液氮冷卻系統(tǒng)技術(shù)分析說(shuō)明

液氮冷卻系統(tǒng)利用液氮進(jìn)行低溫(超低溫)切削加工，就是利用液氮使工件、刀具或切削區(qū)處于低溫冷卻狀態(tài)進(jìn)行切削加工的方法。氮?dú)馐谴髿庵泻縵ui多的成分，液氮作為制氧工業(yè)的副產(chǎn)品，來(lái)源十分廣闊。使用液氮作為切削液，應(yīng)用后直接揮發(fā)成氣體返回到大氣中，沒(méi)有任何污染物，從環(huán)保方面看，是一種有前途的切削掖替代品。

液氮冷卻有直接和間接兩種應(yīng)用方法。

液氮冷卻系統(tǒng)直接應(yīng)用。即將液氮作為切削液直接噴射到切削區(qū)。一般來(lái)說(shuō)，由于刀具磨損嚴(yán)重，金剛石刀具不能用來(lái)加工黑色金屬。而美國(guó)一學(xué)者采用液氮冷卻系統(tǒng)對(duì)不銹鋼用金剛石刀具進(jìn)行車削加工，由于低溫抑制了碳原子的擴(kuò)散和石墨化，大大減少了刀具磨損，并取得了*的加工質(zhì)量，其表面粗糙度達(dá)到Ra25m。磨削加工時(shí)會(huì)因磨削區(qū)高溫常常對(duì)工件表面造成熱損傷，如燒傷、微裂紋等，為有效解決這些問(wèn)題，印度工學(xué)院S.Paul用液氮超低溫冷卻磨削五種常用鋼材，結(jié)果表明：正確合理地使用液氮冷卻，可有效控制磨削區(qū)溫度，使磨削溫度保持在材料發(fā)生相變溫度之下而不發(fā)生磨削燒傷;并且在材料塑性增大和較大進(jìn)給量情況下，這種效果更加顯著。對(duì)于非金屬材料和

復(fù)合材料的液氮冷卻切削加工,國(guó)外也開(kāi)展了廣泛研究。如FRP是一種高強(qiáng)度/重量比、耐疲勞的復(fù)合材料，用傳統(tǒng)切削方法加工非常困難，因而限制了這種材料的使用。新西蘭學(xué)者對(duì)其進(jìn)行超低溫冷卻加工，使用液氮不間斷冷卻(0.4-0.5?L/min)，極大地改善了這種材料的切削加工性，不但獲得了滿意的加工表面質(zhì)量，還在很大程度上延長(zhǎng)了刀具壽命。采用低溫切削熱固性塑料、合成樹脂、石墨、橡膠和玻璃纖維等材料時(shí)也均顯示出良好的切削性能

液氮冷卻系統(tǒng)間接利用。 主要是刀具冷卻法，即在加工中不斷地冷卻刀具，使切削熱快速?gòu)牡毒呱稀⑻貏e是刀尖處被帶走，刀尖始終保持在低溫狀態(tài)下工作。美國(guó)林肯大學(xué)的學(xué)者利用一種配備新型冷卻系統(tǒng)的PCBN刀具進(jìn)行了試驗(yàn)研究。這種刀具是在車刀上部的方盒內(nèi)儲(chǔ)存液氮，由進(jìn)口輸人，從出口流出。試驗(yàn)表明，使用液氮冷卻時(shí)，車刀壽命延長(zhǎng)to倍，磨損降低1/4，并可獲得較低的表面粗糙度

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