【中國制冷網(wǎng)】切削或磨削加工中使用切削液的主要作用是冷卻和潤滑，為了提高其性能往往都添加含有S(硫)、P(磷)、Cl(氯)等化學(xué)元素的極壓添加劑．這些物質(zhì)污染環(huán)境并對人體有害、而且使用完了的切削液必須進(jìn)行處理，增加了費(fèi)用。因此，不使用切削液的干式切削和準(zhǔn)干式切削已成為綠色切削工藝的研究熱點(diǎn)，但由于在一定條件下，無任何冷卻措施的干式切削還無法滿足加工要求，還需要對刀具進(jìn)行一定的冷卻和潤滑，因此出現(xiàn)了風(fēng)冷卻加工技術(shù)。本文重點(diǎn)介紹有關(guān)風(fēng)冷卻的加工技術(shù)及裝置。

圖1 風(fēng)冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成

    2 風(fēng)冷卻加工系統(tǒng)

    風(fēng)冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。一般由壓縮空氣供給源、空氣除濕器、空氣冷卻器、絕熱管、微量供油裝置、風(fēng)嘴、吸塵管和集塵器構(gòu)成。從空氣供給源來的空氣經(jīng)過除濕器將水分除去后，送入空氣冷卻器冷卻至-30℃，再經(jīng)絕熱管由風(fēng)嘴將冷風(fēng)送至切削部位。同時(shí)向加工點(diǎn)噴少量的無害植物油，以防銹并且有一定潤滑作用。在風(fēng)嘴的對面設(shè)有集塵裝置以收集廢屑和風(fēng)塵，通過集塵器內(nèi)的過濾器將切屑濾去。

    3 空氣的冷卻方法及要求

    制冷的方法有很多，常見的制冷原理可歸結(jié)為4種：液體汽化制冷、氣體膨脹制冷、渦流管制冷和熱點(diǎn)制冷。原則上講這些制冷方式都可用于空氣的冷卻。但目前作為切削用冷卻空氣的方法有使用液體氮等低沸點(diǎn)介質(zhì)的間接冷卻方式、使用制冷劑的壓縮機(jī)循環(huán)間接制冷方式、利用壓縮空氣的絕熱膨脹直接制冷方式和渦流管的制冷方式等。

    使用低沸點(diǎn)介質(zhì)的間接冷卻

圖2 使用低沸點(diǎn)介質(zhì)的間接冷卻方式

    圖2 為使用低沸點(diǎn)介質(zhì)的間接冷卻方式的原理圖。這種制冷方式使用氮等對人體無害、無環(huán)境污染的低沸點(diǎn)氣體，可在有關(guān)工廠液化，再加入風(fēng)冷卻系統(tǒng)中，在常溫常壓下蒸發(fā)吸熱，使空氣冷卻。

    此種冷卻方式由于液氮是在外部液化的，在系統(tǒng)內(nèi)部僅存在和空氣的熱交換，因此冷卻部分的結(jié)構(gòu)簡單。另外，液氮的汽化溫度是-180℃，因此可將空氣冷卻到-100℃以下，溫度可由液氮的流量控制，過冷時(shí)可通過加熱器加熱。但采用此種方式進(jìn)行連續(xù)實(shí)際切削時(shí)需要大容量的儲(chǔ)液器，因此不太實(shí)用。另外，由于液氮等低沸點(diǎn)液體在外部制備，因而加大了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

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技術(shù)：溴化鋰制冷機(jī)的冷衰及其防治(圖)蒸發(fā)式換熱器的研究進(jìn)展和應(yīng)用狀況(圖)技術(shù)：壓縮機(jī)常見故障分析(1) 電機(jī)燒毀

    循環(huán)壓縮式間接制冷

圖3 循環(huán)壓縮式間接制冷方式

    循環(huán)壓縮式間接制冷方式如圖3所示。該方式使用低沸點(diǎn)的制冷劑，由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹閥構(gòu)成閉環(huán)冷卻系統(tǒng)。根據(jù)制冷效率和蒸發(fā)溫度選用作為制冷劑的氣體。此種制冷方式廣泛用于家用冰箱及冷凍倉庫，在溫度控制和能耗效率方面都比較理想。

    經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)的氣體由壓縮機(jī)加壓到所定壓力，在冷凝器中液化，儲(chǔ)存到儲(chǔ)液器中，儲(chǔ)液器內(nèi)的高壓液體在設(shè)定壓力以下經(jīng)膨脹閥減壓進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)吸熱將空氣冷卻，再變成氣體回到壓縮機(jī)，冷風(fēng)溫度可通過蒸發(fā)器內(nèi)的壓力和液體供給量進(jìn)行設(shè)定。

    此種制冷方式分為蒸發(fā)溫度(壓力)、冷凝溫度(壓力)；按能耗方式分為單級壓縮循環(huán)、多級壓縮二元冷凍循環(huán)等。

    空氣絕熱膨脹直接制冷

圖4 空氣絕熱膨帳直接制冷方式

    空氣絕熱膨脹的直接制冷方式如圖4所示：此種制冷方式是利用高壓空氣的絕熱膨脹，降低冷卻氣體本身的溫度，屬于開放型的直接制冷方式。

    由空氣壓縮機(jī)或管路來的常溫、高壓空氣進(jìn)入膨脹機(jī)，使其在設(shè)定壓力以下膨脹，通過發(fā)電、外部機(jī)器驅(qū)動(dòng)等消耗空氣的能量使溫度下降。冷風(fēng)出口溫度由進(jìn)入膨脹機(jī)氣源壓力和膨脹機(jī)的出口氣體壓力及膨脹機(jī)的性能決定。目前能產(chǎn)生-90℃冷風(fēng)的設(shè)備已經(jīng)實(shí)用化。

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