[發明專利]基于超聲振動實現切削液納米添加劑分散及霧化循環裝置

在審

• 申請號: 201610028437.5
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105479255A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 孟瑩;付秀麗;林文星;周長明
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B23Q11/10
• 分類號: B23Q11/10
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 李茜

技術領域

本發明專利涉及機械工程領域，更具體地講，涉及一種基于超聲振動實現切削液納米添加劑分散及霧化循環裝置。

背景技術

切削液在金屬切削加工過程中起到潤滑、冷卻刀具和工件的作用，其性能直接影響切削加工的質量、效率和成本。而納米添加劑因具備常規材料所不具備的特殊性能，被廣泛應用于各個領域。其中納米材料在切削中被作為抗磨減磨添加劑被應用進來。納米添加劑的切削液擁有優異的潤滑性能、物理油膜潤滑性能和含極壓潤滑劑提供的化學吸附潤滑性能，大大增加了刀具的壽命。但是，由于納米顆粒添加劑的不穩定特性和團聚現象，極大的限制了納米添加劑的種類和應用范圍。

研究顯示利用超聲設備能將納米顆粒均勻的分散入液體中且分散后不容易發生沉積現象，能夠充分發揮納米材料的“滾珠軸承效應”。目前實驗室制備納米溶液普遍需進行納米分散，但是分散設備費用高昂且分散時間較長。在現有的切削液循環裝置中，還沒有一種專門的針對納米添加切削液的分散設備，并且當下納米添加劑切削液的分散主要在實驗室進行，分散量小，費時費力。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明專利旨在提供一種基于超聲振動實現切削液納米添加劑分散及霧化循環裝置，主要結構包括：雙層回收裝置、超聲增壓裝置、霧化裝置和切削液過濾裝置。其中雙層回收裝置包括收集箱、過濾箱和分散箱；超聲增壓裝置包括超聲波振子、超聲波發生器、防水電機、水泵；霧化裝置包括霧化噴頭和空壓泵；切削液過濾裝置包括過濾器、過濾器泵、導出閥和排出閥。

所述的超聲增壓裝置包括超聲波振子、超聲波發生器、防水電機、水泵，其中超聲波振子在超聲波發生器發出高頻脈沖信號作用下將電信號轉換為高頻機械振動，納米添加劑切削液中會產生巨大的震蕩波，納米添加劑切削液轉化成無數的微觀氣泡，隨著高頻振動，氣泡會迅速增長，然后突然閉合，在氣泡閉合時，由于納米添加劑切削液間的相互碰撞會產生強大的能量釋放，它會使切削中產生強有力的剪切活動，對分散在納米添加劑切削液中的無機物質進行強烈的破碎重組和乳化，實現對納米團聚顆粒分子的分散。

其特征在于：超聲增壓裝置電機所在A室進行封閉防水處理，A室與B室之間加防水氈圈，氈圈外側通過端蓋進行封閉固定，內側通過彈簧將氈圈緊壓在軸承內圈側面，B室箱壁上端開進液口，并在B室與C室之間布置濾網，水泵軟管出口處加橡膠墊圈；超聲波振子對稱布置在超聲增壓裝置外殼的上下兩側凹槽內，超聲波振子并聯布置，凹槽需密封處理；超聲增壓裝置底部布置橡膠支架，將振動減輕到規定的范圍之內。

安裝時超聲增壓裝置超聲波振子焊接在超聲增壓裝置C室外殼上下兩側的凹槽內，電源線進行絕緣處理，最后進行密封處理；防水電機固定于A室，通過聯軸器與B室水泵進行連接；水泵進口布置濾布，進一步防止切屑迸濺進入泵體對水泵和防水電機造成破壞；水泵軟管出口處加橡膠墊圈以增加系統剛度；超聲增壓裝置工作時有強烈的高頻振動，極易對設備造成傷害，因此裝置底部布置橡膠支架，起隔離、吸收和緩沖振動的作用。

所述霧化裝置包括霧化噴頭及空壓泵，切削液經超聲分散裝置分散加壓后可以通過噴頭進行噴灑作業，但是常規切削液噴灑方式會造成納米顆粒添加劑的浪費，而近期研究表明霧化噴灑的方式能夠極大的提升納米添加劑切削液中納米顆粒的利用率，霧化噴頭內置噴氣管，經高壓氣體帶動切削液會以很大的速度噴射出去，在切削液表面張力、粘性及空氣阻力相互作用下，切削液向噴霧流逐漸轉變，最終以霧狀的形式噴灑在工件和刀具表面；使用時通過調節裝置控制空壓泵的功率和調節空氣閥調節切削液霧化效果；安裝版順序依次為霧化噴頭、空氣閥、空壓泵最后安裝控制器并進行調試。

所述切削液過濾裝置包括過濾器、過濾器泵、導出閥和排出閥，切削液過濾裝置與機床主體相連；該切削液過濾裝置所進行的是對納米添加劑切削液進行一次沉淀后的過濾箱中的切削液進行二次過濾，所述的一次沉淀是指收集箱中的納米添加劑切削液經過附圖1中濾網流入過濾箱的過程；工作時過濾器泵將過濾箱中的含有細小金屬顆粒的切削液吸入過濾器中，經過濾器過濾后有殘渣的切削液通過排出閥再次流入過濾箱，經過濾的切削液則通過導出閥流入分散箱待用。

本發明專利的具有的優點和積極效果是：1.本發明專利中的超聲增壓裝置可有效阻止納米添加劑在切削液中團聚現象的發生，提高納米添加劑利用率，增強切削液潤滑性能。

2.霧化裝置通過實現切削液的霧化，在提高切削液的冷卻效果同時降低切削液用量，能夠最大程度的發揮納米添加劑的性能，進而減少切削液的排放，降低生產成本，提高工件質量和生產效率。