[发明专利]一种喷雾式微液滴动态润湿润滑特性检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种喷雾式微液滴动态润湿润滑特性检测方法及装置。本发明如下：一、对各被测液体分别进行喷雾式润滑切削模拟试验。二、基于层次分析法，将被测液体的动态润湿特性评判过程分为方案层、准则层和目标层。三、构造准则层对目标层的判断矩阵A。四、构造对方案层对目标层的判断矩阵B、C、D。五、对矩阵A、B、C、D分别进行一致性检测；六、对未通过一致性检测的各矩阵进行修正；七、计算各方案对目标的权向量ω。得到各被测液体的动态润湿特性的优劣。本发明分别通过雾化液滴的黏附面积、最大渗透深度和润滑效果建立了层次分析模型，并通过权向量的计算提供了一种适用于切削加工中不同刀具、工件材料的最佳润湿性切削液选择方法。

技术领域

本发明属于液滴润湿润滑特性检测技术领域，具体涉及一种喷雾式微量润滑的刀-屑接触面微液滴动态润湿润滑特性检测方法及装置。

背景技术

渗透润滑特性是提高切削效率的重要因素，因为更好的渗透润滑性可以让切削液渗透得更接近刀尖并增加油膜润滑的长度与强度。从而达到更好的冷却和润滑效果。随着“绿色生产”理念的持续发展，最小量润滑技术(MQL)被认为是一种绿色的，环境有好的切削液供给方式。使用MQL技术时，切削液往往以微液滴的形式进入刀-屑接触面起到冷却润滑作用。金属切削加工过程中，刀具与工件表面间存在着强烈的摩擦和磨损，为提高刀具使用寿命和工件加工质量，需要具有良好润湿性和润滑性的切削液快速进入切削区域改善加工过程。因此检测切削液液滴的动态润湿润滑特性以选择性能更好的切削液是十分必要的。

目前存在的相关检测方法与装置并不多。如专利号为(CN109307642A)的发明专利公开了一种细粒沉积岩中各组分润湿性的测定方法和装置。该专利通过将微纳米液滴滴加在矿物上，通过液滴性质和接触角检测了相关矿物的润湿性。该专利对润湿性的检测虽然和微液滴相关，但其主要聚焦于矿物的润湿性，因此不适用于本领域内相对运动状态下液滴的动态润湿特性。专利号为(CN103604726A)的发明专利公开了一种高温、强化学活性的液态金属锂润湿性的测量系统。该专利由真空室、真空抽气与测量系统，样品台及加热系统等组成。这一专利的研究对象为高温液体金属对基底的润湿特性，通过影响分析法测量了液滴的接触角。同样不适用于本领域内相对运动状态下切削液液滴的润湿特性的研究。

发明内容

本发明针对目前在切削加工过程中由于刀具-工件主运动及进给运动难以检测所使用切削液的润湿及黏附特性的问题，提供了一种模拟刀具-工件接触面工况的液滴润湿粘附特性检测方法与装置。该发明是一种模拟刀具-工件相对运动工况的刀具块和工件块的相对运动机构装置；是一种刀具-工件接触面加载可控、加载幅值和相对运动摩擦力可实时反馈的相对运动控制装置；是一种基于工件块上液滴渗透特，刀具块上液滴粘附痕迹的痕迹轮廓视觉检测和对比评价方法。

本发明一种喷雾式微液滴动态润湿润滑特性检测方法具体如下：

步骤一、对m种被测液体分别进行喷雾式润滑切削模拟试验，获得被测液体的黏附面积、最大渗透深度和润滑后摩擦力大小。

对被测液体进行微量润滑试验方法如下：将刀具块与工件块接触，施加预紧力，并将两者相对摩擦运动，同时，用随刀具块一同滑动的雾化喷嘴将雾化的被测液体施加于刀具块与工件块的交界处。黏附面积为相对摩擦运动结束后黏附在刀具块或工件块上的被测液体的面积；最大渗透深度为相对摩擦运动结束后，被测液体渗透进刀具块与工件块接触面的最大深度。润滑后摩擦力大小为相对摩擦运动时的平均摩擦力。

步骤二、基于层次分析法，将被测液体的动态润湿特性评判过程分为三个层次：最下层为方案层，由m种被测液体组成；中间层为准则层，由测得的液体黏附面积、最大渗透深度、润滑后摩擦力大小组成。最上层为目标层，即评判的被测液体的最佳动态润湿特性。

步骤三、构造准则层对目标层的判断矩阵A。将黏附面积、最大渗透深度、润滑后摩擦力大小分别作为三个因素；分别设定准则层的三个因素中两两之间的重要性影响比；

建立矩阵A如式(1)所示。