一种基于超临界二氧化碳的低温微量润滑装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于超临界二氧化碳流体润滑剂的低温微量润滑装置，包括具有加热功能的高压釜、二氧化碳气瓶、二氧化碳加压输送装置以及喷嘴，所述高压釜内设有活塞将其内腔分隔成超临界二氧化碳储存腔和恒压驱动腔，其中，所述超临界二氧化碳储存腔与二氧化碳加压输送装置以及喷嘴连接，所述恒压驱动腔与可向该恒压驱动腔通入恒压介质的恒压装置连接；所述超临界二氧化碳储存腔还与用于送入微量润滑剂的润滑剂供给装置连接。本发明专利技术中由于超临界二氧化碳储存腔中压力始终恒定，使得高压釜内超临界二氧化碳和润滑剂的混合性能始终保持一致，使其冷却和润滑的性能保持恒定，不会引起工件加工质量的不稳定。

A cryogenic micro lubricating device based on supercritical carbon dioxide

The invention discloses a low temperature micro lubricating device based on a supercritical carbon dioxide fluid lubricant, including a high-pressure kettle with a heating function, a carbon dioxide gas cylinder, a carbon dioxide pressurized conveying device, and a nozzle. The chamber is provided with a piston to separate the inner cavity into a super boundary carbon dioxide storage cavity and a constant pressure driving chamber. The supercritical carbon dioxide storage cavity is connected with a carbon dioxide pressurized conveying device and a nozzle. The constant pressure driving chamber is connected with a constant pressure device that can be connected to the constant pressure medium by the constant pressure driving chamber, and the supercritical carbon dioxide storage cavity is also connected with a lubricant supply device for sending a trace lubricant. In the invention, the pressure in the supercritical carbon dioxide storage cavity is always constant, so that the mixing performance of the supercritical carbon dioxide and lubricant in the autoclave is always consistent, and the cooling and lubricating properties of the supercritical carbon dioxide are kept constant, and the processing quality of the workpiece is not unstable.

【技术实现步骤摘要】
一种基于超临界二氧化碳的低温微量润滑装置
本专利技术涉及一种难加工金属材料切削加工的润滑装置，具体涉及一种基于超临界二氧化碳的低温微量润滑装置。
技术介绍
随着科学技术的发展，难加工材料如高温合金、钛合金、奥氏体不锈钢和淬硬钢等材料，由于硬度高、熔点高、耐磨性好、抗氧化和抗腐蚀能力强等优点，在航空航天、石油化工和汽车等领域应用日益广泛；但这些材料特性也使得其在加工过程中切削力大、切削区温度高、切屑不容易折断、加工表面完整性差，且刀具使用寿命短。基于超临界二氧化碳的低温润滑技术是将超临界二氧化碳作为润滑油的运输载体，溶解了润滑油的超临界二氧化碳流体从喷嘴喷出，对切削区实现强效低温冷却、良好的润滑，采用该技术进行难加工材料切削加工，可有效降低切削温度，提高刀具寿命和表面加工质量，并可减少因大量使用切削液所造成的环境污染，甚至人类健康危害。对超临界二氧化碳流体的稳定且可控地输送问题是实现超临界二氧化碳低温润滑技术的关键环节。授权公告号为CN10128415B的专利技术专利公开了一种用于金属加工过程期间润滑金属工件的方法，该方法中利用超临界二氧化碳作为润滑剂、冷却剂、碎屑排空剂和/或用于另一种润滑剂或缓冲剂的载体，从而减少或消除传统切削液有关的健康问题；在该专利技术专利文件中还提出一种将超临界二氧化碳作为金属切削加工过程中的润滑剂或另一种润滑剂的载体的方案，具体是将超临界二氧化碳用在攻丝扭矩加工过程中；在该专利技术专利文件的说明书的第36-38段以及说明书附图中的附图1均有详细记载；其中，在说明书中的第37段明确提出，为了让容器H内部的压力尽可能地与预定的范围相对应，通过计算机L来接收来自电热偶J的温度数据或者压力传感装置的压力数据；同时，通过计算机L控制加热元件I以及压力转换器K，从而改变容器H内部的压力，保证与预定的范围相对应。在上述方案中对于容器H内部的压力控制不稳定，而且是被动调节的，具体是超临界二氧化碳从喷嘴喷出后，容器H内部的压力逐渐降低，当压力降至超出预定的范围时，计算机L再进行压力调整，打开进气阀，让超临界二氧化碳进入容器H，使容器内部的压力升高至预定的范围；在整个过程中，容器H内部的压力一直存在一定的波动，并不能持续地一直维持在恒定的压力范围内，这样会导致喷射出来的超临界二氧化碳或者由超临界二氧化碳作为载体的润滑剂也出现波动，不能以恒定的流量和流速均匀地喷洒到加工工位上，影响润滑和冷却的效果；此外，容器H内部的压力不恒定也会影响另一种润滑剂与超临界二氧化碳的混合均匀性，使得润滑和冷却的效果也不稳定，导致工件性能有差异。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于超临界二氧化碳的低温微量润滑装置，该装置能够保证溶解了微量润滑油的超临界二氧化碳流体能够在恒定压力下喷射出来，均匀地喷射到切削区，对刀具和工件起到最佳的微量润滑和低温冷却的作用。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于超临界二氧化碳流体润滑剂的低温微量润滑装置，包括具有加热功能的高压釜、存有二氧化碳气体的二氧化碳气瓶、将二氧化碳气瓶中的二氧化碳加压输送至高压釜中的二氧化碳加压输送装置以及将高压釜中的超临界二氧化碳输送至切削工位的喷嘴，其特征在于，所述高压釜内设有活塞将其内腔分隔成超临界二氧化碳储存腔和恒压驱动腔，其中，所述超临界二氧化碳储存腔与二氧化碳加压输送装置以及喷嘴连接，所述恒压驱动腔与可向该恒压驱动腔通入恒压介质的恒压装置连接；所述超临界二氧化碳储存腔还与用于送入微量润滑剂的润滑剂供给装置连接。上述基于超临界二氧化碳流体润滑剂的低温微量润滑装置的工作原理是：在金属加工过程中需要喷射润滑剂时，所述二氧化碳加压输送装置将二氧化碳气瓶中的二氧化碳气体加压输送至高压釜中的超临界二氧化碳储存腔中，此时，高压釜中的活塞在二氧化碳气体输入的同时不断向恒压驱动腔的端部方向移动，当高压釜中充满二氧化碳气体时，所述活塞移动到恒压驱动腔的端部；二氧化碳气体在高压釜中的特定的压力和温度下逐渐形成超临界二氧化碳，同时润滑剂供给装置向超临界二氧化碳储存腔内供给微量润滑剂，微量润滑剂在恒定的温度和压力下被超临界二氧化碳吸收，两者均匀混合在一起；随后，所述恒压装置向高压釜中的恒压驱动腔输送恒压介质，使得活塞在恒压介质的作用下向超临界二氧化碳储存腔的方向移动，最终恒压驱动腔和超临界二氧化碳储存腔中形成的压力相同；工作时打开喷嘴，使得位于超临界二氧化碳储存腔中的超临界二氧化碳喷射出来，与此同时，所述恒压装置不断向恒压驱动腔稳定地输送恒压介质，从而保证恒压驱动腔内的压力保持不变；由于恒压驱动腔内的压力保持不变，与喷嘴连通的外界大气压也保持不变，因此，润滑剂能够在恒压介质和活塞的作用下通过喷嘴持续均匀地喷射出来。通过在高压釜中设置活塞，并且与恒压装置结合，就能够使得超临界二氧化碳均匀地喷射出来，并且在喷射过程中高压釜内的压力保持不变，整个过程无需监控和人工调节，操作方便，结构简单并且设计巧妙，提高切削加工的冷却和润滑效果。本专利技术的一个优选方案，其中，所述恒压装置中的恒压介质为油液，该恒压装置包括用于存放油液的油槽、通过管路将油槽中的油液输送至恒压驱动腔的油泵、用于控制油泵工作的控制器以及用于实时监测高压釜中的超临界二氧化碳储存腔的压力的压力检测仪，所述压力检测仪将超临界二氧化碳储存腔的压力的实时发送给控制器，控制器根据压力检测仪监测的实时压力以及超临界二氧化碳储存腔的设定压力控制所述油泵工作。上述恒压装置中的工作原理是：所述压力检测仪、控制器以及油泵构成闭环控制系统，压力检测仪实时检测超临界二氧化碳储存腔中的压力，并反馈给控制器，控制器将该实时压力与设定压力值进行比较，根据比较的结果，通过控制油泵的送油速度来实现压力的调整，例如，当实时压力小于设定压力时，让油泵的送油速度加快，始终让超临界二氧化碳储存腔的实时压力与设定压力保持一致，从而确保超临界二氧化碳的恒压喷射。由于是实时闭环控制，因此能够保证超临界二氧化碳储存腔的压力不会出现过大的波动，而始终维持在恒定的设定压力。优选地，在油泵与高压釜之间设有第一压力计，该第一压力计与所述控制器连接，并将实时压力值输送给压力控制器。由于高压釜内活塞两侧的压力相等，因此通过实时检测第一压力计中的压力数值也能反映超临界二氧化碳储存腔中的压力，通过实时监测压力检测仪和第一压力计的数据，可以实现双反馈以及压力校验，使得控制更加精确。优选地，所述恒压装置还包括设置在高压釜和油泵之间的管路中的第一截止阀以及通过管路与油泵并联连接的回流阀。通过第一截止阀以及回流阀对油液的输送进行开关控制，结构简单；同时，在润滑剂喷射完毕后或需要停止喷射时，通过打开回流阀使得恒压驱动腔中的压力减小，从而不再喷射润滑剂，并且使得二氧化碳加压输送装置能够重新顺利输送二氧化碳气体到高压釜中；另外，将回流阀与油泵并联连接，还能够将高压釜和管路中的油液引流到油槽中，回收油液。优选地，在油泵的出口处设有第一安全阀以及第一排气阀，在第一排气阀和第一截止阀之间设有第一止回阀；所述回流阀与油泵、第一安全阀、第一排气阀和第一止回阀并联连接。当油泵和高压釜之间的管路中的压力过大时，能够通过第一安全阀的作用进行泄压，避免管路内的介质压力过高，及时向外界排放介质，对工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超临界二氧化碳流体润滑剂的低温微量润滑装置，包括具有加热功能的高压釜、存有二氧化碳气体的二氧化碳气瓶、将二氧化碳气瓶中的二氧化碳加压输送至高压釜中的二氧化碳加压输送装置以及将高压釜中的超临界二氧化碳输送至切削工位的喷嘴，其特征在于，所述高压釜内设有活塞将其内腔分隔成超临界二氧化碳储存腔和恒压驱动腔，其中，所述超临界二氧化碳储存腔与二氧化碳加压输送装置以及喷嘴连接，所述恒压驱动腔与可向该恒压驱动腔通入恒压介质的恒压装置连接；所述超临界二氧化碳储存腔还与用于送入微量润滑剂的润滑剂供给装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于超临界二氧化碳流体润滑剂的低温微量润滑装置，包括具有加热功能的高压釜、存有二氧化碳气体的二氧化碳气瓶、将二氧化碳气瓶中的二氧化碳加压输送至高压釜中的二氧化碳加压输送装置以及将高压釜中的超临界二氧化碳输送至切削工位的喷嘴，其特征在于，所述高压釜内设有活塞将其内腔分隔成超临界二氧化碳储存腔和恒压驱动腔，其中，所述超临界二氧化碳储存腔与二氧化碳加压输送装置以及喷嘴连接，所述恒压驱动腔与可向该恒压驱动腔通入恒压介质的恒压装置连接；所述超临界二氧化碳储存腔还与用于送入微量润滑剂的润滑剂供给装置连接。2.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的低温微量润滑装置，其特征在于，所述恒压装置中的恒压介质为油液，该恒压装置包括用于存放油液的油槽、通过管路将油槽中的油液输送至恒压驱动腔的油泵、用于控制油泵工作的控制器以及用于实时监测高压釜中的超临界二氧化碳储存腔的压力的压力检测仪，所述压力检测仪将超临界二氧化碳储存腔的压力的实时发送给控制器，控制器根据压力检测仪监测的实时压力以及超临界二氧化碳储存腔的设定压力控制所述油泵工作。3.根据权利要求2所述的一种基于超临界二氧化碳的低温微量润滑装置，其特征在于，所述恒压装置还包括设置在高压釜和油泵之间的管路中的第一截止阀以及通过管路与油泵并联连接的回流阀；在油泵的出口处设有第一安全阀以及第一排气阀，在第一排气阀和第一截止阀之间设有第一止回阀；所述回流阀与油泵、第一安全阀、第一排气阀和第一止回阀并联连接。4.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的低温微量...

【专利技术属性】
技术研发人员：周莉，姜黎明，
申请(专利权)人：广东技术师范学院，
类型：发明
国别省市：广东,44