[实用新型]磁增强电场下纳米粒子射流可控输运微量润滑磨削装备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械磨削加工微量润滑磨削液运输工艺方法与装备，特别是一种磁增强电场下纳米粒子射流可控输运微量润滑磨削装备。

背景技术

微量润滑技术又称MQL（Minimal Quantity Lubrication）技术，他是将极微量的润滑液与具有一定压力的压缩空气混合并雾化，喷射至磨削区，对砂轮与磨屑、砂轮与工件的接触面进行有效润滑。这一技术在保证有效润滑和冷却效果的前提下，使用最小限度的磨削液（约为传统浇注式润滑方式用量的千分之几），以降低成本和对环境的污染以及对人体的伤害。

纳米射流微量润滑是基于强化换热理论建立的，由强化换热理论可知，固体的传热能力远大于液体和气体。常温下固体材料的导热系数要比流体材料大几个数量级。在微量润滑介质中添加固体粒子，可显著增加流体介质的导热系数，提高对流热传递的能力，极大弥补微量润滑冷却能力不足的缺陷。此外，纳米粒子（指尺寸为1-100nm的超细微小固体颗粒）在润滑与摩擦学方面还具有特殊的抗磨减摩和高承载能力等摩擦学特性。纳米射流微量润滑就是将纳米级固体粒子加入微量润滑流体介质中制成纳米流体，即纳米粒子、润滑剂（油、或油水混合物）与高压气体混合雾化后以射流形式喷入磨削区。

发明人对微量润滑磨削供给系统进行了深入的理论分析以及实验验证，研究成果已申请了相关的专利，由发明设计人申请的发明专利，申请号：201210153801.2公开了一种纳米粒子射流微量润滑磨削润滑剂供给系统，它将纳米级固体粒子加入可降解的磨削液中制成微量润滑磨削的润滑剂，由微量供给装置将润滑剂变为具有固定压力、脉冲频率可变、液滴直径不变的脉冲液滴，在高压气体产生的空气隔离层作用下以射流形式喷入磨削区。但它不是采用磁增强静电雾化的形成产生射流可控的微细液滴，雾化原理和液滴控制方式不同；申请号：201110221543.2的发明专利公开了一种纳米粒子射流微量润滑磨削三相流供给系统，将纳米流体经液路输送至喷嘴处，同时高压气体经气路进入喷嘴，高压气体与纳米流体在喷嘴混合室中充分混合雾化，经加速室加速后进入涡流室，同时压缩气体经涡流室通气孔进入，使三相流进一步旋转混合并加速，然后三相流以雾化液滴的形式经喷嘴出口喷射至磨削区。但公开的技术方案中也不是采用磁增强静电雾化的原理形成带电荷的微细雾滴，更不能做到射流可控，雾化原理和液滴控制方式均不同。

申请号：201310042095.9公开了一种纳米流体静电雾化可控射流微量润滑磨削系统，通过静电学原理可以使喷射的雾滴实现可控分布，从而降低对环境的污染，为工作人员提供了更好的健康保障。其磨削系统安装有电晕荷电喷嘴，电晕荷电喷嘴的喷嘴体与供液系统、供气系统连接，喷嘴体下部的高压直流静电发生器与可调高压直流电源的负极连接，可调高压直流电源的正极与工件加电装置连接，工件加电装置附着于工件的不加工表面；纳米流体磨削液通过供液系统送入电晕荷电喷嘴，同时供气系统将压缩空气送入电晕荷电喷嘴，纳米流体磨削液由压缩空气带动从喷嘴体出口喷出雾化的同时被高压直流静电发生器荷电为可控射流，在电场力及气动力的作用下可控的分布到加工工件的磨削区。公开的技术方案不是采用磁场、电场以及雾化三者耦合作用下的纳米粒子射流液滴荷电及雾滴可控有序输运实现的微量润滑磨削，产生射流可控的微细液滴，雾化原理和液滴控制方式不同。

微量润滑磨削中如果微量润滑剂在高压气体的携带作用下，不能有效可控的注入磨削区，即砂轮/工件界面的楔形区域，纳米射流就会散发到周围环境中。现如今我们正高度关注着在使用微量润滑加工时润滑液与冷却液对操作人员健康的影响，如，操作人员会得各种各样的呼吸系统疾病，包括职业性气喘、过敏性肺炎、肺功能丧失和皮肤病如过敏、油痤疮、和皮肤癌等。微量润滑的工业关注点是以空气为动力的雾滴给操作人员带来的潜在健康危害。在微量润滑以压缩空气为动力的喷射中雾滴喷射出以后不再受到约束，其运动不再可控，会发生扩散、漂移等一系列问题。然而这些问题的出现会使颗粒微小的雾滴扩散到工作环境中，不仅对环境造成了极大的污染而且会对工作人员造成极大的健康危害。当雾滴的大小小于4μm甚至能引起各种各样的职业病。根据实际报道即使短时间暴露在这种环境下也可能损坏肺功能。为此美国职业安全健康研究所建议矿物油雾滴的暴露极限浓度为0.5mg/m³。为了确保工作人员的健康，必须对微量润滑过程中微小液滴加以控制，减少扩散量。然而从目前检索的文献来看，对于此方面的研究还未见报道，因此对于上述问题的研究迫在眉睫。基于这样的现状我们进行了对微量润滑过程中微小雾滴的可控分布进行了探索。