纳米粒子射流微量润滑磨削润滑剂供给系统技术方案

本发明专利技术涉及一种纳米粒子射流微量润滑磨削润滑剂供给系统,它将纳米级固体粒子加入可降解的磨削液中制成微量润滑磨削的润滑剂，由微量供给装置将润滑剂变为具有固定压力、脉冲频率可变、液滴直径不变的脉冲液滴，在高压气体产生的空气隔离层作用下以射流形式喷入磨削区。它具有微量润滑技术的所有优点、并具有更强的冷却性能和优异摩擦学特性，有效解决了磨削烧伤，提高了工件表面质量，实现高效、低耗、环境友好、资源节约的低碳绿色清洁生产，具有举足轻重的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磨削加工领域中的磨削液微量供给方法和装置，具体是一种将磨削润滑剂输送到喷嘴，润滑剂液滴在压缩空气生成的空气隔离层作用下以较高速度喷射到磨削区，实现对磨削加工区域润滑冷却的微量润滑装置，即一种纳米粒子射流微量润滑磨削润滑剂供给系统。
技术介绍
目前，磨削加工大量使用润滑剂，也称作浇注式磨削，对环境和工人健康伤害很大。由于环保要求，润滑剂的废液必须经过处理、达标后才能排放，废液处理耗资巨大，高达润滑剂成本的54%，使人们不得不对润滑剂作重新评价。德国对汽车制造厂作过调查，得到的结果是工具费用只占加工成本的2% -4% ;但与润滑剂有关的费用，却占成本的、7% _17%，是工具费用的3-5倍。机械加工中的能量消耗，主轴运转需要的动力只占20%，与冷却润滑有关的能量消耗却占53%。这说明由于“环保和低碳”的要求，润滑剂的廉价优势已不存在，已经变成影响生产发展的障碍。为保护环境、降低成本而有意识地完全停止使用润滑剂的干式磨削应运而生。干式磨削由于抛弃了润滑剂的使用，其环保方面的优势是不言而喻的。但由于磨削加工去除单位材料体积所消耗的能量远比铣削、车削、钻削等加工方法大得多，在砂轮/工件界面产生如此高的能量密度，仅有不到10 %的热量被磨屑带走，这些传入工件的热量会聚集在表面层形成局部高温，因此在磨削加工中完全不使用润滑剂，不仅使加工工件表面质量恶化，而且砂轮使用寿命大幅度降低，甚至报废失效。介于浇注式湿磨削和干式磨削之间的微量润滑技术是在确保润滑性能和冷却效果的前提下，使用最小限度的润滑剂。微量润滑是在高压气体中混入微量的润滑剂，靠高压气流(4.0-6. 5bar)混合雾化后进入高温磨削区。传统的浇注式供液方式磨削液用量为单位砂轮宽度60L/h，而微量润滑的磨削液的消耗量仅为单位砂轮宽度30-100ml/h。高压气流起到冷却、排屑的作用，润滑剂黏附在工件的加工表面，形成一层保护膜，起到润滑的作用。该技术综合了浇注式磨削和干式磨削的优点，润滑效果与传统的浇注式磨削几乎没有区别。润滑剂一般采用植物油作为基础油的烷基酯，具有极好的生物降解性能、润滑性能以及粘度指数高、挥发性低、可再生、生产周期短、环境扩散少等特点，润滑剂的使用量只有传统加工方式的千分之几甚至万分之几，大大改善了工作环境，是一种高效低碳加工技术。可是，研究表明高压气流的冷却效果很有限，满足不了高磨削区温度强化换热的需要，工件的加工质量和砂轮寿命比传统浇注式磨削明显降低，说明微量润滑技术还需要进一步改进与完善。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。悬浮有金属、非金属或聚合物固体粒子的液体的导热系数要比纯液体大几十倍甚至上百倍。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(是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(I-IOOnm)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。微量润滑润滑剂的制备方法是在纳米粒子和可降解的磨削液的混合液内添加烷基磺酸盐表面活性剂、硫酸二甲脂分散剂后，再采用I. 6-2万次/分钟高频振动得到稳定的悬浮液。纳米粒子是粒径小于IOOnm的石墨颗粒或者氧化铝、碳纳米管，金属，润滑剂中纳米粒子的体积含量为1% — 30vol%，磨削液为可降解的润滑油或植物油。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为解决上述问题，提供一种纳米粒子射流微量润滑磨削润滑剂供给系统，它将纳米级固体粒子加入可降解的磨削液中制成微量润滑磨削的润滑剂，由微量供给装置将润滑剂变为具有固定压力、脉冲频率可变、液滴直径不变的脉冲液滴，在高压气体产生的空气隔离层作用下以射流形式喷入磨削区。它具有微量润滑技术的所有优点、并具有更强的冷却性能和优异摩擦学特性，有效解决了磨削烧伤，提高了工件表面质量，实现高效、低耗、环境友好、资源节约的低碳绿色清洁生产，具有举足轻重的意义。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种纳米粒子射流微量润滑磨削润滑剂供给系统，它包括设备本体的床身，在床身上设有工作台，工作台上设有工控装置、伺服驱动器、润滑剂供给系统和压缩空气供给系统；伺服驱动器驱动润滑剂供给系统，润滑剂供给系统和压缩空气供给装置均与喷嘴连接；工控机将运动参数送到伺服驱动器，由伺服驱动器驱动伺服电机带动润滑剂供给系统的齿轮泵转动，将由纳米级固体粒子加入可降解的磨削液中制成微量润滑磨削的润滑剂，通过润滑剂供给系统的排油单元，送入喷嘴变为具有固定压力、脉冲频率可变、液滴直径不变的脉冲液滴，同时喷嘴还在压缩空气供给系统产生的高压气体产生的空气隔离层作用下以射流形式将液滴喷入磨削区进行冷却润滑。所述的润滑剂供给系统是主要由油箱、齿轮泵、排油单元、过滤器I、伺服电机I、伺服电机II组成；其中，伺服电机I通过联轴器II与齿轮泵连接，伺服电机II通过联轴器I与排油单元连接；吸油管下端插入油箱中，上端与齿轮泵的吸油口相连；与齿轮泵排油口相连的管路则分成两路，一路与插阀板上的管路相连，另一路与过滤器I 一端相连，其中与插阀板相连的管路，再与压力表II和溢流阀进油孔相连，溢流阀的排油口与回油管上端相连，回油管的下端插入油箱中；过滤器I的另一端经管路与排油单元相连，排油单元与喷嘴相连。所述排油单元包括排油单元壳体及其两侧的固定盘和端盖，固定盘与排油单元壳体采用管螺纹连接，端盖与排油单元壳体采用螺栓连接；旋转盘装在排油单元壳体内部，通过推力球轴承和深沟球轴承对其径向定位，从左到右依次通过固定盘，深沟球轴承，弹簧体，推力球轴承，端盖对其轴向定位；固定盘中心轴线处钻有吸油孔，与由过滤器I引出的管路通过卡套式管接头II连接，以轴线为中心以20mm为半径的圆上钻有排油孔，与输出油液的管路通过卡套式管接头I连接；所述旋转盘左端面沿半径方向加工有油槽，右侧加工 有键槽，装有键，并与联轴器I相连。所述端盖设有毡封油圈。所述压缩空气供给装置包括空压机，从空压机中引出的气压管路，一路连接安装在插阀板上的压力表I和安全阀，另一路从插阀板一端引出，经过滤器III与喷嘴相连。所述喷嘴包括多根喷管，锥形喷嘴头，喷嘴体，喷嘴内芯以及内芯喷头；其中各喷管与喷嘴头上的相应导气孔连接，喷嘴头与喷嘴体之间连接，喷嘴体与喷嘴内芯之间连接，喷嘴内芯设有进气孔，通过卡套式管接头III与排油单元相连，其中喷嘴体侧面钻有进气孔与空压机的输出管路相连。所述喷嘴头中心轴线处为液滴通道，左端圆锥面在固定直径的圆截面上钻有多个 在圆周等距分布的导气孔，导气孔与各喷管相连，两相对喷管之间的夹角为22 23°，在喷嘴头内侧装有0型密封圈I和0型密封圈III，喷嘴内芯根部装有0型密封圈II。所述喷嘴内芯内部设有导油孔，左端与内芯喷头之间连接，其中内芯喷头中间轴线处钻有进气孔，喷嘴内芯的左端的外圆柱面与喷嘴体内圆柱面之间形成空腔，空腔左端与四个导气孔相连，右端与进气孔相连，空腔断面的环形面积小于进气孔的截面积，从而对进入的压缩空气起到增压的效果。所述油箱设有油标，底部设有放油孔。本专利技术的有益效果是纳米粒子射流微量润滑磨削润滑剂供给系统是将纳米级固体粒子加入可降解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李长河，王胜，张强，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：