KR101730378B1 - Oil film forming process and device using coupled magnetic nanoparticle jet stream and magnetic force workbench - Google Patents

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Abstract

자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치에 있어서, 하나의 자기력 워크벤치(1)를 포함하고, 워크피스(2)는 자기력에 의하여 상기 상부에 부착되며, 그라인더(grinder)(4)는 워크피스(2)의 가공 위치에 설치되고, 노즐(8)은 그라인더 커버(3)와 워크피스(2)가 매칭되는 위치에 안착되며, 노즐(8)은 자성 나노 유체 수송관(5)에 의하여 자성 나노 유체 액체 공급 장치와 연결되고, 압축 공기 수송관(6)에 의하여 공기 압축기와 연결되며, 자성 나노 유체와 압축 공기는 노즐(8)에서 혼합하여 가속한 후 삼상 유체 분무하고, 압축 공기, 자성 나노 입자 및 연삭액 기유 입자를 혼합하여 분무하며, 삼상 유체 분무는 워크피스(2)와 그라인더(4) 사이의 연삭 구간으로 진입시키고, 자기력 워크벤치와 삼상 유체 분무를 자기 커플링시킴으로써, 워크피스(2) 표면에 오일 필름이 형성된다. 자성 나노 입자 유체를 노즐(8)까지 수송하고, 자성 워크벤치(1)가 있는 워크피스 표면에 윤활 오일 필름을 형성함으로써, 연삭 가공 구역에 최대 한도의 냉각과 윤활 효과를 실현한다.1. An oil film forming apparatus using a magnetic nanoparticle jet and a magnetic force workbench coupling, the apparatus comprising a magnetic force workbench (1), the workpiece (2) being attached to the upper part by a magnetic force, The nozzle 8 is placed at a position where the grinder cover 3 and the workpiece 2 match with each other and the nozzle 8 is placed at the position where the magnetic nanofluid transportation tube (5), connected to the air compressor by a compressed air delivery pipe (6), and the magnetic nanofluid and compressed air are mixed and accelerated in a nozzle (8) The three-phase fluid spray is introduced into the grinding section between the workpiece 2 and the grinder 4, and the magnetic force workbench and the three- Coupling As, the oil film is formed on the workpiece (2) surface. By transporting the magnetic nanoparticle fluid to the nozzle 8 and forming a lubricating oil film on the workpiece surface with the magnetic workbench 1, maximum cooling and lubrication effects are achieved in the grinding zone.

Description

자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 공정과 장치 {OIL FILM FORMING PROCESS AND DEVICE USING COUPLED MAGNETIC NANOPARTICLE JET STREAM AND MAGNETIC FORCE WORKBENCH}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an oil film forming process and apparatus using a magnetic nanoparticle jet and a magnetic force workbench coupling,

본 발명은 자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 공정과 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an oil film forming process and apparatus using magnetic nanoparticle jets and magnetic workbench couplings.

최소량 윤활가공(Minimal Quantity Lubrication, MQL)은 최소량의 윤활제를 일정한 압력을 가진 압축 공기와 혼합 및 무화(atomization)하고, 연삭 구역까지 분사하여 그라인더와 마멸 입자, 그라인더와 워크피스(workpiece)의 접촉면에 대하여 효과적인 윤활 작용을 진행하는 기술이다. 이 기술은 효과적인 윤활 및 냉각 효과가 보장되는 최소한의 연삭액(종래의 주입식 윤활 방식에서 사용하는 용량의 약 0.001%에 불과함)을 사용하기 때문에, 원가를 절감시키고 환경 및 인체에 끼치는 유해성을 낮춘다.Minimal Quantity Lubrication (MQL) is the process of mixing and atomizing a minimum amount of lubricant with compressed air at a constant pressure and spraying it to the grinding zone to form a contact between the grinder and the abrasive particles, the grinder and the workpiece This is a technology that promotes effective lubrication. The technology uses a minimum amount of grinding fluid (only about 0.001% of the capacity used in the conventional lubrication method) that ensures effective lubrication and cooling, thereby reducing costs and reducing environmental and human health hazards .

나노 제트류 최소량 윤활은 열전달 강화 이론을 기반으로 만든 것인데, 열전달 강화 이론에 따르면 고체의 열전달 능력은 액체와 기체보다 우수하다. 상온에서 고체 재료의 열전도율은 유체 재료보다 훨씬 크다. 최소량 윤활 매질에 고체 입자를 첨가하면 유체 매질의 열전도율이 현저히 증가하고 유체에 대한 열전달 능력이 향상되기 때문에, 최소량 윤활 냉각 능력의 부족한 부분을 크게 보완할 수 있다. 그 외, 나노입자(크기가 1 내지 100㎚인 초미세 고체 입자를 말함)는 윤활과 마찰학 측면에서 특수한 마모억제력, 지지력 등 마찰학적 특성을 가지고 있다. 나노 제트류 최소량 윤활은 나노급 고체 입자를 최소량 윤활 유체 매칠에 첨가하여 나노 유체를 제작하는 것으로서, 즉 나노입자 및 윤활제(오일 또는 오일과 물 혼합물)와 고압 기체를 혼합 및 분무한 후 제트류 형식으로 연삭 구역에 분무하는 것이다.The nano-jet minimum lubrication is based on the theory of heat transfer strengthening. According to the theory of heat transfer enhancement, the heat transfer ability of solids is superior to that of liquids and gases. The thermal conductivity of a solid material at room temperature is much greater than that of a fluid material. The addition of solid particles to the minimum amount of lubricant medium can significantly compensate for the lack of minimum lubrication cooling capacity because the thermal conductivity of the fluid medium is significantly increased and the heat transfer capability to the fluid is improved. In addition, nanoparticles (ultrafine solid particles having a size of 1 to 100 nm) have frictional properties such as specific wear inhibiting ability and bearing capacity in terms of lubrication and friction. The minimum amount of nano-jet lubrication is to add nano-sized solid particles to a minimal amount of lubrication fluid to produce nanofluids, ie, mix and spray nanoparticles and lubricants (oil or oil and water mixture) and high- Spray in the area.

발명가들은 최소량 윤활 연삭에 대하여 체계적으로 심도 있는 이론 분석 및 실험 검증을 진행하였으며, 그 연구 성과를 특허로 출원하였다. 특허 201210153801.2는 나노 입자 제트류 최소량 윤활 연삭 윤활제 공급 시스템에 관한 것으로서, 나노급 고체 입자를 분해 가능한 연삭액에 첨가하여 최소량 윤활 연삭의 윤활제를 제작하고, 최소량 공급 장치에서 윤활제를 압력이 고정적이고 펄스 빈도와 액적 직경이 변하지 않는 펄스 액적으로 전환하고, 고압 기체가 생성하는 공기 격리층 작용 하에서 제트류 형식으로 연삭 구역에 분사한다. 상기 발명은 최소량 윤활 기술의 모든 장점을 가지고 있는데다, 더욱 강력한 냉각 성능과 우수한 마찰학적 특성을 가지고 있기 때문에 워크피스 표면 품질을 향상시키며, 그 외에도 작업 효율성이 높고 에너지 소모가 적어 자원을 절약할 수 있는 동시에 친환경적인 저탄소 녹색 청정 생산이 가능하기 때문에 상당한 의미를 가진다.The inventors systematically conducted in-depth theoretical analysis and experiment verification of the minimum amount of lubricant grinding, and filed a patent application for the research results. The patent 201210153801.2 relates to a nanoparticle jet minimum amount lubricating grinding lubricant supply system, wherein nanosized solid particles are added to a decomposable grinding fluid to produce a lubricant of minimal amount of lubricating grinding, The droplet diameter is switched to the unchanging pulse droplet and the jet is jetted into the grinding zone in the jet type under the action of the air quenching layer produced by the high pressure gas. The present invention has all the advantages of a minimum amount of lubrication technology, and has more powerful cooling performance and excellent frictional characteristics, thereby improving workpiece surface quality. In addition, it has a high work efficiency, low energy consumption, At the same time, it is meaningful because it is possible to produce environmentally friendly low carbon green clean production.

특허 201210490401.0는 나노 입자 제트류 최소량 윤활 조건에서의 연삭 표면 거칠기 예측 방법과 장치에 관한 것이다. 상기 발명은 하나의 센서 레버를 포함하고, 상기 센서 레버 좌측 단부에는 스타일러스(stylus)를 장착하고, 스타일러스는 그라인더 표면과 접촉하고, 센서 레버 우측 단부는 유도형 변위 센서와 연결하고, 센서 레버의 지지부는 측정 장치 몸체와 힌지결합하고, 유도형 변위 센서는 교류 전원과 연결하고, 유도형 변위 센서 데이터 출력단은 필터 증폭기와 연결하고, 필터 증폭기는 각각 컴퓨터와 오실로스코프(oscilloscope)와 연결하고, 컴퓨터는 메모리와 연결한다. 상기 발명은 행렬 특성의 그라인더 형태를 사용하고, 다시 연삭 가공 워크피스 표면 형태에 따라 메커니즘을 생성하기 때문에, 예측 모형의 정밀도가 높고 측정하기 편리할 뿐만 아니라 설비 집적도와 이용률이 모두 높다. 또한 측정 정밀도가 높고 신뢰도가 높아 실질적으로 상당한 의미가 있다.The patent 201210490401.0 relates to a method and apparatus for predicting the roughness of a grinding surface under a minimum amount of lubricating conditions of a nanoparticle jet. The stylus is in contact with the grinder surface, the right end of the sensor lever is connected to the inductive displacement sensor, and the sensor lever is supported by the supporting portion of the sensor lever. The sensor lever includes a sensor lever, a stylus is attached to the left end of the sensor lever, The inductive displacement sensor is connected to an AC power source, the inductive displacement sensor data output is connected to a filter amplifier, the filter amplifier is connected to a computer and an oscilloscope, and the computer is connected to a memory Lt; / RTI > Since the present invention uses a grinder type of matrix characteristic and generates a mechanism according to the surface shape of the grinding workpiece again, the accuracy of the prediction model is high and it is easy to measure, as well as the facility density and the utilization rate are both high. In addition, the measurement precision is high and the reliability is high, which has a substantial meaning.

특허 201110221543.2는 나노 입자 제트류 최소량 윤활 연삭 삼상(three-phase) 유체 공급 시스템에 관한 것으로서, 나노 유체는 액체 경로를 거쳐 노즐 지점까지 수송하고, 동시에 고압 기체는 기체 경로를 거쳐 노즐로 진입시키고, 고압 기체와 나노 유체는 노즐 혼합실에서 충분히 혼합 및 무화되고, 가속실을 거쳐 가속된 후 와류실로 진입하고, 동시에 압축 기체는 와류실을 거쳐 통기공으로 진입하고, 삼상 유체가 더욱 회전하여 혼합 및 가속되도록 한 후, 삼상 유체는 액적 무화 형식으로 노즐 출구를 거쳐 연삭 구역까지 분사된다.The patent 201110221543.2 relates to a nanoparticle jet minimum flow lubricating grinding three-phase fluid supply system in which the nanofluid is transported to the nozzle point via the liquid path while at the same time the high pressure gas enters the nozzle via the gas path, And the nanofluid is sufficiently mixed and atomized in the nozzle mixing chamber, accelerated through the acceleration chamber, and then enters the swirl chamber. At the same time, the compressed gas enters the vent hole through the swirl chamber, and the three- Afterwards, the three-phase fluid is ejected to the grinding zone through the nozzle exit in droplet atomization format.

그러나 종래의 기술 방안은 모두 자성 나노 입자와 자성 워크벤치의 커플링 작용 하에서 나노 유체의 점성 및 나노 입자와 워크피스 표면의 부착력을 변화시켜, 더욱 큰 한도 내에서 나노입자가 열전달 강화에 참여하도록 하여 그라인더와 워크피스 경계면에 윤활 작용을 일으켜 오일 필름 마찰을 감소시키고, 효과적으로 나노 유체 액적의 표류 손실을 효과적으로 감소시킴으로써 저탄소 청정 고효율의 최소량 윤활 연삭을 실현하지는 못한다.However, all of the conventional techniques have changed the viscosity of the nanofluids and the adhesion of the nanoparticles and the workpiece surface under the coupling action of the magnetic nanoparticles and the magnetic workbench, allowing the nanoparticles to participate in the heat transfer enhancement within a larger limit The lubrication between the grinder and the workpiece surface is reduced to reduce the oil film friction and effectively reduce the drift loss of the nanofluid droplet, thereby failing to realize a low-carbon clean, high-efficiency, minimum amount of lubrication grinding.

비록 수많은 학자들이 이미 나노 최소량 윤활에 대하여 이론적 분석과 실험 검증을 진행하였으나, 자성 나노 입자 제트류 최소량 윤활과 연마기 자성 워크벤치를 유기적으로 연결시키지 못했다. 또한 윤활 오일 필름의 형성과 자성 나노 입자, 자기력 워크벤치 간의 내재적 관계를 구축하지 못했고, 자성 나노 입자, 자기력 워크벤치 워크피스 표면의 오일 필름 간의 메커니즘도 구축하지 못했기 때문에, 자성 나노입자 제트류가 최소량 그라인더 및 워크피스 경계면에 윤활 및 열발산 작용을 일으키도록 하지 못했다.Although many scholars have already conducted theoretical analysis and experimental verification of nano-minimum lubrication, they have not been able to organically link the magnetic nanoparticle jet minimum lubrication with the grinding machine magnetic workbench. In addition, because of the inability to establish the intrinsic relationship between the formation of the lubricating oil film and the magnetic nanoparticles and magnetic force workbenches, and the mechanism between the magnetic nanoparticles and the oil films on the magnetic workbench workpiece surface, the magnetic nano- And to cause lubrication and heat dissipation at the workpiece interface.

본 발명에서는 상기 문제를 해결하기 위하여 자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 공정과 장치를 제안하였다. 본 발명은 연삭 가공 분야의 자성 나노 입자 제트류 최소량 윤활과 자기력 워크벤치 커플링 작용을 이용하여, 자성 나노 입자 유체를 노즐까지 수송하고, 자성 나노 입자 유체는 압축 공기 작용에서 비교적 높은 속도로 연삭 구역까지 분사되며, 자성 워크벤치가 있는 워크피스 표면에 윤활 오일 필름을 형성함으로써, 연삭 가공 구역에 최대 한도의 냉각과 윤활 효과를 실현한다.In order to solve the above problems, the present invention proposes an oil film forming process and apparatus using a magnetic nanoparticle jet and a magnetic workbench coupling. The present invention utilizes magnetic nanoparticle jet minimum lubrication and magnetic force workbench coupling action in the field of grinding to transport the magnetic nanoparticle fluid to the nozzle and the magnetic nanoparticle fluid is compressed at a relatively high rate into the grinding zone By forming a lubricating oil film on the surface of the workpiece with the magnetic workbench being sprayed, maximum cooling and lubrication effects are achieved in the grinding zone.

상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명에서는 아래와 같은 기술 방안을 채택하였다. To achieve the above object, the present invention adopts the following technical solution.

자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치에 있어서, 하나의 자기력 워크벤치를 포함하고, 워크피스는 자기력에 의하여 상기 자기력 워크벤치의 상부에 부착되며, 그라인더(grinder)는 상기 워크피스의 가공 위치에 설치되고, 노즐은 상기 그라인더 커버와 워크피스가 매칭되는 위치에 안착되며, 상기 노즐은 자성 나노 유체 수송관에 의하여 자성 나노 유체 액체 공급 장치와 연결되고, 압축 공기 수송관에 의하여 공기 압축기와 연결되며, 자성 나노 유체와 압축 공기는 상기 노즐에서 혼합하여 가속한 후 삼상 유체 분무하고, 압축 공기, 자성 나노 입자 및 연삭액 기유 입자를 혼합하여 분무하며, 삼상 유체 분무는 상기 워크피스와 그라인더 사이의 연삭 구간으로 진입시키고, 상기 자기력 워크벤치와 삼상 유체 분무를 자기 커플링시킴으로써, 상기 워크피스 표면에 오일 필름이 형성된다.CLAIMS 1. An oil film forming apparatus using a magnetic nanoparticle jet and a magnetic force workbench coupling, the apparatus comprising a magnetic force workbench, wherein the workpiece is attached to the top of the magnetic force work bench by a magnetic force, Wherein the nozzle is mounted at a machining position of the workpiece, the nozzle being seated at a position where the grinder cover and the workpiece match, the nozzle being connected to the magnetic nanofluid liquid supply device by a magnetic nanofluid transportation pipe, The magnetic nanofluids and the compressed air are mixed and accelerated in the nozzle, and then the three-phase fluid is sprayed, and the compressed air, the magnetic nanoparticles and the grinding fluid base particles are mixed and sprayed, and the three- Into the grinding section between the piece and the grinder, and the magnetic force workbench and the three- By a magnetic coupling, the oil film on the workpiece surface is formed.

상기 자기력 워크벤치는 전자기 워크벤치로서, 하부의 흡착판체와 상부의 덮개판을 포함하고, 상기 흡착판체 내에 심체가 설치되어 있으며, 상기 심체에 코일을 감고, 상기 코일과 전원 제어 회로가 연결되며, 상기 덮개판에 다수의 항자성층이 설치되어 있고, 상기 덮개판을 다수 개의 작은 블록으로 분할하여 N극과 S극으로 이격된 분포 형태가 형성되며, 상기 항자성층은 절대 다수의 자력선이 모두 워크피스에 의하여 덮개판이 아닌 흡착체로 돌아오도록 함으로써, 완전한 자기회로를 구성한다.Wherein the magnetic force workbench is an electromagnetic work bench including a lower attracting plate body and an upper lid plate, wherein a core is disposed in the attracting plate body, a coil is wound around the core body, the coil is connected to a power control circuit, Wherein a plurality of magnetic layers are provided on the cover plate and the cover plate is divided into a plurality of small blocks to form a distribution pattern separated from the N pole and the S pole, To return to the adsorbent, not the cover plate, thereby constituting a complete magnetic circuit.

상기 항자성층은 배빗 메탈(babbitt metal) 비자성 재료로 제작하고, 폭 c는 2.0 내지 4.5㎜로 한다.The anti-magnetic layer is made of a non-magnetic material of babbitt metal and has a width c of 2.0 to 4.5 mm.

상기 N극 블록과 S극 블록 총 수량은 홀수이고, 상기 각 N극 블록, S극 블록의 폭은 같으며, N극 단판 폭은 h1, 상기 N극 블록 폭 h3과 S극 폭 h2 사이에는

Figure 112015029495931-pct00001
의 관계가 성립한다.And the N-pole blocks and the S pole block total number is an odd number, each of the N-pole blocks, were the width of the S pole blocks are the same, the N-pole single-plate width h 1, the N pole block width h 3 and the S pole width h 2 Between
Figure 112015029495931-pct00001
.

상기 전원 제어 회로는 단일칩 컴퓨터 관리 유닛을 포함하고, 상기 단일칩 컴퓨터 관리 유닛은 광전기 접속 실리콘 제어 정류소자(SCR) 제로 크로싱 제어(zero crossing control) 교류 스위치 유닛과 연결되며, 상기 광전기 접속 SCR 제로 크로싱 제어 교류 스위치 유닛은 정류 필터 유닛과 연결되고, 상기 정류 필터 유닛은 과부하 자동방지 유닛과 연결되며, 상기 과부하 자동방지 유닛은 무아크(arcless) 전압 극성 스위칭 제어 유닛과 연결되고, 상기 무아크 전압 극성 스위칭 제어 유닛은 동작 전압을 코일까지 출력시키며, 상기 광전기 접속 SCR 제로 크로싱 제어 교류 스위치 유닛은 교류 전원 변압기와 연결되고, 상기 교류 전원 변압기는 상용 주파수 전원 회로 입력단과 연결되며, 상기 단일칩 컴퓨터 관리 유닛은 연속 가변 전압 입력 제어 유닛과도 연결되고, 상기 연속 가변 전압 입력 제어 유닛은 상기 광전기 접속 SCR 제로 크로싱 제어 교류 스위치 유닛과 연결되며, 상기 단일칩 컴퓨터 관리 유닛은 상기 무아크 전압 극성 스위칭 유닛과 연결되어 소자(demagnetization) 회로가 된다.Wherein the power control circuit comprises a single chip computer management unit, wherein the single chip computer management unit is coupled to an optoelectronic connection silicon controlled rectifier (SCR) zero crossing control AC switch unit, Wherein the crossing control AC switch unit is connected to a rectification filter unit, the rectification filter unit is connected to an overload automatic prevention unit, the overload automatic prevention unit is connected to an arcless voltage polarity switching control unit, The polarity switching control unit outputs an operating voltage to the coil, the optoelectronic connection SCR zero crossing control AC switch unit is connected to an AC power transformer, the AC power transformer is connected to a commercial frequency power circuit input, The unit is also connected to a continuous variable voltage input control unit, Group continuously variable input voltage control unit is connected to the opto-electronic connection SCR zero crossing control switch AC unit, the single-chip computer management unit is connected to the non-arc voltage polarity switching unit is an element (demagnetization) circuit.

상기 노즐과 워크피스 거리 d는 10 내지 25㎝이고, 상기 노즐과 워크피스의 협각 a는 15° 내지 45°이다.The nozzle and the workpiece distance d are 10 to 25 cm, and the narrow angle a of the nozzle and the workpiece is 15 to 45 degrees.

자성 나노입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치의 필름 형성 공정에 있어서,In a film forming process of an oil film forming apparatus using a magnetic nanoparticle jet and a magnetic force workbench coupling,

자기력 워크벤치는 워크피스를 표면에 흡착하여 고정시키고, 그라인더를 상기 워크피스 상부의 가공 위치에 놓는 단계 1;The magnetic force workbench comprises the steps of: 1) adsorbing and fixing a workpiece on a surface, and placing the grinder at a processing position on the workpiece;

연삭을 시작할 때 노즐이 자성 나노 유체와 압축 공기가 형성하는 삼상 유체 분무를 상기 워크피스와 그라인더 사이의 연삭 구역에 분사하는 단계 2;Spraying a three-phase fluid spray formed by the magnetic nanofluid and compressed air to the grinding zone between the workpiece and the grinder when the grinding is started;

상기 워크피스 표면의 자기장은 자성 나노입자가 자력선을 따라 운동하도록 하고, 상기 자성 나노입자는 상기 워크피스 표면의 흡착 능력을 강화시키며, 상기 그라인더와 가공 표면에서 마찰이 일어날 때 견고한 물리적 흡착 오일 필름이 형성되는 단계 3; The magnetic field of the workpiece surface causes the magnetic nanoparticles to move along a line of magnetic force, the magnetic nanoparticles enhance the adsorption capability of the workpiece surface, and when the friction between the grinder and the work surface occurs, Step 3 being formed;

가공이 완료될 때까지 기다린 후 자기력 워크벤치의 소자를 진행하는 단계 4를 포함한다.And a step 4 of waiting for the machining to be completed and proceeding with the elements of the magnetic force workbench.

상기 노즐의 분사 유량은 2.5 내지 5.5ml/min이고, 상기 압축 공기의 압력은 4.0 내지 10bar이다.The injection flow rate of the nozzle is 2.5 to 5.5 ml / min, and the pressure of the compressed air is 4.0 to 10 bar.

상기 자성 나노 유체에 있어서 나노입자 입도는 100㎚보다 같거나 작고, 상기 나노입자의 체적당 함량은 1% 내지 30vol%이다.In the magnetic nanofluid, the particle size of nanoparticles is equal to or smaller than 100 nm, and the content of the nanoparticles is 1 to 30 vol%.

본 발명은 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 본 발명은 자기장이 자성 나노입자에 대하여 나타내는 흡착 작용을 이용하여 분사된 자성 나노 유체를 워크피스 표면에 흡착시키기 때문에, 분무 시 미세입자의 표류로 인하여 환경과 인체에 해를 끼치는 것을 방지하는 것은 물론, 워크피스 표면에서의 나노 입자 흡착력을 강화시키므로, 더욱 용이하게 오일 필름을 형성하여 윤활과 열발산 작용을 일으킬 수 있다. 본 발명은 최소량 윤활가공 기술의 모든 장점을 가지고 있으며, 자성 나노 입자가 자성 워크벤치 상부의 워크피스 표면에 흡착될 때 더욱 강력한 냉각 성능과 우수한 마찰학적 특성을 가지고 있기 때문에, 연마 용손(grinding burn)을 효과적으로 해결함으로써 워크피스 표면 품질을 향상시키고, 고효율, 저에너지 소모, 친환경, 자원절약 등의 저탄소 녹색 청정 생산을 가능케 해 상당히 중요한 의미를 가진다.The present invention has the following advantages. The present invention prevents the environment and the human body from being damaged due to the drift of fine particles during spraying, because the magnetic nanofluids sprayed on the surface of the workpiece are attracted to the magnetic nanoparticles using the adsorption action of the magnetic field. , The nanoparticle adsorption force on the surface of the workpiece is strengthened, so that an oil film can be formed more easily to cause lubrication and heat dissipation. The present invention has all the advantages of a minimal amount of lubrication machining technology and has a strong cooling performance and excellent frictional properties when the magnetic nanoparticles are adsorbed on the workpiece surface above the magnetic workbench, It is possible to improve the quality of the workpiece surface and to achieve low-carbon green production such as high efficiency, low energy consumption, environment friendliness and resource saving.

도 1은 실시예의 최종 조립 축측도;
도 2는 실시예의 액체 경로와 기체 경로의 시스템 회로도;
도 3은 실시예의 자기력 워크벤치 작동 원리 설명도;
도 4는 실시예의 판체 구조도;
도 5는 실시예의 덮개판의 구조도;
도 5a는 도 5에 있어서 A-A 단면도;
도 5b는 도 5에 있어서 B-B 단면도;
도 5c는 도 5에 있어서 C-C 단면도;
도 5d는 도 5에 있어서 D-D 단면도;
도 6은 상기 실시예의 전원 제어 원리 블록 선도;
도 7은 실시예의 노즐과 워크피스 상대 위치의 설명도;
도 8은 실시예에 있어서 일반적인 나노 입자 윤활이 형성하는 오일 필름 설명도;
도 9는 실시예에 있어서 외부 자기장에서 자성 나노 입자 윤활이 형성하는 오일 필름 설명도;
도 10은 실시예의 실험에 있어서 각기 다른 윤활 조건과 마찰계수의 관계도;
도 11은 실시예의 실험에 있어서 각기 다른 윤활 조건과 마찰 자국 직경 크기의 관계도;
도 12는 실시예의 실험에 있어서 각기 다른 윤활 조건과 연삭 구역 피크 온도의 관계도.
1 is a final assembly shaft side view of an embodiment;
2 is a system circuit diagram of a liquid path and a gas path of an embodiment;
3 is an explanatory view of a magnetic force work bench operating principle of the embodiment;
Fig. 4 is a valve body structure diagram of the embodiment; Fig.
5 is a structural view of a cover plate of an embodiment;
FIG. 5A is an AA sectional view in FIG. 5; FIG.
FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5;
5c is a CC sectional view in Fig. 5; Fig.
FIG. 5D is a DD sectional view in FIG. 5; FIG.
6 is a block diagram of a power supply control principle block of the embodiment;
7 is an explanatory diagram of a relative position between a nozzle and a workpiece in the embodiment;
FIG. 8 is an explanatory view of an oil film formed by general nano particle lubrication in the embodiment; FIG.
Fig. 9 is an oil film explanatory view formed by magnetic nanoparticle lubrication in an external magnetic field in the embodiment; Fig.
10 is a graph showing a relationship between different lubrication conditions and friction coefficients in the experiments of the embodiment;
11 is a graph showing the relationship between the different lubrication conditions and the diameter of the friction mark in the experiment of the embodiment;
12 is a graph showing a relationship between different lubrication conditions and a grinding zone peak temperature in the experiment of the embodiment.

아래에서는 도면과 함께 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에 있어서 실시예의 전체 조립 축측도에서 도시하는 바와 같이, 상기 실시예에서는 연삭 가공 중의 공정을 설명하고 있다. 도면에서 알 수 있듯이, 자기력 워크벤치(1)에 끼움 장치가 안착되어 있지 않으고, 워크피스(2)는 전자기력에 의하여 자기력 워크벤치(1)에 고정된다. 윤활 시스템에서 채택하는 자성 나노 유체 최소량 윤활 시스템에 있어서, 자성 나노 유체와 압축 공기는 각각 자성 나노 유체 수송관(5)과 압축 공기 수송관(6)에 의하여 노즐(8)로 진입하고, 노즐(8)에서 혼합하여 가속한 후 삼상(three-phase) 유체 분무(압축 공기, 고체 자성 나노 입자와 연삭액 기유 입자의 혼합 분무)를 형성한다. 노즐(8)에서 분사되는 삼성 유체 분무는 워크피스(2)와 그라인더(4) 사이의 연삭 구간으로 진입할 수 있다. 여기에서, 자성 나노 유체 수송관(5)과 압축 공기 수송관(6)은 자기력 흡착판(7)을 이용하여 그라인더 커버(3)에 고정시킨다.As shown in the entire assembling shaft side view of the embodiment in Fig. 1, the above-described embodiment describes the process during grinding. As can be seen from the drawing, the fitting device is not mounted on the magnetic force workbench 1, and the workpiece 2 is fixed to the magnetic force workbench 1 by the electromagnetic force. In the magnetic nanofluid minimum lubrication system adopted in the lubrication system, the magnetic nanofluid and the compressed air enter the nozzle 8 by the magnetic nanofluid transportation pipe 5 and the compressed air transportation pipe 6, respectively, 8) to form a three-phase fluid spray (compressed air, a mixed spray of solid magnetic nanoparticles and grinding fluid base particles). The Samsung fluid spray injected from the nozzle 8 can enter the grinding zone between the workpiece 2 and the grinder 4. Here, the magnetic nanofluid transportation pipe 5 and the compressed air transportation pipe 6 are fixed to the grinder cover 3 by using the magnetic force attraction plate 7.

도 2는 실시예에 있어서 액체 및 가스 공급 시스템을 도시한 것이다. 도면에서 알 수 있듯이, 가스 경로는 공기 압축기(14), 필터 I(16), 가스 저장 탱크(19), 압력 조절 밸브 I(22), 스로틀 밸브(throttle valve) I(23)와 터빈 유량계 I(25)에서 순서대로 연결하여 형성하고, 최종적으로 노즐(8)과 연결된다. 여기에서 압력계 Ⅲ(20)를 이용하여 가스 저장 탱크(19)의 압력을 모니터링하고, 압력계 I(28)를 이용하여 가스 경로 출구 압력을 모니터링함으로써 필요한 공기 압력을 보장한다. 액체 경로는 주요 액체 경로와 보호 회로로 구성하고, 여기에서 주요 액체 경로는 자성 나노 유체 액체 저장 탱크(15), 필터 Ⅱ(17), 유압 펌프(18), 압력 조절 밸브 Ⅱ(21), 스로틀 밸브 Ⅱ(24)와 터빈 유량계 Ⅱ(26)에서 순서대로 연결하여 형성하고, 최종적으로 노즐(8)과 연결된다. 여기에서 압력계 Ⅱ(27)는 액체 경로 출구 압력을 모니터링하는데 사용된다. 보호 회로는 릴리프 밸브(relief valve)(29)와 자성 나노 유체 회수 상자(30)로 구성한다.Figure 2 shows a liquid and gas supply system in an embodiment. As can be seen in the figure, the gas path comprises an air compressor 14, a filter I 16, a gas storage tank 19, a pressure regulating valve I 22, a throttle valve I 23 and a turbine flow meter I (25), and finally connected to the nozzle (8). Here, the pressure gauge III 20 is used to monitor the pressure in the gas storage tank 19 and the pressure gauge I 28 is used to monitor the gas path outlet pressure to ensure the required air pressure. The liquid path consists of a main liquid path and a protection circuit wherein the main liquid path is the magnetic nanofluid liquid storage tank 15, the filter II 17, the hydraulic pump 18, the pressure regulating valve II 21, The valve II 24 and the turbine flowmeter II 26 are connected in order and finally connected to the nozzle 8. Where the pressure gauge II 27 is used to monitor the liquid path outlet pressure. The protection circuit comprises a relief valve (29) and a magnetic nanofluid recovery box (30).

도 3은 자기력 워크벤치의 동작 원리를 도시한 것으로서, 전자기 효과 원리를 기반으로 제작한 것이다. 실리콘 강판을 겹쳐서 형성한 심체(11)를 코일(12)로 감싸고, 코일(12)에 전기를 통하게 하면 전자기 효과 원리에 따라 자성을 띠는 전자석이 형성되며, 덮개판(9) 표면에 상반되는 자극이 분포하게 된다. 자력선은 심체(11)을 지나 덮개판(9)의 N극 자기 블록, 워크피스(2)를 경유하고, 다시 덮개판(9)의 2극 자기 블록, 흡착판체(10), 심체(11)를 경유하면서 닫히며, 워크피스(2)에 의하여 흡수된다. 항자성층(13)은 배빗 메탈(babbitt metal) 비자성 재료로 제작하고, 폭 c는 일반적으로 2.0 내지 4.5㎜이며, 항자성층(13)은 덮개판(9)을 일부 작은 불록으로 분리시켜 N극과 S극이 이격되도록 분포시킨다. 항자성층(13)은 대부분의 자기력이 모두 워크피스(2)에 의하여 덮개판(9)이 아닌 흡착판체(10)로 돌아오도록 하기 때문에 완전한 자기 회로를 구성하도록 한다. 코일의 전류를 증대시키면 자기장 강도가 강해지고, 자력선이 워크피스에 의하여 닫히기 때문에 워크피스가 자성을 띠게 되는 것을 알 수 있다.FIG. 3 shows the principle of operation of the magnetic force workbench and is based on the electromagnetic effect principle. The core 11 formed by superimposing the silicon steel sheet is wrapped with the coil 12 and electromagnetism is formed according to the principle of electromagnetic effect when electricity is passed through the coil 12, Stimulation is distributed. The magnetic force lines pass through the core 11 and pass through the N pole magnetic block and the work piece 2 of the cover plate 9 and again through the bipolar magnetic block of the cover plate 9, the attracting plate 10, And is absorbed by the workpiece 2. In this case, The width c of the magnetic layer 13 is generally 2.0 to 4.5 mm and the magnetic layer 13 separates the cover plate 9 into a part of a small block, And the S pole are spaced apart. The magnetic layer 13 constitutes a complete magnetic circuit because most of the magnetic force causes the workpiece 2 to return to the adsorption plate 10 instead of the cover plate 9. [ When the current of the coil is increased, the magnetic field strength becomes strong, and the magnetic line of force is closed by the workpiece, so that the workpiece becomes magnetized.

도 4는 상기 실시예의 판체 구조도에 관한 것으로서, 도면에서 상기 워크벤치가 단일 코일 전자기 워크벤치로 사용되었고, 여기에서 코일의 위치를 알 수 있다. 심체(11)의 크기는 d1 x b1이고, d1은 심체 길이, b1은 심체 폭이다. 도 3과 함께 볼 경우, 코일의 침지 코팅을 완료한 후 코일홈 내에 위치시키고 코일홈 크기는 d2 x b2이고, d2은 코일홈 길이, b2는 코일홈 폭이라는 것을 알 수 있다. 주변 갭(gap) 거리는 도 3의 a와 b에서 도시하는 바와 같이 3 내지 8㎝이며 아스팔트 주입을 위해 준비하고, 코일(12)과 심체(11) 사이에도 미세한 갭이 존재한다. 흡착판체의 크기는 d3 x b3이고, d3은 흡착판체 길이, b3는 흡착판 폭이다. 코일홈의 크기는 설계한 코일의 권수(number of turns)와 도선 직경에 따라 결정할 수 있다. 덮개판(9)과 연결하는 내부 나사 분포는 도면에서 도시하는 바와 같다.Fig. 4 relates to the plate structure of the above embodiment, in which the workbench is used as a single-coil electromagnetic workbench, in which the position of the coil can be known. The size of the core 11 is d 1 xb 1, d 1 is the core length, b 1 is the core width. When viewed in conjunction with Figure 3, after completion of the dip coating of the coil was placed in the coil groove coil groove size it is d 2 xb 2, d 2 it can be seen that the coil groove length, the groove width b 2 is a coil. The peripheral gap distance is 3 to 8 cm as shown in Figs. 3 (a) and 3 (b), and is prepared for asphalt injection, and there is also a fine gap between the coil 12 and the core 11. The size of the adsorption plate is d 3 xb 3 , d 3 is the adsorption plate length, and b 3 is the adsorption plate width. The size of the coil groove can be determined according to the number of turns of the designed coil and the conductor diameter. The distribution of internal threads connected to the cover plate 9 is as shown in the figure.

도 5는 상기 실시예의 덮개판 구조 설명도에 관한 것으로서, 도면에서 알 수 있듯이 N극 자극편(31)과 S극 자극편(32)은 상간(interphase) 분포하고, 중간은 항자성층(13)에 의하여 격리된다. 도 B-B는 N극 자극편(31)의 단면도이고, 도 A-A는 S극 자극편(32)의 단면도이며, D-D는 N극단 헤드판(33)의 단면도이고, 도면에 있어서 채워진 단면은 모두 납 처리를 한다. 각 단면도에서 알 수 있듯이 N극 자극편(31)은 흡착판체(10)와만 연결되고, S극 자극편(32)는 심체(11)와만 연결되며, 중간은 항자성층(13)에 의하여 격리되고, N극단 헤드판(33), N극 자극편(31), S극 자극편(32)과 항자성 판재가 순서대로 N극 바(34)에 힌지 연결되기 때문에, 덮개판은 N극, S극 상간의 자극 분포를 나타낸다. N극 자극편(31)와 S극 자극편(32)의 폭은 공작기계를 설계할 때 공작기계의 크기에 따라 계산하여 결정할 수 있고, N극 자극편(31)과 S극 자극편(32)의 총 수량은 홀수이며, 각 N극 자극편(31), S극 자극편(32)의 폭은 같고, N극단 헤드판(33) 폭 h1, N극 자극편(31) 폭 h3와 S극 자극편(32) 폭 h2의 사이에는

Figure 112015029495931-pct00002
와 같은 관계가 성립한다.FIG. 5 is a view for explaining the structure of the cover plate of the embodiment. As shown in the figure, the N pole piece 31 and the S pole piece 32 are interphase distributed, Lt; / RTI > Diagram BB is a cross-sectional view of the N pole piece 31, AA is a cross section of the S pole piece 32, DD is a cross section of the N pole plate 33, . As shown in each sectional view, the N pole piece 31 is connected only to the attracting plate 10, the S pole piece 32 is connected only to the core 11, and the middle is isolated by the anti-magnetic layer 13 The N pole piece 34 is hingedly connected to the N pole piece 34 in order so that the N pole piece S, the N pole piece piece 33, the N pole piece piece 31, the S pole piece piece 32 and the anti- This shows the distribution of stimuli between polar phases. The widths of the N pole piece 31 and the S pole piece 32 can be determined by calculation according to the size of the machine tool when designing the machine tool and the N pole piece 31 and the S pole piece 32 The width of each of the N pole piece 31 and the S pole piece 32 is the same and the width of the N pole plate 33 is h 1 and the width of the N pole piece 31 is h 3 And the width h 2 of the S pole piece 32
Figure 112015029495931-pct00002
And so on.

도 6은 상기 실시예의 전원 제어 원리 블록 선도에 관한 것으로서, 마이크로컨트롤러를 이용한 관리, 광전기 접속, 펄스폭 변조, SCR 교류 제로 크로싱 스위치 자동 단락(short circuit) 방지, 무아크 스파크 전압 극성 스위칭을 특징으로 한다.FIG. 6 is a block diagram of a power supply control principle block of the embodiment, and is characterized by microcontroller management, photoelectric connection, pulse width modulation, SCR AC zero crossing switch automatic short circuit prevention, and arc free spark voltage polarity switching do.

전원 제어 회로는 단일칩 컴퓨터 관리 유닛(40)을 포함하고, 단일칩 컴퓨터 관리 유닛(40)은 광전기 접속 SCR 제로 크로싱 제어 교류 스위치 유닛(41)과 연결되며, 광전기 접속 SCR 제로 크로싱 제어 교류 스위치 유닛(41)은 정류 필터 유닛(42)과 연결되고, 정류 필터 유닛(42)은 과부하 자동방지 유닛(43)과 연결되며, 과부하 자동방지 유닛(43)은 무아크 전압 극성 스위칭 제어 유닛(44)과 연결되고, 무아크 전압 극성 스위칭 제어 유닛(44)은 동작 전압을 코일로 출력하며, 광전기 접속 SCR 제로 크로싱 제어 교류 스위치 유닛(41)은 교류 전원 변압기(36)와 연결되고, 교류 전원 변압기(36)는 상용 주파수 전원 회로 입력단(35)과 연결되며, 단일칩 컴퓨터 관리 유닛(40)은 연속 가변 전압 입력 제어 유닛과도 연결되고, 연속 가변 전압 입력 제어 유닛은 광전기 접속 SCR 제로 크로싱 제어 교류 스위치 유닛(41)과 연결되며, 단일칩 컴퓨터 관리 유닛(40)은 무아크 전압 극성 스위칭 유닛(44)과 연결되어 소자(demagnetization) 회로로 삼는다.The power supply control circuit includes a single-chip computer management unit 40, the single-chip computer management unit 40 is connected to an optoelectronic connection SCR zero crossing control AC switch unit 41, an optoelectronic connection SCR zero crossing control AC switch unit Arc voltage polarity switching control unit 44 is connected to the rectification filter unit 42. The rectification filter unit 42 is connected to the overload automatic prevention unit 43 and the overload automatic prevention unit 43 is connected to the non- Arc voltage polarity switching control unit 44 outputs the operating voltage to the coil, the optoelectronic connection SCR zero crossing control AC switch unit 41 is connected to the AC power transformer 36, and the AC power transformer 36 are connected to a commercial frequency power supply circuit input 35 and the single chip computer management unit 40 is also connected to a continuous variable voltage input control unit and the continuous variable voltage input control unit is connected to a photoelectric connection SCR zero Rosing is connected to the control exchange switch unit 41, a single-chip computer management unit 40 is connected to the non-arc voltage polarity switching unit 44 to samneunda element (demagnetization) circuit.

상기 회로에는 연속 가변 전압 입력 제어 유닛 모듈(46)을 탑재하여 출력한 직류 전압 연속 가변을 실현하고, 단일칩 컴퓨터 관리 유닛(40)의 모드에 의거하여 단일칩 컴퓨터 관리 유닛(40)의 외장 조작 패널에서 필요한 직류 전압값을 입력할 수 있다. 직류 전압의 변화는 전류를 함께 변화시킬 수 있고, 최종적으로 자기력 워크벤치의 자기장 강도를 변화시키기 때문에 자성 나노 제트류의 필름 성형 및 냉각 특성에 영향을 미칠 수 있다. 가공이 끝나고 전력 공급이 중단된 후, 소자 스위치(39)를 연결시키고, 무아크 스파크 전압 극성 스위칭 유닛(44)을 거쳐 정류 필터 유닛(42)을 변환된 직류 전기 극성으로 바꿀 수 있다. 따라서, 워크벤치에 반대 전력을 공급함으로써 소자의 목적을 달성할 수 있으며, 구체적인 과정은 아래와 같다.The circuit is provided with a continuous variable voltage input control unit module 46 to realize continuous variable DC voltage output and is capable of performing external operation of the single chip computer managing unit 40 based on the mode of the single chip computer managing unit 40 You can enter the required DC voltage value on the panel. Changes in DC voltage can affect the film forming and cooling characteristics of the magnetic nano-jet because it can change the current together and eventually change the magnetic field strength of the magnetic force workbench. After the machining is finished and the power supply is interrupted, the element switch 39 can be connected and the rectifying filter unit 42 can be converted into the converted direct current polarity through the arcless spark voltage polarity switching unit 44. [ Therefore, the object of the device can be achieved by supplying the counter voltage to the workbench, and the specific procedure is as follows.

본 발명의 구체적인 작업 과정은 아래와 같다.The specific working process of the present invention is as follows.

최소량 윤활은 몇 년 전에 개발된 이후 사람들에게 점차 알려지면서 사용된 윤활가공 기술이다. 최소량 윤활 연삭 가공은 압축 공기와 최소량의 연삭액을 혼합하고, 무화한 후 노즐을 통하여 연삭 구간으로 분사하는 냉각 윤활 방식이다. 최소량 윤활 가공 방식은 연삭액의 사용을 최대한 절감할 수 있기 때문에 연삭액이 환경과 인체건강에 미치는 영향을 효과적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 친환경적인 녹색 제조 기술이다. 그러나 최소량 윤활은 종종 가공 표면 품질을 떨어뜨리는 경우가 있으며, 심지어는 연마 용손을 일으키기도 한다. 일부 학자들은 열전달 강화 이론에 의거하여 연삭액에 나노 입자를 첨가하였는데, 이로 인하여 출현한 것이 바로 나노 최소량 윤활이다. 상기 윤활 방식은 종래 기술의 문제를 효과적으로 해결하였다. 그러나 연삭 가공에 있어서, 단일 재료 체적 제거에 필요한 에너지 소모량이 기타 절삭 가공 방법에 비하여 훨씬 많았으며 이로 인하여 연삭 구간에서 대량의 열이 발생하였다. 과도한 연삭 구간의 온도는 가공 표면의 품질과 그라인더의 사용수명에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 윤활액의 성능을 저하시킬 수도 있다.Minimal lubrication is a lubrication processing technique that has become increasingly known to people since it was developed several years ago. The minimum amount of lubrication grinding is a cooling lubrication method in which compressed air and a minimum amount of grinding liquid are mixed, atomized and then injected into the grinding section through a nozzle. The minimum amount of lubrication can reduce the use of grinding fluid as much as possible, thus effectively reducing the effects of grinding fluid on the environment and human health, as well as being environmentally friendly green manufacturing technology. However, the minimum amount of lubrication often degrades the quality of the machined surface and may even lead to abrasive wear and tear. Some scholars have added nanoparticles to the grinding fluid based on the theory of heat transfer enhancement, which is what appears to be the nano-minimum amount of lubrication. The lubrication system effectively solves the problems of the prior art. However, in the grinding process, the amount of energy required to remove a single material volume was much larger than in other cutting methods, resulting in a large amount of heat in the grinding zone. Excessive grinding temperatures affect the quality of the machined surface and the service life of the grinder, as well as reduce the performance of the lubricant.

온도가 상승하면 연삭액의 점성이 떨어지기 때문에 연삭액이 가공 표면에 성형되는 능력에 영향을 미치게 되고, 이는 다시 윤활 오일 필름의 두께와 지지능력을 저하시킨다. 연삭액의 점성이 떨어지면서 유동성이 커지기 때문에, 그라인더와 워크피스가 접촉할 때 오일 필름이 쉽게 훼손될 수 있다. 오일 필름이 훼손되면 그라인더와 워크피스 표면에 마찰이 발생하고, 이로 인하여 연삭 구간의 온도가 급격하게 상승하는데, 이것은 연삭 가공에 상당한 악영향을 미칠 뿐만 아니라 고온으로 인한 점성 저하의 상황이 반복되는 악순환이 이어지게 된다.As the temperature rises, the viscosity of the grinding fluid drops, which affects the ability of the grinding fluid to form on the machined surface, which in turn reduces the thickness and supportability of the lubricating oil film. Since the viscosity of the grinding liquid is lowered and the fluidity is increased, the oil film can be easily damaged when the grinder and the workpiece come in contact with each other. When the oil film is damaged, friction occurs on the grinder and the surface of the workpiece, and the temperature of the grinding zone rises sharply, which not only has considerable adverse effects on the grinding process but also causes a vicious circle .

나노 최소량 윤활의 상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 연삭액에 자성 나노 입자(자성을 유도할 수 있고, 외부 자기장 작용에서 자성을 가진 나노 입자를 발현시킴)를 첨가하여 마이크로 자성 유체를 형성하고 자기력 워크벤치와 커플링을 진행함으로써, 가공 표면에 우수한 윤활 열발산 성능을 가진 오일 필름을 형성하는 기술 방안을 제안하였다.In order to solve the above-mentioned problem of the minimum amount of nano-lubrication, in the present invention, magnetic nanoparticles (inducing magnetism and expressing magnetic nanoparticles in an external magnetic field action) are added to a grinding liquid to form a micro magnetic fluid And proposed a technique to form an oil film with excellent lubricating heat dissipation performance on the machined surface by conducting a coupling with a magnetic force workbench.

나노 재료가 발전함에 따라, 현재 연구된 자성 나노입자의 종류는 -Fe2O3 나노 입자, Fe3O4 나노 입자, Fe3N4 나노 입자, Fe-Co 나노 입자, Ni-Fe 나노 입자, MnZnFe2O4 등 아주 다양하다.As the nanomaterial develops, the types of magnetic nanoparticles currently studied include -Fe 2 O 3 nanoparticles, Fe 3 O 4 nanoparticles, Fe 3 N 4 nanoparticles, Fe-Co nanoparticles, Ni-Fe nanoparticles, MnZnFe 2 O 4 and so on.

자성 나노 유체(자성 나노 입자는 일정한 배합비율에 따라 연삭 기유와 혼합한 용액임)는 액체 경로를 거쳐 노즐(8)로 진입하고, 동시에 압축 기체는 기체 경로를 거쳐 노즐(8)로 진입한다. 자성 나노 유체와 압축 공기는 노즐(8) 내에서 혼합 및 가속시킨 후 분사한다. 노즐(8)과 워크피스(2)의 간격 d는 10 내지 25㎝이고, 노즐 각도 a는 15° 내지 45°이며, 노즐(8)과 워크피스(2)의 상대적 위치는 도 7에서 도시하는 바와 같다. 노즐(5)의 분사 유량은 2.5 내지 5.5ml/min이고, 압축 공기의 압력은 4.0 내지 10bar이다. 나노 입자 입도는 100㎚보다 작거나 같고, 상기 나노입자의 체적당 함량은 1 내지 30vol%이다.The magnetic nanofluids (the solution of the magnetic nanoparticles mixed with the grinding base oil according to a certain mixing ratio) enter the nozzle 8 through the liquid path while the compressed gas enters the nozzle 8 through the gas path. The magnetic nanofluid and the compressed air are mixed and accelerated in the nozzle 8 and then injected. The distance d between the nozzle 8 and the workpiece 2 is 10 to 25 cm and the nozzle angle a is 15 to 45. The relative positions of the nozzle 8 and the workpiece 2 are shown in Fig. Same as. The injection flow rate of the nozzle 5 is 2.5 to 5.5 ml / min and the pressure of the compressed air is 4.0 to 10 bar. The particle size of the nanoparticles is smaller than or equal to 100 nm, and the content of the nanoparticles is 1 to 30 vol%.

상기 실시예에 있어서 자기력 워크벤치의 평균 흡인력 F는 10㎏/㎝2이고, 최소 흡인력은 7㎏/㎝2, 최대 흡인력은 13㎏/㎝2이고, 코일 권수는 2700권이며, 구리 도선 직경은 1.56㎜이고, 페이턴트 레더(patent leather) 가공한 후 직경은 1.67㎜이다. 워크벤치 재료는 담금질을 거친 Q235 스틸이고, 항자성층 재료는 배빗 메탈이다. 또한 상기 워크벤치의 자기력 강도는 전압에 따라 변화하는데, 구체적으로는 아래와 같다.In this embodiment, the average attracting force F of the magnetic force workbench is 10 kg / cm 2 , the minimum attraction force is 7 kg / cm 2 , the maximum attraction force is 13 kg / cm 2 , the number of turns of the coil is 2700, 1.56 mm, and a diameter of 1.67 mm after patent leather processing. The workbench material is quenched Q235 steel and the antimagnetic layer material is bibit metal. Further, the magnetic force intensity of the workbench varies with the voltage, specifically, the following.

옴의 법칙에 따라 다음과 같다.According to Ohm's law,

I W =H∫ I W = H∫

여기에서 I W 는 자위(암페어 횟수)가 전류 I와 권수w의 곱으로, 즉I W =I×w 이고, H는 자기장 강도(암페어 횟수/㎝2), ∫는 자기회로 길이이다. 또한, 공식B=μH×108가 있으며, 여기에서 B는 자기유도(가우스)이고, μ는 자기유도 계수(H/㎝)이다. 따라서

Figure 112015029495931-pct00003
이며, 즉 전류 I와 자기유도 B는 정비례한다. 여기에서 알 수 있듯이, 자기회로의 전류 크기를 바꾸면 자기유도 강도를 변화시킬 수 있기 때문에, 필요한 자기장 강도와 자성 나노 입자 커플링을 보장할 수 있다.Where I W is the product of the current I and the number of turns, I W = I × w, H is the magnetic field strength (ampere count / cm 2 ), and ∫ is the magnetic circuit length. Also, there is the formula B = μH × 10 8 , where B is the magnetic induction (Gauss) and μ is the magnetic induction coefficient (H / cm). therefore
Figure 112015029495931-pct00003
That is, the current I and the magnetic induction B are in direct proportion. As can be seen, changing the magnitude of the current in the magnetic circuit can change the magnetic induction intensity, thus ensuring the required magnetic field strength and magnetic nanoparticle coupling.

맥스웰 법칙에 따라 다음과 같다.According to Maxwell's law,

Figure 112015029495931-pct00004
Figure 112015029495931-pct00004

여기서 F는 전자기력(J/㎝), B는 자기유도(Wb/㎝2), S는 자극표면 총 면적(㎝2), μ0은 공기 전자유도 계수(1.25 x 10-2H/㎝)이며, F가 ㎏중력일 때 B 단위는 가우스이고, S=1를 대입하면

Figure 112015029495931-pct00005
이다.Where F is the electromagnetic force (J / cm), B is the magnetic induction (Wb / cm 2 ), S is the total surface area of the stimulating surface (cm 2 ), μ 0 is the air induction coefficient (1.25 x 10 -2 H / , B is Gauss when F is the gravity of kg, and S = 1 is substituted
Figure 112015029495931-pct00005
to be.

상기 내용을 종합하면

Figure 112015029495931-pct00006
가 도출되고, 상기 식에서 전류와 워크벤치 흡인력의 관계를 알 수 있다. 즉, 전류가 커지면 워크벤치 흡인력도 커진다.Taken together,
Figure 112015029495931-pct00006
And the relationship between the current and the work bench suction force can be known. That is, as the current increases, the attractiveness of the work bench increases.

자기회로 에어 갭(air gap)을 고려할 경우 수정 공식을 사용하여 계산하면 다음과 같다.When considering the air gap of the magnetic circuit, the calculation using the correction formula is as follows.

Figure 112015029495931-pct00007
Figure 112015029495931-pct00007

δ는 에어 갭 길이(㎝)이고, a는 수정계수(약 3 내지 5)이고, 워크피스와 워크벤치 에어 갭을 δ =0.15㎝, δ =01.15㎝로 가정하면, 총 에어 갭 길이는 δ=2δ +2δ =0.06㎝이고, a=3으로 계산하면

Figure 112015029495931-pct00008
을 얻을 수 있고, 환산계수에 따라 1717.55640mT와 같음을 알 수 있다. 상기 수치는 워크벤치 표면의 평균 자기유도이다. 워크벤치 표면에 워크피스를 안착한 후, 워크 피스 표면의 자기유도가 급격히 하락하여 워크피스 재료와 크기가 다양해지고, 워크피스 표면 자기유도를 쉽게 계산할 수 없기 때문에 가우스 곡선을 이용하여 표면을 측정하면 상기 범위는 대략 0.15 내지 140mT이다. 상기 내용을 종합해 보면, 우리는 전력공급 전압을 조절함으로써 전류를 변화시키고 더 나아가 워크피스 표면 자기장 강도를 변화시킴으로써 필요한 흡착력을 얻어 윤활 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. δ is the air gap length (㎝), a is the correction factor and (about 3 to 5), assuming a work piece and the work bench air gap δ as a = 0.15㎝, and δ = 01.15㎝, the total air gap length and δ = a + = and 0.06㎝, when calculated as a = 3
Figure 112015029495931-pct00008
And it can be seen that it is equal to 1717.55640mT according to the conversion coefficient. This figure is the mean magnetic induction of the workbench surface. Since the magnetic induction on the surface of the workpiece suddenly drops after the workpiece is seated on the surface of the workbench, the workpiece material and the size thereof are varied and the magnetic induction of the workpiece surface can not be easily calculated. The range is approximately 0.15 to 140 mT. Taking all of the above into consideration, we can improve the lubrication cooling performance by changing the electric current by changing the electric power supply voltage and further changing the magnetic field intensity of the workpiece surface to obtain the necessary attraction force.

노즐이 삼상 유체 분무를 연삭 구역 워크피스 표면에 분사할 때, 워크피스 표면상에는 자기장이 존재하기 때문에 자기장 작용 하에서 자성 나노입자가 자력선을 따라 운동하고, 상기 운동은 부유 입자의 유동 저항력을 증가시키기 때문에 표면의 점성이 증가하며 비뉴턴 유동 특성을 나타낸다. 상기와 같이 점성이 커지는 현상이 일어나는 것은 고체상 입자와 기본 유체의 마찰 때문이다. 외부 자기장에서 자성 입자는 자기 토크와 점성 토크의 작용을 받는다. 연구 결과에 따르면, 외부 자기장 강도가 커지면 자성 윤활 필름의 점성도 커지고, 자성 나노 입자의 질량 분율이 커지면 자성 윤활 필름의 점성도 커질 수 있다.When the nozzle injects the three-phase fluid spray onto the grinding zone workpiece surface, the magnetic nanoparticles move along the lines of magnetic force due to the presence of the magnetic field on the surface of the workpiece, and this motion increases the flow resistance of the suspended particles The viscosity of the surface increases and exhibits non-Newtonian flow characteristics. The reason why the phenomenon that the viscosity becomes large as described above is due to the friction between the solid phase particle and the base fluid. In the external magnetic field, the magnetic particles are subjected to magnetic torque and viscous torque. According to the results of the study, when the external magnetic field strength is increased, the viscosity of the magnetic lubricating film is increased, and when the mass fraction of the magnetic nanoparticles is increased, the viscosity of the magnetic lubricating film can be increased.

연삭액 점성이 증가하면 연삭액의 필름 성형 능력, 필름 성형 형태, 오일 필름 두께와 오일 필름의 지지능력에 크게 영향을 줄 수 있다. 또한 워크피스 표면에 대한 나노 입자의 흡착능력도 증가하고, 압축 공기 작용으로 인해 나타나는 나노 입자 및 기유 미립자의 부유 현상도 줄일 수 있다.The increase in the viscosity of the grinding liquid can greatly affect the film forming ability of the grinding liquid, the film forming shape, the oil film thickness and the supporting ability of the oil film. Also, the adsorption ability of nanoparticles on the workpiece surface is increased, and the floating phenomenon of nanoparticles and base oil particles due to compressed air action can be reduced.

종래의 나노 입자 최소량 윤활에 있어서, 우리는 나노 분무가 분사되어 워크피스 표면에 흡착된 후 압축 기체가 불면서 물결 모양의 표면이 형성될 수 있기 때문에 충분히 균일하지 않으며, 심지어는 일부 나노 입자와 기유 미립자가 가공 표면으로 불어 들어오면서 주변 공기 중에서 부유 입자를 형성하기도 한다. 이것은 오일 필름의 형성, 환경 및 작업자의 건강에 모두 좋지 않은 영향을 미친다. 그러나 자성 나노 입자는 워크피스 표면 자기장의 작용 하에서는 흡착능력이 현저하게 강화되기 때문에 나노 입자가 균일하게 분포하면서 필름이 성형되므로 부유 입자 수량을 크게 줄이는 것은 물론, 오일 필름의 성능도 개선된다.In conventional nanoparticle minimum lubrication, we are not sufficiently uniform because the nano-spray can be sprayed and adsorbed on the workpiece surface, and then the compressed gas can blow to form a wavy surface, and even some nanoparticles and base- Is blown into the working surface and forms suspended particles in the surrounding air. This has a bad influence on the formation of the oil film, the environment and the health of the workers. However, since the magnetic nanoparticles have a strong adsorption capability under the action of the magnetic field of the workpiece, the nanoparticles are uniformly distributed and the film is molded, thereby significantly reducing the amount of suspended particles and improving the performance of the oil film.

일반적인 나노 최소량 윤활을 사용하여 형성한 윤활 필름에 있어서 나노 입자의 분포는 도 8에서 도시하는 바와 같고, 외부 자기장 작용 하의 자성 나노 입자 윤활이 형성하는 오일 필름은 도 9에서 도시하는 바와 같다. 도 9와 도 8을 비교해 보면, 외부 자기장 작용 하의 자성 나노 입자 윤활이 형성한 오일 필름은 일반적인 나노 최소량 윤활 오일 필름보다 두껍고, 자성 나노 입자는 가공 표면에 더욱 쉽게 농축된다(자성 나노 입자 함량이 높을 경우 워크피스 표면에 플럭스(flux)를 형성함). 따라서 가공 표면에 흡착되는 나노 입자 수량이 일반적인 나노 최소량 윤활의 나노 입자보다 현저하게 많다. 또한 상기 자성 나노입자는 워크피스 표면에 바로 흡착되고, 외부 자기장의 작용 하에서 상기 흡착을 상당히 견고하게 만든다. 따라서 그라인더와 가공 표면이 마찰할 경우, 외부 자기장 작용 하의 자성 나노 입자 윤활은 견고한 물리적 흡착 필름을 더욱 잘 생성하고, 상기 층에 있어서 흡착 필름의 나노 입자 함량이 상대적으로 높기 때문에, 강도와 열발산 능력이 더욱 향상된다.The distribution of the nanoparticles in the lubricating film formed using the general nano minimum amount lubrication is as shown in FIG. 8, and the oil film formed by the magnetic nanoparticle lubrication under the external magnetic field is as shown in FIG. 9 and 8, the oil film formed by the magnetic nanoparticle lubrication under the external magnetic field is thicker than a conventional nano-minimum amount lubricating oil film and the magnetic nanoparticles are more easily concentrated on the processed surface (higher magnetic nanoparticle content Forming a flux on the workpiece surface). Therefore, the amount of nanoparticles adsorbed on the working surface is significantly higher than that of the conventional nanoparticles of the minimum amount of lubrication. The magnetic nanoparticles are also adsorbed directly on the workpiece surface and make the adsorption considerably robust under the action of an external magnetic field. Thus, when the grinder and the machined surface are in friction, the magnetic nanoparticle lubrication under the external magnetic field produces better robust physically adsorbed film, and because the nanoparticle content of the adsorbed film in the layer is relatively high, the strength and heat dissipation capability Is further improved.

상기 내용에서 알 수 있듯이, 외부 자기장 작용의 자성 나노 입자 최소량 윤활은 일반적인 나노 입자 최소량 윤활의 모든 장점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 이를 바탕으로 오일 필름의 두께 및 경도와 열발산 능력을 더욱 강화시켜 준다. 또한, 외부 자기장 작용에서 자성 연삭액은 그라인더와 가공 표면 사이에 고정되기 때문에 접선력(tangential force) 작용에서 심각한 유실이 발생하지 않으므로, 윤활유가 마찰 시스템 내에서 유실되는 것을 방지할 수 있다. 또한 자성 분무가 표류하여 분산되는 것을 효과적으로 제어함으로써 작업환경에서의 부유 입자 함량을 크게 줄일 수 있는데, 이는 작업자의 건강과 환경보호에 상당히 중요한 역할을 한다.As can be seen from the above, the magnetic nanoparticle minimum magnetic lubrication with external magnetic field not only has all advantages of general nanoparticle minimum lubrication, but also strengthens the thickness and hardness of the oil film and the heat dissipation ability. Also, in the external magnetic field action, since the magnetic grinding fluid is fixed between the grinder and the working surface, there is no serious loss in tangential force action, so that the lubricating oil can be prevented from being lost in the friction system. In addition, it is possible to significantly reduce the suspended particle content in the working environment by effectively controlling the magnetic spray to drift and disperse, which plays a significant role in protecting the health and the environment of the operator.

자성 나노 입자의 입도가 상당히 작기 때문에 자벽(magnetic domain wall)이 없고 포화 자화가 높으며 항자기성이 제로이고 초상자성(superparamagnetism)을 가진다. 가공할 때 외부 자기장이 있으면 즉각 자성을 나타내면서 워크피스 표면에 오일 필름을 형성하고, 그라인더에 의하여 연삭된 이후 워크벤치에 흡착되어 표류하지 않는다. 그러나 가공이 끝나고 워크벤치가 소자되면 자성은 즉각 사라지며, 이것은 워크피스와 워크벤치의 정리에 상당히 도움이 된다.Since the particle size of the magnetic nanoparticles is very small, there is no magnetic domain wall, the saturation magnetization is high, the magnetism is zero and superparamagnetism is present. An oil film is formed on the surface of the workpiece immediately when there is an external magnetic field when machining. When the workpiece is grinded by the grinder, it is adsorbed on the workbench and does not drift. However, once machining is finished and the workbench is demagnetized, the magnetism disappears immediately, which is very helpful in organizing workpieces and workbenches.

상기 실시예의 실험검증과 결과는 아래와 같다.Experimental verification and results of the above embodiment are as follows.

실험에 있어서 45호 스틸에 대하여 평면 연삭을 진행하며, 연삭 계수는 그라인더 회전속도가 30m/s, 워크피스 공급 속도는 0.05m/s, 연삭 깊이는 30?m, 최소량 윤활 노즐 유량은 2.6ml/min, 압축 공기 압력은 6bar이다. 실험에서는 금강석 그라인더를 사용하며, 상기 연삭 입자의 평균 입도는 508μm이다. 실험에서 사용한 연삭액 기유는 대두유(식물유)이다. 45호 스틸 경도는 HBS10/3000이고, 여기에서 각 원소 함량은 탄소가 0.42 내지 0.50%, Si가 0.17 내지 0.37%, Mn이 0.50 내지 0.80% Cr이 0.25%보다 작거나 같고, Ni가 0.30%보다 작거나 같으며, Cu가 0.25%보다 작거나 같다.In the experiment, the surface grinding was performed on the 45th steel. The grinding speed was 30m / s, the workpiece feed rate was 0.05m / s, the grinding depth was 30m and the minimum lubrication nozzle flow rate was 2.6ml / min, the compressed air pressure is 6 bar. In the experiment, a diamond grinder is used, and the average particle size of the abrasive grains is 508 탆. The base oil used in the experiment was soybean oil (vegetable oil). 45 steel hardness is HBS 10/3000 wherein each element content is from 0.42 to 0.50% carbon, 0.17 to 0.37% Si, 0.50 to 0.80% Mn, less than or equal to 0.25% Cr, 0.30% Ni Or less, and Cu is less than or equal to 0.25%.

네 가지 윤활 조건에서 각각 실험을 진행할 때 조건 1에서는 질량 분율이 3%인 탄소 나노튜브 최소량 윤활을 사용하고, 조건 2에서는 질량 분율이 3%인 MnZnFe2O4 나노 입자 최소량 윤활을 사용하며 워크피스 표면 자기유도는 12mT이고, 조건 3에서는 질량 분율이 6%인 MnZnFe2O4 나노 입자 최소량 윤활을 사용하며 워크피스 표면 자기유도는 12mT이고, 조건 4에서는 질량 분율이 6%인 MnZnFe2O4 나노 입자 최소량 윤활을 사용하며 워크피스 표면 자기유도는 26mT이다. 상기 네 가지 각기 다른 윤활 조건에서 마찰계수, 마찰자국 직경과 연삭 구역 최고 온도를 계산하였다.In each of the four lubrication conditions, the minimum amount of lubrication of carbon nanotubes with a mass fraction of 3% is used in Condition 1, the minimum amount of lubrication of MnZnFe 2 O 4 nanoparticles with a mass fraction of 3% is used in Condition 2, The surface magnetic induction is 12 mT. In Condition 3, MnZnFe 2 O 4 nanoparticles with a mass fraction of 6% are used for the minimum amount of lubrication. The workpiece surface magnetic induction is 12 mT. In condition 4, the MnZnFe 2 O 4 nanometer Particle minimum lubrication is used and the workpiece surface magnetic induction is 26mT. The friction coefficient, the diameter of the friction mark and the maximum temperature of the grinding zone were calculated under the four different lubrication conditions.

도 10에서 도시하는 바와 같이, 상기 네 가지 조건에서의 마찰계수는 각각, 0.41, 0.35, 0.29 및 0.24였다. 도 11에서 도시하는 바와 같이, 마찰자국 직경은 각각 1.25㎜, 0.85㎜, 0.71㎜ 및 0.54㎜였다. 도 12에서 도시하는 바와 같이, 연삭 구역 최고 온도는 각각 158℃, 139℃, 128℃ 및 117℃였다.As shown in Fig. 10, the friction coefficients at the above four conditions were 0.41, 0.35, 0.29, and 0.24, respectively. As shown in Fig. 11, the diameters of the rubbing traces were 1.25 mm, 0.85 mm, 0.71 mm, and 0.54 mm, respectively. As shown in Fig. 12, the maximum grinding zone temperatures were 158 占 폚, 139 占 폚, 128 占 폚 and 117 占 폚, respectively.

조건 1과 조건 2의 데이터를 비교해보면, 상기 설명에서 설명한 바와 같이 외부 자기장 작용 하의 자성 나노입자 최소량 윤활은 일반적인 나노 입자 최소량 윤활보다 더욱 마찰내성과 열발산 능력이 더욱 우수한 것으로 나타났다. 이것은 자기력 작용 하에서 자성 나노입자가 가공 표면에 더욱 신속하고 견고하게 흡착될 뿐만 아니라 흡착 수량도 많아, 상대적으로 비교적 두껍고 견고한 윤활 박막이 형성될 수 있기 때문이다.Comparing the data of Condition 1 and Condition 2, the minimum amount of magnetic nanoparticle lubrication under the external magnetic field, as described in the above description, was found to be more excellent in friction resistance and heat dissipation ability than general nanoparticle minimum lubrication. This is because the magnetic nanoparticles are more rapidly and firmly adsorbed on the machined surface under magnetic force, and the adsorbed water quantity is also large, so that a relatively thick and robust lubricating film can be formed.

조건 2와 조건 3의 데이터를 비교해보면, 워크피스 표면 자기유도가 동일할 때 질량 분율이 비교적 큰 자성 나노 입자 최소량 윤활의 효과가 더욱 우수한 것으로 나타났다. 이것은 상대적으로 수량이 비교적 많은 자성 나노 입자가 더욱 충분하게 가공 표면에 흡착함으로써 비교적 두껍고 견고한 오일 필름을 형성하기 때문이다. 그러나 만약 질량 분율이 지속적으로 증가해 18%를 넘어설 경우에는 가공 표면 품질이 오히려 떨어지는 것으로 나타났다(일반적으로는 10%를 넘기기 쉽지 않음). 이것은 과도하게 많은 자성 나노 입자는 입자 간 간격이 좁아 뭉치는 경우가 발생하기 때문이다. 입자가 뭉칠 경우 비교적 큰 과립이 형성되고, 이는 연삭 과정에서 연삭되면서 가공 표면을 훼손시킬 수 있다.Comparing the data of Condition 2 and Condition 3, it was found that the effect of the minimum amount of magnetic nanoparticle lubrication having a relatively large mass fraction is better when the workpiece surface magnetic induction is the same. This is because relatively relatively large amounts of magnetic nanoparticles adsorb to the working surface more sufficiently to form a relatively thick and rigid oil film. However, if the mass fraction continues to rise above 18%, the quality of the finished surface appears to be rather poor (generally less than 10%). This is because an excessively large number of magnetic nanoparticles have a narrow gap between particles. When the particles are cohered, relatively large granules are formed, which can be ground in the grinding process and damage the working surface.

조건 3과 조건 4의 데이터를 비교해보면, 자성 나노 입자의 질량 분율이 동일한 경우 워크피스 표면 자기유도가 클수록 형성되는 오일 필름이 견고해지고 열발산 성능도 좋아지는 것으로 나타났다. 이것은 외부 자기장이 강하면 자성 나노입자가 더욱 견고하게 가공 표면에 흡착되어 성능이 우수한 오일 필름이 형성된다는 것을 말해준다. 그러나 자기장 강도가 더 강해질 경우(일반적으로 68mT를 넘어설 경우), 자성 나노 입자가 자기력 작용 하에서 뭉치는 현상이 발생해 오히려 워크피스 표면 품질을 떨어뜨릴 수 있다.Comparing the data of Condition 3 and Condition 4, it was found that the oil film formed as the magnetic induction of the workpiece surface becomes stronger and the heat dissipation performance becomes better when the mass fraction of the magnetic nanoparticles is the same. This indicates that when the external magnetic field is strong, the magnetic nanoparticles are more firmly adsorbed on the working surface, and an oil film having excellent performance is formed. However, when the magnetic field strength becomes stronger (generally exceeding 68 mT), magnetic nanoparticles aggregate under magnetic force, which may result in lower workpiece surface quality.

여기에서,
1: 자기력 워크벤치 2: 워크피스
3: 그라인더 커버 4: 그라인더
5: 자성 나노 유체 수송관 6: 압축 공기 수송관
7: 자기력 고정 흡착판 8: 노즐
9: 덮개판 10: 흡착판체
11: 심체 12: 코일
13: 항자성층 14: 공기 압축기
15: 자성 나노 유체 액체 저장 탱크 16: 필터 I
17: 필터 Ⅱ 18: 유압 펌프
19: 가스 저장 탱크 20: 압력계 Ⅲ
21: 압력 조절 밸브 Ⅱ 22: 압력 조절 밸브 I
23: 스로틀 밸브(throttle valve) I 24: 스로틀 밸브 Ⅱ
25: 터빈 유량계 I 26: 터빈 유량계 Ⅱ
27: 압력계 Ⅱ 28: 압력계 I
29: 릴리프 밸브(relief valve) 30: 자성 나노 유체 회수 박스
31: N극 자극편 32: S극 자극편
33: N극 헤드판 34: N극 바(bar)
35: 상용 주파수 전원 입력단 36: 교류 전원 변압기
37: 직류 전원 38: 작업상태 지시등
39: 소자(demagnetization) 스위치 40: 단일칩 컴퓨터 관리 유닛
41: 광전기 접속 실리콘 제어 정류소자(SCR) 제로 크로싱 제어(zero crossing control) 교류 스위치 유닛
42: 정류 필터 유닛 43: 과부하 자동방지 유닛
44: 무아크(areless) 전압 극성 스위칭 유닛
45: 직류 동작 전압 출력단 46: 연속 가변 전압 입력 제어 유닛
From here,
1: magnetic force workbench 2: workpiece
3: Grinder cover 4: Grinder
5: Magnetic nanofluid transport tube 6: Compressed air transport tube
7: magnetically fixed attracting plate 8: nozzle
9: cover plate 10: suction plate body
11: core 12: coil
13: Antimagnetic layer 14: Air compressor
15: magnetic nanofluid liquid storage tank 16: filter I
17: Filter II 18: Hydraulic pump
19: Gas storage tank 20: Manometer III
21: Pressure regulating valve Ⅱ 22: Pressure regulating valve I
23: throttle valve I 24: throttle valve II
25: Turbine flowmeter I 26: Turbine flowmeter II
27: Pressure gauge Ⅱ 28: Pressure gauge I
29: Relief valve 30: Magnetic nanofluid recovery box
31: N pole pole piece 32: S pole pole piece
33: N pole head plate 34: N pole bar
35: commercial frequency power input terminal 36: ac power transformer
37: DC power supply 38: Operation status indicator
39: demagnetization switch 40: single chip computer management unit
41: Photoelectric connection Silicon control rectifier (SCR) Zero crossing control AC switch unit
42: rectification filter unit 43: automatic overload protection unit
44: areless voltage polarity switching unit
45: DC operation voltage output stage 46: Continuous variable voltage input control unit

Claims (9)

하나의 자기력 워크벤치를 포함하고, 워크피스는 자기력에 의하여 상기 자기력 워크벤치의 상부에 부착되며, 그라인더(grinder)는 상기 워크피스의 가공 위치에 설치되고, 노즐은 상기 그라인더 커버와 워크피스가 매칭되는 위치에 안착되며, 상기 노즐은 자성 나노 유체 수송관에 의하여 자성 나노 유체 액체 공급 장치와 연결되고, 압축 공기 수송관에 의하여 공기 압축기와 연결되며, 자성 나노 유체와 압축 공기는 상기 노즐에서 혼합하여 가속한 후 삼상 유체 분무하고, 압축 공기, 자성 나노 입자 및 연삭액 기유 입자를 혼합하여 분무하며, 삼상 유체 분무는 상기 워크피스와 그라인더 사이의 연삭 구간으로 진입시키고, 상기 자기력 워크벤치와 삼상 유체 분무를 자기 커플링시킴으로써, 상기 워크피스 표면에 오일 필름이 형성되며;
상기 자기력 워크벤치는 전자기 워크벤치로서, 하부의 흡착판체와 상부의 덮개판을 포함하고, 상기 흡착판체 내에 심체가 설치되어 있으며, 상기 심체에 코일을 감고, 상기 코일과 전원 제어 회로가 연결되며, 상기 덮개판에 다수의 항자성층이 설치되어 있고, 상기 덮개판을 다수 개의 작은 블록으로 분할하여 N극과 S극으로 이격된 분포 형태가 형성되며, 상기 항자성층은 절대 다수의 자력선이 모두 워크피스에 의하여 덮개판이 아닌 흡착체로 돌아오도록 함으로써, 완전한 자기회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치.
Wherein the workpiece is attached to the top of the magnetic force workbench by a magnetic force, a grinder is installed at the working position of the workpiece, the nozzle is matched with the grinder cover and the workpiece, Wherein the nozzle is connected to the magnetic nanofluid liquid supply device by a magnetic nanofluid transportation pipe and is connected to the air compressor by a compressed air transportation pipe and the magnetic nanofluid and compressed air are mixed in the nozzle The three-phase fluid spray is accelerated, followed by three-phase fluid spraying, the compressed air, the magnetic nanoparticles and the grinding fluid base oil being mixed and sprayed, the three-phase fluid spray entering the grinding section between the workpiece and the grinder, An oil film is formed on the surface of the workpiece;
Wherein the magnetic force workbench is an electromagnetic work bench including a lower attracting plate body and an upper lid plate, wherein a core is disposed in the attracting plate body, a coil is wound around the core body, the coil is connected to a power control circuit, Wherein a plurality of magnetic layers are provided on the cover plate and the cover plate is divided into a plurality of small blocks to form a distribution pattern separated from the N pole and the S pole, Wherein the magnetic nanoparticle jet and the magnetic force workbench coupling form a complete magnetic circuit.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 항자성층은 배빗 메탈(babbitt metal) 비자성 재료로 제작하고, 폭 c가 2.0 내지 4.5㎜인 것을 특징으로 하는 자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the magnetic layer is made of a non-magnetic material of babbitt metal and has a width c of 2.0 to 4.5 mm. The apparatus for forming an oil film using a magnetic nanoparticle jet and a magnetic force workbench coupling.
제 1항에 있어서,
상기 N극 블록과 S극 블록 총 수량은 홀수이고, 상기 각 N극 블록, S극 블록의 폭은 같으며, N극 단판 폭은 h1, 상기 N극 블록 폭 h3과 S극 폭 h2 사이에
Figure 112016077165276-pct00009
의 관계가 성립되는 것을 특징으로 하는 자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치.
The method according to claim 1,
And the N-pole blocks and the S pole block total number is an odd number, each of the N-pole blocks, were the width of the S pole blocks are the same, the N-pole single-plate width h 1, the N pole block width h 3 and the S pole width h 2 Between
Figure 112016077165276-pct00009
Wherein the magnetic nanoparticle jet and the magnetic force workbench coupling are used.
제 1항에 있어서,
상기 전원 제어 회로는 단일칩 컴퓨터 관리 유닛을 포함하고, 상기 단일칩 컴퓨터 관리 유닛은 광전기 접속 실리콘 제어 정류소자(SCR) 제로 크로싱 제어(zero crossing control) 교류 스위치 유닛과 연결되며, 상기 광전기 접속 SCR 제로 크로싱 제어 교류 스위치 유닛은 정류 필터 유닛과 연결되고, 상기 정류 필터 유닛은 과부하 자동방지 유닛과 연결되며, 상기 과부하 자동방지 유닛은 무아크(arcless) 전압 극성 스위칭 제어 유닛과 연결되고, 상기 무아크 전압 극성 스위칭 제어 유닛은 동작 전압을 코일까지 출력시키며, 상기 광전기 접속 SCR 제로 크로싱 제어 교류 스위치 유닛은 교류 전원 변압기와 연결되고, 상기 교류 전원 변압기는 상용 주파수 전원 회로 입력단과 연결되며, 상기 단일칩 컴퓨터 관리 유닛은 연속 가변 전압 입력 제어 유닛과도 연결되고, 상기 연속 가변 전압 입력 제어 유닛은 상기 광전기 접속 SCR 제로 크로싱 제어 교류 스위치 유닛과 연결되며, 상기 단일칩 컴퓨터 관리 유닛은 상기 무아크 전압 극성 스위칭 유닛과 연결되어 소자(demagnetization) 회로가 되는 것을 특징으로 하는 자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the power control circuit comprises a single chip computer management unit, wherein the single chip computer management unit is coupled to an optoelectronic connection silicon controlled rectifier (SCR) zero crossing control AC switch unit, Wherein the crossing control AC switch unit is connected to a rectification filter unit, the rectification filter unit is connected to an overload automatic prevention unit, the overload automatic prevention unit is connected to an arcless voltage polarity switching control unit, The polarity switching control unit outputs an operating voltage to the coil, the optoelectronic connection SCR zero crossing control AC switch unit is connected to an AC power transformer, the AC power transformer is connected to a commercial frequency power circuit input, The unit is also connected to a continuous variable voltage input control unit, Wherein the continuously variable voltage input control unit is connected to the optoelectronic connection SCR zero crossing control AC switch unit and the single chip computer management unit is connected to the arcless voltage polarity switching unit to become a demagnetization circuit An apparatus for forming an oil film using a magnetic nanoparticle jet and a magnetic workbench coupling.
제 1항에 있어서,
상기 노즐과 워크피스 거리 d는 10 내지 25㎝이고, 상기 노즐과 워크피스의 협각 a가 15° 내지 45°인 것을 특징으로 하는 자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the nozzles and the workpiece distance d are between 10 and 25 cm and the narrowing angle a of the nozzles and the workpiece is between 15 and 45. The oil film forming apparatus of claim 1,
자기력 워크벤치는 워크피스를 표면에 흡착하여 고정시키고, 그라인더를 상기 워크피스 상부의 가공 위치에 놓는 단계 1;
연삭을 시작할 때 노즐이 자성 나노 유체와 압축 공기가 형성하는 삼상 유체 분무를 상기 워크피스와 그라인더 사이의 연삭 구역에 분사하는 단계 2;
상기 워크피스 표면의 자기장은 자성 나노입자가 자력선을 따라 운동하도록 하고, 상기 자성 나노입자는 상기 워크피스 표면의 흡착 능력을 강화시키며, 상기 그라인더와 가공 표면에서 마찰이 일어날 때 견고한 물리적 흡착 오일 필름이 형성되는 단계 3;
가공이 완료될 때까지 기다린 후 자기력 워크벤치의 소자를 진행하는 단계 4를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 나노입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치의 필름 형성 공정.
The magnetic force workbench comprises the steps of: 1) adsorbing and fixing a workpiece on a surface, and placing the grinder at a processing position on the workpiece;
Spraying a three-phase fluid spray formed by the magnetic nanofluid and compressed air to the grinding zone between the workpiece and the grinder when the grinding is started;
The magnetic field of the workpiece surface causes the magnetic nanoparticles to move along a line of magnetic force, the magnetic nanoparticles enhance the adsorption capability of the workpiece surface, and when the friction between the grinder and the work surface occurs, Step 3 being formed;
And a step (4) of waiting for the completion of the machining to proceed with the device of the magnetic force workbench. The process for forming a film of an oil film forming apparatus using a magnetic nanoparticle jet and a magnetic workbench coupling.
제 7항에 있어서,
상기 노즐의 분사 유량은 2.5 내지 5.5ml/min이고, 상기 압축 공기의 압력이 4.0 내지 10bar인 것을 특징으로 하는 자성 나노입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치의 필름 형성 공정.
8. The method of claim 7,
Wherein the injection flow rate of the nozzle is 2.5 to 5.5 ml / min, and the pressure of the compressed air is 4.0 to 10 bar. The process for forming a film of an oil film forming apparatus using a magnetic nanoparticle jet and a magnetic work bench coupling.
제 7항에 있어서,
상기 자성 나노 유체에 있어서 나노입자 입도는 100㎚보다 같거나 작고, 상기 나노입자의 체적당 함량이 1% 내지 30vol%인 것을 특징으로 하는 자성 나노입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 장치의 필름 형성 공정.
8. The method of claim 7,
Wherein the nano particle size of the magnetic nanofluids is less than or equal to 100 nm and the content of the nanoparticles is in the range of 1% to 30 vol%. The magnetic nanoparticle jet and the oil film formation using the magnetic force work bench coupling Film forming process of the device.
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