[发明专利]摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法

权利要求书

1.摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法，其特征在于：该方法具体如下：

第一步：将有机玻璃容器置于型材架上；有机玻璃容器底部设置减震垫；有机玻璃容器的中心处设有一体成型的筒状立柱；超声振动搅拌棒置于有机玻璃容器内；两个弧形电极对称置于有机玻璃容器内壁处，且均通过导线与交变脉冲电源相连；将切削液前置混合液倒入有机玻璃容器中；启动伺服电机，同时温控装置将超声振动搅拌棒与超声脉冲电源接通，打开给两个弧形电极供电的交变脉冲电源；由伺服控制器控制伺服电机转速；伺服电机驱动力通过联轴器传递给驱动轴，驱动轴通过轴承支承于有机玻璃容器的筒状立柱内；驱动轴带动固定在驱动轴上的驱动齿轮旋转；由于齿圈固定在型材架上，从动齿轮同时与驱动齿轮和齿圈啮合时便绕着驱动齿轮作旋转运动；而且，由于超声振动搅拌棒偏心固定在从动齿轮上，从动齿轮在自转的同时带动超声振动搅拌棒绕从动齿轮的中心作旋转运动，从而实现超声振动搅拌棒在有机玻璃容器中的物理搅拌；同时，由于超声脉冲和交变脉冲共同作用，在搅拌区域内实现了摆线式超声搅拌与交变电场复合作用；

第二步：循环搅拌

超声振动搅拌棒随从动齿轮周期性转动，形成周期性搅拌，一个搅拌周期为10～15分钟，循环5～10次；每个搅拌周期中，当温度传感器测得有机玻璃容器内切削液前置混合液的温度超过60℃时，温控装置自动切断超声振动搅拌棒的供电，停止振动，只进行物理搅拌，而两个弧形电极的交变电场继续保持工作，同时增大设置在有机玻璃容器外壁及底部的水冷通道内的常温水的流量，待测得切削液前置混合液的温度降低至常温时重新对超声振动搅拌棒供电，进行超声振动搅拌，同时减小水冷通道内常温水的流量；

第三步：搅拌完成后，关闭超声脉冲电源和交变脉冲电源，静置，并利用水冷通道内的常温水将有机玻璃容器内的切削液前置混合液水冷至常温，得到均质的绿色纳米切削液。

2.根据权利要求1所述的摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法，其特征在于：所述的轴承通过轴承盖轴向限位。

3.根据权利要求1所述的摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法，其特征在于：所述伺服电机的底座通过电机架固定在型材架上。

4.根据权利要求1所述的摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法，其特征在于：所述的从动齿轮开设有排布规律呈阿基米德螺旋线的多个安装孔，超声震动搅拌棒固定在与从动齿轮中心距离排在倒数第二的安装孔处。

5.根据权利要求4所述的摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法，其特征在于：各个安装孔中心与从动齿轮中心的距离d＝a+bθ，其中，a为最靠近从动齿轮中心的安装孔中心与从动齿轮中心的距离，b为大于0且小于r的系数；r为从动齿轮的半径；记最靠近从动齿轮中心的安装孔中心与从动齿轮中心的连线为线段A，θ为线段A沿阿基米德螺旋方向转到安装有超声振动搅拌棒的安装孔中心与从动齿轮中心连线所需的角度。

6.根据权利要求4或5所述的摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法，其特征在于：设齿圈的半径为R，从动齿轮的半径为r，旋转角速度为ω，则超声震动搅拌棒中心在坐标系xoy中划过的轨迹为：

其中，t为伺服电机的运行时刻。

7.根据权利要求1、4或5所述的摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法，其特征在于：由于两个弧形电极带等量异种电荷，两个弧形电极上位置对应且间距为d′的两个点之间的电场强度为：

其中，U为交变脉冲电源的电压。

8.根据权利要求1所述的摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法，其特征在于：弧形电极的材料为黄铜。

9.根据权利要求1、4或5所述的摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法，其特征在于：超声脉冲电源的脉冲频率为20～50kHz，功率为400～600W；交变脉冲电源的电压为40～60V，脉冲频率为100～200kHz。

10.根据权利要求1、4或5所述的摆线式超声搅拌结合交变电场配制绿色纳米切削液的方法，其特征在于：切削液前置混合液配置如下：首先在机玻璃容器内将蓖麻油、甲壳素、纳米级金刚石粉末以质量比为1:(0.5～2.5):(0.25～1)的比例混合，所得溶液再与去离子水以质量比为1:(5～20)的比例混合，最后加入不超过5g的氯化钠晶体，得到切削液前置混合液。