CN205363417U - 基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置，主要结构包括：双层回收装置、超声增压装置、雾化装置和切削液过滤装置。其中双层回收装置包括收集箱、过滤箱和分散箱；超声增压装置包括超声波振子、超声波发生器、防水电机、水泵；雾化装置包括雾化喷头和空压泵；切削液过滤装置包括过滤器、过滤器泵、导出阀和排出阀。本实用新型中超声增压装置的超声波振子可以改善纳米颗粒添加剂在切削液中的团聚现象，并具有一定的颗粒细化功能；雾化装置可将纳米添加剂切削液雾化并均匀喷洒在工件加工表面，能极大的提高纳米添加剂切削液的抗磨减磨效果，进而提高加工工件的表面质量；已加工过切削液由切削液过滤装置过滤，对其净化回收，可实现循环利用。

Description

基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置

技术领域

本实用新型涉及机械工程领域，更具体地讲，涉及一种基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置。

背景技术

切削液在金属切削加工过程中起到润滑、冷却刀具和工件的作用，其性能直接影响切削加工的质量、效率和成本。而纳米添加剂因具备常规材料所不具备的特殊性能，被广泛应用于各个领域。其中纳米材料在切削中被作为抗磨减磨添加剂被应用进来。纳米添加剂的切削液拥有优异的润滑性能、物理油膜润滑性能和含极压润滑剂提供的化学吸附润滑性能，大大增加了刀具的寿命。但是，由于纳米颗粒添加剂的不稳定特性和团聚现象，极大的限制了纳米添加剂的种类和应用范围。

研究显示利用超声设备能将纳米颗粒均匀的分散入液体中且分散后不容易发生沉积现象，能够充分发挥纳米材料的“滚珠轴承效应”。目前实验室制备纳米溶液普遍需进行纳米分散，但是分散设备费用高昂且分散时间较长。在现有的切削液循环装置中，还没有一种专门的针对纳米添加切削液的分散设备，并且当下纳米添加剂切削液的分散主要在实验室进行，分散量小，费时费力。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置，主要结构包括：双层回收装置、超声增压装置、雾化装置和切削液过滤装置。其中双层回收装置包括收集箱、过滤箱和分散箱；超声增压装置包括超声波振子、超声波发生器、防水电机、水泵；雾化装置包括雾化喷头和空压泵；切削液过滤装置包括过滤器、过滤器泵、导出阀和排出阀。

所述的超声增压装置包括超声波振子、超声波发生器、防水电机、水泵，其中超声波振子在超声波发生器发出高频脉冲信号作用下将电信号转换为高频机械振动，纳米添加剂切削液中会产生巨大的震荡波，纳米添加剂切削液转化成无数的微观气泡，随着高频振动，气泡会迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时，由于纳米添加剂切削液间的相互碰撞会产生强大的能量释放，它会使切削中产生强有力的剪切活动，对分散在纳米添加剂切削液中的无机物质进行强烈的破碎重组和乳化，实现对纳米团聚颗粒分子的分散。

其特征在于：超声增压装置电机所在A室进行封闭防水处理，A室与B室之间加防水毡圈，毡圈外侧通过端盖进行封闭固定，内侧通过弹簧将毡圈紧压在轴承内圈侧面，B室箱壁上端开进液口，并在B室与C室之间布置滤网，水泵软管出口处加橡胶垫圈；超声波振子对称布置在超声增压装置外壳的上下两侧凹槽内，超声波振子并联布置，凹槽需密封处理；超声增压装置底部布置橡胶支架，将振动减轻到规定的范围之内。

安装时超声增压装置超声波振子焊接在超声增压装置C室外壳上下两侧的凹槽内，电源线进行绝缘处理，最后进行密封处理；防水电机固定于A室，通过联轴器与B室水泵进行连接；水泵进口布置滤布，进一步防止切屑迸溅进入泵体对水泵和防水电机造成破坏；水泵软管出口处加橡胶垫圈以增加系统刚度；超声增压装置工作时有强烈的高频振动，极易对设备造成伤害，因此装置底部布置橡胶支架，起隔离、吸收和缓冲振动的作用。

所述雾化装置包括雾化喷头及空压泵，切削液经超声分散装置分散加压后可以通过喷头进行喷洒作业，但是常规切削液喷洒方式会造成纳米颗粒添加剂的浪费，而近期研究表明雾化喷洒的方式能够极大的提升纳米添加剂切削液中纳米颗粒的利用率，雾化喷头内置喷气管，经高压气体带动切削液会以很大的速度喷射出去，在切削液表面张力、粘性及空气阻力相互作用下，切削液向喷雾流逐渐转变，最终以雾状的形式喷洒在工件和刀具表面；使用时通过调节装置控制空压泵的功率和调节空气阀调节切削液雾化效果；安装版顺序依次为雾化喷头、空气阀、空压泵最后安装控制器并进行调试。

所述切削液过滤装置包括过滤器、过滤器泵、导出阀和排出阀，切削液过滤装置与机床主体相连；该切削液过滤装置所进行的是对纳米添加剂切削液进行一次沉淀后的过滤箱中的切削液进行二次过滤，所述的一次沉淀是指收集箱中的纳米添加剂切削液经过附图1中滤网流入过滤箱的过程；工作时过滤器泵将过滤箱中的含有细小金属颗粒的切削液吸入过滤器中，经过滤器过滤后有残渣的切削液通过排出阀再次流入过滤箱，经过滤的切削液则通过导出阀流入分散箱待用。

本实用新型的具有的优点和积极效果是：1.本实用新型中的超声增压装置可有效阻止纳米添加剂在切削液中团聚现象的发生，提高纳米添加剂利用率，增强切削液润滑性能。

2.雾化装置通过实现切削液的雾化，在提高切削液的冷却效果同时降低切削液用量，能够最大程度的发挥纳米添加剂的性能，进而减少切削液的排放，降低生产成本，提高工件质量和生产效率。

3.装置结构简单可靠，安装方便。

附图说明

图1总体装置机构简图。

图2超声增压装置机构简图。

图3雾化装置雾化喷头剖面图。

图4超声分散及雾化循环装置工作流程图。

图5超声增压装置密封装置布置图。

图1附图说明：1过滤器泵、2过滤器、3导出阀、4滤网、5雾化喷头、6空气阀、7空压泵、8节流阀、9超声增压装置、10橡胶支架、11箱体、12排出阀。

图2附图说明：13防水电机、14外壳、15密封装置、16水泵、17滤网、18超声波振子、19联轴器、20滤布、21橡胶垫圈。

图5附图说明：22轴、23防水毡圈、24轴承、25端盖、26弹簧。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，下面以磺化石墨烯切削液为例进行详细的介绍。

步骤一：如附图1所示，取2Kg爱尔斯姆BW-620水基切削液加入该装置（本发明所述的）分散箱内并加入去离子水28Kg，对水基切削液进行稀释，倍数为15倍，加入质量为10%的石墨烯分散液100g并加入三乙醇胺溶液直至将切削液PH值调至9。

步骤二：如附图1和附图2所示，启动超声波发生器并调节频率至50KHZ、振幅为10微米（注意不要在无切削液的情况下长时间打开超声波振子）。

步骤三：打开防水电机13的电源，经防水电机13带动水泵16开始工作，此时先关闭节流阀8，经过大约30min超声分散后打开节流阀8，磺化石墨烯切削液由B室水泵16入口经水泵16入口滤布20的再次过滤，从水泵16出口经由软管运送到C室，再经B室与C室之间的滤网17的最终过滤，进入C室进行超声分散，超声波振子18在超声波发生器发出高频脉冲信号作用下将电信号转换为高频机械振动，在磺化石墨烯切削液中会产生巨大的震荡波，进而该切削液会转化成无数的微观气泡，随着高频振动，气泡会迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时，由于磺化石墨烯切削液间的相互碰撞会产生强大的能量释放，它会使该切削液中产生强有力的剪切活动，对分散在磺化石墨烯切削液中的无机物质进行强烈的破碎重组和乳化，最终得到混合均匀的磺化石墨烯纳米添加剂切削液。

步骤四：如附图1所示，依次打开空压泵7、空气阀6、过滤器泵1、导出阀3和排出阀12，经超声增压装置9混合后的切削液经软管到达雾化喷头5位置，如附图3所示，空压泵7将高压气体送至雾化喷头5内部，最终以雾状的形式均匀喷洒在工件和刀具表面，通过空压泵7和空气阀6改变喷头内部气体压力以调节雾化效果。

步骤五：机床加工后回收的磺化石墨烯切削液进入到收集箱中，该磺化石墨烯切削液中混入了切屑和泥状沉积物等杂质。如附图1中收集箱的滤网4，可以除去磺化石墨烯切削液中混入的部分切屑和部分泥状沉积物，完成切屑的一次沉淀。

步骤六：完成切屑一次沉淀的磺化石墨烯切削液通过管道流入过滤箱中。如附图1中的过滤器泵1汲取储存在过滤箱中的含有部分杂质的磺化石墨烯切削液，将该磺化石墨烯切削液通过管道供给到过滤器2中，在过滤器2内部可除去磺化石墨烯切削液中剩余的切屑和泥状沉积物等杂质。同时，对含有杂质的磺化石墨烯切削液进行过滤时，通过控制装置将导出阀3设置为打开状态。经由过滤器2除去切屑和泥状沉积物等杂质后，磺化石墨烯切削液从导出阀3流入分散箱，在分散箱贮存和分散。这样，可依次完成切削液的分散、雾化、过滤和回收循环。

步骤七：在工作结束后，首先关闭防水电机12，拧紧节流阀8，关闭超声波发生器电源开关，关闭过滤器泵1、导出阀3和排出阀12，然后关闭空压泵7、空气阀6，最后关闭机床电源，工作结束。

Claims (3)

1.一种基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置，主要结构包括：双层回收装置、超声增压装置、雾化装置和切削液过滤装置；其中双层回收装置包括收集箱、过滤箱和分散箱；超声增压装置包括超声波振子、超声波发生器、防水电机、水泵；雾化装置包括雾化喷头和空压泵；切削液过滤装置包括过滤器、过滤器泵、导出阀和排出阀。

2.根据权利要求书1所述的一种基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置，其特征在于：超声增压装置防水电机所在A室进行封闭防水处理，A室与B室之间加防水毡圈，毡圈外侧通过端盖进行封闭固定，内侧通过弹簧将毡圈紧压在轴承内圈侧面，B室箱壁上端开进液孔，并在B室与C室之间布置滤网，水泵软管出口处加橡胶垫圈。

3.根据权利要求书1所述的一种基于超声振动实现切削液纳米添加剂分散及雾化循环装置，其特征在于，超声波振子对称布置在超声增压装置C室外壳上下两侧的凹槽内，超声波振子并联布置，凹槽需密封处理；超声增压装置底部布置橡胶支架，能将振动减轻到规定的范围之内。