用于钛合金机械加工的低温氮气冷却装置的制作方法

本实用新型涉及一种氮气冷却装置，特别是指一种用于钛合金机械加工的低温氮气冷却装置。

背景技术：

在钛合金机械加工过程中工件通过刀具进行机械加工，由于钛合金金属自身特点，刀具切削刃负荷重，刀具及工件切削区温度高，导致刀具易磨损、易崩刀，同时工件加工温度高也存在较大安全隐患，导致工件加工过程缓慢，故钛合金机加工过程中常采用冷却液对刀具和工件进行冷却。现有的氮气冷却装置主要是在氮气罐的基础上，增加一段管段将氮气输送到工件附近进行冷却。这种方式氮气温度偏高，流量波动大，导致冷却效果较差，难以满足钛合金工件机械加工的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种冷却效果好的用于钛合金机械加工的低温氮气冷却装置。

为实现上述目的，本实用新型所设计的用于钛合金机械加工的低温氮气冷却装置包括液氮工业瓶和氮气输送管路，所述液氮工业瓶设置有增压盘管、汽化盘管和氮气输出管；所述增压盘管的输入端连接到液氮工业瓶的内胆底部并与其内液氮相通，所述增压盘管的上部设置有增压截止阀，所述增压盘管的输出端与汽化盘管相连；所述汽化盘管环绕液氮工业瓶的外壳设置，其输出端与氮气输出管的输入端相连；所述氮气输出管上设置有氮气输出阀，其输出端与氮气输送管路的输入端相连；所述氮气输送管路上设置有减压阀、气体流量计和温度测量仪表，所述氮气输送管路的输出端设置有喷气件。使用该装置进行冷却的过程如下：低温液氮经工业瓶自身汽化盘管汽化为低温氮气，经减压阀减压后由喷气件对钛合金机加工工件和刀具进行冷却。

优选地，所述液氮工业瓶还设置有氮气排放管，所述氮气排放管的输入端与液氮工业瓶的内胆气相空间相连通，所述氮气排放管在液氮工业瓶的外壳以上的部分设置有氮气排放阀；所述氮气输送管路的输入端可根据需要与氮气输出管或氮气排放管相连。当气体输出温度满足不了钛合金机械加工需求时，切换到氮气排放管可以获得更低的温度。

更优选地，所述氮气输送管路的输出端同时与氮气输出管的输出端和氮气排放管的输出端相连。可以通过调节氮气输出阀、氮气排放阀的开闭来实现择一连接氮气输出管和氮气排放管，也可以同时打开两阀门，通过调节两阀门的开度来改变混合后氮气温度，实现氮气输出温度的连续调节。

优选地，所述氮气输送管路的输入端通过软管与氮气输出管或氮气排放管相连。

优选地，所述减压阀、气体流量计和温度测量仪表沿氮气输送管路气流方向依次设置。

优选地，所述增压盘管与汽化盘管之间还设置有组合调压阀(具有调压和节气的双重功能)，所述组合调压阀的一个输入端与增压盘管的输出端相连，一个输出端与汽化盘管的输入端相连，另一个输出端通过一段管道与液氮工业瓶的内胆气相空间相连通。

优选地，所述氮气输送管路的输出端与喷气件之间通过一段软管相连。

优选地，所述液氮工业瓶和氮气输送管路集成一体并固定在可移动的小推车上，以便于使用运输。

优选地，所述液氮工业瓶的顶部设置有安全阀和压力表，二者通过一段管道与液氮工业瓶的内胆气相空间相连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：该装置具备液氮存储、液氮汽化、低温氮气输出温度监测、气体流量计量等功能，可根据工件加工需要提取气瓶中不同温度的低温氮气，温度测量仪表和气体流量计便于监测单件工件机加工气体消耗量和气体输出实时温度，低温氮气可有效降低工件和刀具的切削区温度，延长刀具使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例1所设计的用于钛合金机械加工的低温氮气冷却装置的流程示意图。

图2为图1中的低温氮气冷却装置的主视结构示意图。

图3为图1中的低温氮气冷却装置的俯视结构示意图。

图4为采用图1中低温氮气冷却装置对钛合金机械加工进行冷却的示意图。

图5为本实用新型实施例2所设计的用于钛合金机械加工的低温氮气冷却装置的流程示意图。

其中：液氮工业瓶1、压力表2、增压截止阀3、氮气排放阀4、氮气输出阀5、减压阀6、气体流量计7、温度测量仪表8、喷气件9、加工工件10、加工刀具11、小推车12、数控机床主轴箱13、组合调压阀14、安全阀15、氮气输送管路a、增压盘管b、汽化盘管c、氮气输出管d、氮气排放管e、软管f

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

如图1～4所示，本实用新型所设计的用于钛合金机械加工的低温氮气冷却装置，包括液氮工业瓶1和氮气输送管路a，其中：

液氮工业瓶1设置有增压盘管b、汽化盘管c、氮气输出管d和氮气排放管e。

增压盘管b的输入端连接到液氮工业瓶1的内胆底部并与其内液氮相通，增压盘管b的上部设置有增压截止阀3。

增压盘管b与汽化盘管c以一个组合调压阀14相连，该组合调压阀14包括一个输入端和两个输出端，其一个输入端与增压盘管b的输出端相连，一个输出端与汽化盘管c的输入端相连，另一个输出端通过一段管道与液氮工业瓶1的内胆气相空间相连通。

汽化盘管c环绕液氮工业瓶1的外壳设置，其输出端与氮气输出管d的输入端相连。氮气输出管d上设置有氮气输出阀5，其输出端与氮气输送管路a的输入端相连。

氮气排放管e的输入端与液氮工业瓶1的内胆气相空间相连通，氮气排放管e在液氮工业瓶1的外壳以上的部分设置有氮气排放阀4。

液氮工业瓶1的顶部设置有安全阀15和压力表2，二者通过一段管道与液氮工业瓶1的内胆气相空间相连通。

氮气输送管路a采用PIR材料保温处理，可降低气体的温度损耗，其上沿气流方向依次设置有减压阀6、气体流量计7和温度测量仪表8(本例中采用温度变送器)。氮气输送管路a的输出端设置有一段软管f，该软管f的末端设置有喷气件9。氮气输送管路a的输入端设置有一段软管f，可择一与氮气输出管d或氮气排放管e相连。为工件加工提供不同温度的低温氮气(-40℃～-10℃)。

该低温氮气冷却装置采用整体撬结构设计思路，将液氮工业瓶1、氮气输送管路a及其上的气体流量计7、温度测量仪表8等设备集成一体并置于可移动和固定的小推车12上，以便于使用运输。

使用时，液氮工业瓶1提前充装满瓶液氮，喷气件9固定于数控机床主轴箱13上，并将出气口对准加工工件10及加工刀具11。观察液氮工业瓶1的压力表2数值，若压力过低则打开增压截止阀3使液氮工业瓶1的内部压力增大到工作压力，然后打开氮气输出阀5，调节减压阀6使气体减压至设计压力，减压后气体则直接输出至喷气件9对加工工件10、加工刀具11进行冷却。加工工件10加工完成后，依次关闭增压截止阀3、氮气输出阀5。气体流量计7、温度测量仪表8可实时观察加工工件10加工完成所需气体流量及加工过程输出气体的温度变化。

若加工工件10加工过程中气体输出温度满足不了加工工件10、加工刀具11的冷却要求，可关闭氮气输出阀5并将该阀后侧的输出管路连接至氮气排放阀4，然后打开氮气排放阀4输出低温氮气对加工工件10、加工刀具11进行冷却。

实施例2

如图5所示，在实施例2中，氮气输送管路a的输入端通过三通接头和两根软管f同时与氮气输出管d的输出端和氮气排放管e的输出端相连。其他设置与实施例1保持一致。

若加工工件10加工过程中，单独由氮气输出管d提供的氮气输出温度满足不了加工工件10、加工刀具11的冷却要求，可减小氮气输出阀5开度，打开氮气排放阀4，通过调节来自氮气输出管d和氮气排放管e提供的氮气比例来获得所需的氮气温度。当氮气输出阀5完全关闭，氮气排放阀4完全打开时，获得可调节的最低氮气温度。