[发明专利]纳米磨削工艺及纳米磨削液

说明书

技术领域

本发明属于一种机械加工的方法和材料，即一种纳米磨削工艺及纳米磨削液。

背景技术

磨削是重要的精密加工方法，它主要用来提高工件表面精度和表面完整性。但是磨削过 程中切屑层厚度比较薄，与切削相比相差几十倍至几百倍，如此小的切削厚度会使其比切削 力非常大，比能很高，产生大量的热量，其中大约60％-95％的热量被传入工件，仅有不到 10％的热量被切屑带走。这些传入工件的热量在磨削过程中常来不及传入工件深处，而聚集 在工件表面层形成局部高温。工件表面温度常可高达1000℃以上，在表面层形成极大的温度 梯度(可达600-1000℃/mm)，所以磨削的热效应对工件表面质量和使用性能影响极大。特别 是当温度在界面上超过某一临界值时就会引起表面的热损伤(表面的氧化、烧伤、残余应力和 裂纹)，其结果将会导致零件的抗磨损性能降低，应力锈蚀的灵敏性增加、抗疲劳性变差，从 而降低零件的使用寿命和工作可靠性。同时，磨削周期中工件的累积温升，也导致工件产生 尺寸精度和形状精度误差。此外，磨削热会加剧砂轮的磨损，导致加工成本的提高。

为了消除或降低磨削热的影响，人们采用流动导热介质参与磨削过程，达到了带走热量 的目的。目前采用的流体导热介质主要有液体和气体两种。气体主要是冷气喷射。液体有液 氮和磨削液等，其中，应用最广的是磨削液。目前使用的磨削液可以分为两大类：即油基磨 削液和水基磨削液。油基磨削液一般是在各种纯矿物油中加入极性添加剂等成份，为了环保 的目的，也有采用植物油做主要成份的。水基磨削液又分为乳化液和溶解液两种，乳化磨削 液为油和水的乳化液，溶解磨削液是在水中加入可溶性的合成润滑剂形成的溶解液。磨削液 的功能主要有以下四个方面：润滑作用；冷却作用；清洗作用；防锈作用等。油基磨削液润 滑性能优于水基磨削液，但水基磨削液冷却效果好。

由常识可知，物质的导热性能与物质的密度有关，一般来说，密度越大导热性能越好。 由此可以推论固体物的导热性能优于液体。可是，由于固体物质流动性差，既难于参与磨削 过程，又很难带走热量，所以还没有得到重视。

发明内容

本发明的目的是提供一种固体介质参与磨削过程的磨削工艺。

本发明的又一目的是提供一类有固体颗粒参与，既有优越的导热性能，又有良好的流动 性能的磨削介质。

本发明的另一目的是提供一种纳米磨削介质的制造方法。

上述目的是由以下技术方案实现的：提供一种纳米磨削工艺，其特点是：将固体物质的 纳米级颗粒施加到磨削过程中。

提供一种纳米磨削液，其特点是：这种纳米磨削液是由固体物质的纳米级粒子和液体磨 削液混合而成。

所说的固体物质是金属物质。

所说的金属物质是铜或铝或锌。

所说固体物质是氧化物。

所说的氧化物是氧化铝或氧化锌或氧化锆。

所说的纳米级固体粒子的粒度在1-100nm之间，纳米粒子的体积百分数含量为1- 10vol％。

所说的纳米级固体粒子的粒度为60nm。

所说液体磨削液是水基磨削液。

所说液体磨削液是油基磨削液。

所说的纳米磨削液的加工方法是在纳米粒子和磨削液的混合液内添加稳定剂后，再采用 超声波振动，得到稳定的悬浮液。

本发明的有益效果是：采用纳米磨削液的磨削过程和现有水基或油基磨削液相比，其磨 削区的温度、表面粗糙度、磨削阻力、磨具损耗等指标均大幅度降低，加工质量和经济效益 显著提高，因而具有较高的应用价值和市场前景。

具体实施方式

为了验证纳米磨削液的效果，我们做了大量实验。纳米磨削液和现有磨削液的对比实验， 纳米磨削液的配方优选，包括材料、粒度、含量、配制方法等。现从中选出两个具体实验和 一个实验资料统计数据来进行说明。

实验一：

a.实验目的：

考查纳米粒子磨削液和现有磨削液的磨削质量的差别。

b.实验准备：