[发明专利]一种纳米流体磁性磨削液及磁场辅助微量润滑系统

说明书

本发明公开了一种纳米流体磁性磨削液及磁场辅助微量润滑系统，所述纳米流体磁性磨削液中具有磁性的四氧化三铁纳米颗粒会吸附在石墨烯表面形成磁性润滑混合颗粒，所述纳米流体磁性磨削液在微量润滑装置作用下形成喷雾，在磁场辅助装置作用下喷雾中的磁性润滑混合颗粒均匀铺展在工件的加工区域，进行润滑冷却，该磁性润滑混合颗粒通过回收容器收集，可重新利用。本发明采用石墨烯作为润滑剂，并结合磁效应与微量润滑技术，进行润滑冷却，不仅能够实现润滑剂的高效利用，大幅提升润滑冷却效果，而且节能环保，满足工业化生产要求。

技术领域

本发明属于磨削加工中的润滑冷却技术领域，具体涉及一种纳米流体磁性磨削液及磁场辅助微量润滑系统。

背景技术

磨削加工是使用砂轮或其它涂覆磨具对工件进行加工的方法。由于加工中磨粒通常为负前角切削，因此磨削加工过程中会产生大量的热量。在磨削难加工材料过程中，由于材料较高的硬脆特性和较差的导热性，这些热量会集中在磨削区。如果这些热量不能及时导出，磨削区的温度会急剧升高，不仅导致加工表面出现磨削烧伤问题，影响加工表面质量，而且砂轮易过早磨损报废，加工成本上升。

传统磨削加工采用浇注式润滑冷却方法，即通过大量流动的磨削液带走磨削区的热量。磨削液的大量使用不仅增加了生产成本，而且对操作人员身体和生态环境的危害加剧，这不符合当前节能环保的绿色制造要求。为此，研究人员提出了微量润滑(也称最少量润滑，MQL)技术，将压缩气体与微量的润滑液混合后形成含有微米级液滴的喷雾，通过喷嘴高速喷射到加工区域，从而进行润滑和冷却。但是高速磨削加工中，砂轮由于高速旋转会在其周围形成气流屏障层(简称“气障层”)。该“气障层”使雾化的磨削液很难有效进入磨削区，因此其润滑冷却效果还有待提升。

因此，针对难加工材料的磨削加工难题，需要开发一种既能有效降低磨削区温度，又经济环保的润滑冷却技术，这对于提高难加工材料的加工质量，促进节能减排，保护生态环境具有重要意义。

发明内容

本发明为解决难加工材料磨削加工中，磨削液润滑冷却效果差、污染有害、安全隐患大等问题，提出一种纳米流体磁性磨削液及磁场辅助微量润滑系统。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种纳米流体磁性磨削液及磁场辅助微量润滑系统，其特征在于所述纳米流体磁性磨削液由蒸馏水、脱氧胆酸钠(0.3-1.0wt.％)、乙二醇(1.0-5.0wt.％)、四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米颗粒、石墨烯粉末配置而成，配置的磨削液中具有磁性的Fe₃O₄纳米颗粒会吸附在石墨烯表面形成磁性润滑混合颗粒，该磁性润滑混合颗粒均匀分散在磨削液中，所述磁场辅助微量润滑系统由气源、气压计、2个流量控制阀、磨削液储存器、水泵、微量润滑装置、喷嘴、磁场辅助装置、回收容器等组成，其中微量润滑装置可根据性能要求进行购买配置，用以雾化磨削液，磁场辅助装置安装在工作台上方，包括2个侧面磁极和1个末端磁极，用以促进磨削液及磨削液中的磁性润滑混合颗粒进入磨削区进行润滑冷却，纳米流体磁性磨削液在磁场辅助微量润滑系统下的润滑冷却过程如下：

1)纳米流体磁性磨削液装入磨削液储存器，磨削液储存器与水泵、流量控制阀通过管路接入微量润滑装置，气源可由气罐或气泵提供，与气压计、另外一个流量控制阀也通过管路接入微量润滑装置，磨削液被水泵输入微量润滑装置，气源提供高压气流进入微量润滑装置，气体流量和液体流量可通过2个流量控制阀分别控制调节，气流和磨削液流在微量润滑装置作用下形成喷雾，经喷嘴喷射到砂轮与工件接触区前方区域，工件固定在装置机架内。