适用于高速干式切削的氮气防护系统及方法、介质技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于高速干式切削的氮气防护系统，包括：氮气输送管路、辅助切削配气控制器、数控机床氮气配送管路、切削区氮气供气喷嘴和集中排屑氮气配送管路；通过氮气输送管路将氮气输送至辅助切削配气控制器进行干燥和杂质去除；经过干燥和杂质去除后的氮气通过数控机床氮气配送管路分配给切削区氮气供气喷嘴，对切削加工区进行喷射；通过干燥和杂质去除后的氮气经由集中排屑氮气配送管路对集中排屑区进行输送。本发明专利技术利用95％纯度的常温氮气，并将氮气喷射到数控机床内部切削区和集中排屑系统，实现了镁合金材料零件高速干式切削过程和集中排屑系统的安全防护，实现惰性气体的防燃烧保护作用。

【技术实现步骤摘要】
适用于高速干式切削的氮气防护系统及方法、介质
本专利技术涉及机械制造
，具体地，涉及一种适用于高速干式切削的氮气防护系统及方法、介质。
技术介绍
镁合金材料在高速切削加工时，易与刀具前刀面发生粘结，形成积屑瘤，增加切屑与刀具的摩擦特性，产生大量切削热。镁合金材料铸造工件表面的硬质颗粒，对刀具刃口的破坏作用极大，刃口的崩刃会降低刀具的使用寿命，且会增加切削过程中的滑擦与耕犁作用，从而快速增大切削区的温度。同时，镁合金材料切屑尺寸的大小直接影响镁合金材料的燃点，切屑尺寸越小，表面效应越大，活性越高，极具发生剧烈氧化效应，释放热量，引起温度上升。由于高速切削镁合金材料，不能使用冷却液对切削区进行冷却降温。一旦热量积聚，镁合金材料的燃点达到490℃以上时，就会引起镁合金材料切屑的燃烧，引发安全事故，甚至烧毁机床。由此可见，由于镁合金材料本身的物理化学特性，使得其在高速切削加工过程中切屑发生燃烧的概率比起铝合金、钛合金等金属材料要高，从而存在严重的生产安全隐患问题。因此，需要研制镁合金材料高速干式切削防燃烧控制系统，从而大幅降低镁合金材料高速干式切削切屑发生燃烧的可能性。经过检索，专利文献CN108393741A公开了一种氮气流射硬态切削加工装置及切削方法，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。该现有技术是通过氮气保护工件表面不被氧化，并促进摩擦化学反应，但是不足之处在于不能通过数控机床控制系统实现氮气的自动开/关，不能通过氮气这类惰性气体的防护作用，以提升镁合金材料的燃点至550℃，从而同时起到镁合金材料高速干式切削和集中排屑系统中的切屑燃烧防护作用。经过检索，专利文献CN203875686U公开了一种低温氮气微量油雾化气流切削装置，该现有技术解决了低温空气流冷却加工属于干式冷却，对刀具的磨损大、冷却效率低；低温雾化冷却中刀具易被氧化等问题。该低温氮气微量油雾化气流切削装置，包括用于通入空气并制造出氮气的制氮机，与制氮机连接用于干燥、净化从制氮机中流出的氮气的干燥系统，用于冷却干燥后的氮气的制冷系统，以及微量雾化装置。将一定压力下(0.3～0.6Mpa)的常温空气经制氮机产生氮气，经净化干燥后，通过制冷系统冷却至零下-10℃～-60℃成低温气流，然后配置雾化装置，通过该低温氮气雾化气流代替现有的用冷却液实现冷却、润滑、排屑加工的方式，同时利用氮气隔绝空气，防止刀具氧化。该现有技术的不足之处在于其利用制冷系统将氮气冷却至零下-10℃～-60℃成低温气流，以实现切削加工区的冷却、润滑等作用，同时防止刀具氧化。同样，该方法不是通过氮气这类惰性气体的防护作用，以提升镁合金材料的燃点，因此也不能有效且高效同时解决镁合金材料高速干式切削区和集中排屑系统中发生切屑燃烧的可能性。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于高速干式切削的氮气防护系统及方法、介质，通过将氮气喷射到切削加工区和集中排屑系统，对切削加工区和集中排屑系统起到惰性气体的防护作用。根据本专利技术提供的一种适用于高速干式切削的氮气防护系统，包括：氮气输送管路、辅助切削配气控制器、数控机床氮气配送管路、切削区氮气供气喷嘴和集中排屑氮气配送管路；通过氮气输送管路将氮气输送至辅助切削配气控制器进行干燥和杂质去除；经过干燥和杂质去除后的氮气通过数控机床氮气配送管路分配给切削区氮气供气喷嘴，对切削加工区进行喷射；通过干燥和杂质去除后的氮气经由集中排屑氮气配送管路对集中排屑区进行输送。优选地，还包括氮气生成装置，氮气生成装置通过氮气输送管路与辅助切削配气控制器相连。优选地，氮气生成装置包括空压组件、净化组件、吸附组件和缓冲组件；空气经过空压组件压缩之后进入净化组件进行净化；经过净化后的压缩空气进入吸附组件进行氮气分离；分离出的氮气进入缓冲组件进行压力和流量的调节。优选地，辅助切削配气控制器包括过滤器、干燥器和电磁阀；过滤器和干燥器对经由氮气输送管路输送的氮气进行干燥和杂质去除；电磁阀与数控机床电连接，控制辅助切削配气控制器的开/关。优选地，辅助切削配气控制器还包括温度计和流量计，温度计和流量计串联，温度计和流量计与过滤器、干燥器和电磁阀并联。优选地，数控机床氮气配送管路连接辅助切削配气控制器和切削区氮气供气喷嘴。优选地，集中排屑氮气配送管路与氮气输送管路相连，并设置在集中排屑区沟槽的侧壁。优选地，集中排屑氮气配送管路设置有多个小孔。根据本专利技术提供的一种适用于高速干式切削的氮气防护方法，包括：-将氮气进行干燥和杂质去除后，输送至切削加工区进行喷射；-将氮气进行干燥和杂质去除后，输送至集中排屑区进行防护。根据本专利技术提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术利用95％纯度的常温氮气，并将氮气喷射到数控机床内部切削区和集中排屑系统，实现了镁合金材料零件高速干式切削过程和集中排屑系统的安全防护，实现惰性气体的防燃烧保护作用。2、本专利技术采用了氮气辅助切削配气控制器，实现了与机床数控系统连接，利用机床数控系统的M指令代码对氮气辅助切削配气控制器进行自动开/关控制。3、本专利技术通过氮气辅助切削配气控制器实现了对氮气喷射压力与流量的调控。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术中的适用于高速干式切削的氮气防护系统的组成示意图；图2为本专利技术中的氮气生成装置的组成示意图；图3为本专利技术中的氮气辅助切削配气控制器的组成示意图；图4为本专利技术中切削区氮气供气喷嘴安装位置示意图。图中：具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术提供了一种适用于高速干式切削的氮气防护系统，包括氮气生成装置1、氮气输送管路2、辅助切削配气控制器3、数控机床氮气配送管路4、切削区氮气供气喷嘴5和集中排屑氮气配送管路6。其中，通过氮气输送管路2将氮气输送至辅助切削配气控制器3进行干燥和杂质去除；经过干燥和杂质去除后的氮气通过数控机床氮气配送管路4分配给切削区氮气供气喷嘴5，对切削加工区进行喷射；通过干燥和杂质去除后的氮气经由集中排屑氮气配送管路6对集中排屑区进行输送。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高速干式切削的氮气防护系统，其特征在于，包括：氮气输送管路(2)、辅助切削配气控制器(3)、数控机床氮气配送管路(4)、切削区氮气供气喷嘴(5)和集中排屑氮气配送管路(6)；/n通过氮气输送管路(2)将氮气输送至所述辅助切削配气控制器(3)进行干燥和杂质去除；/n经过干燥和杂质去除后的氮气通过所述数控机床氮气配送管路(4)分配给所述切削区氮气供气喷嘴(5)，对切削加工区进行喷射；/n通过干燥和杂质去除后的氮气经由所述集中排屑氮气配送管路(6)对集中排屑区进行输送。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于高速干式切削的氮气防护系统，其特征在于，包括：氮气输送管路(2)、辅助切削配气控制器(3)、数控机床氮气配送管路(4)、切削区氮气供气喷嘴(5)和集中排屑氮气配送管路(6)；
通过氮气输送管路(2)将氮气输送至所述辅助切削配气控制器(3)进行干燥和杂质去除；
经过干燥和杂质去除后的氮气通过所述数控机床氮气配送管路(4)分配给所述切削区氮气供气喷嘴(5)，对切削加工区进行喷射；
通过干燥和杂质去除后的氮气经由所述集中排屑氮气配送管路(6)对集中排屑区进行输送。


2.根据权利要求1所述的适用于高速干式切削的氮气防护系统，其特征在于，还包括氮气生成装置(1)，所述氮气生成装置(1)通过所述氮气输送管路(2)与所述辅助切削配气控制器(3)相连。


3.根据权利要求2所述的适用于高速干式切削的氮气防护系统，其特征在于，所述氮气生成装置(1)包括空压组件(7)、净化组件(8)、吸附组件(9)和缓冲组件(10)；
空气经过所述空压组件(7)压缩之后进入所述净化组件(8)进行净化；
经过净化后的压缩空气进入所述吸附组件(9)进行氮气分离；
分离出的氮气进入所述缓冲组件(10)进行压力和流量的调节。


4.根据权利要求1所述的适用于高速干式切削的氮气防护系统，其特征在于，所述辅助切削配气控制器(3)包括过滤器、干燥器和电磁阀；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭国强，成群林，穆英娟，曹忠，赵强祥，周井文，孔志学，张尚雄，
申请(专利权)人：上海航天精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31