一种雾化切削液负压渗透能力测试方法技术

本发明专利技术为一种雾化切削液负压渗透能力测试方法，包括试件、PMMA负压腔体、显微镜、喷嘴调节机构、能够雾化多种切削液的MQL装置，将MQL装置和喷嘴连接，喷嘴固定在喷嘴调节机构上；所述试件一侧面有微槽结构，微槽结构的槽宽和槽深尺寸为100

【技术实现步骤摘要】
一种雾化切削液负压渗透能力测试方法


[0001]本专利技术涉及一种微量润滑加工流体动力学实验技术，更具体是一种微量润滑加工中雾化切削液负压渗透能力的测试方法。

技术介绍

[0002]在微量润滑(MQL，全称minimum quantity lubrication)加工过程中，雾化后切削液的渗透能力直接影响了最终的加工效果,并且渗透作用主要发生在加工过程中的切削加工区，主要是渗透进入加工过程中在刀具前刀面和切屑之间形成的毛细管中。
[0003]但是雾化后的切削液在毛细管中的渗透效果难以直接观察和测量。目前现有的实验装置中和实验方法中，并没有装置能够直接测量加工过程中形成的内部为真空状态的毛细管产生的负压抽吸作用下雾化切削液在毛细管中的渗透能力，因此需要一种新的装置或者方法，能够简便快捷并且准确的测量雾化后的切削液在毛细管中的渗透能力，为生产提供指导。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是，提供一种雾化切削液负压渗透能力测试方法。该方法能够测定微槽结构在负压状态下雾化切削液在微槽内的渗透距离和渗透速度，在考虑负压对毛细管内雾化切削液渗透能力影响的前提下，对雾化切削液在微槽结构内负压渗透速度、渗透量进行测量，并考虑不同微槽尺寸代替不同大小的毛细管、不同切削液种类和喷射特性参数对雾化切削液渗透能力的影响。
[0005]为实现以上目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种雾化切削液负压渗透能力测试方法，所述测试方法使用的测试装置包括显微镜、PMMA负压腔体、安装在PMMA负压腔体上的带有微槽结构的试件、能够雾化多种切削液的MQL装置，将MQL装置和喷嘴6连接，喷嘴固定在喷嘴调节机构上，该测试方法的过程是：
[0007]1)采用激光雕刻机在试件5的一侧加工微槽结构，将试件5带有微槽结构的一面覆盖上PMMA压板12，采用长尾夹11夹紧和固定PMMA压板12，防止在实验过程中雾化切削液渗透进入微槽结构中间的表层而不是从微槽结构内进入；
[0008]将用长尾夹固定好的PMMA压板12和试件5的组合结构放置在PMMA负压腔体的方形口中，且安装时，长尾夹部分全部置于方形口之外，并采用密封胶进行密封；
[0009]将PMMA负压腔体10连接好抽真空设备；连接完成的PMMA负压腔体10放置在XY双向移动平台8上；
[0010]调节显微镜的位置，固定好显微镜16后调节XY双向移动平台8，使试件5的微槽结构正对显微镜镜头下方，再次微调显微镜，使显微镜能够清晰地拍摄到试件5表面的微槽结构；
[0011]2)开启抽真空设备并调节抽真空设备上的减压阀14，通过调节减压阀的旋钮调整腔体内部负压，在PMMA负压腔体10内形成稳定的负压；
[0012]3)当PMMA负压腔体10内形成稳定的负压后，记录下当前负压值，开启显微镜16实时记录微槽内的状态；
[0013]4)调节喷嘴调节机构的位置，设置喷嘴23到试件5上微槽结构的距离，使喷嘴23和试件5上的微槽呈某一夹角，作为喷射角度；调节MQL装置的气压值流量值，随后开启MQL装置的喷雾组件，使油雾从喷嘴23喷射到试件5的微槽结构内，用显微镜16记录切削液油雾在微槽内的渗透过程，包括渗透距离和渗透时间，计算渗透速度；在切削液渗透距离超过显微镜的拍摄极限范围后停止实验，关闭显微镜16和MQL装置；
[0014]5)需要考虑材料、喷雾特性参数和微槽结构大小对渗透性能的影响，则改变试件材料类型、微槽宽度、喷雾入射角、喷射距离、MQL装置的流量或者气压后重新开始试验，能够量化的计算出不同种类的雾化切削液在不同材料和不同喷射特性参数下渗透能力的变化，能够模拟在金属切削加工过程中不同材料、不同喷射特性参数和不同切削液种类对雾化切削液在负压状态下毛细管中渗透能力的影响，也能够通过改变微槽结构尺寸从而测试不同尺寸的毛细管对雾化切削液的渗透能力影响。
[0015]所述试件一侧面有微槽结构，微槽结构的槽宽和槽深尺寸为100
‑
300μm；
[0016]PMMA负压腔体10前侧上方开有方形口，在所述方形口中将用长尾夹固定好的PMMA压板12和试件5的组合结构放置其中，且安装时，长尾夹部分全部置于方形口之外，并采用密封胶进行密封；位于方形口下方的PMMA负压腔体10的前侧开有用于连接负压力表6和真空抽气口9的两个圆形孔，真空抽气口9通过真空抽气管连接到真空泵21，PMMA负压腔体10的远离显微镜的一侧连接有减压阀，通过调整减压阀的旋钮控制阀门开口大小，从而实现调节PMMA负压腔体10内的负压值；PMMA负压腔体上方固定有带中心孔PMMA板4和无级调光平板光源15，在带中心孔PMMA板4和PMMA压板12之间采用密封胶固定连接PMMA板13，无级调光平板光源15与平板光源控制器电性连接；所述带中心孔PMMA板4的中心孔正对显微镜镜头下部，带中心孔PMMA板4一侧固定在PMMA负压腔体10上，另一侧延伸至超过试件前方的位置；
[0017]显微镜16通过竖直圆形支架1固定在底座上，PMMA负压腔体10放置在XY双向移动平台8上，XY双向移动平台8放置在底座7上；
[0018]所述喷嘴调节机构包括固定支撑座24、旋转平台25、燕尾槽导轨滑块26、导轨28、滑块固定旋钮、带孔的光学平台22；喷嘴23锁紧在固定支撑座24中，固定支撑座24通过螺钉固定在旋转平台25上，旋转平台25上有刻度，能够保证准确的喷嘴口和水平面之间呈某一夹角或者平行于水平面；旋转平台25通过燕尾槽导轨滑块26与导轨滑动连接，导轨28底部通过螺钉固定在带孔的光学平台22上；
[0019]带孔的光学平台上相互垂直的两个方向均设置有刻度，在所述导轨28上沿高度方向也设置有刻度。
[0020]所述固定支撑座24上设置有用于喷嘴23穿过的通孔，喷嘴23穿过该通孔后通过螺栓进行锁紧固定，固定支撑座24的上下两端通过螺钉固定在旋转平台25的一个侧面上；旋转平台25的另一侧面固定在燕尾槽导轨滑块26上，燕尾槽导轨滑块26能够在垂直设置的导轨28上上下移动，从而改变燕尾槽导轨滑块26的位置能够设置不同的喷嘴高度，便于实现喷嘴的喷嘴口和试件5上的微槽结构呈某一倾斜角度或者水平。
[0021]PMMA负压腔体10内的负压值，在0mpa到0.04mpa的范围内变化，微槽结构的宽度分
别100μm、200μm和300μm，所述带孔的光学平台22的螺纹孔间距为1
‑
5mm，喷嘴能够在有效的范围内进行喷射，有效喷射范围为10
‑
50mm的距离。
[0022]设置多个具有不同微槽结构的试件的PMMA负压腔体，进行试验时，直接更换安装有相应微槽尺寸试件的PMMA负压腔体，进行不同微槽结构的负压渗透能力测试试验；或者，设置具有不同微槽结构的试件，将具有不同微槽结构的试件密封安装在PMMA负压腔体的方形口上。
[0023]本专利技术还保护一种雾化切削液负压渗透能力预测方法，使用上述中所使用的所述的测试装置，计算待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雾化切削液负压渗透能力测试方法，其特征在于，所述测试方法使用的测试装置包括显微镜、PMMA负压腔体、安装在PMMA负压腔体上的带有微槽结构的试件、能够雾化多种切削液的MQL装置，将MQL装置和喷嘴连接，喷嘴固定在喷嘴调节机构上，该测试方法的过程是：1)采用激光雕刻机在试件的一侧加工微槽结构，将试件带有微槽结构的一面覆盖上PMMA压板，采用长尾夹夹紧和固定PMMA压板，防止在实验过程中雾化切削液渗透进入微槽结构中间的表层而不是从微槽结构内进入；将用长尾夹固定好的PMMA压板和试件的组合结构放置在PMMA负压腔体的方形口中，且安装时，长尾夹部分全部置于方形口之外，并采用密封胶进行密封；将PMMA负压腔体连接好抽真空设备；连接完成的PMMA负压腔体放置在XY双向移动平台上；调节显微镜的位置，固定好显微镜后调节XY双向移动平台，使试件的微槽结构正对显微镜镜头下方，再次微调显微镜，使显微镜能够清晰地拍摄到试件表面的微槽结构；2)开启抽真空设备并调节抽真空设备上的减压阀，通过调节减压阀的旋钮调整腔体内部负压，在PMMA负压腔体内形成稳定的负压；3)当PMMA负压腔体内形成稳定的负压后，记录下当前负压值，开启显微镜实时记录微槽内的状态；4)调节喷嘴调节机构的位置，设置喷嘴到试件上微槽结构的距离，使喷嘴和试件上的微槽呈某一夹角，作为喷射角度；调节MQL装置的气压值流量值，随后开启MQL装置的喷雾组件，使油雾从喷嘴喷射到试件的微槽结构内，用显微镜记录切削液油雾在微槽内的渗透过程，包括渗透距离和渗透时间，计算渗透速度；在切削液渗透距离超过显微镜的拍摄极限范围后停止实验，关闭显微镜和MQL装置；5)需要考虑材料、喷雾特性参数和微槽结构大小对渗透性能的影响，则改变试件材料类型、微槽宽度、喷雾入射角、喷射距离、MQL装置的流量或者气压后重新开始试验，能够量化的计算出不同种类的雾化切削液在不同材料和不同喷射特性参数下渗透能力的变化，能够模拟在金属切削加工过程中不同材料、不同喷射特性参数和不同切削液种类对雾化切削液在负压状态下毛细管中渗透能力的影响，也能够通过改变微槽结构尺寸从而测试不同尺寸的毛细管对雾化切削液的渗透能力影响。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述试件一侧面有微槽结构，微槽结构的槽宽和槽深尺寸为100
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300μm；PMMA负压腔体前侧上方开有方形口，在所述方形口中将用长尾夹固定好的PMMA压板和试件的组合结构放置其中，且安装时，长尾夹部分全部置于方形口之外，并采用密封胶进行密封；位于方形口下方的PMMA负压腔体的前侧开有用于连接负压力表和真空抽气口的两个圆形孔，真空抽气口通过真空抽气管连接到真空泵，PMMA负压腔体的远离显微镜的一侧连接有减压阀，通过调整减压阀的旋钮控制阀门开口大小，从而实现调节PMMA负压腔体内的负压值；PMMA负压腔体上方固定有带中心孔PMMA板和无级调光平板光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔国朝，杨杰，姚海鹏，程昭，熊小杨，高易明，刘宫勋，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：