[发明专利]基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及机械工程领域，更具体地讲，涉及一种基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置。

背景技术

切削液在金属切削加工过程中起到润滑、冷却刀具和工件的作用，其性能直接影响切削加工的质量、效率和成本。而纳米添加剂因具备常规材料所不具备的特殊性能，被广泛应用于各个领域。其中纳米材料在切削中被作为抗磨减磨添加剂被应用进来。纳米添加剂的切削液拥有优异的润滑性能、物理油膜润滑性能和含极压润滑剂提供的化学吸附润滑性能，大大增加了刀具的寿命。但是，由于纳米颗粒添加剂的不稳定特性和团聚现象，极大的限制了纳米添加剂的种类和应用范围。

研究显示利用超声设备能将纳米颗粒均匀的分散入液体中且分散后不容易发生沉积现象，能够充分发挥纳米材料的“滚珠轴承效应”。目前实验室制备纳米溶液普遍需进行纳米分散，但是分散设备费用高昂且分散时间较长。在现有的切削液循环装置中，还没有一种专门的针对纳米添加切削液的分散设备，并且当下纳米添加剂切削液的分散主要在实验室进行，分散量小，费时费力。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明专利旨在提供一种基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置，主要结构包括：双层回收装置、超声增压装置、雾化装置和切削液过滤装置。其中双层回收装置包括收集箱、过滤箱和分散箱；超声增压装置包括超声波振子、超声波发生器、防水电机、水泵；雾化装置包括雾化喷头和空压泵；切削液过滤装置包括过滤器、过滤器泵、导出阀和排出阀。

所述的超声增压装置包括超声波振子、超声波发生器、防水电机、水泵，其中超声波振子在超声波发生器发出高频脉冲信号作用下将电信号转换为高频机械振动，纳米添加剂切削液中会产生巨大的震荡波，纳米添加剂切削液转化成无数的微观气泡，随着高频振动，气泡会迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时，由于纳米添加剂切削液间的相互碰撞会产生强大的能量释放，它会使切削中产生强有力的剪切活动，对分散在纳米添加剂切削液中的无机物质进行强烈的破碎重组和乳化，实现对纳米团聚颗粒分子的分散。

其特征在于：超声增压装置电机所在A室进行封闭防水处理，A室与B室之间加防水毡圈，毡圈外侧通过端盖进行封闭固定，内侧通过弹簧将毡圈紧压在轴承内圈侧面，B室箱壁上端开进液口，并在B室与C室之间布置滤网，水泵软管出口处加橡胶垫圈；超声波振子对称布置在超声增压装置外壳的上下两侧凹槽内，超声波振子并联布置，凹槽需密封处理；超声增压装置底部布置橡胶支架，将振动减轻到规定的范围之内。

安装时超声增压装置超声波振子焊接在超声增压装置C室外壳上下两侧的凹槽内，电源线进行绝缘处理，最后进行密封处理；防水电机固定于A室，通过联轴器与B室水泵进行连接；水泵进口布置滤布，进一步防止切屑迸溅进入泵体对水泵和防水电机造成破坏；水泵软管出口处加橡胶垫圈以增加系统刚度；超声增压装置工作时有强烈的高频振动，极易对设备造成伤害，因此装置底部布置橡胶支架，起隔离、吸收和缓冲振动的作用。

所述雾化装置包括雾化喷头及空压泵，切削液经超声分散装置分散加压后可以通过喷头进行喷洒作业，但是常规切削液喷洒方式会造成纳米颗粒添加剂的浪费，而近期研究表明雾化喷洒的方式能够极大的提升纳米添加剂切削液中纳米颗粒的利用率，雾化喷头内置喷气管，经高压气体带动切削液会以很大的速度喷射出去，在切削液表面张力、粘性及空气阻力相互作用下，切削液向喷雾流逐渐转变，最终以雾状的形式喷洒在工件和刀具表面；使用时通过调节装置控制空压泵的功率和调节空气阀调节切削液雾化效果；安装版顺序依次为雾化喷头、空气阀、空压泵最后安装控制器并进行调试。

所述切削液过滤装置包括过滤器、过滤器泵、导出阀和排出阀，切削液过滤装置与机床主体相连；该切削液过滤装置所进行的是对纳米添加剂切削液进行一次沉淀后的过滤箱中的切削液进行二次过滤，所述的一次沉淀是指收集箱中的纳米添加剂切削液经过附图1中滤网流入过滤箱的过程；工作时过滤器泵将过滤箱中的含有细小金属颗粒的切削液吸入过滤器中，经过滤器过滤后有残渣的切削液通过排出阀再次流入过滤箱，经过滤的切削液则通过导出阀流入分散箱待用。

本发明专利的具有的优点和积极效果是：1.本发明专利中的超声增压装置可有效阻止纳米添加剂在切削液中团聚现象的发生，提高纳米添加剂利用率，增强切削液润滑性能。

2.雾化装置通过实现切削液的雾化，在提高切削液的冷却效果同时降低切削液用量，能够最大程度的发挥纳米添加剂的性能，进而减少切削液的排放，降低生产成本，提高工件质量和生产效率。