【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于切削加工过程冷却润滑，尤其涉及微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置及方法。
技术介绍
1、近年来，在切削加工过程冷却领域，使用大量切削液进行浇注式冷却润滑带来的环境污染、威胁工人健康等负面效应越来越受到从业者的关注。为此，科学家们开始研究使用微量润滑、低温切削等技术取代传统浇注式冷却润滑。其中，微量润滑技术是利用高压空气将少量的切削液雾化并喷射进入切削区，实现对刀具-工件及刀具-切屑接触表面的润滑和减摩；低温切削技术是使用液氮、临界二氧化碳、低温冷风等低温介质对切削加工过程进行冷却的加工方式。
2、微量润滑与低温切削技术均可以在一定条件下取得良好的切削加工效果，但却存在各自的固有缺陷。比如，微量润滑采用的切削液较少，对切削区的冷却效果较差，而且喷射的雾化切削液会在空气中弥散，严重威胁操作者和设备的安全；而液氮等低温介质的冷却效果突出，但润滑性能不足，刀具磨损严重，而且液氮等价格较为昂贵。此外，两种技术还共同面临着切削区封闭、冷却润滑介质利用率低的难题。在切削过程中采用微织构刀具、超声振动切削等可以打开封闭的切削区，提升冷却润滑介质的利用率。
3、超声振动辅助微量润滑切削、微织构刀具微量润滑切削等耦合技术的研究，有效促进了清洁切削加工技术的发展。然而，专利技术人发现，上述基于微量润滑技术的冷却润滑方式依然存在以下技术问题：
4、(1)雾滴弥散问题。
5、弥散的雾滴会严重威胁工人与设备的健康与安全，专利cn103612207a中即指出了微量润滑雾滴导致的操作者呼吸系统
6、(2)冷却润滑过程可控性差的问题。
7、切削过程中，切削区不同位置的摩擦状态、切削温度等不同，而且会随着刀具磨损状态的发展而变化，因此需要对切削区进行分时、分区冷却润滑。但现有方法采用单一喷嘴供液，冷却润滑介质在切削区的分布不可控，而且由于存在雾滴弥散，进入切削区的冷却润滑介质的量也难以精准控制，更难以准确地随着切削时间而调整。
8、上述问题的存在严重制约了高性能、清洁切削加工技术的进一步发展。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置及方法，在进行冷却润滑时，直接将冷却润滑介质注射入超声振动刀具表面的沟槽型微织构之中，配合多个空气喷嘴向切削区喷射冷却气体，实现切削区的分区、实时精准高效冷却润滑。
2、为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置。
4、微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，包括：
5、刀具，其上设置有沟槽型微织构结构；
6、显微注射针头，其与刀具上的微织构结构相适配，用于向刀具设定区域的微织构内注射冷却润滑介质；
7、空气喷嘴，其用于向切削区喷射冷却气体；
8、超声振动系统，其用于驱动刀具进行超声振动。
9、可选的，还包括通过输油管路相连接的油箱、蠕动泵和流量控制器，所述油箱用于容纳冷却润滑介质，所述蠕动泵用于驱动冷却润滑介质流动，所述流量控制器连接显微注射针头。
10、可选的，所述输油管路上还设置有单向阀和流量计。
11、可选的，所述流量控制器设置有多个，多个所述流量控制器分别连接有显微注射针头。
12、可选的，还包括通过输气管路相连接的空气过滤器、涡流管和调压阀，所述调压阀与空气喷嘴相连接。
13、可选的，所述输气管路上还设置有温度计。
14、可选的，所述调压阀设置有多个，多个所述调压阀分别连接有空气喷嘴。
15、可选的，还包括超声振动驱动装置，所述超声振动驱动装置用于驱动刀具振动。
16、本专利技术第二方面提供了微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑方法。
17、微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑方法，包括以下步骤：
18、流量控制器对流经显微注射针头的冷却润滑介质流量进行调控，通过显微注射针头向刀具表面的微织构内定量注入冷却润滑介质；
19、调压阀对空气喷嘴喷射的冷却气体流量进行调节，通过空气喷嘴向刀具和工件的不同位置进行定量喷射；
20、超声振动系统对刀具进行驱动，实现冷却润滑介质的小范围雾化以及在刀具与切屑/工件接触界面的扩散成膜。
21、可选的，还包括：
22、通过蠕动泵、流量控制器以及调压阀实时控制冷却润滑介质及冷空气的实时输送量，根据刀具全寿命周期内切削区温度场的变化规律，实现时间上的精准冷却润滑；
23、通过多个流量控制器和调压阀分别控制每个显微注射针头及空气喷嘴输送冷却润滑介质及冷空气的量，根据切削区域的温度场分布，实现空间上的分区定量精准冷却润滑。
24、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
25、(1)本专利技术提供了一种微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置及方法，在进行冷却润滑时，使用显微注射针头直接将冷却润滑介质注射入超声振动刀具表面的微织构之中，冷却润滑介质流入切削区，配合多个空气喷嘴向切削区喷射冷却气体，能够解决雾化液滴弥散和冷却润滑介质利用率低的问题，既能提升冷却润滑效果及其可控性，又能减少雾滴弥散对工人和设备的危害，改善加工环境。
26、(2)本专利技术通过多个显微注射针头配合微织构刀具以及多个空气喷嘴，能够根据切削区域的温度场分布进行空间上的分区定量精准冷却润滑。
27、(3)本专利技术采用可编程蠕动泵及调压阀，可以根据刀具全寿命周期内切削区温度场的变化规律实现时间上的实时精准冷却润滑。
28、(4)本专利技术通过刀具的超声振动，可以实现冷却润滑介质在切削区内的小范围雾化，促进冷却润滑介质从微织构内部向刀具表面以及刀具与切屑/工件接触界面的扩散成膜，进一步提高冷却润滑效果。
29、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，还包括通过输油管路相连接的油箱、蠕动泵和流量控制器，所述油箱用于容纳冷却润滑介质，所述蠕动泵用于驱动冷却润滑介质流动，所述流量控制器连接显微注射针头。
3.如权利要求2所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，所述输油管路上还设置有单向阀和流量计。
4.如权利要求2所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，所述流量控制器设置有多个，多个所述流量控制器分别连接有显微注射针头。
5.如权利要求1所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，还包括通过输气管路相连接的空气过滤器、涡流管和调压阀，所述调压阀与空气喷嘴相连接。
6.如权利要求5所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，所述输气管路上还设置有温度计。
7.如权利要求5所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，所述调压阀设置有多个，
8.如权利要求1所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，还包括超声振动驱动装置，所述超声振动驱动装置用于驱动刀具振动。
9.微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑方法，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，还包括通过输油管路相连接的油箱、蠕动泵和流量控制器，所述油箱用于容纳冷却润滑介质，所述蠕动泵用于驱动冷却润滑介质流动，所述流量控制器连接显微注射针头。
3.如权利要求2所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，所述输油管路上还设置有单向阀和流量计。
4.如权利要求2所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，所述流量控制器设置有多个，多个所述流量控制器分别连接有显微注射针头。
5.如权利要求1所述的微织构刀具超声振动切削区精准冷却润滑装置，其特征在于，还包...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国梁，李祥俊，李程程，冀敏，杨勇，孙树峰，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。