切削加工用低温冷风系统的研究及试验

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在传统的切削加工中，为了提高刀具的使用寿命，降低切削温度和提高工件表面质量，经常使用切削液浇注到切削区进行冷却润滑。随着制造业的发展，切削液的大量使用对环境造成了严重的污染，并危害着工人的健康，增加了生产成本。随着人类环保意识的提高及各项法律条例的推出，无污染、环境友好的绿色制造技术成为21世纪机械行业的研究焦点。低温冷风技术作为一种先进的绿色制造技术，已经引起了人们的极大关注。本文旨在研究适合切削加工用的低温冷风系统，并将其与微量润滑系统结合，通过铣削试验分析低温冷风及低温微量润滑技术在冷却润滑方面的效果。采用单级蒸汽压缩式制冷原理研制了低温冷风Ⅰ型系统，完成了总体设计、热力学计算、部件选型、整机装配及性能测试等工作，并使用电加热补偿法控制其温度。经测试，该系统可实现-30℃的制冷效果，并可实现准确的温度控制。针对切削区温度较高的切削加工，采用复叠式蒸汽压缩制冷原理研制出低温冷风Ⅱ型系统，提出一种全新的双气路交替制冷、除霜的设计方案，并使用热气旁通法控制其温度。经测试，该系统可实现-50℃的制冷效果。基于涡流管设计了一种便携的低温冷风Ⅲ型系统，通过仿真分析的方法对喷嘴进行优化，提出一种新型的收缩式阿基米德线型流道。为方便使用，对Ⅲ型系统进行了工程化设计，并对其性能进行了全面的测试。对低温冷风及低温微量润滑技术的冷却润滑效果进行了试验研究。在对高强钢的铣削试验中，分别采用了四种冷却润滑方式：干切削，传统切削，冷风切削和低温微量润滑切削。试验结果表明：在所选的材料和切削参数条件下，低温微量润滑能有效地减小切削力、刀具磨损，提高刀具寿命，改善已加工表面质量。在不锈钢的铣削试验中，比较了低温微量润滑切削与传统切削在不同切削参数下的冷却润滑效果，并讨论了冷风温度对铣削特性的影响。试验结果表明，在所选的材料和切削参数条件下，低温微量润滑的冷却润滑效果好于传统切削；冷风温度越低，刀具磨损越小。

切削加工用低温冷风系统的研究及试验

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