TW201536480A - 奈米流體微量潤滑設備 - Google Patents

Abstract

一種奈米流體微量潤滑設備，其用以提供一含奈米粒子之切削噴霧，該奈米流體微量潤滑設備包含一給油裝置及一振盪裝置，該給油裝置具有一油杯及一油霧混合器，該油杯具有一容置空間，該油霧混合器具有一腔室，該腔室連通該油杯之該容置空間，該油杯之該容置空間容置一含奈米粒子之切削液，該振盪裝置具有一振幅桿及一振盪器，該振幅桿具有一固定端及一振盪端，該振盪器結合於該振幅桿之該固定端，該振幅桿之該振盪端位於該含奈米粒子之切削液中並產生振盪，使容置於油杯的含奈米粒子之切削液中的奈米粒子能均勻分散，藉此可提供含奈米粒子之切削噴霧，以大幅提升切削噴霧的潤滑冷卻效果，並能減少切削與磨削時刀具與砂輪之磨耗。

Description

奈米流體微量潤滑設備

本發明是關於一種微量潤滑設備，特別是關於一種用以提供含奈米粒子之切削噴霧的奈米流體微量潤滑設備。

當前磨削加工中的潤滑方式大致可區分為濕式潤滑、乾式潤滑及半乾式潤滑，濕式潤滑是砂輪進行磨削時噴灑大量的切削液至磨削位置以達到潤滑冷卻的效果，但由於濕式潤滑之切削液的使用量每分鐘高達數公升至數十公升之間，不但切削液的成本較高外，也造成環境上的負擔，且切削產生的碎屑亦因潮濕而需進行多道的處理，此外，以濕式潤滑進行切削時因砂輪的高溫，使切削時常伴隨著煙霧產生，造成作業員的健康受到影響，因此，在切削成本、健康、環保的考量下，加上近期砂輪磨料的快速發展，以乾式潤滑進行切削已經成為磨削加工的另一種選擇，但由於乾式切削並無切削液佐以冷卻潤滑，容易造成砂輪磨損過快、加工表面精度不佳及加工溫度過高的問題發生。

有鑒於上述之乾式及濕式潤滑造成之問題，一種半乾式潤滑，也就是微量潤滑(Minimal Quantity Lubrication)被提出以解決濕式潤滑中切削液用量過大及乾式潤滑中砂輪磨損過快的問題，微量潤滑是藉由高壓氣體將極少量之切削液霧化後，再將霧化之切削液噴灑至切削位置即可達到極佳的潤滑冷卻效果，微量潤滑之切削液的使用量每小時僅需數毫升至數十毫升之間，且將切削液霧化後，其中的奈米流體能有效改善切削液的熱傳導係數，並於切削過程中可改善切削表面的粗糙度及減少磨削力。但由於微量潤滑僅使用少量的切削液進行潤滑冷卻，因此冷卻效果有限，使得磨削工件亦可能發生表面燒焦的情況。

本發明藉由振盪裝置之振幅桿產生振盪，使容置於油杯的含奈米粒子之切削液中的奈米粒子能均勻分布，藉此可提供含奈米粒子之切削噴霧，以大幅提升切削噴霧的潤滑冷卻效果，進而避免磨削工件表面燒焦的情形發生。

本發明之一種奈米流體微量潤滑設備，其用以提供一含奈米粒子之切削噴霧，該奈米流體微量潤滑設備包含一給油裝置及一振盪裝置，該給油裝置具有一油杯及一油霧混合器，該油杯具有一容置空間，該油霧混合器具有一腔室，該腔室連通該油杯之該容置空間，該油杯之該容置空間容置一含奈米粒子之切削液，該振盪裝置具有一振幅桿及一振盪器，該振幅桿具有一固定端及一振盪端，該振盪器結合於該振幅桿之該固定端，該振幅桿之該振盪端位於該含奈米粒子之切削液中。

本發明藉由該振動裝置之該振幅桿位於該含奈米粒子之切削液中，以振盪產生之空化作用使得該含奈米粒子之切削液中之奈米粒子能均勻分散，並由該油霧混合器將該含奈米粒子之切削液與高壓氣體混合後噴出，而形成該含奈米粒子之切削噴霧，以該含奈米粒子之切削噴霧進行冷卻潤滑時，可有效的降低切削的溫度，以避免磨削工件產生燒焦的情形，並延長砂輪的使用壽命。

請參閱第1圖，為本發明之一實施例，一種奈米流體微量潤滑設備100包含一給油裝置110、一振盪裝置120及一固定裝置130，該給油裝置110及該振盪裝置120設置於該固定裝置130。

請參閱第1、2及3圖，該給油裝置110具有一油杯111及一油霧混合器112，該油杯111具有一容置空間111a、一底部111b、一出油孔111c、一過濾器111d、一頂部111e、一開口111f及一杯蓋111g，該容置空間111a用以容置一含奈米粒子之切削液L，該出油孔111c位於該底部111b，該過濾器111d設置於該容置空間111a，且該過濾器111d罩蓋該出油孔111c，該開口111f位於該頂部111e，該杯蓋111g罩蓋該開口111f以避免雜質掉落於該容置空間111a中。該油霧混合器112具有一腔室112a，該腔室112a連通該油杯111之該容置空間111a，該含奈米粒子之切削液L經由該過濾器111d及該出油孔111c流動至該油霧混合器112之該腔室112a中，該過濾器111d避免該含奈米粒子之切削液L中的雜質流入該油霧混和器112之該腔室112a中而堵塞油管。而該油霧混合器112除了由該油杯111接收該含奈米粒子之切削液L外，亦接收一高壓氣體(圖未繪出)，該高壓氣體及該含奈米粒子之切削液L於該腔室112a中充分混合後，再由該油霧混合器112之一油管(圖未繪出)噴出，而形成一含奈米粒子之切削噴霧(圖未繪出)，在本實施例中，奈米粒子為石墨基粒子(graphite-based particle)，如奈米碳管及石墨稀等等。

請參閱第1圖，在本實施例中，該高壓氣體經由一空氣濾清器113、一電磁閥114及一調頻器115注入該油霧混合器112之該腔室112a中，該高壓氣體與該含奈米粒子之切削液L混合，並將該含奈米粒子之切削噴霧由該腔室112a中噴出。

請參閱第1、2及3圖，該振盪裝置120具有一振幅桿121、一振盪器122及一固定件123，該振幅桿121具有一固定端121a及一振盪端121b，該振盪器122結合於該振幅桿121之該固定端121a，該固定件123結合於該振盪器122，且該振盪器122位於該固定件123及該振幅桿121之間，請參閱第2及3圖，在本實施例中，該振盪器122及該固定件123位於該油杯111外，而該振幅桿121插設於該杯蓋111g的一穿孔111h中，且該振幅桿121之該振盪端121b位於該含奈米粒子之切削液L中。請參閱第3及4圖，該振盪器122具有複數個振盪元件122b及複數個電極122c，各該振盪元件122b及各該電極122c為間隔且徑向之排列，在本實施例中，該振盪元件122b為壓電材料，當施加高頻率之電源至該些振盪元件122b及該些電極122c時，該些振盪元件122b產生振動，以提供逕向之振盪，而該些振盪元件122b所產生之振盪經由該振幅桿121放大後傳遞至該含奈米粒子之切削液L中，並於該含奈米粒子之切削液L中產生空化作用(Cavitation)，以使該含奈米粒子之切削液L中的奈米粒子可均勻分散，以避免奈米粒子於該含奈米粒子之切削液L中產生團聚效應，請參閱第3圖，較佳的，該振幅桿121及該過濾器111d為逕向排列，該振幅桿121為階梯型之振幅桿，可達到最佳的放大振盪效果，此外，該振幅桿121之該振盪端121b與該過濾器111d之間具有一間距D，且該間距D介於5至10 mm之間，可使經由該振幅桿121傳遞之振盪能於該含奈米粒子之切削液L中形成最佳之空化效應。

請參閱第3及4圖，在本實施例中，該固定件123具有一透孔123a，該振盪器122具有一貫穿孔122a，該振幅桿121之該固定端121a具有一開孔121c，該透孔123a、該貫穿孔122a及該開孔121c構成一結合孔H，在本實施例中透過一結合件124插設於該結合孔H中以將該固定件123、該振盪器122及該振幅桿121結合為一體，以使該振盪器122產生之振盪可傳遞至該振幅桿121，再透過該振幅桿121放大並傳遞至該含奈米粒子之切削液L中，較佳的，由於該結合件124可為一金屬制的螺桿，因此，該振盪裝置120另具有一絕緣套125，該絕緣套125設置於該貫穿孔122a中，且該絕緣套125位於該些電極122c及該結合件124之間以避免該些電極122c與該結合件124接觸而短路。

請參閱第1、2及5圖，該固定裝置130具有一安裝座131及一移動板132，該移動板132結合於該安裝座131，該給油裝置110設置於該安裝座131，該振盪裝置120設置於該移動板132上，在本實施例中，該安裝座131具有一底板131a、一立板131b及至少一連接墊131c，該立板131b結合於該底板131a，該連接墊131c結合於該給油裝置110及該立板131b之間，該給油裝置110經由該連接墊131c連接該立板131b。該立板131b具有複數個導引槽131d，各該導引槽131d貫穿該立板131b，該移動板132具有複數個結合穿孔132a及複數個結合栓132b，各該結合穿孔132a對應各該導引槽131d，各該結合栓132b插設於該結合穿孔132a及各該導引槽131d中以結合該立板131b及該移動板132。

請參閱第1及6圖，該移動板132可藉由該些導引槽131d而移動至一第一位置及一第二位置，請參閱第1圖，當各該結合栓132b位於各該導引槽131d底部時，該移動板132位於該第一位置，此時，該振幅桿121之該振盪端121b位於該含奈米粒子之切削液L中，請參閱第6圖，當各該結合栓132b位於各該導引槽131d頂部時，該移動板132位於該第二位置，此時，該振幅桿121脫離該油杯111，因此，可將該杯蓋111g由該油杯111上取下，並添加該含奈米粒子之切削液L於該容置空間111a中。

請參閱第2、3及7圖，該移動板132具有一支撐架133，該支撐架133位於該油杯111上方，該振盪裝置120之該固定件123結合於支撐架133，使得該油杯111位於該振盪裝置120下方，請參閱第1及3圖，在本實施例中，該支撐架133具有一第一懸臂133a、一第二懸臂133b、一擋止板133c及一結合空間S，該結合空間S位於該第一懸臂133a及該第二懸臂133b之間，請參閱第2及3圖，該固定件123具有一側壁123b及一結合槽123c，該結合槽123c凹設於該側壁123b，該第一懸臂133a及該第二懸臂133b位於該結合槽123c中以將該固定件123限位於該結合空間S，並可避免該振盪裝置120於X軸及Z軸方向移動，請參閱第2及7圖，該擋止板133c的兩端分別結合於該第一懸臂133a及該第二懸臂133b，且該擋止板133c抵壓該固定件123，再進一步的避免該振盪裝置120於Y軸方向移動，可將該固定件123更加穩固的限制於該結合空間S中，以確保該振盪裝置120所產生的振盪可傳遞至該含奈米粒子之切削液L中，以達到最佳之空化效果。

本發明藉由該振動裝置120之該振幅桿121位於該含奈米粒子之切削液L中，以振盪產生之空化作用使得該含奈米粒子之切削液L中之奈米粒子能均勻分散，並由該油霧混合器112將該含奈米粒子之切削液L與高壓氣體混合後噴出，而形成該含奈米粒子之切削噴霧，以該含奈米粒子之切削噴霧進行冷卻潤滑時，可有效的降低切削的溫度，以避免磨削工件產生燒焦的情形，並延長砂輪的使用壽命。

本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。

100‧‧‧奈米流體微量潤滑設備
110‧‧‧給油裝置
111‧‧‧油杯
111a‧‧‧容置空間
111b‧‧‧底部
111c‧‧‧出油孔
111d‧‧‧過濾器
111e‧‧‧頂部
111f‧‧‧開口
111g‧‧‧杯蓋
111h‧‧‧穿孔
112‧‧‧油霧混合器
112a‧‧‧腔室
113‧‧‧空氣濾清器
114‧‧‧電磁閥
115‧‧‧調頻器
120‧‧‧振盪裝置
121‧‧‧振幅桿
121a‧‧‧固定端
121b‧‧‧振盪端
121c‧‧‧開孔
122‧‧‧振盪器
122a‧‧‧貫穿孔
122b‧‧‧振盪元件
122c‧‧‧電極
123‧‧‧固定件
123a‧‧‧透孔
123b‧‧‧側壁
123c‧‧‧結合槽
124‧‧‧結合件
125‧‧‧絕緣套
130‧‧‧固定裝置
131‧‧‧安裝座
131a‧‧‧底板
131b‧‧‧立板
131c‧‧‧連接墊
131d‧‧‧導引槽
132‧‧‧移動板
132a‧‧‧結合穿孔
132b‧‧‧結合栓
133‧‧‧支撐架
133a‧‧‧第一懸臂
133b‧‧‧第二懸臂
133c‧‧‧擋止板
L‧‧‧含奈米粒子之切削液
H‧‧‧結合孔
S‧‧‧結合空間
D‧‧‧間距

第1圖：依據本發明之一實施例，一種奈米流體微量潤滑設備的立體組合圖。 第2圖：依據本發明之一實施例，該奈米流體微量潤滑設備的立體分解圖。 第3圖：依據本發明之一實施例，該奈米流體微量潤滑設備的局部剖視圖。 第4圖：依據本發明之一實施例，一振盪裝置的立體分解圖。 第5圖：依據本發明之一實施例，一固定裝置的立體分解圖。 第6圖：依據本發明之一實施例，該奈米流體微量潤滑設備的立體組合圖。 第7圖：依據本發明之一實施例，該奈米流體微量潤滑設備的局部剖視圖。

100‧‧‧奈米流體微量潤滑設備

110‧‧‧給油裝置

111‧‧‧油杯

111a‧‧‧容置空間

111b‧‧‧底部

111d‧‧‧過濾器

111e‧‧‧頂部

111g‧‧‧杯蓋

112‧‧‧油霧混合器

113‧‧‧空氣濾清器

114‧‧‧電磁閥

115‧‧‧調頻器

120‧‧‧振盪裝置

121‧‧‧振幅桿

130‧‧‧固定裝置

131c‧‧‧連接墊

131d‧‧‧導引槽

132‧‧‧移動板

132b‧‧‧結合栓

L‧‧‧含奈米粒子之切削液

Claims (15)

1. 一種奈米流體微量潤滑設備，其用以提供一含奈米粒子之切削噴霧，該奈米流體微量潤滑設備包含： 一給油裝置，具有一油杯及一油霧混合器，該油杯具有一容置空間，該油霧混合器具有一腔室，該腔室連通該油杯之該容置空間，該油杯之該容置空間容置一含奈米粒子之切削液；以及 一振盪裝置，其具有一振幅桿及一振盪器，該振幅桿具有一固定端及一振盪端，該振盪器結合於該振幅桿之該固定端，該振幅桿之該振盪端位於該含奈米粒子之切削液中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該油杯具有一底部、一出油孔及一過濾器，該出油孔位於該底部，該過濾器設置於該容置空間，且該過濾器罩蓋該出油孔，該含奈米粒子之切削液經由該過濾器及該出油孔流動至該油霧混合器之該腔室中，該振幅桿之該振盪端與該過濾器之間具有一間距。
3. 如申請專利範圍第2項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該振幅桿及該過濾器為逕向排列，且該間距介於5至10 mm之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該油杯另具有一頂部、一開口及一杯蓋，該開口位於該頂部，該杯蓋罩蓋該開口，該杯蓋具有一穿孔，該振幅桿插設於該穿孔中。
5. 如申請專利範圍第1項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該振幅桿為階梯型之振幅桿。
6. 如申請專利範圍第1所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該振盪裝置具有一固定件及一結合件，且該振盪器位於該固定件及該振幅桿之間，該固定件具有一透孔，該振盪器具有一貫穿孔，該振幅桿之該固定端具有一開孔，該透孔、該貫穿孔及該開孔構成一結合孔，該結合件插設於該結合孔中以將該固定件、該振盪器及該振幅桿結合為一體。
7. 如申請專利範圍第6項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該振盪器具有複數個振盪元件及複數個電極，各該振盪元件及各該電極為間隔且徑向之排列，以提供逕向之振盪。
8. 如申請專利範圍第7項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該振盪裝置另具有一絕緣套，該絕緣套設置於該貫穿孔中，且該絕緣套位於該些電極及該結合件之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之奈米流體微量潤滑設備，其另包含有一固定裝置，該給油裝置及該振盪裝置設置於該固定裝置。
10. 如申請專利範圍第9項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該固定裝置具有一安裝座及一移動板，該移動板結合於該安裝座，該給油裝置設置於該安裝座，該振盪裝置設置於該移動板上，該移動板可移動至一第一位置及一第二位置，當該移動板位於該第一位置時，該振幅桿之該振盪端位於該含奈米粒子之切削液中，當該移動板位於該第二位置時，該振幅桿脫離該油杯。
11. 如申請專利範圍第10項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該振盪裝置具有一固定件，該固定件結合於該振盪器，該移動板具有一支撐架，該支撐架位於該油杯上方，該固定件結合於支撐架。
12. 如申請專利範圍第10項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該支撐架具有一第一懸臂、一第二懸臂及一結合空間，該結合空間位於該第一懸臂及該第二懸臂之間，該固定件具有一側壁及一結合槽，該結合槽凹設於該側壁，該第一懸臂及該第二懸臂位於該結合槽中以將該固定件限位於該結合空間。
13. 如申請專利範圍第12項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該支撐架具有一擋止板，該擋止板的兩端分別結合於該第一懸臂及該第二懸臂，且該擋止板抵壓該固定件。
14. 如申請專利範圍第10項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該安裝座具有一底板及一立板，該立板結合於該底板，該給油裝置結合於該立板，該立板具有複數個導引槽，各該導引槽貫穿該立板，該移動板具有複數個結合穿孔及複數個結合栓，各該結合穿孔對應各該導引槽，各該結合栓插設於該結合穿孔及各該導引槽中以結合該立板及該移動板。
15. 如申請專利範圍第14項所述之奈米流體微量潤滑設備，其中該安裝座具有至少一連接墊，該連接墊結合於該給油裝置及該立板之間，該給油裝置經由該連接墊連接該立板，該油杯位於該振盪裝置下方。