一种氮气流射硬态切削加工装置及切削方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及硬态切削加工技术领域，具体涉及一种氮气流射硬态切削加工装置，采用超硬刀具对淬硬工件进行切削加工，并在加工过程中将从制氮机从空气中分离出的常温氮气由氮气控制器经高压氮气喷射头高速喷射到淬硬工件加工表面，一方面通过气体介质起到强气清洗、润滑、适度冷却作用，另一方面利用氮气来隔离保护工件表面不被氧化，促进加工表面与氮气进行摩擦化学反应，使工件表面产生有利于增强表面质量的富氮层，是一种无需切削液的节水、节材、节能的“以车代粗磨”加工淬硬工件的绿色加工新方法。

A nitrogen flow cutting hard machining device and cutting method

The invention relates to the technical field of hard cutting, in particular to a nitrogen jet hard cutting device, which uses a super-hard tool to cut a hardened workpiece, and in the process of machining, the normal temperature nitrogen separated from the air from the nitrogen machine is injected by a nitrogen controller through a high-pressure nitrogen jet head at high speed into the hardener. Workpiece surface, on the one hand through gas medium to play a strong gas cleaning, lubrication, moderate cooling role, on the other hand, the use of nitrogen to isolate and protect the surface of the workpiece from oxidation, promote the tribochemical reaction between the machined surface and nitrogen, so that the workpiece surface to produce a favorable surface quality of nitrogen-rich layer, is a kind of non-cutting. Water-saving, material-saving, energy-saving \turning instead of rough grinding\ new green machining method for hardened workpiece.

【技术实现步骤摘要】
一种氮气流射硬态切削加工装置及切削方法
本专利技术涉及硬态切削加工
，具体涉及一种氮气流射硬态切削加工装置及切削方法。
技术介绍
切削可分为湿式切削和干式切削，其中湿式切削采用切削液来降低工件加工表面温度、排除断屑、冷却和润滑工件加工区域，该方法可改善加工工件表面加工质量，但切削液是机械加工过程中产生的重要污染物，其排放会对人体健康和环境卫生产生影响。为此，中国公开号CN102977983A公开了一种无污染绿色切削液及其制备工艺，该专利技术所涉及的切削液是将农业废料运用到其中，无需化工添加剂，对环境和人体健康做到无伤害。但该方法不能彻底解除加工过程中由于切削污染切削液所存在的问题，还是需要耗费资源对切削液进行过滤，然后再进行排放。同时，在切削过程中，使用切削液冷却往往不连续，刀具很容易因为冷热不均产生破损，降低刀具的使用寿命。干式切削是为一种绿色切削加工方法，在加工过程当中不需使用切削液，加工后无污染物排放。中国公开号CN103801979A公开了一种干冰冷却的干式切削方法，该方法无需使用切削液，显著降低加工表面温度，提高了表面的加工精度，延长刀具的使用寿命。但该专利采用的干冰对加工区域进行冷却，不能使得工件加工过程当中产生表面富氮层，进一步提高工件表面的抗疲劳性能。此外，有通过液氮作为冷却介质喷射加工表面进行切削加工，但是易使超硬刀具崩刀，不能满足使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氮气流射硬态切削加工装置及切削方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种氮气流射硬态切削加工装置，包括切削加工机床，还包括与所述切削加工机床配合使用的氮气流射装置，其中，所述削加工机床包括交换齿轮箱，平行设置的主轴箱和进给箱，所述主轴箱和进给箱分别与所述交换齿轮箱传动连接，所述主轴箱的另一端设置有用于夹紧固定待切削加工处理的淬硬工件的卡盘，加工过程中，主轴箱内部的主轴旋转过程中通过卡盘带动所述淬硬工件旋转；所述进给箱的另一端水平延伸设置有光杆和丝杆，还包括能够在所述丝杆的驱动下沿所述光杆直线平移的溜板箱，所述溜板箱上设置有刀架台，该刀架台上固定有超硬刀具；所述氮气流射装置包括通过管道依次连接的制氮机、氮气控制系统和高压氮气喷头，所述高压氮气喷头固定在溜板箱上，加工过程中，所述高压氮气喷头喷出的氮气喷向淬硬工件和超硬刀具的接触加工部位。其中，所述刀架台活动设置在溜板箱上，使得安装在上面的超硬刀具与淬硬工件之间的距离可调节。作为优选的，所述制氮机为中空制氮机，用于直接从空气中分离氮气。其中，还包括氮气压缩机，中空制氮机从空气中分离的氮气，经过氮气压缩机压缩后在氮气控制系统的控制下，通过管道输送至高压氮气喷头喷出。其中，所述氮气控制系统包括控制阀门以及流量计，所述氮气控制系统根据流量计反馈的电信号通过控制阀门实现氮气的压强流速以及流量的控制。其中，所述高压氮气喷头与超硬刀具都固定在刀架台上，两者相对静止，使高压氮气喷头跟随超硬刀具同步位移。一种氮气流射硬态切削加工方法，采用超硬刀具对淬硬工件进行切削加工的同时，将制氮机从空气中分离出的常温氮气通过氮气控制系统控制，经氮气流射装置的氮气高压喷头高速喷射到淬硬工件加工表面，在切削加工的同时利用氮气对超硬刀具和淬硬工件进行降温、隔绝空气防氧化处理。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：第一，本专利技术利用制氮机从空气中直接抽取分离氮气，既方便快捷又绿色环保。第二，本专利技术利用高速氮气流隔绝空气的作用，能防止工件与刀具加工区域在车削过程中不被氧化，提高工件表面质量和刀具的使用寿命。第三，利用车削过程中产生的温度，将高速氮气流喷射到工件加工表面，有可能使工件表层产生有强化表面质量作用的富氮层，提高工件加工表面的抗疲劳强度。第四，本专利技术中的高速氮气流能在车削过程中代替冷却液的作用，可以实现高性能工件不用切削液的节水、节材、节能的“以车代粗磨”的绿色加工。附图说明图1为本专利技术的氮气流射硬态切削加工装置的结构示意图。图2为高压氮气喷头、淬硬工件和超硬刀具的相对位置示意图。图3为本专利技术的氮气作用于淬硬工件和超硬刀具的喷射效果图。图4为本专利技术的常温氮气提取及氮气控制流程图。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术进行详细描述。实施例1。如图1-4所示，本实施例提供一种氮气流射硬态切削加工装置，包括切削加工机床，还包括与所述切削加工机床配合使用的氮气流射装置，其中，所述削加工机床包括交换齿轮箱10，平行设置的主轴箱9和进给箱11，所述主轴箱9和进给箱11分别与所述交换齿轮箱10传动连接，所述主轴箱9的另一端设置有用于夹紧固定待切削加工处理的淬硬工件6的卡盘8，加工过程中，主轴箱9内部的主轴旋转过程中通过卡盘8带动所述淬硬工件6旋转；所述进给箱11的另一端水平延伸设置有光杆1和丝杆2，还包括能够在所述丝杆2的驱动下沿所述光杆1直线平移的溜板箱3，所述溜板箱3上设置有刀架台4，该刀架台4上固定有超硬刀具5；所述氮气流射装置包括通过管道14依次连接的制氮机12、氮气控制系统13和高压氮气喷头7，所述高压氮气喷头7固定在溜板箱3上，加工过程中，所述高压氮气喷头7喷出的氮气喷向淬硬工件6和超硬刀具5的接触加工部位，起到防氧化和渗氮的作用。其中，所述刀架台4活动设置在溜板箱3上，加工过程中保持相对位置不变，使得安装在上面的超硬刀具5与淬硬工件6之间的距离可调节。作为优选的，所述制氮机12为中空制氮机12，用于直接从空气中实时分离氮气，故在切削过程中不存在氮气不足的问题，即能高效的保证加工淬硬工件6的加工质量。其中，还包括氮气压缩机，中空制氮机12从空气中分离的常温氮气，经过氮气压缩机压缩后在氮气控制系统13的控制下，通过管道14输送至高压氮气喷头7喷出。其中，所述氮气控制系统13包括控制阀门以及流量计，所述氮气控制系统13根据流量计反馈的电信号通过控制阀门实现氮气的压强流速以及流量的控制。其中，所述高压氮气喷头7与超硬刀具5都固定在刀架台4上，两者相对静止，使高压氮气喷头7跟随超硬刀具5同步位移，高压喷头与超硬刀具5的相对位置可在加工前根据需求进行相应调整。实施例2。本实施例提供一种氮气流射硬态切削加工方法，采用超硬刀具5对淬硬工件6进行切削加工的同时，将制氮机12从空气中分离出的常温氮气通过氮气控制系统13控制，经氮气流射装置的氮气高压喷头高速喷射到淬硬工件6加工表面，在切削加工的同时利用氮气对超硬刀具5和淬硬工件6进行降温、隔绝空气防氧化处理。本专利技术将中空制氮机12从空气中分离出的常温安全、清洁氮气作为冷却介质，使切削过程中不用切削液，水但可起到清洁、润滑、冷却作用，而且既避免了切削液的污染环境，又避免了低温液易使超硬刀具5崩裂，同时还保护加工表面防止氧化，还有可能使氮气与工作发生氮化反应生成有益于提高工件耐磨和抗疲劳性能的富氮膜，实现了高性能淬硬工件6不用切削液的节水、节油(节能)、无污染的“以车代粗磨”的绿色加工。所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本专利技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本专利技术的不同方面的许多其它变化，为了简明它本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮气流射硬态切削加工装置，包括切削加工机床，其特征在于，还包括与所述切削加工机床配合使用的氮气流射装置，其中，所述削加工机床包括交换齿轮箱，平行设置的主轴箱和进给箱，所述主轴箱和进给箱分别与所述交换齿轮箱传动连接，所述主轴箱的另一端设置有用于夹紧固定待切削加工处理的淬硬工件的卡盘，加工过程中，主轴箱内部的主轴旋转过程中通过卡盘带动所述淬硬工件旋转；所述进给箱的另一端水平延伸设置有光杆和丝杆，还包括能够在所述丝杆的驱动下沿所述光杆直线平移的溜板箱，所述溜板箱上设置有刀架台，该刀架台上固定有超硬刀具；所述氮气流射装置包括通过管道依次连接的制氮机、氮气控制系统和高压氮气喷头，所述高压氮气喷头固定在溜板箱上，加工过程中，所述高压氮气喷头喷出的氮气喷向淬硬工件和超硬刀具的接触加工部位。

【技术特征摘要】
1.一种氮气流射硬态切削加工装置，包括切削加工机床，其特征在于，还包括与所述切削加工机床配合使用的氮气流射装置，其中，所述削加工机床包括交换齿轮箱，平行设置的主轴箱和进给箱，所述主轴箱和进给箱分别与所述交换齿轮箱传动连接，所述主轴箱的另一端设置有用于夹紧固定待切削加工处理的淬硬工件的卡盘，加工过程中，主轴箱内部的主轴旋转过程中通过卡盘带动所述淬硬工件旋转；所述进给箱的另一端水平延伸设置有光杆和丝杆，还包括能够在所述丝杆的驱动下沿所述光杆直线平移的溜板箱，所述溜板箱上设置有刀架台，该刀架台上固定有超硬刀具；所述氮气流射装置包括通过管道依次连接的制氮机、氮气控制系统和高压氮气喷头，所述高压氮气喷头固定在溜板箱上，加工过程中，所述高压氮气喷头喷出的氮气喷向淬硬工件和超硬刀具的接触加工部位。2.根据权利要求1所述的氮气流射硬态切削加工装置，其特征在于，所述刀架台活动设置在溜板箱上，使得安装在上面的超硬刀具与淬硬工件之间的距离可调节。3.根据权利要求1所述的氮气流射硬态切...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓初，周文波，梁忠伟，萧金瑞，周佳华，陈宥丞，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44