智能低温冷风微量润滑加工技术研究

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制造业作为国民经济的重要支柱,在引领我国成为世界第一制造大国的同时,对人类生态环境造成了不可逆转的破坏。特别在传统金属切削加工领域,切削液的大量滥用导致了环境污染、危害工人健康、回收处理成本高、冷却润滑效果不理想等一系列严重问题,不仅与绿色制造理论相悖,而且不利于提高企业效益和竞争力。随着“德国工业4.0”的提出,适合中国制造业现状的“中国制造2025”也随之应运而生,“绿色制造、智能制造”两大核心技术成为中国制造2025的主攻方向。在此背景下,本文针对机加工中采用传统切削液浇注式工艺所带来的诸多弊端,采用低温冷风微量润滑切削技术(CW-MQL),并对该技术在现代机械加工领域的应用做了系统的试验研究:  ①总结当前低温冷风发生装置的研究和应用现状,进行新型冷风射流机的设计制造,并对以双级蒸汽压缩制冷循环、微量润滑液定量雾化、切削动态实时检测、喷嘴自适应调整、工艺参数数据库模块为主要特征的智能 CW-MQL切削冷却系统进行创新设计,完成新型冷风射流机的性能测试。  ②设计喷嘴的自适应调整,以加工中心自动换刀为例,保证换刀后切削点与喷嘴相对位置关系不变,构造喷嘴自适应调整过程中刀具参数与喷嘴位置参数的数学函数模型,实现喷嘴位置的准确调整;设计冷风工艺参数数据库,实现不同工况条件下最优冷风工艺参数数据库的信息查询与调用;利用喷嘴雾化理论对喷嘴结构进行改进和参数计算,得出喷嘴模型基本尺寸。  ③利用新型冷风射流机进行 CW-MQL技术的手机高光加工试验研究,并设计了以冷风温度、冷风压力、冷风流量、微量润滑油量为因素,以刀具寿命为实验指标的4L9(3)正交试验,通过数据分析得出各因素对刀具寿命的影响主次顺序、优水平组合和显著性作用,为冷风参数的实时调整提供依据。  ④进行低温冷风和传统酒精两种不同冷却润滑方式下的手机高光加工对比实验,对低温冷风微量润滑切削技术进行了运行成本分析,并采用模糊综合评价法对实验结果进行客观综合评价,构建了以加工效率、质量、成本、环境影响、资源消耗为决策目标的冷却润滑工艺优化选择决策模型,验证低温冷风微量润滑切削技术在机加工领域中的优越性和重要实际工程意义。
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