[發(fā)明專利]基于沖擊波空化效應的納米層潤滑金剛石砂輪磨削裝置

有效

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• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN111993270B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 張曉紅;張松輝;尉遲廣智;段佳;蔣如意;周瑩英
• 申請（專利權）人: 湖南理工學院
• 主分類號: B24B41/00
• 分類號: B24B41/00;B24B51/00;B24B55/03
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 孫紅穎

本發(fā)明提出一種基于沖擊波空化效應的納米層潤滑金剛石砂輪磨削裝置,用于解決磨削液受氣障層影響難以進入磨削核心區(qū)的問題。具體包括控制系統(tǒng)、加速模塊、沖擊波提速模塊、加工模塊、回收模塊。其中控制系統(tǒng)控制本裝置的運行；加速模塊由加速管、小拉法爾管等組成，可使納米顆粒獲得初速度；由電磁線圈、沖擊頭、沖擊球、聚波器、大拉法爾管等組成的沖擊波提速模塊將產生兩個波源，一個清洗砂輪表面雜質，另一個沖擊具有初速度的納米顆粒到砂輪表面形成納米層；在加工過程中納米層的納米顆粒自主釋放在磨削核心區(qū)，實現(xiàn)磨削區(qū)內部自潤滑冷卻；回收模塊用于回收納米顆粒，實現(xiàn)其重復利用。本裝置不僅增強了潤滑冷卻效果，而且符合綠色發(fā)展理念。

技術領域

本發(fā)明涉及磨削加工中的潤滑冷卻技術領域，尤其指出一種基于沖擊波空化效應的納米層潤滑金剛石砂輪磨削裝置。

背景技術

磨削加工因其加工精度高、對工件材料適應性強等特點，被廣泛應用于當前加工行業(yè)，但磨削加工去除單位體積的材料所消耗的能量遠遠大于其他幾種常用加工形式，而這些消耗的能量中，近90％會以磨削熱的形式聚集在磨削區(qū)域，將會導致磨削區(qū)域出現(xiàn)高溫高壓的情況，進而影響磨具的使用壽命，降低工件的表面精度。

傳統(tǒng)的澆注式潤滑采用向磨削區(qū)連續(xù)灌溉大量磨削液的方法進行冷卻潤滑，磨削液優(yōu)異的特性潤滑使其在工件表面形成油膜，降低砂輪與工件之間的摩擦系數(shù)和磨削力，但是此潤滑方式需要大量的磨削液，與當今環(huán)保和低碳的發(fā)展背景相離。同時由于砂輪高速旋轉帶動周圍空氣運動，進而在其周圍形成致密的“氣障層”，使噴嘴噴出的磨削液難進入磨削區(qū)，實際磨削液的有效流量僅為噴嘴總流量的5％-40％。磨削液無法進入砂輪與工件的接觸界面，導致接觸區(qū)工件表面極易產生熱損傷，進而影響工件的精度。

納米顆粒的自身性能賦予了它具有極好的導熱性，在體積含量相同條件下，納米級顆粒的表面積和熱容量要遠大于毫米級或微米級的固體顆粒。在磨削加工中，納米顆粒的添加使磨削液的熱交換性能得到提升，納米顆粒起到了強化換熱、降低磨削區(qū)溫度的作用；此外，納米顆粒還擁有極好的減摩抗磨特性和較高的承載能力，因此可進一步提高潤滑液的摩擦學性能。

公開號為“CN109759958A”、發(fā)明名稱為“一種靜電噴嘴及可控射流微量潤滑磨削系統(tǒng)”的發(fā)明專利公開了一種靜電噴嘴及可控射流微量潤滑磨削方法和裝置，其原理是設計多種型號靜電噴嘴用來加速含納米顆粒的磨削冷卻液微量噴射到磨削區(qū)，在一定程度上提升了磨削區(qū)的冷卻潤滑效果。但是該技術方案仍舊存在以下問題：在實際磨削加工中，由于砂輪表面氣障層的阻礙和磨削區(qū)的封閉性，目前很難將含有納米顆粒的液滴充分有效地注入磨削區(qū)的核心部位，不能解決納米顆粒在磨削區(qū)內部即時響應潤滑的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對以上問題，提供一種基于沖擊波空化效應的納米層潤滑金剛石砂輪磨削裝置，用于解決砂輪磨削加工過程中受氣障層影響磨削液難以進入磨削核心區(qū)域，所包含的納米顆粒在磨削區(qū)內部不能即時響應潤滑的問題。其基本原理是：利用沖擊波加速納米顆粒沖擊到砂輪表面形成納米層，當帶有納米層的砂輪表面旋轉到與工件接觸時，由于磨削加工的滑擦、碰撞和擠壓等機械作用導致納米層的納米顆粒釋放在磨削區(qū)的核心部位，實現(xiàn)磨削區(qū)內部自潤滑冷卻。

為了實現(xiàn)上述目的，提供一種基于沖擊波空化效應的納米層潤滑金剛石砂輪磨削裝置，其特征在于：包括控制系統(tǒng)、加速模塊、沖擊波提速模塊、加工模塊、回收模塊；

所述控制系統(tǒng)用來控制整個裝置運行；

所述加速模塊包括氣泵、儲氣罐、氣壓調節(jié)閥、加速管、可拆卸密閉送粉盒、送粉開關、小拉法爾管、氣流閥、氣壓感應開關、活動開關；

所述氣泵與儲氣罐提供所需的壓縮氣體；

所述加速管中分為活動腔、高壓腔、低壓腔；所述加速管與小拉法爾管、可拆卸密閉送粉盒法蘭密封連接；