技术领域
[0001] 本
发明涉及干式切削技术领域，特别涉及一种低温复合喷雾冷却系统及低温复合喷雾冷却方法。
背景技术
[0002] 我国各行业一直都被国外发达国家进行技术封
锁，包括先进的
复合材料、
电子系统、加工设备、机械刀具等。我国的制造业还比较低端，高端制造业发展的非常艰难，近些年我国大
力推进技术创新，在复合材料、电子系统等各个方面都有了很大的提升。但是，像其中的复合材料属于难加工材料，其在
机械加工时又遇到了问题，因复合材料非常难加工，现有的冷却工艺、刀具、机床都满足不了加工的须求，导致生产效率非常低。
[0003] 在加工难加工的材料时，大多采用高转速干式加工，这种加工方式对机床和刀具有非常高的要求，并且对刀具的消耗非常大，加重了企业的生产成本。现有一些企业在难加工材料加工中使用液氮或
压缩机制冷来进行超低温换热冷却，但是这种方式不但设备购买非常昂贵，而且使用成本高，并且在冷
风输送时，进行隔
热处理时也比较困难，导
致冷风到加工区域时冷量已经散失很大一部份了，使其难以达到超低温冷却加工的效果。因此，利用液氮或压缩机制冷的方式一直很难被推广，原因在于其采购成本高、使用成本高、效果难以实现。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于，提供了一种低温复合喷雾冷却系统，能解决难加工材料加工时生产效率低，刀具磨损过快等问题，同时提高了加工效率、刀具寿命。
[0005] 本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
[0006] 一种低温复合喷雾冷却系统，包括
涡流管
喷嘴、
润滑油供给装置、
水供给装置和空气供给装置，润滑油供给装置与涡
流管喷嘴连接，润滑油供给装置用于为涡流管喷嘴提供润滑油；水供给装置与涡流管喷嘴连接，水供给装置用于为涡流管喷嘴提供水；空气供给装置与涡流管喷嘴连接，空气供给装置用于为涡流管喷嘴提供压缩空气，使涡流管喷嘴输出低温气体、
油雾和水雾。
[0007] 在本发明的较佳
实施例中，上述涡流管喷嘴包括涡流腔体、冷流管、热流管和热流
阀，冷流管与热流管分别与涡流腔体连通，热流阀连接于热流管的端口，空气供给装置与涡流腔体连通，润滑油供给装置和水供给装置分别与冷流管连通。
[0008] 在本发明的较佳实施例中，上述润滑油供给装置包括出油管，出油管设置于冷流管内，且出油管的一端延伸至冷流管的出口处；水供给装置包括出水管，出水管设置于冷流管内，且出水管的一端延伸至冷流管的出口处。
[0009] 在本发明的较佳实施例中，上述润滑油供给装置包括油箱、油
泵和供油管路，油箱和该油泵连接在供油管路上，供油管路与涡流管喷嘴连接。
[0010] 在本发明的较佳实施例中，上述空气供给装置包括气源、第一进气阀、脉冲阀和第一供气管路，气源、第一进气阀和脉冲阀连接在第一供气管路上，第一供气管路与油泵连接。
[0011] 在本发明的较佳实施例中，上述水供给装置包括水箱、第一进水阀、第二进水阀、水泵、水
过滤器和供水管路，水箱、第一进水阀、水泵、水过滤器和第二进水阀连接在供水管路上，供水管路与涡流管喷嘴连接。
[0012] 在本发明的较佳实施例中，上述空气供给装置还包括第二进气阀、调压阀、手动
反冲阀、第二供气管路和第三供气管路，气源、第二进气阀和调压阀连接在第二供气管路上，第二供气管路与水箱连接；手动反冲阀连接在第三供气管路上，第三供气管路的一端与气源连接，第三供气管路的另一端连接于水泵与水过滤器之间的第二供气管路上。
[0013] 在本发明的较佳实施例中，上述空气供给装置还包括第三进气阀、
增压泵、气罐、第四进气阀和第四供气管路，气源、第三进气阀、增压泵、气罐和第四进气阀连接在第四供气管路上，第四供气管路与涡流管喷嘴连接。
[0014] 在本发明的较佳实施例中，上述低温复合喷雾冷却系统还包括控制装置，控制装置分别与润滑油供给装置、水供给装置和空气供给装置电性连接，控制装置用于控制润滑油供给装置、水供给装置和空气供给装置为涡流管喷嘴供给相应物质的流量。
[0015] 本发明的另一目的在于，提供了一种低温复合喷雾冷却方法，能解决难加工材料加工时生产效率低，刀具磨损过快等问题，同时提高了加工效率、刀具寿命。
[0016] 一种低温复合喷雾冷却方法，该低温复合喷雾冷却方法利用上述的低温复合喷雾冷却系统，该低温复合喷雾冷却方法的步骤包括：
[0017] 提供涡流管喷嘴；
[0018] 提供润滑油供给装置，利用润滑油供给装置为涡流管喷嘴提供润滑油；
[0019] 提供水供给装置，利用水供给装置为涡流管喷嘴提供水；以及
[0020] 提供空气供给装置，利用空气供给装置为涡流管喷嘴提供压缩空气，使涡流管喷嘴输出低温气体、油雾和水雾。
[0021] 本发明的低温复合喷雾冷却系统的润滑油供给装置与涡流管喷嘴连接，润滑油供给装置用于为涡流管喷嘴提供润滑油；水供给装置与涡流管喷嘴连接，水供给装置用于为涡流管喷嘴提供水；空气供给装置与涡流管喷嘴连接，空气供给装置用于为涡流管喷嘴提供压缩空气，使涡流管喷嘴输出低温气体、油雾和水雾。由于空气供给装置提供的空气进入涡流管喷嘴，空气经过涡流管喷嘴进行制冷，然后在涡流管喷嘴的出口处与油、水进行混合，形成低温油水雾，最后喷射到加工区域，加工区域不但有水进行降温，有油进行润滑，同时还有冷风进行换温降温，这样能达到更好的加工效果，能更好的提高加工效率、刀具寿命，并降低企业成本。因此，本发明的低温复合喷雾冷却系统的能解决难加工材料加工时生产效率低，刀具磨损过快等问题。而且，本发明的低温复合喷雾冷却系统结构简单，能在比较低的生产成本下进行制造，降低了企业的购买改造成本，并能达到优异的加工效果，对绿色制造技术的起到非常大的推进作用。
[0022] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照
说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合
附图，详细说明。
附图说明
[0023] 图1是本发明的低温复合喷雾冷却系统的连接关系示意图。
[0024] 图2是本发明的低温复合喷雾冷却系统的结构示意图。
[0025] 图3是本发明的涡流管喷嘴的结构示意图。
[0026] 图4是本发明的低温复合喷雾冷却方法的流程示意图。
具体实施方式
[0027] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的低温复合喷雾冷却系统及低温复合喷雾冷却方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下:
[0028] 有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
[0029] 图1是本发明的低温复合喷雾冷却系统的连接关系示意图。图2是本发明的低温复合喷雾冷却系统的结构示意图。如图1和图2所示，在本实施例中，低温复合喷雾冷却系统100包括涡流管喷嘴10、润滑油供给装置20、水供给装置30、空气供给装置40和控制装置50，其中，涡流管喷嘴10用于产生气温气体；润滑油供给装置20用于为涡流管喷嘴10提供润滑油；水供给装置30用于为涡流管喷嘴10提供水；空气供给装置40用于为涡流管喷嘴10提供压缩空气，使水和润滑油雾
化成水雾和油雾；控制装置50分别与涡流管喷嘴10、润滑油供给装置20、水供给装置30和空气供给装置40电性连接。
[0030] 图3是本发明的涡流管喷嘴的结构示意图。如图1、图2和图3所示，涡流管喷嘴10对准切削加工区域,并将低温气体、油雾和水雾高速喷出。在本实施例中，涡流管喷嘴10包括涡流腔体12、冷流管13、热流管14和热流阀15。冷流管13与热流管14分别与涡流腔体12连通，冷流管13的轴线和热流管14的轴线重合。热流阀15连接于热流管14的端口，热流阀15用于控制热气流的流出量。热流阀15与控制装置50电性连接，控制装置50可根据实际需要控制热流阀15的开启程度，进而控制热气流的流出量。当空气供给装置40提供的空气进入涡流腔体12后，空气以高达每分钟一百万转的速度旋转着流向热流管14的出口，热气流一部分通
过热流阀15后流出，剩余的气体被热流阀15阻挡后，在原气流
内圈以同样的转速反向旋转，并向着冷流管13的方向流动，在此过程中，两股气流发生热交换，内环气流
温度越来越低，外环气流温度越来越高，内环冷气流从冷流管13的出口流出，外环热气流从热流管14的热流阀15处流出。因此，本发明的涡流管喷嘴10可以高效的产生出低温气体，用作冷却降温用途，冷气流的温度及流量大小可通过热流阀15控制，其中热流阀15的出气比例越高，冷流管13的冷气流的温度就越低，流量也相应越少。
[0031] 如图2和图3所示，润滑油供给装置20包括油箱22、油泵23和供油管路24。在本实施例中，润滑油供给装置20的耗油量为5～50ml/h，但并不以此为限。
[0032] 具体地，油箱22和油泵23依次连接在供油管路24上，供油管路24与涡流管喷嘴10连接。油泵23
抽取油箱22中的润滑油，并经过供油管路24后进入涡流管喷嘴10。供油管路24的端部设置出油管25，出油管25设置在涡流管喷嘴10内，出油管25的一端贯穿冷流管13与供油管路24连接，出油管25的另一端延伸至冷流管13的出口处。为了防止出油管25内的润滑油结
冰堵塞管路，出油管25上设有保温隔
热层，同时润滑油供给装置20供应的油雾为耐低温油雾。
[0033] 如图2和图3所示，水供给装置30包括水箱32、第一进水阀33a、第二进水阀33b、水泵34、水过滤器35、
单向阀36和供水管路37。在本实施例中，水供给装置30的耗水量为30～500ml/h，但并不以此为限。
[0034] 具体地，水箱32、第一进水阀33a、水泵34、水过滤器35、第二进水阀33b和单向阀36依次连接在供水管路37上，供水管路37与涡流管喷嘴10连接。水箱32的水通过第一进水阀33a后到达水泵34，经过水泵34后的水被水过滤器35进行过滤，然后经过出第二进水阀33b和单向阀36后到达涡流管喷嘴10。水过滤器35采用缓冲过滤器，不仅能过滤水中的杂质，还能使水均衡的流出。供水管路37的端部设置出水管38，出水管38设置在涡流管喷嘴10内，出水管38的一端贯穿冷流管13与供水管路37连接，出水管38的另一端延伸至冷流管13的出口处。为了防止出水管38内的水结冰堵塞管路，出水管38上设有保温
隔热层，同时水供给装置
30供应的水雾为耐低温水雾。在本实施例中，供水管路37的数量与涡流管喷嘴10的数量对应设置，可根据实际需要自由增减。
[0035] 如图2和图3所示，空气供给装置40包括气源41、
空气过滤器42、第一进气阀43a、第二进气阀43b、第三进气阀43c、第四进气阀43d、脉冲阀44、调压阀45、手动反冲阀46、增压泵47、气罐48、第一供气管路49a、第二供气管路49b、第三供气管路49c和第四供气管路49d。在本实施例中，空气供给装置40的气源41压力为0.5～1.0Mpa；耗气量为100～1000L/min，但并不以此为限。
[0036] 具体地，气源41、空气过滤器42、第一进气阀43a和脉冲阀44依次连接在第一供气管路49a上，第一供气管路49a与油泵23连接。气源41提供常压空气，常压空气经过空气过滤器42后除去空气中的水分和杂质，干净的空气通过脉冲阀44控制之后到达油泵23，常压空气为油泵23提供动力，将油箱22中的润滑油输送到涡流管喷嘴10。在本实施例中，第一进气阀43a打开，使常压空气进入脉冲阀44内，脉冲阀44可以设置每脉冲一次的时间，脉冲时间的长短决定出油的速度，脉冲时间越短出油越快，脉冲阀44每脉冲一次释放出的空气都被输送到油泵23内，而油泵23以空气作为动力源，将油箱22内的润滑油输送到涡流管喷嘴10内。
[0037] 气源41、空气过滤器42、第二进气阀43b和调压阀45依次连接在第二供气管路49b上，第二供气管路49b与水箱32连接。气源41提供常压空气，常压空气经过空气过滤器42后除去空气中的水分和杂质，干净的空气经过第二进气阀43b和调压阀45，通过调压阀45调节空气的气压大小，然后把空气输送到水箱32中，空气到达水箱32之后，使水箱32中的压力增大，迫使水箱32中的水向外输出。
[0038] 气源41、空气过滤器42、手动反冲阀46依次连接在第三供气管路49c上，第三供气管路49c的一端连接于水泵34与水过滤器35之间的第二供气管路49b上。气源41提供常压空气，常压空气经过空气过滤器42后除去空气中的水分和杂质，干净的空气通过手动反冲阀46后对水过滤器35进行反冲洗，将水过滤器35上的杂质冲洗干净，使水过滤器35能反复使用。在本实施例中，当水过滤器35使用一段时间后，水过滤器35中会沉积一定的杂质，此时可以暂停低温复合喷雾冷却系统100，手动按下手动反冲阀46，空气进入水过滤器35中，将其中的杂质反冲出来，几秒钟后即可松开手动反冲阀46，整个低温复合喷雾冷却系统100即可正常运行。
[0039] 气源41、空气过滤器42、第三进气阀43c、增压泵47、气罐48、第四进气阀43d依次连接在第四供气管路49d上，第四供气管路49d与涡流管喷嘴10连接。气源41提供常压空气，常压空气经过空气过滤器42干燥后除去空气中的水分和杂质，干净的空气进入增压泵47进行增压，压缩空气经过第四进气阀43d后进入涡流管喷嘴10的涡流腔体12内，此时冷风、润滑油、水在涡流管喷嘴10的出口处汇合，高压冷风将润滑油和水吹散形成雾化颗料喷射到加工区域。在本实施例中，第一供气管路49a、第二供气管路49b、第三供气管路49c和第四供气管路49d的首端合并成一
根管路，气源41和空气过滤器42连接在合并后的管路上。
[0040] 如图1、图2和图3所示，控制装置50用于控制润滑油供给装置20、水供给装置30和空气供给装置40为涡流管喷嘴10供给相应物质的流量，也就是说，控制装置50可根据待加工的材料、切削的深度以及人工输入的指令分别控制润滑油供给装置20的润滑油供给流量、水供给装置30的水供给流量以及空气供给装置40的冷空气供给流量，使低温复合喷雾冷却系统100能够实现自动复合冷却。在本实施例中，控制装置采用PLC控制系统实现对润滑油供给装置20、水供给装置30和空气供给装置40的控制，但并不以此为限。
[0041] 图4是本发明的低温复合喷雾冷却方法的流程示意图。请参照图1至图4，本发明的低温复合喷雾冷却方法利用上述的低温复合喷雾冷却系统100，该低温复合喷雾冷却方法的步骤包括：
[0042] 步骤S1，提供涡流管喷嘴10。
[0043] 具体地，空气进入涡流管喷嘴10的涡流腔体12后，空气以高达每分钟一百万转的速度旋转着流向热流管14的出口，热气流一部分通过热流阀15后流出，剩余的气体被热流阀15阻挡后，在原气流内圈以同样的转速反向旋转，并向着冷流管13的方向流动，在此过程中，两股气流发生热交换，内环气流温度越来越低，外环气流温度越来越高，内环冷气流从冷流管13输出。
[0044] 步骤S2提供润滑油供给装置20，利用润滑油供给装置20为涡流管喷嘴10提供润滑油。
[0045] 具体地，利用空气供给装置40的气源41提供压缩空气，压缩空气经过空气过滤器42后经过第一进气阀43a和脉冲阀44，通过脉冲阀44控制之后到达油泵23，压缩空气为油泵
23提供动力，将油箱22中的润滑油输送到涡流管喷嘴10中。
[0046] 步骤S3，提供水供给装置30，利用水供给装置30为涡流管喷嘴10提供水。
[0047] 具体地，利用空气供给装置40的气源41提供常压空气，常压空气经过空气过滤器42后除去空气中的水分和杂质，干净的空气第二进气阀43b和调压阀45，通过调压阀45调节空气的气压大小，然后把空气输送到水箱32中，空气到达水箱32之后，使水箱32中的压力增大，迫使水箱32中的水向外输出，并进入涡流管喷嘴10。
[0048] 步骤S4，提供空气供给装置40，利用空气供给装置40为涡流管喷嘴10提供压缩空气，使涡流管喷嘴10输出低温气体、油雾和水雾。
[0049] 具体地，利用空气供给装置40的气源41提供常压空气，常压空气经过空气过滤器42干燥后除去空气中的水分和杂质，干净的空气进入增压泵47进行增压，压缩空气经过第四进气阀43d后进入涡流管喷嘴10的涡流腔体12内，此时涡流管喷嘴10输出低温气体，低温气体、润滑油、水在涡流管喷嘴10的出口处汇合，高压低温气体将润滑油和水吹散形成雾化颗料喷射到加工区域。
[0050] 步骤S5，提供控制装置50，利用控制装置50控制润滑油供给装置20、水供给装置30和空气供给装置40为涡流管喷嘴10供给相应物质的流量。
[0051] 具体地，利用控制装置50控制热流阀15的开启程度，进而控制热气流的流量和冷气流的流量。
[0052] 利用控制装置50控制空气供给装置40的气源41输出量以及脉冲阀44，实现控制油泵23动力大小，进而实现控制进入涡流管喷嘴10的润滑油流量。
[0053] 利用控制装置50控制空气供给装置40的气源41输出量，实现控制水箱32中的压力大小，使水箱32中的水输送至水泵34，进而实现控制进入涡流管喷嘴10的水流量。
[0054] 利用控制装置50控制空气供给装置40的气源41输出量以及增压泵47，调节压缩空气的气压大小，控制进入涡流管喷嘴10的空气流量，实现压缩低温气体对润滑油和水进行雾化。
[0055] 因此，本发明的低温复合喷雾冷却方法可通过控制装置50控制润滑油供给装置20、水供给装置30和空气供给装置40为涡流管喷嘴10供给相应物质的流量，具体的流量大小可根据实际需要自由调控，此处不列举出具体数值范围。
[0056] 本发明的低温复合喷雾冷却系统100的润滑油供给装置20与涡流管喷嘴10连接，润滑油供给装置20用于为涡流管喷嘴10提供润滑油；水供给装置30与涡流管喷嘴10连接，水供给装置30用于为涡流管喷嘴10提供水；空气供给装置40与涡流管喷嘴10连接，空气供给装置40用于为涡流管喷嘴10提供压缩空气，使涡流管喷嘴10输出低温气体、油雾和水雾。由于空气供给装置40提供的空气进入涡流管喷嘴10，空气经过涡流管喷嘴10进行制冷，然后在涡流管喷嘴10的出口处与油、水进行混合，形成低温油水雾，最后喷射到加工区域，加工区域不但有水进行降温，有油进行润滑，同时还有冷风进行换温降温，这样能达到更好的加工效果，能更好的提高加工效率、刀具寿命，并降低企业成本。因此，本发明的低温复合喷雾冷却系统100的能解决难加工材料加工时生产效率低，刀具磨损过快等问题。而且，本发明的低温复合喷雾冷却系统100结构简单，能在比较低的生产成本下进行制造，降低了企业的购买改造成本，并能达到优异的加工效果，对绿色制造技术的起到非常大的推进作用。
[0057] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
