CN115283157B - 一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工领域，公开了一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，包括沿轴向依次连接在一起的进气管、进液器、雾化组件、混合荷电结构和矢量喷射结构，进气管连通混合荷电结构的混合腔，雾化组件的一部分安装于进液器中，进液器设有至少两组液路，雾化组件中设有至少两组分别连通不同液路的雾化腔，雾化腔通过雾化喷孔与混合腔连通，雾化腔中设有液体雾化装置，混合腔内壁上设有导电的旋转叶片，矢量喷射结构包括若干电极片，电极片沿矢量喷射结构的周向排布，外接控制电路通过若干电极片控制接线端与电极片一一对应连接。本发明喷出的雾化液滴的混合效果优于现有技术，且能在一定角度内实行精确的喷射方向矢量控制。

Description

一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置

技术领域

本发明属于机械加工领域，涉及机械加工领域中能够实现不同相切削液在线混合并使得雾滴荷电，且兼具有矢量喷雾特征的静电喷雾装置，具体地说是一种超声雾化的异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置。

背景技术

较小的切削力、振动、切削热不仅可以提高机械加工精度，还可以降低机床震动，维护主轴精度，并获得更长时间的刀具使用寿命，从而提高加工经济性和可持续性。微量润滑(Minimal Quantity Lubrication，MQL)，静电微量润滑(Electrostatic MQL，EMQL)等冷却润滑方法为加工过程中的减摩和切削热控制提供了较好的解决方案。在线混合式微量润滑技术，通过切削油(以植物油为主)和水的组合，依靠水的沸腾相变加强换热效果，并依靠油膜降低切削摩擦，相对较为环保且成本较低，因其具有切削液在线混合的特征，可以实现异相切削液的独立存储，便于运输和保存，而EMQL则是基于设法提高雾滴应用效率，使其准确、有效进入加工区，从而改善润滑冷却作用，因此，同时实现切削液在线混合以及静电微量润滑将有助于减少切削液使用，并提高切削加工质量。

此外，在加工过程中，喷射角度是静电微量润滑切削加工时的重要参数，不同的角度下油雾颗粒会以不同的速度喷向刀具和工件，发生碰撞时喷雾气流对沉积在工件表面的润滑和冷却液作用力方向也会不同，导致切削环境内的油雾浓度的变化；并且，不同入射方向还会导致切削液雾滴沉积在加工区域的位置产生一定差异，如在铣削过程中，顺铣和逆铣时，所要求的微量润滑切削液沉积位置会产生变化，尽可能地使得雾滴精准地沉积在加工区，使之发挥有效作用，将会使得冷却和润滑效果得到进一步的提高，而传统的微量润滑喷雾方式并不具备完善的自主改变喷雾角度的能力；因此，确保微量润滑的切削液雾滴能够在人为控制下进行一定角度的矢量运动，而不是仅对准单一方向喷雾，不仅可以根据实际加工条件获得更小的雾滴飞溅，更低的切削液环境浓度，更高的空气质量效果，还有望实现更好的冷却润滑效果和更高的加工质量。

然而，同时实现异相切削液在线混合及静电矢量喷雾并非易事；一方面，OoW(微量油膜附水滴-Oil on Water)式MQL技术虽然具有切削液在线混合的特征，但由于油基、水基切削液为不易相融的两相液体，较难满足在不同比例下进行在线均匀混合的要求，因此难以形成满足冷却及润滑需求的油-水融合雾滴，从而发挥高效的冷却和润滑作用，并且现有的OoW式MQL技术未能实现与EMQL技术的良好结合，相关装置也未能兼顾切削液在线混合和静电微量润滑两方面的作用。如实用新型专利《一种基于微量润滑的切削液多组份在线混合喷头》，申请号：202021525544.7，涉及一种基于微量润滑的切削液多组份在线混合喷头，其特征在于：包括：保护罩、收缩管，设置在收缩管末端的混合管、第一支撑环、第二支撑环、锥顶螺旋器、平顶螺旋器、第一支架、第二支架、第三支架、单向阀、伸缩管、转接头、活塞、第一气管、第二气管、第三气管、第一油管、第二油管、第四气管。通过该实用新型，可实现基于微量润滑的切削液各组分在线均匀混合，减小空气污染，增强切削液混合气流的穿透力，提高冷却效果的作用，但是该装置同样无法实现与静电微量润滑的有机结合，并且，对于不同性质的异相切削液，如难以混溶的油、水两相切削液而言，其应用效果未知。再如实用新型专利《静电微量润滑的气雾荷电装置》，申请号：201820360059.5，提供了一种静电微量润滑的气雾荷电装置，包括箱体、高压静电输送线接头、高压接头座、荷电电极、气管、液管、喷嘴；所述箱体内部设有输液通道和输气通道，输液通道上设有电极导孔；所述液管一端与箱体内部的输液通道连通，另一端与微量润滑装置连通；所述高压静电输送线接头固定在箱体的高压接头座上，所述高压接头座与荷电电极一端连接，荷电电极的另一端通过电极导孔插入输液通道中，与输液通道中的润滑液接触荷电；所述气管的内端与输气通道的一端连通，荷电的润滑液与输气通道中的气体混合后，通过所述喷嘴向外喷出。该实用新型具有结构紧凑、集成度高、荷电稳定、荷电润滑液电荷不易流失、安装便捷等特点，但是并不能有效地实现异相切削液在线混合，因此不具备切削液分开存储并有效地在线混合从而实现更高效率的静电微量润滑的能力。

另一方面，实现切削液雾滴的可变向输送还尚未有可行的技术方案，尤其是在需要同时实现切削液在线混合和静电微量润滑的前提下，如发明专利《一种环绕型冷却系统控制机构》，申请号：201510102202.1，公开了一种环绕型冷却系统控制机构，包括环形导轨、运动机构和喷头，环形导轨通过支架固定在机床上，且环形导轨中心与数控机床刀具主轴同心；运动机构可移动地设置在环形导轨上；绕运动机构上下转动的喷头与电磁换向阀连接且设置在运动机构上。该机构通过环形机构，实现喷头绕着刀具360°旋转，缩小机构体积，实现全方位喷射；通过电机控制喷头方位和喷头旋转，减少喷头数量，降低冷却液的使用量，实现无死角喷射，大大提高冷却效果。该专利通过机械结构实现喷头喷雾对加工区域的全角度包裹，但并未能实现矢量式的精准喷雾。

综上所述，在机床加工的冷却和润滑领域中，现有技术尚不能有效地实现异相切削液均匀地在线混合并进行高效的且具有矢量喷雾控制能力的静电微量润滑，因此不能够同时达成切削液即混即用，根据切削需求改变喷雾成分、保证雾滴荷电、微调喷雾中有效成分运动方向，从而保证精准雾滴输送的目的，该领域内亟需相关装置以实现上述问题的解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，用于解决现有技术中难以对雾化的切削液保证其雾滴荷电，并且不能微调喷雾中有效成分运动方向，难以保证精准雾滴输送，并且还具有异相液体在线混合效果差，不能够同时达成切削液即混即用的问题。

所述的一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，包括沿轴向依次连接在一起的进气管、进液器、雾化组件、混合荷电结构和矢量喷射结构，所述进气管通过贯穿所述进液器和所述雾化组件的气路连通所述混合荷电结构的混合腔，所述雾化组件的一部分安装于所述进液器中，所述进液器设有至少两组对应不同相液体的液路，所述雾化组件中设有至少两组分别连通不同液路的雾化腔，所述雾化腔通过雾化喷孔与所述混合腔连通，所述雾化腔中设有液体雾化装置，所述混合腔内壁上设有导电的旋转叶片，所述旋转叶片呈螺旋形倾斜设置，所述旋转翼片外接静电发生器的高压电源，所述矢量喷射结构包括若干电极片，所述电极片沿所述矢量喷射结构的周向排布，外接控制电路通过若干电极片控制接线端与所述电极片一一对应连接，并分别控制各个电极片的电平高低。

优选的，所述矢量喷射结构还包括绝缘材料制成的电场矢量喷嘴，电场矢量喷嘴的中心设有喷出切削液的喷头，所述电场矢量喷嘴外侧沿周向设置有与所述电极片一一对应的电极安装槽，所述电极安装槽中设有电极固定螺孔，所述电极片通过与所述电极固定螺孔连接的电极片固定螺钉固定在所述电极安装槽中。

优选的，所述矢量喷射结构还包括绝缘材料制成的喷嘴外壳，所述喷嘴外壳固定套装在所述电场矢量喷嘴外，所述喷嘴外壳与电场矢量喷嘴之间形成用于设置所述电极片的封闭腔体，所述电极固定螺孔和电极片接线孔均设于所述电极安装槽的底部，所述电极片接线孔延伸至所述电场矢量喷嘴的侧面，所述电极片接线端子穿过电极片接线孔与电极片密切接触，所述喷嘴外壳侧面设有连通所述封闭腔体的喷嘴外壳接线孔。

优选的，所述混合荷电结构包括导电材料制成的加电旋转翼片和绝缘材料制成的混合管外壳，所述混合管外壳两端分别固定连接到所述矢量喷射结构和所述雾化组件，所述加电旋转翼片包括管状的旋转体，所述旋转体的内腔即所述混合腔，所述旋转体外侧设有电极安装孔，所述混合管外壳侧面设有与所述电极安装孔对应的高压进线孔。

优选的，所述雾化组件包括雾化器和雾化供电器，所述雾化器安装在所述进液器内，所述液路和所述雾化腔均设于所述雾化器中，所述雾化供电器安装在所述进液器的端部，所述雾化供电器由绝缘材料制成并包括连通外部的线槽结构和所述雾化喷孔，所述液体雾化装置通过设于所述线槽结构中的线路与外界电源连接。

优选的，所述液体雾化装置为超声装置，所述雾化腔包括对称布置的超声装置安装槽和所述液路的出液孔，所述超声装置包括超声雾化片和安装基板，所述安装基板的侧边安装在超声装置安装槽中，所述安装基板至少有两个并将所述雾化腔分隔成两个侧腔和一个中间腔，所述超声雾化片安装在所述安装基板朝向中间腔一侧，所述出液孔位于所述中间腔。

优选的，所述线槽结构包括线路进口，主线槽，环形线槽和并联线槽，所述线路进口经所述主线槽连通所述环形线槽，所述并联线槽至少有两个且均与所述环形线槽连通，所述雾化腔端面在每个雾化腔处设有连通两个侧腔的并联线路走线槽，一个并联线槽与两个或多个并联线路走线槽对应，所述线路经所述并联线路走线槽延伸到所述侧腔连接所述超声装置。

优选的，所述液路至少包括一号液路和二号液路，所述一号液路包括设于所述雾化器上的一号内侧环形流道和一号内流道，以及设于所述进液器上的一号进液管和一号外侧环形流道；所述二号液路包括设于所述雾化器上的二号内侧环形流道和二号内流道，以及设于所述进液器上的二号进液管和二号外侧环形流道；所述一号外侧环形流道和所述一号内侧环形流道组成一号环流通道，所述二号外侧环形流道和所述二号内侧环形流道组成二号环流通道，所述一号环流通道和所述二号环流通道分别通过一号内流道和二号内流道对应连通各个雾化腔。

优选的，所述进液器为朝所述矢量喷射结构方向开口的圆桶状结构，所述气路包括所述进气管、设于所述进液器的桶底的前置分散气流通孔、贯穿所述雾化器的中置分散气流通孔和贯穿所述雾化供电器的后置分散气流通孔；所述前置分散气流通孔、所述中置分散气流通孔和所述后置分散气流通孔依次对齐将所述进气管与所述混合腔连通。

优选的，所述进气管、所述进液器、所述雾化组件、所述混合荷电结构和所述矢量喷射结构的相互连接处设有相应的密封圈，所述进液器的桶底与所述雾化器之间设有进液器密封垫，所述进液器密封垫设有对应所述气路的通孔，所述雾化器与所述雾化供电器之间设有雾化器密封垫，所述雾化器密封垫设有对应所述气路和所述雾化喷孔的通孔，所述雾化器密封垫还设有对应所述侧腔的槽孔。

本发明具有以下优点：

(1)本方案中，异相切削液通过超声震动预先雾化，具有雾化效果好，雾滴粒径小且均匀的特点，从而使得雾滴沉积吸附在工件表面上时更加均匀致密，达到较好的润滑和冷却效果，解决传统压力雾化方式造成的粒径不均问题。

(2)现有技术中异相液体如果混合后再雾化，由于异相液体相容性差难以避免局部液体未充分融合，雾化产生的液滴主要以单一液体为主，混合融合效果较差。本方案中先雾化，而后异相的切削液雾滴在气流场作用下，受加电旋转翼片的作用，异相的不同切削液雾滴会随着气体涡流和湍流的作用逐渐掺混，能够充分地混合融合，喷出的雾化液滴的混合效果优于现有技术，从而满足异相切削液雾滴在线混合并融合。

(3)受加电旋转翼片与液滴作用还能让液滴实现良好的接触荷电，从而满足异相切削液液滴静电微量润滑的基本前提；荷电的切削液融合微雾滴在经过电场矢量喷嘴喷出时，受到进一步的电场偏转作用，会产生一定的矢量喷雾效果，从而实现一定角度的矢量喷雾，满足切削加工方向改变时，所需要达成的冷却润滑位置微调的效果。

(4)切削液的雾化、荷电，以及电场的偏转作用，均通过外接电源控制，可控制性较好，能够满足不同条件下的微量润滑需求，功能可实现性较好。

附图说明

图1为本发明的一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置的结构示意图。

图2为本发明中进气管的结构示意图。

图3(a)、图3(b)为本发明中进液器的结构示意图。

图4(a)至图4(e)为本发明中雾化器的结构示意图。

图5(a)、图5(b)为本发明中雾化供电器的结构示意图。

图6为本发明中加电旋转翼片的结构示意图。

图7为本发明中混合管外壳的结构示意图。

图8(a)、图8(b)为本发明中电场矢量喷嘴的结构示意图。

图9为本发明中喷嘴外壳的结构示意图。

图10为本发明中电极片的结构示意图。

图11为本发明中进液器密封垫的结构示意图。

图12为本发明中雾化器密封垫的结构示意图。

图13为本发明中安装电极片后的电场矢量喷嘴正视图，图中标记No.1-No.18表示对应电极片的编号。

图14为本发明中进液器装入雾化组件后的结构示意图，图中标记a为一号环流通道，b为二号环流通道。

图15为本发明基于一定角度矢量喷雾进行静电微量润滑的示意图。

图16为本发明中外接控制电路的结构示意图。

附图中的标记为：1、进气管，10、气体总进口，11、进气管气体出口，2、进液器，20、一号进液管，21、二号进液管，22、一号外侧环形流道，23、二号外侧环形流道，24、前置分散气流通孔，25、进液器前端螺纹，26、进液器安装螺孔，3、雾化器，30、一号内侧环形流道，31、二号内侧环形流道，32、进液孔，33、中置分散气流通孔，34、雾化腔，340、超声装置安装槽，341、侧腔，342、中间腔，343、侧腔，344、并联线路走线槽，345、出液孔，34-1、第一雾化腔，34-2、第二雾化腔，34-3、第三雾化腔，34-4、第四雾化腔，35、超声装置，350、超声雾化片，351、安装基板，4、雾化供电器，40、线路进口，41、后置分散气流通孔，42、主线槽，43、环形线槽，44、并联线槽，45、供电器前端螺纹，46、雾化喷孔，47、供电器安装沉孔，5、加电旋转翼片，50、电极安装孔，51、旋转体，52、旋转叶片，53、旋转体插入端，54、旋转体止端，6、混合管外壳，60、高压进线孔，61、外壳前端，62、外壳后端，7、电场矢量喷嘴，70、喷嘴前端螺纹，71、喷嘴外壳安装螺孔，72、电极安装槽，73、电极片接线孔，74、电极固定螺孔，75、喷头，76、环形绕线槽，8、喷嘴外壳，80、喷嘴外壳接线孔，81、喷嘴外壳安装小孔，82、喷嘴外壳锥形通道，9、电极片，90、电极片本体，91、电极片安装小孔，0、辅件，01、进气管密封圈，02、进液器密封垫，03、雾化器密封垫，04、雾化供电器密封圈，05、加电旋转翼片密封圈，06、外壳密封圈，07、喷嘴外壳固定螺钉，08、电极片接线端子，09、电极片固定螺钉。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和伸入的理解。

本发明提供一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，该装置在异相切削液通过超声震动预先雾化的基础上，使得异相的切削液雾滴在气流场作用下混合融合，并在接触荷电作用下实现融合雾滴的荷电，在荷电融合微雾滴电场矢量喷嘴7时，通过控制电场矢量喷嘴7内部的多个电极片9的带电特性，实现电场矢量喷嘴7部位电场分布的可控，从而实现荷电融合雾滴运动方向的微调；该装置具有结构紧凑的特点，能够实现异相切削液在线混合及静电微量润滑的效果，且具有微调喷雾中有效成分运动方向的能力。

如图1所示，本发明的具体实施例结构如下：

(1)结构部件：

所述异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，如图1所示，包括进气管1、进液器2、雾化器3、雾化供电器4、加电旋转翼片5、混合管外壳6、电场矢量喷嘴7、喷嘴外壳8、电极片9和辅件0。雾化器3和雾化供电器4组成雾化组件用于将切削液在与气体结合前雾化；加电旋转翼片5和混合管外壳6组成混合荷电结构，同时具有混合气体和不同相的切削液的作用以及令其中液滴荷电的作用；所述电场矢量喷嘴7、喷嘴外壳8和、电极片9组成矢量喷射结构，用于通过对电极上电平的控制实现精确矢量调节液滴喷射方向的作用。

所述进气管1，如图2所示，为锥形管状结构，采用非金属材质制造，包括气体总进口10和进气管气体出口11，气体总进口10具有外螺纹，进气管气体出口11具有内螺纹。

所述进液器2，如图3(a)、图3(b)所示，为圆桶状结构，且朝所述矢量喷射结构方向开口。该结构采用非金属材质制造，包括一号进液管20，二号进液管21，一号外侧环形流道22，二号外侧环形流道23，前置分散气流通孔24，进液器前端螺纹25，进液器安装螺孔26。

所述雾化器3，如图4(a)所示，采用非金属材质制造，包括一号内侧环形流道30，二号内侧环形流道31，进液孔32，中置分散气流通孔33，雾化腔34，超声装置35；所述雾化腔34包含彼此相对布置的第一雾化腔34-1、第二雾化腔34-2，以及彼此相对布置的第三雾化腔34-3，第四雾化腔34-4。如图4(b)所示，包括对称布置的超声装置安装槽340，并联线路走线槽344，出液孔345；进液孔32和出液孔345即对应内流道的两端开口，所述内流道根据连通的内侧环形流道分为一号内流道和二号内流道。所述超声装置35包括超声雾化片350和安装基板351。

所述雾化供电器4，如图5(a)、图5(b)所示，采用非金属材质制造，包括线路进口40，后置分散气流通孔41，主线槽42，环形线槽43，并联线槽44，供电器前端螺纹45，雾化喷孔46，供电器安装沉孔47。

所述加电旋转翼片5，如图6所示，采用金属材质制造，包括电极安装孔50，旋转体51，旋转叶片52，旋转体插入端53，旋转体止端54。旋转体51内部即混合腔，用于混合异相切削液的液滴。

所述混合管外壳6，如图7所示，采用非金属材质制造，包括高压进线孔60，外壳前端61，外壳后端62，其中外壳后端62上带有内螺纹。

所述电场矢量喷嘴7，如图8(a)、图8(b)所示，采用非金属材质制造，包括喷嘴前端螺纹70，喷嘴外壳安装螺孔71，电极安装槽72，电极片接线孔73，电极固定螺孔74，喷头75，环形绕线槽76。

所述喷嘴外壳8，如图9所示，采用非金属材质制造，包括喷嘴外壳接线孔80，喷嘴外壳安装小孔81，喷嘴外壳锥形通道82。

所述电极片，如图10所示，采用金属材质制造，包括电极片本体90和电极片安装小孔91。

辅件0，如图1所示，包括进气管密封圈01，进液器密封垫02(结构详图见图11)，雾化器密封垫03(结构详图见图12)，雾化供电器密封圈04，加电旋转翼片密封圈05，外壳密封圈06，喷嘴外壳固定螺钉07，电极片接线端子08，电极片固定螺钉09。

(2)结构组成

根据图1所示，进气管1右侧的进气管气体出口11的内螺纹和进液器2的进液器前端螺纹25进行配合，实现进气管1和进液器2的相对固定，二者间采用进气管密封圈01实现密封。

雾化器3安装在进液器2内部，雾化器3的左侧面和进液器2腔内右侧面(即圆桶状结构的桶底)之间安装有进液器密封垫02，并且确保各前置分散气流通孔24与中置分散气流通孔33一一对齐。如图4(e)所示，雾化腔34分成两组，相对布置的第一雾化腔34-1和第二雾化腔34-2的中心连线与水平方向夹角为30°，同理相对布置的第三雾化腔34-3和第四雾化腔34-4的中心连线与水平方向夹角也为30°。进而，如图14所示，一号外侧环形流道22和一号内侧环形流道30构成一号环流通道a，二号外侧环形流道23和二号内侧环形流道31构成二号环流通道b。

各超声装置35的安装基板351安装在雾化腔34的超声装置安装槽340内，从而，如图4(c)所示，将雾化腔34分割成侧腔341、侧腔343和中间腔342；如图4(d)所示，超声雾化片350安装于安装基板351上，各超声装置35安装时需要保证各超声雾化片350面朝中间腔342安装，从而将超声装置35的接线端子暴露于侧腔341和侧腔343内。

雾化供电器4则从雾化器3的右侧面进行配合，二者之间安装雾化器密封垫03，并具备以下配合条件：线路进口40同一号进液管20和二号进液管21对齐，各供电器安装沉孔47同各进液器安装螺孔26一一对齐；从而确保一侧的并联线槽44能和处于同侧的两雾化腔(如34-1和34-3，或34-2和34-4)连通，然后使用螺钉穿过供电器安装沉孔47并与进液器安装螺孔26进行螺钉连接，从而在轴向上固定进液器2，雾化器3和雾化供电器4，并压紧进液器密封垫02和雾化器密封垫03；安装完毕后，各雾化喷孔46恰好处于各雾化腔34的侧面中心位置与中间腔342连通。

上述结构中，所述前置分散气流通孔24、所述中置分散气流通孔33和所述后置分散气流通孔41依次对齐将所述进气管1与所述混合腔连通，这样进气管1、前置分散气流通孔24、所述中置分散气流通孔33和所述后置分散气流通孔41形成了输送气体的气路。所述进液器密封垫02设有对应所述气路的通孔，所述雾化器密封垫03设有对应所述气路和所述雾化喷孔46的通孔，由此实现对气路和雾化腔34的密封。所述雾化器密封垫03还设有槽孔，槽孔为对应于所述侧腔341和侧腔343的通孔，这样方便线路经并联线槽44进入侧腔341、侧腔343，并能保证所述雾化腔34分成的中间腔342和侧腔341、侧腔343之间的密封隔离。

然后，将加电旋转翼片5的插入端53从混合管外壳6的左端插入，使得旋转体止端54和混合管外壳6的外壳前端61的台阶贴紧，并使得高压进线孔60和电极安装孔50同轴线；然后将外壳前端61的内螺纹与雾化供电器4右侧的外螺纹进行螺纹配合，从而在轴向上压紧雾化供电器密封圈04以及加电旋转翼片5，实现加电旋转翼片5，混合管外壳6和雾化供电器4的相对固定和密封；

进一步的，电场矢量喷嘴7的喷嘴前端螺纹70与外壳后端62的内螺纹进行螺纹配合，并在轴向上压紧加电旋转翼片密封圈05和加电旋转翼片5，将各电极片9安装在电场矢量喷嘴7的各个电极安装槽72内，电极片接线端子08穿过电极片接线孔73与电极片密切接触，并通过电极片固定螺钉09穿过电极片9的电极片安装小孔91并与电极固定螺孔74的螺纹配合，实现电极片的固定，以及电极片接线端子08与电极片9的良好接触。

喷嘴外壳8套装在电场矢量喷嘴7外，并在保证喷嘴外壳接线孔80向上的同时，使得各喷嘴外壳安装小孔81对准喷嘴外壳安装螺孔71，然后使用喷嘴外壳固定螺钉07穿过喷嘴外壳安装小孔81和喷嘴外壳安装螺孔71配合，实现电场矢量喷嘴7和喷嘴外壳8的固定。所述喷嘴外壳8与电场矢量喷嘴7之间形成用于设置所述电极片9的封闭腔体，所述电极固定螺孔74和电极片接线孔73均设于所述电极安装槽72的底部，

进一步的，本装置的应用还需要外接电路控制，其中用于驱动各超声雾化片350工作的线路遵从以下布线方式：各驱动线路经线路进口40至主线槽42，然后经环形线槽43进入并联线槽44，然后进入侧腔341驱动位于中间腔342一侧的超声雾化片350，用于驱动中间腔342另一侧超声雾化片350的线路则经并联线路走线槽344并联至侧腔343内，从而实现单个雾化腔34内两个超声雾化片350的驱动工作；驱动线路外接至超声雾化片驱动装置，而超声雾化片驱动装置属于成熟技术，在工程实际中可以轻易获取.

用于为加电旋转翼片5提供高压电源的线路接头(具有类似于螺栓状结构)则从外置的高压静电发生器引出后，从混合管外壳6上的高压进线孔60进入，并与加电旋转翼片5的电极安装孔50连接配合，由于加电旋转翼片5为导电金属材质，因此可以实现加电旋转翼片5的整体带电；线路外置的高压静电发生器为常见的成熟技术，在工程实际中可以轻易获取。

用于为电场矢量喷嘴7内的各电极片供电的线路遵从以下布线方式：单个电源线经喷嘴外壳8的喷嘴外壳接线孔80进入电场矢量喷嘴7的环形绕线槽76内并与单个电极片本体90对应的电极片接线端子08连通，因此多各电极片需存在多股电源线；针对单股电源线，其可外接在图16所示的示例电路的电极片控制接线端上，外接控制电路通过若干电极片控制接线端与所述电极片一一对应连接，并分别控制各个电极片的电平高低。

使用过程中，压缩空气经由进气管1的气体总进口10进入装置，然后通过由进液器2的前置分散气流通孔24、雾化器3的中置分散气流通孔33、雾化供电器4的后置分散气流通孔41组成的分散气流通道，进入加电旋转翼片5的旋转体51所包围的腔体内，然后经电场矢量喷嘴7的喷头75喷出。

第一相切削液经进液器2的一号进液管20进入装置，首先流经一号环流通道a，然后经位于一号内侧环形流道30内的进液孔32，并从相对布置的单体雾化腔34-3和单体雾化腔34-4的出液孔345流出，进入中间腔342内；同理第二相切削液经进液器2的二号进液管21进入装置，首先流经二号环流通道b，然后经位于二号内侧环形流道31内对应的进液孔32，并从相对布置的单体雾化腔34-1和单体雾化腔34-2对应的出液孔345流出，进入中间腔342内；在外置的超声雾化片驱动装置的驱动下，各超声雾化片350产生高频振动，从而将处于各中间腔342内的切削液超声雾化，变成致密且均匀的切削液雾滴，并从雾化喷孔46内喷出。

因此，在上述操作下，单体雾化腔34-1和34-2实现了一相切削液的雾化，单体雾化腔34-3和34-4实现了另一相切削液的雾化，并最终从对应的各雾化喷孔46内喷出，进入加电旋转翼片5的旋转体51所包围的腔体内，和同样进入此处的压缩空气相遇。

在外接静电发生器的高压电源后，加电旋转翼片5实际上成为了高压电极，并且，由于加电旋转翼片5带有螺旋形的旋转叶片52，因此进入加电旋转翼片5的旋转体51所包围的混合腔内的切削液雾滴会随着气体涡流和湍流的作用逐渐掺混，并有较大概率和旋转叶片52接触，从而实现接触荷电，因此若所接高压电源为负高压，则经过加电旋转翼片5的切削液雾滴将有较大概率带上负电荷，并且能够实现较好的混合融合效果，同时形成带电的异相切削液融合微雾滴。

通过对安装在电场矢量喷嘴7上的各连续电极片9施加单独的电源通断控制，如对连续的部分电极片本体90施加高电平，而对与其相对分布的其余电极片本体90施加低电平，则有望在电场矢量喷嘴7上产生方向可控制的电场，且该电场的部分电场线将穿过喷头75的纵截面，且电场线的强弱则与电极片本体90所承受的高电平与低电平之间的电压差有关，荷电的切削液融合微雾滴在经过喷头75的过程中因而受到电场力作用，导致其运动方向发生较为一致的改变；如图13所示，本实施例设有18个电极片9，若No.1～No.9的电极片本体90为高电平，而No.10～No.18的电极片本体90接低电平，则在喷头75部位必然存在由前者电极片本体90指向后者电极片本体90的电场线；在此情形下，荷有负电的异相切削液融合微雾滴在经过喷头75喷出的过程中，必然会受到电场力的作用，从而向No.1～No.9侧电极片方向偏转，产生朝向No.1～No.9侧电极片方向的矢量喷雾作用；同理，若No.14～No.18，No.1～No.5的电极片本体90接高电平，而No.6～No.9，No.10～No.13的电极片本体90接低电平，则喷头75部位会产生由上至下的电场线分布，而荷有负电的切削液融合微雾滴在经过喷头75喷出的过程中，必然受到向高电平侧的电场偏转力，产生向高电平侧的矢量偏转效果；控制单个电极片是否为高电平的外接控制电路如图16所示，当微型芯片的芯片控制管脚为低电平时，光电耦合器被激活，使得三极管的B端为低电平，因此三极管无法激活，电极片控制接线端的电压从而等于正压电源的电压值，电极片为高电平；反之，光电耦合器未激活，B端为高电平，三极管导通，电极片控制接线端为低电平，因此电极片为低电平；因此，基于对每个电极片所对应的每个控制电路的单独控制，即可实现对各电极片的电压进行控制，满足矢量喷雾需要。

因此基于该异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，可以实现异相切削液在线混合的静电式矢量喷雾，如图15所示，在实现异相切削液在线混合并融合的基础上，实现雾滴的荷电，并进而在电场矢量喷嘴的协助下实现一定角度的矢量喷雾，满足不同切削场景下所需精准喷雾位置不同的要求。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，其特征在于：包括沿轴向依次连接在一起的进气管(1)、进液器(2)、雾化组件、混合荷电结构和矢量喷射结构，所述进气管(1)通过贯穿所述进液器(2)和所述雾化组件的气路连通所述混合荷电结构的混合腔，所述雾化组件的一部分安装于所述进液器(2)中，所述进液器(2)设有至少两组对应不同相液体的液路，所述雾化组件中设有至少两组分别连通不同液路的雾化腔(34)，所述雾化腔(34)通过雾化喷孔(46)与所述混合腔连通，所述雾化腔(34)中设有液体雾化装置，所述混合腔内壁上设有导电的旋转叶片(52)，所述旋转叶片(52)呈螺旋形倾斜设置，所述旋转叶片(52)外接静电发生器的高压电源，所述矢量喷射结构包括若干电极片(9)，所述电极片(9)沿所述矢量喷射结构的周向排布，外接控制电路通过若干电极片控制接线端与所述电极片(9)一一对应连接，并分别控制各个电极片(9)的电平高低；

所述混合荷电结构包括导电材料制成的加电旋转翼片(5)和绝缘材料制成的混合管外壳(6)，所述混合管外壳(6)两端分别固定连接到所述矢量喷射结构和所述雾化组件，所述加电旋转翼片(5)包括管状的旋转体(51)，所述旋转体(51)的内腔即所述混合腔，所述旋转体(51)外侧设有电极安装孔(50)，所述混合管外壳(6)侧面设有与所述电极安装孔(50)对应的高压进线孔(60)；所述混合荷电结构同时具有混合气体和不同相的切削液的作用以及令其中液滴荷电的作用；

所述矢量喷射结构还包括绝缘材料制成的电场矢量喷嘴(7)，电场矢量喷嘴(7)的中心设有喷出切削液的喷头(75)，所述电场矢量喷嘴(7)外侧沿周向设置有与所述电极片(9)一一对应的电极安装槽(72)，所述电极安装槽(72)中设有电极固定螺孔(74)，所述电极片(9)通过与所述电极固定螺孔(74)连接的电极片固定螺钉(09)固定在所述电极安装槽(72)中；

所述矢量喷射结构还包括绝缘材料制成的喷嘴外壳(8)，所述喷嘴外壳(8)固定套装在所述电场矢量喷嘴(7)外，所述喷嘴外壳(8)与电场矢量喷嘴(7)之间形成用于设置所述电极片(9)的封闭腔体，所述电极固定螺孔(74)和电极片接线孔(73)均设于所述电极安装槽(72)的底部，所述电极片接线孔(73)延伸至所述电场矢量喷嘴(7)的侧面，所述电极片接线端子(08)穿过电极片接线孔(73)与电极片(9)密切接触，所述喷嘴外壳(8)侧面设有连通所述封闭腔体的喷嘴外壳接线孔(80)。

2.根据权利要求1所述的一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，其特征在于：所述雾化组件包括雾化器(3)和雾化供电器(4)，所述雾化器(3)安装在所述进液器(2)内，所述液路和所述雾化腔(34)均设于所述雾化器(3)中，所述雾化供电器(4)安装在所述进液器(2)的端部，所述雾化供电器(4)由绝缘材料制成并包括连通外部的线槽结构和所述雾化喷孔(46)，所述液体雾化装置通过设于所述线槽结构中的线路与外界电源连接。

3.根据权利要求2所述的一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，其特征在于：所述液体雾化装置为超声装置(35)，所述雾化腔(34)包括对称布置的超声装置安装槽(340)和所述液路的出液孔(345)，所述超声装置(35)包括超声雾化片(350)和安装基板(351)，所述安装基板(351)的侧边安装在超声装置安装槽(340)中，所述安装基板(351)至少有两个并将所述雾化腔(34)分隔成两个侧腔(341、343)和一个中间腔(342)，所述超声雾化片(350)安装在所述安装基板(351)朝向中间腔(342)一侧，所述出液孔(345)位于所述中间腔(342)。

4.根据权利要求3所述的一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，其特征在于：所述线槽结构包括线路进口(40)，主线槽(42)，环形线槽(43)和并联线槽(44)，所述线路进口(40)经所述主线槽(42)连通所述环形线槽(43)，所述并联线槽(44)至少有两个且均与所述环形线槽(43)连通，所述雾化腔(34)端面在每个雾化腔(34)处设有连通两个侧腔(341、343)的并联线路走线槽(344)，一个并联线槽(44)与两个或多个并联线路走线槽(344)对应，所述线路经所述并联线路走线槽(344)延伸到所述侧腔(341、343)连接所述超声装置(35)。

5.根据权利要求2所述的一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，其特征在于：所述液路至少包括一号液路和二号液路，所述一号液路包括设于所述雾化器(3)上的一号内侧环形流道(30)和一号内流道，以及设于所述进液器(2)上的一号进液管(20)和一号外侧环形流道(22)；所述二号液路包括设于所述雾化器(3)上的二号内侧环形流道(31)和二号内流道，以及设于所述进液器(2)上的二号进液管(21)和二号外侧环形流道(23)；所述一号外侧环形流道(22)和所述一号内侧环形流道(30)组成一号环流通道(a)，所述二号外侧环形流道(23)和所述二号内侧环形流道(31)组成二号环流通道(b)，所述一号环流通道(a)和所述二号环流通道(b)分别通过一号内流道和二号内流道对应连通各个雾化腔(34)。

6.根据权利要求2所述的一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，其特征在于：所述进液器(2)为朝所述矢量喷射结构方向开口的圆桶状结构，所述气路包括设于所述进液器(2)的桶底的前置分散气流通孔(24)、贯穿所述雾化器(3)的中置分散气流通孔(33)和贯穿所述雾化供电器(4)的后置分散气流通孔(41)；所述前置分散气流通孔(24)、所述中置分散气流通孔(33)和所述后置分散气流通孔(41)依次对齐将所述进气管(1)与所述混合腔连通。

7.根据权利要求3所述的一种异相切削液在线混合及静电矢量喷雾装置，其特征在于：所述进气管(1)、所述进液器(2)、所述雾化组件、所述混合荷电结构和所述矢量喷射结构的相互连接处设有相应的密封圈，所述进液器的桶底与所述雾化器(3)之间设有进液器密封垫(02)，所述进液器密封垫(02)设有对应所述气路的通孔，所述雾化器(3)与所述雾化供电器(4)之间设有雾化器密封垫(03)，所述雾化器密封垫(03)设有对应所述气路和所述雾化喷孔(46)的通孔，所述雾化器密封垫(03)还设有对应所述侧腔(341、343)的槽孔。