[实用新型]一种静电喷嘴及可控射流微量润滑磨削系统

说明书

本公开提供了一种静电喷嘴及可控射流微量润滑磨削系统。其中，一种静电喷嘴，包括喷嘴芯，所述喷嘴芯的上方连接有上喷嘴体；所述上喷嘴体与喷嘴芯之间形成空闲空间，用来储存压缩空气和减压；所述喷嘴芯的下方连接有下喷嘴体；喷嘴芯内部从上至下依次设置有气液混合室、加速室和喷嘴出口；所述加速室内壁上均匀排布有微凸体。

技术领域

本公开属于机械加工中磨削液供给装置领域，尤其涉及一种静电喷嘴及可控射流微量润滑磨削系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

微量润滑技术又称MQL(Minimal Quantity Lubrication)技术，具体是将极微量的磨削液与具有一定压力的压缩空气混合雾化后喷射至磨削区，对磨屑、砂轮及加工表面进行有效润滑。这一技术在保证有效润滑和冷却效果的前提下，最大限度降低磨削液的使用(约为传统浇注式润滑方式用量的千分之几)，进而降低生产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，提高对流换热能力，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。

纳米流体微量润滑技术所产生的液滴依靠高压气体的携带作用进入磨削区进而起到冷却润滑的作用，然而其运动路径并不可控，存在液滴扩散、漂移等问题。液滴飘散到工作环境中不但污染环境还威胁操作人员的身体健康，同时也降低了磨削液的有效利用率，造成了资源的浪费。现如今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正被高度关注，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。针对这一现实问题研究人员通过大量的探索工作提出静电雾化微量润滑，希望通过电场力的作用对雾化液滴实现可控输运的同时进一步提高雾化效果。

申请号为201310042095.9的专利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，该方案采用电晕荷电技术对喷嘴出口处的微量润滑液进行荷电，在高压电场的作用下液滴会进一步发生破碎，破碎形成的小液滴沿电场线方向可控的输送到磨削区，从而对磨削区进行有效的冷却润滑。申请号为201310050221.5的专利公开了一种切削液气雾微量润滑方法，该方案也采用了电晕放电原理对润滑液进行破碎和输运。

发明人发现，从目前公开的文献来看，对于机械加工领域采用静电雾化进行润滑的技术并不多，而且技术也尚未成熟。当前对于润滑油的荷电输运多采用电晕放电(电极针尖端放电)的方式，但电晕放电存在着电晕区小，荷电率差的问题，提高了使用电压的同时造成了能源的浪费。采用接触式荷电(高压电源直接与喷嘴接触)可以有效提高润滑液的荷电量，但也存在漏电风险，目前市场上并未出现适合接触式荷电的微量润滑装备。事实表明在使用接触式荷电时，在喷嘴出口处微量润滑液在压缩空气、电场力等外力作用下拉伸成一系列小液柱进而破裂成小液滴。在这一过程中液柱直径极不均匀，导致后续形成的小液滴粒径分布较为分散，不利于液滴粒径的可控。同时喷嘴出口处的小液柱在压缩空气形成的乱流作用下波动较为严重，十分不利于液滴后续输送路线的控制。

除上述问题外，发明人还发现，由于压缩空气压强较大，从喷嘴喷出时有噪音，噪音会影响操作人员听觉健康；以及在使用微量润滑磨削系统中发现由于纳米粒子吸附性能较强，输送纳米流体的管路经常出现堵塞的情况，这大大影响了其使用性能，也是静电雾化微量润滑系统亟待解决的问题。

实用新型内容

本公开的第一方面提供了一种微织构静电喷嘴，其在加速室内侧表面设置一系列微凸体，大大增加了加速室内表面的亲油性能。