐6输送的油，形成粉碎的油微粒。因此，在出口处，喷嘴19供应具有粉碎的油的加压空气。
优选地，联接件12的出口包括如图4中所示的适配器125，该适配器125将联接件12与软管20连接，因此空气同轴地围绕油导管“e”，该油导管“e”因此保持在适配器125内。在图4右边处的横截面图示出了由包含空气的导管或通道127同轴地包围的油通道“e”。
最后，出口软管或导管20在一个端部处连接至联接件12的出口的适配器125并在端部处设有像图5中所示的MQL喷嘴一样的喷嘴19。在左边，图5示出了喷嘴19的纵向视图，并且右侧示出了喷嘴19的横截面图(正面)。
如图1A至图1E中所示，油粉碎系统120的一部分位于外壳30中而一部分位于外壳外部。因此，用于将加压空气引导至装置中的连接部或联接件3、切削油罐6、压强调节器5和MQL连接部或喷嘴19位于外壳30外部。相反，在外壳30内部并由外壳30保护的是：空气电磁阀9、切削油电磁阀10、连接部或联接件12以及将联接件12连接至喷嘴19的软管20。
当子系统120开始操作时，位于导管或通道“j”与导管或通道“f”之间的电磁阀9打开，空气开始通过它们循环，并且位于导管或通道“k”与导管或通道“e”之间的电磁阀10也立即打开且切削油开始通过它们循环。然而，后面的电磁阀10间歇地打开，即，后面的电磁阀10以一定频率连续地改变状态，该频率将决定注射的切削油的流动。因此，由脉冲控制切削油通过导管或通道“e”至联接件或连接部12并因此至喷嘴19的的流动。使用这种脉冲控制方法，避免了由传统MQL双通道系统所使用的阀和空气流量计的使用，因此改善了对切削油的流动的控制。
为了使装置100正确地运行，装置100必须通过相应的入口或联接件1供应有处于液态的CO2、通过相应的入口或联接件2供应有气态CO2并且通过相应的入口或联接件3供应有加压空气。此外，罐6必须包含可以粉碎的切削液。在可能的实施方式中，切削液是下述切削油：该切削油具有在20℃ 88mm2/s的运动粘性和0.92g/cm3的密度。在可能的实施方式中，入口或联接件1、2和3是适配器。替代性地，入口或联接件1、2和3通过使用任何连接系统实现，该连接系统可以用于使装置的相应的供应导管与适当部件连通。(通过入口2至导管“d”)引入的气态CO2的压强必须高于三相点的压强(0.511MPa)。优选地，导管“d”中的气态CO2大约处于4.5MPa与6MPa之间的压强下。通过导管“a”的液态CO2的进气压强必须至少略高于气态CO2的压强以在将液态CO2注射切削区域中时使液态CO2的冷却能力最优化。优选地，取决于通过联接件1将流体供应至导管“a”的容器或瓶中的液态CO2的液位，通过导管“a”的液体CO2的进气压强在4.5MPa与6MPa之间变化。
最后，用于通过联接件3供应MQL子系统(子系统120)的空气的压强优选地在0.1MPa与1MPa之间，因此由于在喷嘴19中的文丘里效应它可以致使足够的压降以拖动包含在罐6中的切削油。在更优选的实施方式中，导管“j”和导管“f”中的最佳压强的压强选择为约0.5MPa。
在本发明的实施方式中，入口或联接件1通过导管“a”直接连接至电磁阀7。然而，联接件或入口2和联接件或入口3预先连接至它们的相应的压强调节器4和压强调节器5，并且这些压强调节器又连接至它们相应的电磁阀8和电磁阀9。最后，罐6连接至电磁阀10，该电磁阀10建议安装在罐的底部处。或者，电磁阀10可以设置在罐的另一部分中。
该设备完全由控制器件22控制，优选地由PLC实现，该PLC优选地使用图2中描述的算法编程。该算法用于根据操作的要求控制四个电磁阀7、8、9和10。它允许一起和分别使用低温冷却技术与最小量润滑，并且可以用于控制在微粉碎期间使用的油或一些其他切削液的流动。
图2中的控制算法按如下方式实现：当算法启动(40)时，必须做出决定(41)是否激活MQL子系统(即子系统120)。即，必须决定是否注射微粉碎的切削液。如果在该阶段(41)决定子系统120将被激活，则电磁阀9被激活(42)然后电磁阀10被激活(43)。然后提交询问(44)以查明是否改变切削液的流动。如果是，则改变(45)切削液的流动并继续询问(44)直到不再需要改变切削液的流动。然后提交另一个询问(46)以决定是否断开子系统120。如果不，则重复询问(44)以决定是否改变切削油的流量。相反，如果必须断开子系统120，则使电磁阀10停用(47)然后使电磁阀9停用(48)。然后算法提交另一个询问(41)以查明是否激活子系统120。
相反，如果在该阶段(41)决定不激活子系统120，则算法询问(51)以决定是否仅激活低温系统(即，子系统110)。如果在该阶段(51)，决定仅激活子系统110，则电磁阀8被激活(52)然后导管被加压(53)。然后启动电磁阀7(54)。提交另一个询问(55)以决定是否断开子系统110。如果不，则提交另一个询问(55)以查明该决定是否已经改变。相反，如果必须断开子系统110，则停用电磁阀7(56)，然后消除液体CO2(57)并停用电磁阀8(58)。该算法然后再次询问(51)以查明是否单独激活子系统110。
如果在该阶段(51)决定子系统110不会被激活，则算法提交询问(61)以决定是否同时激活低温子系统(即子系统110)和子系统120。如果在该阶段(61)决定激活两个子系统110和120，则电磁阀9、8被激活(62)然后导管被加压(63)。然后启动电磁阀7、10(64)。重复询问(65)以决定是否断开两个子系统110、120。如果不，则提交另一个询问(69)以决定是否改变切削液的流动。如果是，则改变切削液的流动(70)并继续询问(69)直到不再需要改变切削液的流动。再次提交询问(65)以确定是否应断开两个子系统110和120。如果是，则停用电磁阀7、10(66)然后消除液态CO2(67)，然后停用电磁阀9、8(68)。然后算法再次询问(61)以找出是否同时激活两个子系统110、120。如果不，则算法结束(71)。
换言之，如图2中概述的算法所看出的，装置100可以使两个子系统110、120同时工作(阶段61)或使子系统120单独工作(阶段41)或使子系统110单独工作(阶段51)。例如，两个子系统110、120的操作可以是交替的。
装置100是便携式的，并且在新的机床和现有的机床中均可以是完全“即插即用”地安装，并且装置100可以用于任何最常见的加工操作中。装置100与机器完全分离。
此外，本发明不限于所描述的特定实施方式，而是还包括例如由技术人员在材料上进行的变动(例如，关于材料、尺寸、部件、构造等的选择)所产生的要求保护的变型。

Claims (15)

1.一种用于在去除切屑的加工过程期间对工具进行冷却和润滑的装置(100)，其特征在于，所述装置(100)包括：
用于低温冷却的第一子系统(110)，所述第一子系统(110)包括：第一入口(1)，所述第一入口(1)构造成将液态CO2引入所述装置(100)的第一导管(a)中；第一出口(18)，所述第一出口(18)构造成从所述装置(100)的第二导管(g)供应液态CO2；第三导管(b)，所述第三导管(b)位于所述第一导管(a)与第二导管(g)之间；以及用于防止在所述第一导管、第二导管和第三导管(a、g、b)中形成干冰的器件(2、7、8、4、11、15、16、13、14、d、h、c)；
用于润滑的第二子系统(120)，所述第二子系统(120)包括用于供应液态切削油的微粒的器件(3、5、6、9、10、12、19、i、j、f、k、e、20)；
所述第一子系统(110)和第二子系统(120)彼此独立，并且所述第一子系统(110)和第二子系统(120)构造成两者同时操作或任一者(110、120)单独操作。
2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，用于防止在所述第一导管、第二导管和第三导管(a、g、b)中形成干冰的所述器件(2、7、8、4、11、13、14、15、16、d、h、c)借助于用于在通过出口(18)注射液态CO2之前将所述导管(a、g、b)加压到CO2的三相点之上的器件来实现。
3.根据权利要求2所述的装置(100)，其中，用于将所述第一导管、第二导管和第三导管(a、g、b)加压到CO2的三相点之上的所述器件包括：第二入口(2)，所述第二入口(2)构造成在所述装置(100)的第四导管(d)中引入气态CO2；第五导管(h)，所述第五导管(h)设置在所述第四导管(d)之后；第一电磁阀(7)，所述第一电磁阀(7)构造成控制液态CO2在所述第一导管(a)与所述第三导管(b)之间的通过；第二电磁阀(8)，所述第二电磁阀(8)构造成控制气态CO2在所述第五导管(h)与第六导管(c)之间的通过；第一止回阀(15)，所述第一止回阀(15)设置成连通所述第一导管(a)与第三导管(b)，使得当所述第一电磁阀(7)关闭时，在通过所述第一入口(1)引入液态CO2之前允许气态CO2从所述第三导管(b)朝向所述第一导管(a)的通过；以及第二止回阀(16)，所述第二止回阀(16)设置成连通所述第三导管(b)与第六导管(c)，使得当所述第二电磁阀(8)打开时，允许气态CO2从所述第六导管(c)朝向所述第一电磁阀(7)而不是相反方向的循环，阻止液态CO2朝向所述第二电磁阀(8)前进。
4.根据权利要求3所述的装置(100)，其中，用于将所述第一导管、第二导管和第三导管(a、g、b)加压到CO2的三相点之上的所述器件还包括设置在所述第一导管(a)上的第一截止阀(13)和设置在所述第四导管(d)上的第二截止阀(14)，所述第一截止阀(13)和所述第二截止阀(14)构造成在必要时使所述第一子系统(110)减压。
5.根据权利要求3或4所述的装置(100)，其中，用于将所述第一导管、第二导管和第三导管(a、g、b)加压到CO2的三相点之上的所述器件还包括用于液态CO2的第一压强调节器(11)和用于气态CO2的第二压强调节器(4)，所述第一压强调节器(11)设置在所述第三导管(b)与第二导管(g)之间；并且所述第二压强调节器(4)设置在所述第四导管(d)与第五导管(h)之间。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(100)，其中，用于供应液态切削油的微粒的所述器件(3、5、6、9、10、12、19、i、j、f、k、e、20)包括：第三入口(3)，所述第三入口(3)构造成将加压空气引入至所述装置(100)的第七导管(f)中；器件(6)，所述器件(6)构造成通过第八导管(e)供应液态切削油；第三电磁阀(9)，所述第三电磁阀(9)构造成控制加压空气至所述第七导管(f)的通过；第四电磁阀(10)，所述第四电磁阀(10)用于控制切削油至所述第八导管(e)的通过；联接件(12)，所述联接件(12)设计成将所述第七导管(f)与第八导管(e)接合在单个导管(20)中；以及设置在所述导管(20)的出口的端部处的喷嘴(19)，所述喷嘴(19)构造成通过文丘里效应粉碎所述切削油使得所述切削油能够被注射。
7.根据权利要求6所述的装置(100)，其中，所述联接件(12)是T形联接件，在所述T形联接件中所述第七导管(f)和第八导管(e)轴向接合至所述导管(20)。
8.根据权利要求7所述的装置(100)，其中，所述导管(20)是具有两个同轴通道的软管：内部导管构造成使得切削油能够以液态流动，所述内部导管被外壁包围，所述软管构造成使得加压空气能够在所述内部导管与所述外壁之间流动。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的装置(100)，其中，用于供应液态切削油的微粒的所述器件(3、5、6、9、10、12、19、i、j、f、k、e、20)包括位于第九导管(i)与第十导管(j)之间的第三压强调节器(5)，所述第九导管(i)设置在所述第三入口(3)的出口处，所述第十导管(j)设置在所述第三电磁阀(9)的入口处。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(100)，还包括控制器件(22)，所述控制器件(22)构造成控制所述第一子系统(110)和所述第二子系统(120)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(100)，包括构造成联接至机床的多个磁腿。
12.一种对用于在去除切屑的加工过程期间对工具进行冷却和润滑的装置(100)进行操作的方法，所述装置(100)包括用于低温冷却的第一子系统(110)和用于润滑的第二子系统(120)，所述第一子系统(110)包括：第一入口(1)，所述第一入口(1)构造成使液态CO2引入所述装置(100)的第一导管(a)中；第一出口(18)，所述第一出口(18)构造成从所述装置(100)的第二导管(g)供应液态CO2；第三导管(b)，所述第三导管(b)位于所述第一导管(a)与第二导管(g)之间；以及用于防止在所述第一导管、第二和导管第三导管(a、g、b)中形成干冰的器件(2、7、8、4、11、13、14、15、16、d、h、c)；所述第二子系统(120)包括：用于供应液态切削油的微粒的器件(3、5、6、9、10、12、19、i、j、f、k、e、20)；其中，用于防止形成干冰的所述器件(2、7、8、4、11、13、14、15、16、d、h、c)包括用于将所述第一导管、第二导管和第三导管(a、g、b)加压到CO2的三相点之上的器件，其中，用于加压所述导管(a、g、b)的所述器件包括：第二入口(2)，所述第二入口(2)构造成将气态CO2引入所述设备(100)的第四导管(d)中；第五导管(h)，所述第五导管(h)位于所述第四导管(d)之后；第一电磁阀(7)，所述第一电磁阀(7)构造成控制液态CO2在所述第一导管(a)与所述第三导管(b)之间的通过；第二电磁阀(8)，所述第二电磁阀(8)构造成控制气态CO2在所述第五导管(h)与第六导管(c)之间的通过；第一止回阀(15)，所述第一止回阀(15)被设置成连通所述第一导管(a)与第三导管(b)；以及第二止回阀(16)，所述第二止回阀(16)被设置成连通所述第三导管(b)与第六导管(c)；并且其中，用于供应液态切削油的微粒的所述器件(3、5、6、9、10、12、19、i、j、f、k、e、20)包括：第三入口(3)，所述第三入口(3)构造成将加压空气引入至所述设备(100)的第七导管(f)中；罐(6)，所述罐(6)构造成通过第八导管(e)供应液态切削油；第三电磁阀(9)，所述第三电磁阀(9)构造成控制加压空气在所述第七导管(f)中的通过；第四电磁阀(10)，所述第四电磁阀(10)用于控制切削油在所述第八导管(e)中的通过；联接件(12)，所述联接件(12)设计成使所述第七导管(f)与第八导管(e)接合在单个第九导管(20)中；以及设置在所述第九导管(20)的输出端部处的喷嘴(19)，所述喷嘴(19)构造成通过文丘里效应粉碎所述切削油以使所述切削油能够被注射，
所述方法包括以下阶段以通过所述联接件(18)注射液态CO2：
打开控制气态CO2在所述第五导管(h)与所述第六导管(c)之间的通过的所述第二电磁阀(8)；
将所述第一导管、第二导管和第三导管(a、g、b)加压到CO2的三相点之上；
打开控制液态CO2在所述第一导管(a)与所述第三导管(b)之间的通过的所述第一电磁阀(7)；
通过所述第一出口(18)注射液态CO2。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法包括以下阶段以中断通过所述第一出口(18)注射液态CO2：
关闭对液态CO2的通过进行控制的所述第一电磁阀(7)；
通过注射加压到三相点之上的气态CO2至少清扫液态CO2的第二导管和第三导管(b、g)；
关闭控制气态CO2的所述第二电磁阀(8)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，所述方法包括以下阶段用于同时注射液态CO2和由液态切削油的微粒形成的喷雾：
打开控制气态CO2的通过的所述第二电磁阀(8)并打开控制加压空气朝向所述第七导管(f)的通过的所述第三电磁阀(9)；
将所述第一导管、第二导管和第三导管(a、g、b)加压到CO2的三相点之上；
打开控制液态CO2的通过的所述第一电磁阀(7)并打开控制所述切削油的通过的所述第四电磁阀(10)。
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法包括以下阶段以中断液态CO2和由液态润滑剂微粒形成的喷雾的同时注射：
关闭控制液态CO2的通过的所述第一电磁阀(7)并关闭控制所述切削油的通过的所述第四电磁阀(10)；
通过注射加压到三相点之上的气态CO2至少清扫液态CO2的所述第二导管和第三导管(b、g)；
关闭控制气态CO2的通过的所述第二电磁阀(8)并关闭控制加压空气的通过的所述第三电磁阀(9)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112192313A (zh) * 2020-10-12 2021-01-08 湘潭大学 一种用于镍基高温合金材料切削的干冰低温冷却方法及装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113211179A (zh) * 2021-05-31 2021-08-06 四川大学 一种智能微量润滑装置
DE102021129470A1 (de) * 2021-11-11 2023-05-11 Scherer Engineering Gmbh Durchbruchvorrichtung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003094206A (ja) * 2001-09-25 2003-04-03 Toshiba Mach Co Ltd 立旋盤
JP2010110872A (ja) * 2008-11-07 2010-05-20 Vector Co Ltd マーキング装置用潤滑油供給装置
CN102672531A (zh) * 2012-03-23 2012-09-19 浙江大学 大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统
EP2837448A2 (de) * 2013-08-14 2015-02-18 Franz Haimer Maschinenbau KG Werkzeuganordnung mit einer Werkzeugaufnahme und einem Werkzeug, Werkzeugaufnahme und Werkzeug
CN104813163A (zh) * 2012-11-28 2015-07-29 株式会社岛津制作所 超临界流体处理装置
CN204692245U (zh) * 2015-06-18 2015-10-07 厦门理工学院 一种固态二氧化碳制造机液压冷却系统
EP2832493B1 (de) * 2013-07-31 2016-04-27 MAG IAS GmbH Bearbeitungsvorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2876661A (en) * 1956-04-17 1959-03-10 Pratt & Whitney Co Inc Automatic rotary positioning means
DE4309134C2 (de) 1993-03-22 1999-03-04 Wilfried Wahl Verfahren zur Schmierung und Kühlung von Schneiden und/oder Werkstücken bei zerspanenden Arbeitsprozessen
DE19914311A1 (de) * 1999-03-29 2000-10-05 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Verfahren und Vorrichtung zum Anbringen eines Maßstabes
US6724104B2 (en) * 2000-09-29 2004-04-20 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Linear motor drive apparatus
DE10140718A1 (de) * 2001-08-27 2003-04-03 Walter Jaeger Verfahren und Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken mit Kühlung
US7513121B2 (en) * 2004-03-25 2009-04-07 Air Products And Chemicals, Inc. Apparatus and method for improving work surface during forming and shaping of materials
US20060123801A1 (en) * 2004-12-13 2006-06-15 Cool Clean Technologies, Inc. Device for applying cryogenic composition and method of using same
WO2006065725A1 (en) 2004-12-13 2006-06-22 Cool Clean Technologies, Inc. Carbon dioxide snow apparatus
DE102008021049B3 (de) * 2008-04-26 2009-12-10 Ex-Cell-O Gmbh Verfahren zum Kühlen und Schmieren eines Werkzeugs und zum Reinigen der bearbeiteten Fläche
US8048830B1 (en) 2008-06-19 2011-11-01 Cool Clean Technologies, Inc. Method of forming and using carbonated machining fluid
EP2488614A4 (en) * 2009-10-16 2015-10-21 Univ Virginia Patent Found GAS EXPANDED LUBRICANTS FOR INCREASED ENERGY EFFICIENCY AND METHOD AND SYSTEM RELATED THERETO
WO2012109320A1 (en) * 2011-02-08 2012-08-16 The University Of Utah Research Foundation System and method for dispensing a minimum quantity of cutting fluid
DE102011083666A1 (de) 2011-09-29 2013-04-04 Rother Technologie Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Kühlung von Aerosolen
US9808815B2 (en) * 2013-06-03 2017-11-07 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Atomizing-based cutting fluid delivery system and method
US9381574B1 (en) * 2014-07-18 2016-07-05 Cleanlogix Llc Method and apparatus for cutting and cleaning a superhard substrate
US10746353B2 (en) * 2015-07-27 2020-08-18 First Power Group, LLC Remotely controlled material delivery system
US10052694B2 (en) * 2016-05-04 2018-08-21 Kennametal Inc. Apparatus and method for cooling a cutting tool using super critical carbon dioxide

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003094206A (ja) * 2001-09-25 2003-04-03 Toshiba Mach Co Ltd 立旋盤
JP2010110872A (ja) * 2008-11-07 2010-05-20 Vector Co Ltd マーキング装置用潤滑油供給装置
CN102672531A (zh) * 2012-03-23 2012-09-19 浙江大学 大型数控加工中心万能双摆头的润滑系统
CN104813163A (zh) * 2012-11-28 2015-07-29 株式会社岛津制作所 超临界流体处理装置
EP2832493B1 (de) * 2013-07-31 2016-04-27 MAG IAS GmbH Bearbeitungsvorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken
EP2837448A2 (de) * 2013-08-14 2015-02-18 Franz Haimer Maschinenbau KG Werkzeuganordnung mit einer Werkzeugaufnahme und einem Werkzeug, Werkzeugaufnahme und Werkzeug
CN204692245U (zh) * 2015-06-18 2015-10-07 厦门理工学院 一种固态二氧化碳制造机液压冷却系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112192313A (zh) * 2020-10-12 2021-01-08 湘潭大学 一种用于镍基高温合金材料切削的干冰低温冷却方法及装置

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