一种低能耗寿命长的液氮冷却加工装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及金属切削加工技术领域，具体涉及一种低能耗寿命长的液氮冷却加工装置。目前液氮切削会在刀具上产生局部低温，导致脆性断裂，刀具寿命较短，提高了生产成本。同时液氮喷射后快速快速汽化，然后散失到外部环境中，造成氮气损耗较大，液氮制备的能耗较高。本实用新型专利技术通过把液氮喷射装置设置在机床主轴座一侧，并与收集盘连接对铣刀组件下端喷射液氮同时回收氮气，在铣刀组件内孔中设有发热组件，发热组件与供电装置连通发热，使得温度较低的氮气能够被液氮喷射装置回收，铣刀组件能够升温防止脆断，有效地提高了刀具的使用寿命，降低了液氮制备的能耗。本实用新型专利技术主要用于液氮冷却加工装置。

【技术实现步骤摘要】
一种低能耗寿命长的液氮冷却加工装置
本技术涉及金属切削加工
，具体涉及一种低能耗寿命长的液氮冷却加工装置。
技术介绍
液氮冷却切削是使用低沸点-196℃介质，在压力作用下，利用液氮特性将氮气发生装置所生成的氮气以液氮形式送入切削点，替代大量油剂的切削方法。这种干式冷却除能冷却刀具，快速断屑外，还具有干切削加工所具有的众多经济，技术和生态效益。液氮冷却的低温切削主要以液氮受热蒸发循环间接冷却刀具或工件为主。利用液氮为切削液进行超低温切削时，超低温流体会在切削区形成局部低温状态，在此状态下利用工件材料的低温脆性，使其塑性，韧性降低，从而完成切屑和工件的分离，同时减少刀具的磨损，改善工件的加工精度。但是刀具上会产生局部低温，导致脆性断裂，刀具寿命较短，使用专门的陶瓷刀具价格昂贵，提高了生产成本。同时液氮喷射后快速快速汽化，然后散失到外部环境中，造成氮气损耗较大，液氮制备的能耗较高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种低能耗寿命长的液氮冷却加工装置，以解决刀具脆性断裂、氮气损耗较大和液氮制备的能耗较高的问题。本技术的一种低能耗寿命长的液氮冷却加工装置是这样实现的：一种低能耗寿命长的液氮冷却加工装置，包括机床主轴座1、机床主轴2、刀杆3、供电装置4、液氮喷射装置5、固定座6、收集盘7和铣刀组件9；所述机床主轴2与机床主轴座1转动连接，所述刀杆3固定设置在机床主轴2内孔中，所述绝缘套（13）设置在机床主轴（2）内孔和刀杆（3）之间，所述铣刀组件9设置在刀杆3内孔中，所述固定座6设置在机床主轴座1底部、刀杆3外部，所述收集盘7设置在铣刀组件9外部、固定座6底部，在所述收集盘7底部外沿设有收集罩71，所述供电装置4设置在固定座6一侧，所述液氮喷射装置5设置在机床主轴座1一侧，并与收集盘7连接对铣刀组件9下端喷射液氮同时回收氮气；在所述铣刀组件9内孔中设有发热组件，所述发热组件与供电装置4连通发热，所述机床夹具12设置在铣刀组件9下方，所述绝缘垫11设置在机床夹具12内侧。进一步的，所述铣刀组件9还包括铣刀91和堵头98；所述铣刀91上端与刀杆3连接，所述堵头98设置在铣刀91内孔底部；所述发热组件包括电极92、导线93、绝缘环94、导电环95、电热丝96和绝缘皮97；所述电热丝96设置在铣刀91内孔中，所述绝缘皮97均匀设置在电热丝96和铣刀91内孔之间，所述绝缘环94设置在铣刀91上部外径上，所述导电环95套在绝缘环94外径上，所述电极92贯穿设置在电热丝96上端，所述导电环95通过导线93分别贯穿绝缘环94、铣刀91和绝缘皮97与电极92连接，所述电热丝96底部与堵头98接触；所述供电装置4包括电源41、碳刷固定座42、第一碳刷43和第二碳刷44；所述电源41设置在固定座6一侧，所述碳刷固定座42设置在固定座6一侧内孔中，所述第一碳刷43和第二碳刷44并排设置在固定座6一侧，所述第二碳刷44一端与导电环95外壁滑动接触，另一端与电源41连接，所述第一碳刷43一端与铣刀91外壁滑动接触，另一端与电源41连接。进一步的，所述碳刷固定座42和绝缘环94的材料为电木。进一步的，所述电源41为脉冲电源。进一步的，所述电热丝96的材料为镍铬电热合金。进一步的，所述液氮喷射装置5包括液氮制备装置51、氮气收集管52、液氮喷射管53和液氮喷嘴54；所述液氮制备装置51设置在机床主轴座1一侧，所述液氮喷嘴54设置在收集盘7内壁上，并对准铣刀91下端，所述液氮喷嘴54通过液氮喷射管53与液氮制备装置51出口连通，所述氮气收集管52一端与收集罩71连通，另一端与液氮制备装置51进口连通。进一步的，在所述液氮喷射装置5上端设有喷气组件10，所述喷气组件10包括气管101、空气喷嘴102和气泵103；所述气泵103设置在液氮喷射装置5上端，所述空气喷嘴102设置在收集盘7内壁上、液氮喷嘴54上方，所述空气喷嘴102通过气管101与气泵103出口连通。本技术的有益效果：（1）通过把液氮喷射装置设置在机床主轴座一侧，并与收集盘连接对铣刀组件下端喷射液氮同时回收氮气，在铣刀组件内孔中设有发热组件，发热组件与供电装置4连通发热，使得温度较低的氮气能够被液氮喷射装置回收，铣刀组件能够升温防止脆断，有效地提高了刀具的使用寿命，降低了液氮制备的能耗。（2）通过把电热丝设置在铣刀内孔中，绝缘皮均匀设置在电热丝和铣刀内孔之间，绝缘环设置在铣刀上部外径上，导电环套在绝缘环外径上，电极贯穿设置在电热丝上端，导电环通过导线与电极连接，第二碳刷与导电环外壁滑动接触，第一碳刷与铣刀外壁滑动接触，使得电源、第一碳刷、第二碳刷、导电环、导线、电热丝和铣刀连接成闭环回路，利用铣刀作为回路一部分，可以减小电热丝的直径，提高铣刀的结构强度，同时铣刀内部在电热丝的加热下，防止低温脆断，且第一碳刷和第二碳刷与铣刀滑动接触，便于铣刀的更换，有效地提高了铣刀的使用寿命和更换便利性。（3）通过把碳刷固定座和绝缘环的材料设置为电木，使得碳刷固定座和绝缘环的绝缘性能和隔热性能大幅提高，有效地提高了碳刷固定座和绝缘环的使用寿命。（4）通过把电源设置为脉冲电源，使得电源的转换效率高，在高速切削时因铣刀自身发热可降低电源输出电流，在低速切削时提高电流，在铣床停止转动时，系统自动切断电源输出，有效地减小了能耗，同时保证安全。（5）通过把电热丝的材料设置为镍铬电热合金，使得电热丝在高温使用下不易变形，其辐射率高，耐腐蚀性强，有效地提高了电热丝的使用寿命。（6）通过把空气喷嘴设置在收集盘内壁上、液氮喷嘴上方，空气喷嘴通过气管与气泵出口连通，使得常温空气能够通过空气喷嘴喷射到铣刀上部，防止液氮反射到铣刀上部，提高了铣刀与刀杆的连接强度，有效地提高了铣刀的使用寿命。（7）通过把绝缘垫设置在机床夹具内侧，绝缘套设置在机床主轴内孔和刀杆之间，使得工件8能够与机床绝缘，防止工人在操作时触电，有效地提高了安全性。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术优选实施例的主视图；图2是本技术优选实施例的局部视图A；图3是本技术优选实施例中铣刀组件的主视图；图中：机床主轴座1、机床主轴2、刀杆3、供电装置4、液氮喷射装置5、固定座6、收集盘7、工件8、铣刀组件9、喷气组件10、绝缘垫11、机床夹具12、绝缘套13、电源41、碳刷固定座42、第一碳刷43、第二碳刷44、液氮制备装置51、氮气收集管52、液氮喷射管53、液氮喷嘴54、收集罩71、铣刀91、电极92、导线93、绝缘环94、导电环95、电热丝96、绝缘皮97、堵头98、气管101、空气喷嘴102、气泵103。具体实施方式为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低能耗寿命长的液氮冷却加工装置，其特征在于：包括机床主轴座（1）、机床主轴（2）、刀杆（3）、供电装置（4）、液氮喷射装置（5）、固定座（6）、收集盘（7）、铣刀组件（9）、绝缘垫（11）、机床夹具（12）和绝缘套（13）；所述机床主轴（2）与机床主轴座（1）转动连接，所述刀杆（3）固定设置在机床主轴（2）内孔中，所述绝缘套（13）设置在机床主轴（2）内孔和刀杆（3）之间，所述铣刀组件（9）设置在刀杆（3）内孔中，所述固定座（6）设置在机床主轴座（1）底部、刀杆（3）外部，所述收集盘（7）设置在铣刀组件（9）外部、固定座（6）底部，在所述收集盘（7）底部外沿设有收集罩（71），所述供电装置（4）设置在固定座（6）一侧，所述液氮喷射装置（5）设置在机床主轴座（1）一侧，并与收集盘（7）连接对铣刀组件（9）下端喷射液氮同时回收氮气；在所述铣刀组件（9）内孔中设有发热组件，所述发热组件与供电装置（4）连通发热，所述机床夹具（12）设置在铣刀组件（9）下方，所述绝缘垫（11）设置在机床夹具（12）内侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种低能耗寿命长的液氮冷却加工装置，其特征在于：包括机床主轴座（1）、机床主轴（2）、刀杆（3）、供电装置（4）、液氮喷射装置（5）、固定座（6）、收集盘（7）、铣刀组件（9）、绝缘垫（11）、机床夹具（12）和绝缘套（13）；所述机床主轴（2）与机床主轴座（1）转动连接，所述刀杆（3）固定设置在机床主轴（2）内孔中，所述绝缘套（13）设置在机床主轴（2）内孔和刀杆（3）之间，所述铣刀组件（9）设置在刀杆（3）内孔中，所述固定座（6）设置在机床主轴座（1）底部、刀杆（3）外部，所述收集盘（7）设置在铣刀组件（9）外部、固定座（6）底部，在所述收集盘（7）底部外沿设有收集罩（71），所述供电装置（4）设置在固定座（6）一侧，所述液氮喷射装置（5）设置在机床主轴座（1）一侧，并与收集盘（7）连接对铣刀组件（9）下端喷射液氮同时回收氮气；在所述铣刀组件（9）内孔中设有发热组件，所述发热组件与供电装置（4）连通发热，所述机床夹具（12）设置在铣刀组件（9）下方，所述绝缘垫（11）设置在机床夹具（12）内侧。


2.根据权利要求1所述的低能耗寿命长的液氮冷却加工装置，其特征在于：所述铣刀组件（9）还包括铣刀（91）和堵头（98）；所述铣刀（91）上端与刀杆（3）连接，所述堵头（98）设置在铣刀（91）内孔底部；所述发热组件包括电极（92）、导线（93）、绝缘环（94）、导电环（95）、电热丝（96）和绝缘皮（97）；所述电热丝（96）设置在铣刀（91）内孔中，所述绝缘皮（97）均匀设置在电热丝（96）和铣刀（91）内孔之间，所述绝缘环（94）设置在铣刀（91）上部外径上，所述导电环（95）套在绝缘环（94）外径上，所述电极（92）贯穿设置在电热丝（96）上端，所述导电环（95）通过导线（93）分别贯穿绝缘环（94）、铣刀（91）和绝缘皮（97）与电极（92）连接，所述电热丝（96）底部与堵头（98）接触；
所述供电装置（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：付炜亮，彭凤丽，虞海，季炼平，储燕青，
申请(专利权)人：江苏省常州技师学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32