[发明专利]一种基于磁弱强化冲击植入纳米润滑砂轮磨削装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于磁弱强化冲击植入纳米润滑砂轮磨削装置，包括控制模块、激光导光模块、加速模块和励磁模块。所述控制模块包括电脑工业控制器(1)、数字控制器(2)、激光控制器(3)和压力控制器(6)；所述数字控制器(2)上端与激光控制器(3)相连，下端与电脑工业控制器(1)相连；所述激光控制器(3)与高功率脉冲激光单元(1301)相连；该装置极大提高了磨削核心区域的冷却润滑效果，大幅降低了低磨削比能，解决了单一纳米颗粒润滑效果不明显以及纳米颗粒直接加入砂轮结合剂中极易发生团聚且磨削区难以及时响应的问题。

技术领域

本发明涉及砂轮磨削加工中的润滑冷却技术领域，具体涉及一种基于磁弱强化冲击植入纳米润滑砂轮磨削装置及方法。

背景技术

磨削加工可以获得较高的工件精度及表面质量，其在先进制造领域中占有极高的比重。但传统砂轮由于磨粒排布紧凑导致容屑空间小，极易形成磨屑粘附，故降低了砂轮的磨削性能。同时在加工时，由于砂轮圆周表面上磨粒大多以负前角来进行材料的磨除，因此会消耗较大一部分能量，由能量守恒可知，这些能量大多转化为内能，进而使砂轮与被加工材料相接触区域的温度升高，由于润滑条件不充分、细小磨屑不能及时排出磨削区、砂轮本身导热性差等原因，过高的温度便会对砂轮磨粒的切削性能有较大影响。

传统的浇注式磨削是一种通过供给装置来使大剂量的润滑介质在磨削加工过程中进入到磨削区域中起到冷却、润滑、排屑等作用，进而提高工件表面的完整性同时也相应增加砂轮使用寿命的生产加工技术。但是该方法却存在着一个很大的缺陷，即由于砂轮在高速旋转的过程中，在砂轮顶部的气流沿着半径的方向速度在依次递增，在接近砂轮外缘时气流的速度急剧减小，故砂轮周围的气流层厚度较薄，这层速度较快的气流会产生“气障”效应，这种效应便会阻止磨削液有效的到达磨削区(实际流量率仅达到5％-40％)。导致大量磨削液被浪费，而且这些磨削液必须经过加工处理才可安全排放，然而加工处理的设备昂贵，不符合生产效率。

纳米颗粒的自身性能赋予了它具有极好的导热性，在体积含量相同条件下，纳米级颗粒的表面积和热容量要远大于毫米级或微米级的固体颗粒。在磨削加工中，纳米颗粒的添加使磨削液的热交换性能得到提升，纳米颗粒起到了强化换热、降低磨削区温度的作用。

公开号为“CN112025554A”、发明名称为“基于冲击波空化效应的纳米层润滑金刚石砂轮磨削方法”的发明专利公开了一种基于冲击波空化效应的纳米层润滑金刚石砂轮磨削方法和装置，其原理是利用冲击波冲击装置冲击纳米颗粒打在砂轮表面使其形成具有润滑冷却作用的纳米层，在一定程度上解决了砂轮表面形成稳定纳米层的问题。但该技术方案仍存在以下问题：对于砂轮表面的气障层，没有明显的双冲击波的波源大小的控制标准，没有解决已经嵌入砂轮表面的纳米层如何在磨削区域内及时释放的问题，未从根本上改变砂轮的冷却方式，仍有大量的热量堆积甚至热损失；对于砂轮磨削过程中出现的复杂工况并没有及时的响应。

发明内容

本发明针对以上技术的不足，提供一种基于磁弱强化冲击植入纳米润滑砂轮磨削装置及方法，用于解决砂轮表面纳米层在未到达磨削区域的过程中发生脱落、砂轮磨削加工过程中受气障层影响磨削液难以进入磨削核心区域，所包含的纳米颗粒在磨削区内部不能即时响应润滑的问题。

为了实现上述目的，本发明提供1.一种基于磁弱强化冲击植入纳米润滑砂轮磨削装置，其特征在于：包括控制模块、激光导光模块、加速模块和励磁模块；

所述控制模块包括电脑工业控制器、数字控制器、激光控制器和压力控制器；

所述数字控制器上端与激光控制器相连，下端与电脑工业控制器相连；所述激光控制器与高功率脉冲激光单元相连；所述电脑工业控制器通过数字控制器分别控制激光控制器、光斑调节单元，激光控制器控制高功率脉冲激光单元，压力控制器控制储气罐里气体输出的压力；

所述激光导光模块包括光学调节单元、高频高功率脉冲激光单元、光斑调节单元以及辅助系统；