[实用新型]纳米流体微量润滑静电雾化可控射流车削系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械加工中车削纳米粒子微量润滑切削液静电雾化装置，具体为一种纳米流体微量润滑静电雾化可控射流车削系统。

背景技术

微量润滑技术又称MQL(Minimal Quantity Lubrication)技术，它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。

目前，微量润切削液在高压气体的携带作用下，纳米射流过程中会散发到周围环境中。在纳米流体喷射到工件表面时部分切削液会发生反弹从而散发到空气中，一方面会污染环境，另一方面降低了微量润滑切削液的冷却润滑作用。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。

实用新型专利：一种内冷车刀(专利号为：ZL200920061889.9)公开了一种内冷车刀；它包括刀体、刀片和压板,刀体内开设有通孔,该通孔一端连接有供液管；压板内开设有与通孔导通的导液孔,该导液孔设置有出液口,出液口正对刀片的前刀面；工作工程中,刀片切削工件,并在前刀面一侧产生切屑,冷却液经供液管输送至刀体内,经由通孔和导液孔后,从出液口喷出,从出液口喷出的冷却液喷射在前刀面上,迅速为切屑降温,并冲走切屑,使刀片降温并润滑；本实用新型冷却效果好,加工质量高,使用寿命长。

实用新型专利：一种具有供液结构的内冷车刀(专利号为：ZL201320113044.6)公开了一种具有供液结构的内冷车刀，包括刀体、刀片、刀垫和压块，所述刀体杆身设有导液孔，导液孔出口经接头连接供液管，导液孔里端连通的第一和第二出液口分别设置于刀片的侧面和斜下方，所第一出液口内装有的喷嘴管能够360度回转。本实用新型经供液管接头将冷却液输送至刀体导液孔内，经导液孔里端连通的两出液口喷出，由第一出液口喷出的冷却液喷射在刀片上面和切屑上，并冲走切屑；由第二出液口喷出的冷却液则喷射在刀片的切削后角和工件上，既实现了冷却液的精确喷射，提高了冷却液的使用效率，节约了冷却液用量，又实现了降低刀具和工件表面温度、润滑工件表面，减少刀具与工件间的摩擦的作用，提高了工件质量和降低了刀具磨损。

以上两种方案虽然实现了通过内冷方式对车削加工进行冷却润滑，但是切削液喷射过程中雾滴漂移严重，散发到空气中污染了环境；切削液沉积率低，使用效率低，不符合绿色加工理念，需要改进。