超低温加工机床的液氮冷却介质可靠传输与精准调控

超低温冷却加工是一种以钛合金、复合材料为代表的难加工材料高质高效加工方法。刀具中内喷式冷却是将液氮通过主轴和刀柄的内腔通道引导至刀尖处。与刀具外喷淋冷却相比,内喷方式对切削区域及刀具的冷却更加充分。常规机床主轴和刀柄无法实现液氮传输功能,其材料和结构更不能满足超低温隔热与动密封要求。为解决机床结构中液氮因汽化和泄漏导致相态、流量、压力等传输特征稳定性差、不可控的难题,提出基于定向导引与热阻强化的隔热方法,建立唇形密封在超低温介质下的接触应力模型,提出局限空间内的超低温动密封方法,研制保障液氮可靠传输的中空隔热主轴-刀柄;揭示热交换与两相流压降对液氮传输稳定性的影响机理,构建液氮射流状态精准调控系统。开发国内首台液氮内喷式超低温加工机床,开展液氮传输调控试验与钛合金切削试验,结果表明:主轴隔热、密封性能良好,液氮传输状态稳定且调控精准度高,超低温加工表面粗糙度较干切削降低约50%,冷却效果显著。     

液氮内喷式主轴迷宫密封结构变形对泄漏特性的影响

迷宫密封是保证旋转机械中定子与转子之间密封性能的关键结构.超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴采用迷宫密封对超低温介质进行密封,密封件承受非常大的温度载荷和应力载荷,会产生结构变形并影响密封性能.为研究超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴内迷宫密封件在超低温环境下的结构变形对密封性能的影响规律,基于流体力学、传热学、弹性力学理...