纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统技术方案

本发明专利技术涉及一种纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统，通过静电雾化原理可以使微量润滑切削液雾滴在喷射中实现可控分布，能够提高雾滴谱的均匀性、沉积效率和液体有效利用率，并且能够有效的控制雾滴的运动规律，从而降低对环境的污染，为工作人员提供了更好的健康保障。系统包括可调高压直流电源、内冷刀具转换器、高压电转换装置和集成喷嘴。微量润滑系统通过内冷刀具转换器向内冷钻头供给微量润滑切削液。可调高压直流电源将正极电通过高压电转换装置传输给集成喷嘴的电极针，将负极电接地并通过电磁接头传输到工件，使电极针——工件区域形成电晕荷电场，对微量润滑切削液电晕荷电，实现静电雾化作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械加工中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内冷工艺用系统。
技术介绍
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。技术专利：纳米流体静电雾化可控射流微量润滑磨削系统(专利号为：ZL201320061299.2)公开了一种机械加工中磨削液供给装置，其特点是：其磨削系统安装有电晕荷电喷嘴，电晕荷电喷嘴的喷嘴体与供液系统、供气系统连接，喷嘴体下部的高压直流静电发生器与可调高压直流电源的负极连接，可调高压直流电源的正极与工件加电装置连接，工件加电装置附着于工件的不加工表面；纳米流体磨削液通过供液系统送入电晕荷电喷嘴，同时供气系统将压缩空气送入电晕荷电喷嘴，纳米流体磨削液由压缩空气带动从喷嘴体出口喷出雾化的同时被高压直流静电发生器荷电为可控射流，在电场力及气动力的作用下可控的分布到加工工件的磨削区。但是，这套系统仅应用于磨削加工工况，微量润滑切削液供给方式为外注式，静电雾化喷嘴尺寸大、精度低，不能用于内冷式钻削、铣削、镗床、铰刀等机床刀具。因此该系统不能普遍适应机械加工特别是内冷式刀具加工。
技术实现思路
本专利技术为了解决以上问题，提供了一种纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统，通过静电雾化原理使微量润滑切削液雾滴在喷射过程中实现可控分布，能够提高雾滴谱的均匀性、沉积效率和液体有效利用率，并且能够有效的控制雾滴的运动规律，从而降低对环境的污染，为工作人员提供了更好的健康保障。为实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统，它包括可调高压直流电源、内冷刀具转换器、高压电转换装置和集成喷嘴；内冷钻头由内冷刀具转换器夹持，内冷刀具转换器的旋转部分带动内冷钻头转动，固定部分由内冷刀具转换器定位轴连接于机床定位孔，实现内冷刀具转换器供液部分周向定位；微量润滑系统通过切削液接头连接至内冷刀具转换器固定部分，通过内冷刀具转换器向内冷钻头的内冷孔供给微量润滑切削液；高压电转换装置的旋转部分随内冷刀具转换器旋转部分旋转，固定部分则由高压电转换装置定位轴插入内冷刀具转换器定位轴孔中，实现定位夹紧，由此实现高压电转换装置固定部分的周向定位；可调高压直流电源负极与高压电转换装置固定部分连接，为集成喷嘴供电；集成喷嘴安装在内冷钻头的内冷孔下端部，高压电内导线由内冷孔内布置，一端接集成喷嘴电极针，另一端由钻头横孔接出连接至高压电转换装置，实现电流传输；可调高压直流电源将负极电通过高压电转换装置传输给集成喷嘴的电极针，将正极电接地并通过电磁接头传输到工件，使电极针——工件区域形成电晕荷电场，对微量润滑切削液电晕荷电，实现静电雾化作用。所述的高压电转换装置由高压电转换装置内圈体、滚动轴承、高压电转换装置外圈体、旋转供电结构构成；高压电转换装置内圈体作为旋转部分随内冷刀具转换器旋转；高压电转换装置外圈体作为固定部分通过高压电转换装置定位轴与内冷刀具转换器定位轴连接定位；在高压电转换装置内圈体与高压电转换装置外圈体间通过滚动轴承连接，滚动轴承由高压电转换装置内圈体支撑；在高压电转换装置内圈体和高压电转换装置外圈体下部设有旋转供电结构，将与高压电转换装置外圈体连接的高压电外导线的电力送入随高压电转换装置内圈体旋转的高压电内导线，为集成喷嘴供电。所述旋转供电结构包括与高压电转换装置外圈体固定的高压电转换装置支架，高压电外导线与高压电转换装置支架一侧连接，高压电转换装置滚轮安装在高压电转换装置支架另一侧，并与安装在高压电转换装置内圈体下部的固定圆环接触，固定圆环一方面通过紧定垫圈对滚珠轴承进行支撑，另一方面与位于内冷孔中的高压电内导线连接，完成从高压电外导线获取电力。所述的固定圆环材料采用金属材料，固定圆环固定在高压电转换装置内圈体下部；固定圆环具有多个轴对称的固定圆环导线接孔，由内冷钻头的内冷孔导出的高压电内导线接于固定圆环导线接孔中，实现高压电传输。所述的高压电转换装置滚轮、高压电转换装置支架采用金属材料；高压电转换装置滚轮通过支架滚轮销轴安装在高压电转换装置支架上对应的高压电转换装置支架销轴孔中，支架滚轮销轴与高压电转换装置支架销轴孔是过盈配合；支架滚轮销轴直径则小于高压电转换装置滚轮孔径，高压电转换装置滚轮可以自由转动；高压电转换装置外圈体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统，其特征是，它包括可调高压直流电源、内冷刀具转换器、高压电转换装置和集成喷嘴；内冷钻头由内冷刀具转换器夹持，内冷刀具转换器的旋转部分带动内冷钻头转动，固定部分由内冷刀具转换器定位轴连接于机床定位孔，实现内冷刀具转换器供液部分周向定位；微量润滑系统通过切削液接头连接至内冷刀具转换器固定部分，通过内冷刀具转换器向内冷钻头的内冷孔供给微量润滑切削液；高压电转换装置的旋转部分随内冷刀具转换器旋转部分旋转，固定部分则由高压电转换装置定位轴插入内冷刀具转换器定位轴孔中，实现定位夹紧，由此实现高压电转换装置固定部分的周向定位；可调高压直流电源负极与高压电转换装置固定部分连接，为集成喷嘴供电；集成喷嘴安装在内冷钻头的内冷孔下端部，高压电内导线由内冷孔内布置，一端接集成喷嘴电极针，另一端由钻头横孔接出连接至高压电转换装置，实现电流传输；可调高压直流电源将负极电通过高压电转换装置传输给集成喷嘴的电极针，将正极电接地并通过电磁接头传输到工件，使电极针——工件区域形成电晕荷电场，对微量润滑切削液电晕荷电，实现静电雾化作用。

【技术特征摘要】
1.一种纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统，其特征是，它包括可调高
压直流电源、内冷刀具转换器、高压电转换装置和集成喷嘴；
内冷钻头由内冷刀具转换器夹持，内冷刀具转换器的旋转部分带动内冷钻头转动，固定
部分由内冷刀具转换器定位轴连接于机床定位孔，实现内冷刀具转换器供液部分周向定位；
微量润滑系统通过切削液接头连接至内冷刀具转换器固定部分，通过内冷刀具转换器向内冷
钻头的内冷孔供给微量润滑切削液；
高压电转换装置的旋转部分随内冷刀具转换器旋转部分旋转，固定部分则由高压电转换
装置定位轴插入内冷刀具转换器定位轴孔中，实现定位夹紧，由此实现高压电转换装置固定
部分的周向定位；可调高压直流电源负极与高压电转换装置固定部分连接，为集成喷嘴供电；
集成喷嘴安装在内冷钻头的内冷孔下端部，高压电内导线由内冷孔内布置，一端接集成
喷嘴电极针，另一端由钻头横孔接出连接至高压电转换装置，实现电流传输；
可调高压直流电源将负极电通过高压电转换装置传输给集成喷嘴的电极针，将正极电接
地并通过电磁接头传输到工件，使电极针——工件区域形成电晕荷电场，对微量润滑切削液
电晕荷电，实现静电雾化作用。
2.如权利要求1所述的纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统，其特征是，
所述的高压电转换装置由高压电转换装置内圈体、滚动轴承、高压电转换装置外圈体、旋转
供电结构构成；
高压电转换装置内圈体作为旋转部分随内冷刀具转换器旋转；
高压电转换装置外圈体作为固定部分通过高压电转换装置定位轴与内冷刀具转换器定位
轴连接定位；
在高压电转换装置内圈体与高压电转换装置外圈体间通过滚动轴承连接，滚动轴承由高
压电转换装置内圈体支撑；
在高压电转换装置内圈体和高压电转换装置外圈体下部设有旋转供电结构，将与高压电
转换装置外圈体连接的高压电外导线的电力送入随高压电转换装置内圈体旋转的高压电内导
线，为集成喷嘴供电。
3.如权利要求2所述的纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统，其特征是，
所述旋转供电结构包括与高压电转换装置外圈体固定的高压电转换装置支架，高压电外导线
与高压电转换装置支架一侧连接，高压电转换装置滚轮安装在高压电转换装置支架另一侧，
并与安装在高压电转换装置内圈体下部的固定圆环接触，固定圆环一方面通过紧定垫圈对滚
珠轴承进行支撑，另一方面与位于内冷孔中的高压电内导线连接，完成从高压电外导线获取

\t电力。
4.如权利要求3所述的纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统，其特征是，
所述的固定圆环材料采用金属材料，固定圆环固定在高压电转换装置内圈体下部；固定圆环
具有多个轴对称的固定圆环导线接孔，由内冷钻头的内冷孔导出的高压电内导线接于固定圆
环导线接孔中，实现高压电传输。
5.如权利要求3所述的纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统，其特征是，
所述的高压电转换装置滚轮、高压电转换装置支架采用金属材料；高压电转换装置滚轮通过
支架滚轮销轴安装在高压电转换装置支架上对应的高压电转换装置支架销轴孔中，支架滚轮
销轴与高压电转换装置支架销轴孔是过盈配合；支架滚轮销轴直径则小于高压电转换装置滚
轮孔径，高压电转换装置滚轮可以自由转动；高压电转换装置外圈体设有支架滚轮滑动孔，
高压电转换装置支架插入支架滚轮滑动孔并可以在支架滚轮滑动孔中滑动，高压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦彬，李长河，贾东洲，张东坤，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37