CN112439570A - 一种用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴及其使用方法，静电雾化喷嘴包括压缩空气传输组件、切削液传输组件、静电感应环组件和雾化室组件；压缩空气传输组件包括压缩空气传输管道和压缩空气喷嘴，多组压缩空气传输组件沿圆周方向均布设在切削液传输组件外围，切削液传输组件由切削液传输粗管道、切削液传输储液室、切削液传输细管道和切削液喷嘴组成，切削液传输储液室外部和切削液传输细管道外部各安装有一组静电感应环组件，雾化室组件包括外混式雾化室和切削液油雾喷头；多个压缩空气喷嘴喷出的气体相交于外混式雾化室内的一点，该点位于切削液喷嘴的喷出液体的轴向上。本发明有效提高了含纳米颗粒切削液的雾化效果、切削液润滑冷切效果和纳米颗粒二次润滑效果。

Description

一种用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴及其使用方法

技术领域

本发明属于微量润滑切削技术领域，具体涉及一种用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴及其使用方法。

背景技术

在切削加工中，微量润滑切削借助高压切削液喷雾对切削区进行冷却、润滑，但是现有的雾化喷嘴仅可以将切削液雾化成切削液高压油雾，而对于添加了纳米颗粒的切削液不仅雾化效果较差，而且雾化后的切削液油雾之间发生碰撞聚合的概率较大，导致高压油雾中小颗粒油雾减少，导致含纳米颗粒的油雾进入切削接触区的量减少，造成微量润滑冷却效果较差的问题，降低纳米颗粒二次润滑的效果。另外，现有微量润滑切削的喷嘴喷出的油雾较分散，油雾的利用率较低，造成切削液利用率低，消耗成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴及其使用方法，本发明依据气动雾化原理，采用双流体雾化方式，可有效提高含纳米颗粒切削液的雾化效果、切削液润滑冷切效果、纳米颗粒二次润滑效果。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：

一种用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴，其特征在于：包括压缩空气传输组件、切削液传输组件、静电感应环组件和雾化室组件；

所述压缩空气传输组件包括压缩空气传输管道和压缩空气喷嘴，压缩空气喷嘴安装在压缩空气传输管道的终端；所述压缩空气传输组件为多组，多组压缩空气传输组件沿圆周方向均布设置在切削液传输组件的外围；

所述切削液传输组件由沿轴向依次连接的切削液传输粗管道、切削液传输储液室、切削液传输细管道和切削液喷嘴组成；

所述静电感应环组件由高压电极感应环和高压电极构成，所述静电感应环组件为两组，两组静电感应组件分别安装于切削液传输储液室的外部和切削液传输细管道的外部，使削液传输组件中输送的切削液带上与电极相反的电荷；

所述雾化室组件包括相连通的外混式雾化室和切削液油雾喷头；所述切削液油雾喷头的内孔径随着切削液高压油雾的输出方向逐渐减小；

多组压缩空气传输组件的多个压缩空气喷嘴的输出端均与外混式雾化室连通，切削液传输组件的切削液喷嘴的输出端与外混式雾化室连通；多个压缩空气喷嘴均布于切削液喷嘴外侧，多个压缩空气喷嘴喷出的气体相交于外混式雾化室内的一点，且该点位于切削液喷嘴的喷出液体的轴向上。

进一步的：压缩空气传输管道采用PU软管，其可承受>1.0Mpa的空气压力；所述压缩空气喷嘴采用不锈钢材质制成；压缩空气传输管道末端与压缩空气喷嘴的首段通过热套固方式固定连接。

进一步的：所述压缩空气喷嘴的设置方向与切削液喷嘴的设置方向呈45°夹角。

进一步的：所述切削液传输粗管道为PU软管，其可承受>4.0Mpa的液体压力；所述切削液传输细管道为PU软管，其可承受>4.0Mpa的液体压力；所述切削液传输储液室为直径大于切削液传输粗管道的圆柱腔类结构；所述切削液喷嘴由不锈钢材质制成，其内孔直径在沿切削液传输方向逐渐变小。

进一步的：所述雾化室组件还包括筒状外套壳部分，筒状外套壳部分的前端与外混式雾化室的后端连接；所述缩空气传输组件、切削液传输组件和静电感应环组件设置于雾化室组件的筒状外套壳的内腔中。

进一步的：在外混式雾化室的后端中心设置螺纹通孔，在切削液喷嘴的外表面上设置有外螺纹，削液喷嘴与外混式雾化室的后端通过外螺纹与螺纹通孔的配合形成同轴固定连接。

一种用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴的使用方法，其特征在于，基于上述静电雾化喷嘴结构，包括如下步骤：

第一步、为压缩空气传输组件接通压缩空气，但关闭压缩空气阀门；

第二步，为切削液传输组件接通含纳米颗粒的切削液，其中切削液通过液压泵拥有一定的压力及流速，但关闭液压泵阀门；

第三步，为静电感应环组件连接一定的电压，但关闭电压开关；

第四步，调整切削液油雾喷头，使其对准切削接触区或切削刀具的刀尖处；

第五步，优先开启压缩空气阀门，使静电雾化喷嘴中喷出压缩空气，

第六步，开启电压开关，使静电感应环组件接通电源，切削液传输储液室处高压电极感应环和切削液细管处高压电极感应环中形成较强的电压场；

第七步，最后开启液压泵的阀门，使含纳米颗粒的切削液在通入静电雾化喷嘴时拥有一定的压力及流速；

第八步，待上述步骤完成后，切削液油雾喷头可喷出油雾，再次微调切削液油雾喷头方向，使切削液油雾对准切削接触区或者切削刀具的刀尖；

第九步，在切削过程中，及时补充含纳米颗粒的切削液，使切削液供液正常；

第十步，待切削结束后，优先关闭液压泵的阀门，然后关闭电压开关，随后关闭压缩空气阀门，最后调整静电雾化喷嘴的位置，使其不妨碍退刀及装卸工件。

本发明具有的优点和积极效果：

(1)本发明中的雾化过程为双流体雾化，采用气动雾化原理，雾化成本低。

(2)本发明中的雾化方式采用外混式雾化，尤其对于带有粘度的切削液或切削油的雾化效果最优。

(3)本发明中的多个均布压缩空气喷嘴角度与切削液液柱成一定角度且喷射角度一致，压缩空气喷嘴喷射高压气体汇聚于切削液液柱上同一点，提高了高压空气对液柱的冲击力及摩擦力，从而大幅提高对切削液的雾化效果。

(4)本发明中的切削液管道沿流体方向由大直径管道流入储液室，再由储液室流入小直径管道，此过程可大幅提高切削液流体的流速，直接提高了雾化油雾的流速。

(5)本发明中的高压电极感应环可使作用处切削液感应出与电极相反的电荷，而切削液在气动力作用下雾化成小液滴后带上与电极相反的同种电荷，相互之间会产生斥力，发生碰撞聚合的机率减小，导致空气中小颗粒的油雾数量增加，使含纳米颗粒的油雾进入切削接触区的量增大，提高微量润滑冷却效果及纳米颗粒二次润滑的效果。

(6)本发明的高压电极感应环有两个，分别分布于切削液管道的粗管和细管处，可对切削液进行两次荷电过程，使切削液充分带上与电极相反的同种电荷。

(7)本发明在微量润滑切削中操作简单，对车间工人的操作技术无太高的要求，适用的操作人员的范围比较广。

本发明可用于航天，航空，船舶，精密仪器等行业的微量润滑切削加工，有十分广阔的推广应用前景。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴由压缩空气传输组件、切削液传输组件、静电感应环组件、雾化室组件组成。

压缩空气传输组件由压缩空气传输管道4和压缩空气喷嘴5组成。

压缩空气传输管道优选采用但不限于PU软管，其可承受>1.0Mpa的空气压力，压缩空气传输管道为多个，本发明中优选采用16个，分别均布于切削液传输组件外侧。

压缩空气喷嘴优选但不限于采用不锈钢材质制成，位于压缩空气传输管道的终端，通过将压缩空气传输管道终端加热后套在压缩空气喷嘴后端，实现两者固定连接。其喷嘴口的尺寸远小于压缩空气传输管道的直径，可有效提高压缩空气喷出的流速；多个压缩空气喷嘴，本本发明中优选采用16个，均布于切削液喷嘴外侧，多个压缩空气喷嘴喷出的气体相交于同一点，提高了高压空气对液柱的冲击力及摩擦力，从而大幅提高对切削液的雾化效果。压缩空气喷嘴与切削液喷的夹角优选但不限于45°，其中的压缩空气流速分量垂直于切削液喷出方向，用于击碎切削液成微小的油雾，另外的压缩空气流速分量平行于切削液喷出方向，可提高切削液油雾的流速。

切削液传输组件由切削液传输粗管道11、切削液传输储液室10、切削液传输细管道9和切削液喷嘴8组成。

切削液传输粗管道优选但不限于PU软管，可承受>4.0Mpa的液体压力，沿切削液传输方向，切削液传输粗管道连接切削液传输储液室。

切削液传输储液室为直径较大的圆柱腔类结构，切削液传输储液室外侧环绕有静电感应环组件，沿切削液传输方向，切削液传输储液室连接切削液传输细管道。

切削液传输细管道优选但不限于PU软管，可承受>4.0Mpa的液体压力，其直径小于切削液传输粗管道，可有效提高切削液传输的流速；切削液传输细管道的外侧环绕有静电感应环组件，在沿切削液传输方向，切削液传输细管道连接切削液喷嘴。

切削液喷嘴优选但不限于采用不锈钢材质制成，其直径在沿切削液传输方向逐渐变小，可进一步提高切削液喷出的流速。

静电感应环组件为两组，每组由高压电极感应环2和高压电极1构成，一组设置于切削液传输储液室外部，一组设置于切削液传输细管道外部。

切削液传输储液室处高压电极感应环环绕在切削液传输储液室外围，其充分利用切削液在切削液传输储液室内较慢的流速，使切削液带上与电极相反的电荷；切削液传输储液室处高压电极感应环连接的高压电极，为感应环提供电压。

切削液细管处高压电极感应环环绕在切削液传输细管道外围，借助细管道较小的管道直径，进一步为切削液带上与电极相反的电荷；切削液细管处高压电极感应环8连接的高压电极，为此处的感应环提供电压。

切削液传输细管处高压电极感应环与切削液传输储液室处高压电极感应环带同种电荷，且电压相同。

雾化室组件主要包括外混式雾化室6和切削液油雾喷头7。

外混式雾化室是压缩空气喷嘴喷出的压缩空气与切削液喷嘴喷出的切削液混合并雾化的腔室，在外混式雾化室内，压缩空气利用气动冲击力及摩擦力将切削液雾化成小液滴后带上与电极相反的同种电荷，相互之间会产生斥力，发生碰撞聚合的机率减小，导致空气中小颗粒的油雾数量增加，使含纳米颗粒的油雾进入切削接触区的量增大，提高微量润滑冷却效果及纳米颗粒二次润滑的效果。

切削液油雾喷头直径逐渐收缩，可提高油雾的喷出速度，并且可将油雾聚集成直径较小的油雾柱并将其喷出，可使喷出的油雾大部分到达切削接触区，提高切削液的冷却及润滑效果。

此外，雾化室组件还包括筒状外套壳部分3，筒状外套壳部分的前端与外混式雾化室的后端连接；所述缩空气传输组件、切削液传输组件和静电感应环组件设置于雾化室组件的筒状外套壳的内腔中。

上述压缩空气传输管道、切削液传输粗管道、切削液传输细管道可通过在筒状外套壳内壁上固定管道支撑架来实现，外混式雾化室与切削液喷嘴可通过如下连接方式来实现：

在外混式雾化室的后端中心设置螺纹通孔，在切削液喷嘴的外表面上设置有外螺纹，削液喷嘴与外混式雾化室的后端通过外螺纹与螺纹通孔的配合形成同轴固定连接。

一种用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴的使用方法，其特征在于，基于上述静电雾化喷嘴结构，包括如下步骤：

第一步、为压缩空气传输组件接通压缩空气，但关闭压缩空气阀门；

第二步，为切削液传输组件接通含纳米颗粒的切削液，其中切削液通过液压泵拥有一定的压力及流速，但关闭液压泵阀门；

第三步，为静电感应环组件连接一定的电压，但关闭电压开关；

第四步，调整切削液油雾喷头，使其对准切削接触区或切削刀具的刀尖处；

第五步，优先开启压缩空气阀门，使静电雾化喷嘴中喷出压缩空气，待切削液喷射出时能将其雾化，避免切削液以柱状喷出而浪费切削液；

第六步，开启电压开关，使静电感应环组件接通电源，切削液传输储液室处高压电极感应环和切削液细管处高压电极感应环中形成较强的电压场；

第七步，最后开启液压泵的阀门，使含纳米颗粒的切削液在通入静电雾化喷嘴时拥有一定的压力及流速；

第八步，待上述步骤完成后，切削液油雾喷头可喷出油雾，再次微调切削液油雾喷头方向，使切削液油雾对准切削接触区或者切削刀具的刀尖；

第九步，在切削过程中，及时补充含纳米颗粒的切削液，使切削液供液正常；

第十步，待切削结束后，优先关闭液压泵的阀门，然后关闭电压开关，随后关闭压缩空气阀门，最后调整静电雾化喷嘴的位置，使其不妨碍退刀及装卸工件。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴，其特征在于：包括压缩空气传输组件、切削液传输组件、静电感应环组件和雾化室组件；

所述压缩空气传输组件包括压缩空气传输管道和压缩空气喷嘴，压缩空气喷嘴安装在压缩空气传输管道的终端；所述压缩空气传输组件为多组，多组压缩空气传输组件沿圆周方向均布设置在切削液传输组件的外围；

所述切削液传输组件由沿轴向依次连接的切削液传输粗管道、切削液传输储液室、切削液传输细管道和切削液喷嘴组成；

所述静电感应环组件由高压电极感应环和高压电极构成，所述静电感应环组件为两组，两组静电感应组件分别安装于切削液传输储液室的外部和切削液传输细管道的外部，使削液传输组件中输送的切削液带上与电极相反的电荷；

所述雾化室组件包括相连通的外混式雾化室和切削液油雾喷头；所述切削液油雾喷头的内孔径随着切削液高压油雾的输出方向逐渐减小；

多组压缩空气传输组件的多个压缩空气喷嘴的输出端均与外混式雾化室连通，切削液传输组件的切削液喷嘴的输出端与外混式雾化室连通；多个压缩空气喷嘴均布于切削液喷嘴外侧，多个压缩空气喷嘴喷出的气体相交于外混式雾化室内的一点，且该点位于切削液喷嘴的喷出液体的轴向上。

2.根据权利要求1所述的用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴，其特征在于：压缩空气传输管道采用PU软管，其可承受>1.0Mpa的空气压力；所述压缩空气喷嘴采用不锈钢材质制成；压缩空气传输管道末端与压缩空气喷嘴的首段通过热套固方式固定连接。

3.根据权利要求1所述的用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴，其特征在于：所述压缩空气喷嘴的设置方向与切削液喷嘴的设置方向呈45°夹角。

4.根据权利要求1所述的用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴，其特征在于：所述切削液传输粗管道为PU软管，其可承受>4.0Mpa的液体压力；所述切削液传输细管道为PU软管，其可承受>4.0Mpa的液体压力；所述切削液传输储液室为直径大于切削液传输粗管道的圆柱腔类结构；所述切削液喷嘴由不锈钢材质制成，其内孔直径在沿切削液传输方向逐渐变小。

5.根据权利要求1所述的用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴，其特征在于：所述雾化室组件还包括筒状外套壳部分，筒状外套壳部分的前端与外混式雾化室的后端连接；所述缩空气传输组件、切削液传输组件和静电感应环组件设置于雾化室组件的筒状外套壳的内腔中。

6.根据权利要求1所述的用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴，其特征在于：在外混式雾化室的后端中心设置螺纹通孔，在切削液喷嘴的外表面上设置有外螺纹，削液喷嘴与外混式雾化室的后端通过外螺纹与螺纹通孔的配合形成同轴固定连接。

7.一种用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴的使用方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一所述的用于微量润滑切削的静电雾化喷嘴，包括如下步骤：

第一步、为压缩空气传输组件接通压缩空气，但关闭压缩空气阀门；

第二步，为切削液传输组件接通含纳米颗粒的切削液，其中切削液通过液压泵拥有一定的压力及流速，但关闭液压泵阀门；

第三步，为静电感应环组件连接一定的电压，但关闭电压开关；

第四步，调整切削液油雾喷头，使其对准切削接触区或切削刀具的刀尖处；

第五步，优先开启压缩空气阀门，使静电雾化喷嘴中喷出压缩空气，

第六步，开启电压开关，使静电感应环组件接通电源，切削液传输储液室处高压电极感应环和切削液细管处高压电极感应环中形成较强的电压场；

第七步，最后开启液压泵的阀门，使含纳米颗粒的切削液在通入静电雾化喷嘴时拥有一定的压力及流速；

第八步，待上述步骤完成后，切削液油雾喷头可喷出油雾，再次微调切削液油雾喷头方向，使切削液油雾对准切削接触区或者切削刀具的刀尖；

第九步，在切削过程中，及时补充含纳米颗粒的切削液，使切削液供液正常；

第十步，待切削结束后，优先关闭液压泵的阀门，然后关闭电压开关，随后关闭压缩空气阀门，最后调整静电雾化喷嘴的位置，使其不妨碍退刀及装卸工件。

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