[发明专利]适用于高速干式切削的氮气防护系统及方法、介质

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明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。